一種孤島檢測方法技術

本發明專利技術提供一種孤島檢測方法，包括以下步驟：(1)在微電網實際運行時，在變換器的輸出電壓上，至少分別疊加第一頻率諧波電壓與第二頻率諧波電壓，檢測微電網和電網的連接點的第一電流與第二電流；(2)如果第一電流大于或等于第一檢測閾值且第二電流大于或等于第二檢測閾值，微電網通過斷路器斷開與電網的連接，進入孤島運行；否則執行步驟(1)。本發明專利技術提供的孤島檢測方法，根據微電網所接入的電網的變壓器的參數獲得電網等效阻抗，實現對微電網系統特征的精確定量分析；通過定量分析微電網系統的阻抗特性，準確選擇判斷孤島的電流檢測閥值；通過多個干擾信號的加入，降低負載端對孤島檢測的影響，提高了檢測孤島狀態的精度。

Islanding detection method

The present invention provides a novel islanding detection method, which comprises the following steps: (1) in the micro grid in the actual operation, the output voltage of converter, respectively, at least the first frequency harmonic superposition voltage and second frequency voltage, micro grid and grid connected point detection of the first current and the second current; (2) if the first current is equal to or greater than the first threshold detection and second current detection threshold is greater than or equal to second, the micro grid by circuit breakers and grid connected islanding operation; otherwise executing step (1). Islanding detection method provided by the invention, the network equivalent impedance parameters of transformer according to the micro grid connected power grid, to achieve accurate quantitative analysis on the characteristics of the micro grid system; impedance characteristics of micro grid system through the analysis of quantitative, accurate selection of the current detection threshold to judge the island; by adding a plurality of interference signals, reduce the load effect on the islanding detection, improve the detection accuracy of the island state.

【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，具體涉及一種用于孤島檢測方法。
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。一種光伏和儲能系統輸出端并聯后再逆變的微電網，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?？煽闯鑫㈦娋W通過單一逆變器和電網連接，具備采用主動法檢測孤島的條件。主動孤島檢測法在逆變器的輸出信號中加入頻率偏移、功率擾動等擾動信號，當逆變器并網時，擾動信號幾乎不起作用；一旦進入孤島狀態，擾動信號會使電壓、頻率、相位等出現明顯的變化。但容易導致輸出功率的波動，造成輸出諧波含量增加，易受負載跳變的干擾，有的方法存在檢測盲區，影響反孤島的速度和精度。若在逆變器的輸出信號中加入諧波信號，這種方法通常建立在定性分析的基礎上，檢測閥值不容易確定，會帶來檢測盲區較大或結果受電網干擾較大的問題。
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孤島檢測方法，通過定量分析系統特征，獲得諧波信號的頻率和檢測閥值，能夠更準確地檢測孤島狀態。由于低壓配電網的等效阻抗難以確定，根據微電網所接入的電網的變壓器的參數獲得電網等效阻抗，實現對微電網系統特征的精確定量分析；通過定量分析微電網系統的阻抗特性，準確選擇判斷孤島的電流檢測閥值；通過多個干擾信號的加入，降低負載端對孤島檢測的影響，提高了檢測孤島狀態的精度。本專利技術提供一種孤島檢測方法，孤島檢測方法包括以下步驟：(1)在微電網實際運行時，在變換器的輸出電壓上，至少分別疊加第一頻率諧波電壓與第二頻率諧波電壓，檢測微電網和電網的連接點的第一電流與第二電流；(2)如果第一電流大于或等于第一檢測閾值且第二電流大于或等于第二檢測閾值，微電網通過斷路器斷開與電網的連接，進入孤島運行；否則執行步驟(1)。進一步地，第一頻率與第二頻率的選擇方法包括以下步驟：(11)建立微電網系統的等效電路；(12)根據等效電路，獲得并網狀態和孤島狀態的傳遞函數；(13)獲取孤島狀態的電流大于并網狀態的電流的取值范圍；(14)所述第一頻率與所述第二頻率從取值范圍中選擇。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，相交區域為取值范圍。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，公共區域為取值范圍。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，第一檢測閾值的選擇方法包括以下步驟：(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，在變換器的輸出電壓上，疊加第一頻率諧波電壓，分別獲得微電網和所接入的電網的連接點的并網狀態的電流與孤島狀態的電流；(23)選擇第一檢測閾值，第一檢測閾值大于所有并網狀態的電流且小于所有孤島狀態的電流。進一步地，孤島檢測方法用于通過單一變換器與電網連接的微電網。與現有技術相比，本專利技術提供的孤島檢測方法，具有以下有益效果：(1)根據微電網所接入的電網的變壓器的參數獲得電網等效阻抗，實現對微電網系統特征的精確定量分析；(2)通過定量分析微電網系統的阻抗特性，準確選擇判斷孤島的電流檢測閥值；(3)通過多個干擾信號的加入，降低負載端對孤島檢測的影響，提高了檢測孤島狀態的精度。附圖說明圖1是集成式光伏微電網的電路圖；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是判斷孤島的Ipcc閥值的選擇方法的示意圖。具體實施方式本專利技術的一個實施例的孤島檢測方法，孤島檢測方法包括以下步驟：(1)在微電網實際運行時，在變換器的輸出電壓上，至少分別疊加第一頻率諧波電壓與第二頻率諧波電壓，檢測微電網和電網的連接點的第一電流與第二電流；(2)如果第一電流大于或等于第一檢測閾值且第二電流大于或等于第二檢測閾值，微電網通過斷路器斷開與電網的連接，進入孤島運行；否則執行步驟(1)。第一頻率與第二頻率的選擇方法包括以下步驟：(11)建立微電網系統的等效電路；(12)根據等效電路，獲得并網狀態和孤島狀態的傳遞函數；(13)獲取孤島狀態的電流大于并網狀態的電流的取值范圍；(14)所述第一頻率與所述第二頻率從取值范圍中選擇。本實施例中的微電網為集成式光伏微電網，其電路圖如圖1所示，用于從圖1中可以看出，通過單一變換器與電網連接，具備采用本實施例的孤島檢測方法的條件。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。其中，L1、R1、Cf、Rf、L2、R2為步驟(111)中的濾波電路，Rl、Cl、Ll并聯電路為步驟(113)中的微電網負載和所接入的電網負載的等效電路，Rl由有功損耗決定，Ll和Cl根據品質因數(Qf)決定；Tr為所接入的電網的變壓器，Vs為所接入的電網電壓。微電網接入電網的變壓器Tr的等效電路，如圖2所示，R1、L1是高壓側銅耗和漏抗，R2、L2是低壓側銅耗和漏抗，Rm、Lm是激磁阻抗。將漏抗R1、銅耗L1折算到低壓側，并省略激磁阻抗Rm、Lm，變壓器Tr等效電路如圖3所示，其中：Rs＝R1(N2/N1)2+R2，Ls＝L1(N2/N1)2+L2，Rs為所接入的電網的等效電阻、Ls為所接入的電網的等效電感，Vs(N2/N1)為所接入的電網等效電壓。步驟(12)根據等效電路，獲得并網狀態和孤島狀態的傳遞函數，具體地，取變換器的輸出電壓Vinv作為輸入，微電網與所接入的電網的連接點PCC的電流Ipcc作為輸出，可以得到并網狀態和孤島狀態的傳遞函數，如下所示：其中：Zs＝Rs+s·Ls。步驟(13)獲取孤島狀態的電流大于并網狀態的電流的取值范圍。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，相交區域為取值范圍。具體地，在一定負載條件下，例如將變換器的輸出設置為額定值，獲得幅頻響應曲線，如圖3所示，實線表示在并網狀態的幅頻響應曲線，虛線表示孤島狀態的幅頻響應曲線。二者的相交區域--陰影部分表示電壓幅值在孤島狀態大于在并網狀態的區域，也就是V本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種孤島檢測方法，其特征在于，所述孤島檢測方法包括以下步驟：(1)在微電網實際運行時，在變換器的輸出電壓上，至少分別疊加第一頻率諧波電壓與第二頻率諧波電壓，檢測微電網和電網的連接點的第一電流與第二電流；(2)如果第一電流大于或等于第一檢測閾值且第二電流大于或等于第二檢測閾值，微電網通過斷路器斷開與電網的連接，進入孤島運行；否則執行步驟(1)。

【技術特征摘要】
1.一種孤島檢測方法，其特征在于，所述孤島檢測方法包括以下步驟：(1)在微電網實際運行時，在變換器的輸出電壓上，至少分別疊加第一頻率諧波電壓與第二頻率諧波電壓，檢測微電網和電網的連接點的第一電流與第二電流；(2)如果第一電流大于或等于第一檢測閾值且第二電流大于或等于第二檢測閾值，微電網通過斷路器斷開與電網的連接，進入孤島運行；否則執行步驟(1)。2.如權利要求1所述的孤島檢測方法，其特征在于，所述第一頻率與所述第二頻率的選擇方法包括以下步驟：(11)建立微電網系統的等效電路；(12)根據等效電路，獲得并網狀態和孤島狀態的傳遞函數；(13)獲取孤島狀態的電流大于并網狀態的電流的取值范圍；(14)所述第一頻率與所述第二頻率從所述取值范圍中選擇。3.如權利要求2所述的孤島檢測方法，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取值范圍。4.如權利要求2所述的孤島檢測方法，其特征在于，步驟(13)后還包括以下步驟：(132...

【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