一種被動式孤島檢測方法技術

本發明專利技術提供一種被動式孤島檢測方法，包括以下步驟：(1)在微電網實際運行時，以變換器在調制過程中產生的諧波電壓作電壓源，以采樣頻率fsam，采樣微電網和接入的電網的連接點、處于第一頻段的電流；(2)對采樣的電流以離散小波進行n層分解，得到詳細小波系數；(3)如果第n層的詳細小波系數的最大值大于或等于的檢測閥值，微電網進入孤島狀態。本發明專利技術提供的被動式孤島檢測方法，通過分析微電網的幅頻特性，找到等效阻抗明顯變化的頻段，采用離散小波分解，以具備孤島特征的所有電流作為判斷對象，消除檢測盲區，能夠準確判斷孤島狀態；根據調制比與檢測閾值對應關系，消除電網電壓波動的影響，提高了孤島檢測的抗干擾能力。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及微電網保護與控制領域，具體涉及一種被動式孤島檢測方法。
技術介紹
孤島是微電網系統的一種特殊故障狀態，進入孤島運行后，容易對配網端和用戶端的設備造成危害，甚至危及人身安全。反孤島是微電網的重要要求，即能夠快速檢測孤島效應并快速與電網切離，其中的難點就是快速、準確的檢測出孤島現象。孤島檢測的方法包括被動法和主動法，前者主要通過檢測基波電壓的幅值、頻率、諧波含量、功率變化等狀態量進行判斷，存在檢測盲區較大或檢測時間較長等問題；后者主要通過向電網注入一定的干擾信號，通過檢測反饋信息來進行判斷，檢測速度較快，但要通過變換器實現。本專利技術的應用對象是光伏和儲能系統輸出端并聯后再逆變的微電網結構，其等效電路如圖1所示，圖中SW1的通斷分別表示并網狀態和孤島狀態。可看出微電網通過單一逆變器和電網連接，可通過分析逆變器和電網的相互關系對孤島狀態進行檢測。主動孤島檢測法需要向電網加入干擾量，通常要產生電能質量方面的問題，對于本身電能質量較好的小功率逆變器還可以接受，而電能質量相對較差的大功率逆變器就不適用了。被動孤島檢測法需要檢測連接點的參數，對于基波參數，如電壓、頻率、功率等，如果輸出功率和負載相匹配，無論孤島狀態還是并網狀態，這些參數都不會變化，形成檢測盲區；還有利用逆變器的典型諧波，如開關次諧波的變化量進行判斷，但如果該頻段的阻抗不發生變化，諧波的變化也不明顯，很難判斷。另外，電網擾動是電網經常出現的狀況，造成“偽孤島”的現象，從而使孤島檢測出現誤判斷。
技術實現思路
鑒于現有技術中存在的問題，本專利技術的目的是提供一種被動式孤島檢測方法，通過分析微電網的幅頻特性，找到等效阻抗明顯變化的頻段，采用離散小波分解，以詳細小波系數表示等效阻抗明顯變化的頻段(第一頻段)的諧波電流信息，也就是以具備孤島特征的所有電流作為判斷對象，比依據單一頻率的電流檢測更加 全面，因此可以消除檢測盲區，能夠準確判斷微電網的孤島狀態。本專利技術提供一種被動式孤島檢測方法，包括以下步驟：(1)在微電網運行時，以變換器在調制過程中產生的諧波電壓作電壓源，以采樣頻率fsam，采樣微電網和接入的電網的連接點、處于第一頻段的電流，第一頻段中孤島狀態的電流大于并網狀態的電流；(2)對采樣的電流以離散小波進行n層分解，其中n大于或等于1，得到詳細小波系數；(3)如果第n層的詳細小波系數的最大值大于或等于的檢測閥值，微電網進入孤島狀態。進一步地，步驟(3)之前還包括以下步驟：(31)檢測變換器輸出電壓的調制比，根據調制比與檢測閾值對應關系，選擇對應于調制比的檢測閥值。進一步地，步驟(1)中第一頻段的獲取方法包括以下步驟：(11)建立微電網的等效電路；(12)根據等效電路，獲得并網狀態和孤島狀態的傳遞函數；(13)根據傳遞函數，獲得并網狀態和孤島狀態的幅頻響應曲線；根據幅頻響應曲線，獲得第一頻段。進一步地，步驟(13)包括以下步驟：(131)針對設定的負載，分別獲得并網狀態幅頻響應曲線、孤島狀態幅頻響應曲線以及其相交區域，相交區域為第一頻段。進一步地，步驟(13)包括以下步驟：(132)針對不同的負載，分別獲得并網狀態幅頻響應曲線、孤島狀態幅頻響應曲線以及其相交區域；(133)獲得針對不同的負載的相交區域的公共區域，公共區域為第一頻段。進一步地，步驟(11)建立微電網系統的等效電路的方法包括以下步驟：(111)將變換器視為電壓源，負載端包括濾波電路、負載以及電網等效阻抗；(112)根據微電網接入的電網的變壓器參數，計算電網的等效阻抗；(113)將微電網負載和所接入的電網負載以RLC并聯電路等效。進一步地，步驟(1)中采樣頻率fsam的選擇方法包括以下步驟：(14)大于或等于第一頻段的下限值，且小于或等于第一頻段的上限值，其中n為離散小波分解的層數。進一步地，步驟(3)中的檢測閾值的獲取方法包括以下步驟：(21)利用仿真工具建立微電網的仿真模型；(22)針對不同的負載，以采樣頻率fsam，采樣微電網和接入的電網的連接 點、處于第一頻段的電流；(23)對采樣的電流以離散小波進行n層分解，其中n大于或等于1，得到詳細小波系數；(24)選擇檢測閾值，檢測閾值大于所有并網狀態的第n層的詳細小波系數的最大值且小于所有孤島狀態的第n層的詳細小波系數的最小值。進一步地，步驟(31)中調制比與檢測閾值對應關系的獲取方法包括以下步驟：(311)利用仿真工具建立微電網的仿真模型；(312)在變換器輸出電壓的調制比范圍內的選擇一組調制比，分別選擇對應于調制比的檢測閾值；(313)根據組中調制比與對應的檢測閾值，通過擬合，獲得調制比與檢測閾值對應關系。進一步地，步驟(312)在變換器輸出電壓的調制比范圍內的選擇一組調制比，分別選擇對應于調制比的檢測閾值包括以下步驟：(3121)在組中選擇一個調制比；(3122)針對不同的負載，以采樣頻率fsam，采樣微電網和接入的電網的連接點、處于第一頻段的電流；(3123)對采樣的電流以離散小波進行n層分解，得到詳細小波系數；(3124)選擇對應于調制比的檢測閾值，大于所有并網狀態的第n層的詳細小波系數的最大值且小于所有孤島狀態的第n層的詳細小波系數的最小值；(3125)如果組中還存在未選擇的調制比，執行步驟(3121)。與現有技術相比，本專利技術提供的被動式孤島檢測方法，具有以下有益效果：(1)通過分析微電網的幅頻特性，找到等效阻抗明顯變化的頻段，檢測微電網和接入的電網的連接點相應頻段的電流，采用離散小波分解，以詳細小波系數表示等效阻抗明顯變化的頻段(第一頻段)的諧波電流信息，也就是以具備孤島特征的所有電流作為判斷對象，比依據單一頻率的電流檢測更加全面，因此可以消除檢測盲區，能夠準確判斷微電網的孤島狀態；(2)檢測過程中，實際檢測的調制比，根據調制比與檢測閾值對應關系，調整檢測閥值，消除接入的電網電壓波動對檢測結果產生的影響，能夠更準確地檢測微電網的孤島狀態，提高了孤島檢測的抗干擾能力，對保障用電安全，推動分布式發電系統的應用具有積極意義。附圖說明圖1是微電網的電路圖；圖2是微電網接入電網的變壓器的等效電路；圖3是將漏抗、銅耗折算到低壓側并省略激磁阻抗的變壓器等效電路；圖4是Ipcc/Vinv的幅頻響應曲線；圖5是用離散小波分解的分解過程示意圖；圖6是判斷孤島的檢測閥值的選擇示意圖；圖7是調制比與檢測閥值的對應關系。具體實施方式本專利技術的一個實施例的被動式孤島檢測方法，包括以下步驟：(1)在微電網運行時，以變換器在調制過程中產生的諧波電壓作電壓源，以采樣頻率fsam，采樣微電網和接入的電網的連接點、處于第一頻段的電流，第一頻段中孤島狀態的電流大于并網狀態的電流；(2)對采樣的電流以離散小波進行n層分解，其中n大于或等于1，得到詳細小波系數；(3)如果第n層的詳細小波系數的最大值大于或等于的檢測閥值，微電網進入孤島狀態。通過找到等效阻抗明顯變化的第一頻段，采樣微電網和接入的電網的連接點處于第一頻段內的電流，對采樣的電流采用離散小波分解，獲得詳細小波系數，通過詳細小波系數能夠準確判斷微電網地孤島狀態。步驟(1)中第一頻段的獲取方法包括以下步驟：(11)建立微電網的等效電路；(12)根據等效電路，獲得并網狀態和孤島狀態的傳遞函數；(13)根據傳本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種被動式孤島檢測方法，其特征在于，所述被動式孤島檢測方法包括以下步驟：(1)在微電網運行時，以變換器在調制過程中產生的諧波電壓作電壓源，以采樣頻率fsam，采樣微電網和接入的電網的連接點、處于第一頻段的電流，所述第一頻段中孤島狀態的電流大于并網狀態的電流；(2)對采樣的電流以離散小波進行n層分解，其中n大于或等于1，得到詳細小波系數；(3)如果第n層的詳細小波系數的最大值大于或等于的檢測閥值，所述微電網進入孤島狀態。

【技術特征摘要】
1.一種被動式孤島檢測方法，其特征在于，所述被動式孤島檢測方法包括以下步驟：(1)在微電網運行時，以變換器在調制過程中產生的諧波電壓作電壓源，以采樣頻率fsam，采樣微電網和接入的電網的連接點、處于第一頻段的電流，所述第一頻段中孤島狀態的電流大于并網狀態的電流；(2)對采樣的電流以離散小波進行n層分解，其中n大于或等于1，得到詳細小波系數；(3)如果第n層的詳細小波系數的最大值大于或等于的檢測閥值，所述微電網進入孤島狀態。2.如權利要求1所述的被動式孤島檢測方法，其特征在于，步驟(3)之前還包括以下步驟：(31)檢測變換器輸出電壓的調制比，根據調制比與檢測閾值對應關系，選擇對應于所述調制比的檢測閥值。3.如權利要求1所述的被動式孤島檢測方法，其特征在于，步驟(1)中第一頻段的獲取方法包括以下步驟：(11)建立微電網的等效電路；(12)根據等效電路，獲得并網狀態和孤島狀態的傳遞函數；(13)根據傳遞函數，獲得并網狀態和孤島狀態的幅頻響應曲線；根據幅頻響應曲線，獲得第一頻段。4.如權利要求3所述的被動式孤島檢測方法，其特征在于，步驟(13)包括以下步驟：(131)針對設定的負載，分別獲得并網狀態幅頻響應曲線、孤島狀態幅頻響應曲線以及其相交區域，所述相交區域為所述第一頻段。5.如權利要求3所述的被動式孤島檢測方法，其特征在于，步驟(13)包括以下步驟：(132)針對不同的負載，分別獲得并網狀態幅頻響應曲線、孤島狀態幅頻響應曲線以及其相交區域；(133)獲得針對不同的負載的相交區域的公共區域，所述公共區域為所述第一頻段。6.如權利要求3所述的孤島檢測方法，其特征在于，步驟(11)建立微電網系統的等效電路的方法包括以下步驟：(111)將變換器視為電壓源，負載端包括濾波電路、負載以及電網等效阻抗；(112)根據微電網接入的電網的變壓器參數，計算電網的等效阻抗；(113)將微電網...

【專利技術屬性】
技術研發人員：何大清，曾樂才，歐陽麗，
申請(專利權)人：上海電氣分布式能源科技有限公司，
類型：發明
國別省市：上海;31