一种多逆变器型微电网快速孤岛检测方法技术

本发明专利技术涉及一种适用于多逆变器型微电网的快速孤岛检测方法，该方法在实时测量PCC处电压有效值VPCC及其频率和负载无功功率的基础上，通过比较电压测量值与正常情况下电压额定值、频率与其额定值50Hz的大小情况，采取相应的IBDG无功控制策略；在进行孤岛判断时，首先预设电压门槛值和频率门槛值，并将VPCC与电压门槛值进行比较，若超出电压门槛值，则直接判定为孤岛状态，结束本轮的孤岛检测；否则，将所测得的频率f与频率门槛值进行比较，若超出频率门槛值，则判定为孤岛状态。本发明专利技术不存在孤岛检测盲区，具有通用性，既适用于整功率因数运行的IBDG，也适用于非整功率因数运行的IBDG。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力系统微电网保护与控制领域，针对可能出现的微电网非计划孤岛问题，提出了一种适用于多逆变器型微电网的快速孤岛检测方法。
技术介绍
微电网非计划孤岛运行的发生具有偶然性和不确定性。当由于误操作、系统发生故障等原因引起公共耦合点或其上游断路器跳闸时，微电网内分布式电源可能无法及时检测到微电网已经与系统断开而继续保持运行。此时，微电网的非计划孤岛运行可能会给电力系统的安全稳定运行带来一系列问题，比如重合闸失败、备自投时间延长甚至失败、孤岛系统内电能质量恶化等，同时也会危害运维人员的人身安全。为了保证供电的可靠性和稳定性，美国电气电子工程师协会(IEEE)相关标准、我国国家标准以及电网公司企业标准要求分布式电源(DG)具有防孤岛保护的功能，即DG能够检测到非计划孤岛运行状态并退出运行。因此，非计划孤岛检测方法是防孤岛保护的核心技术。现有的非计划孤岛检测方法包括开关状态监测法、被动检测法和主动检测法三大类：1)开关状态监测法是基于通讯技术将配电网侧断路器的开合状态发送给DG来判断微电网的运行模式，该方法不存在检测盲区，也不影响电能质量，但是该方法的实施较为复杂，经济性也较差，并且当通信网络发生故障时，该方法也随之失效；2)被动检测法通过检测电压、相位、频率及其变化率等基本电气量是否在允许变化范围之内来判定孤岛，该方法不会对系统电能质量造成影响，但是存在较大检测盲区，通常与主动检测法配合使用；3)主动检测法通常在DG的控制信号中注入扰动信号，并通过正反馈环节使得孤岛发生后相关电气量超出门槛值，从而判定孤岛，该方法能够减小甚至消除检测盲区，但同时也对电能质量造成了一定影响，并且由于多个DG中的扰动信号无法保证同步，也大大降低了孤岛检测的可靠性。目前，接入到低压电网中的DG主要是光伏发电系统、永磁直驱式风力发电系统以及微型燃气轮机发电系统等逆变型分布式电源(IBDG)。为快速实现微电网孤岛检测，申请人曾提出一种微电网孤岛检测方法[1]，该方法通过对比并网点电压的有效值和额定值，采取相应的无功控制策略，当孤岛发生时，系统频率将超出门槛值，从而判定孤岛。对于多逆变器型微电网，当多个IBDG通过同一个PCC并网时，上述方法能够有效实现孤岛检测。然而，当多个IBDG的并网点位置不同时，尤其是不同并网点之间的距离较远并且两个并网点之间的线路上传输的功率较大的情况下，如果发生非计划孤岛，则不同位置IBDG的并网点电压值可能分别在额定电压值之上和之下，其无功扰动将相互抵消，无法保证孤岛检测的有效性。[1]李永丽，陈晓龙.一种微电网孤岛检测方法，授权专利技术专利，专利授权号：ZL201210319516.3，专利授权日：2014.10.15
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于自适应无功扰动的、适用于多逆变器型微电网的快速孤岛检测方法。本专利技术的实质性特点是：1)不存在孤岛检测盲区；2)具有通用性，既适用于整功率因数运行的IBDG，也适用于非整功率因数运行的IBDG；3)根据PCC处电压及其频率的测量值和频率测量值的变化情况，自适应调整无功扰动斜率，减小了系统正常并网运行时IBDG的无功扰动，同时也缩短了孤岛检测时间；4)当微电网中含有多个IBDG时，无需通信就能保证无功扰动的同步性，从而保证孤岛检测的可靠性和有效性，简单易行。本专利技术的技术方案如下：一种适用于多逆变器型微电网的快速孤岛检测方法，该方法在实时测量PCC处电压有效值VPCC及其频率f和负载无功功率Qload的基础上，通过比较电压测量值VPCC与正常情况下电压额定值VN、频率f与其额定值50Hz的大小情况，采取相应的IBDG无功控制策略：1)当f大于或等于50Hz时，需根据VPCC和VN比较结果确定IBDG无功参考值；若VPCC大于或等于VN，则设置IBDG输出的无功功率为否则，设置IBDG输出的无功功率为QDG＝-k1(f-49.2)+QLoad；2)当f小于50Hz时，也根据VPCC和VN比较结果确定IBDG无功参考值；若VPCC大于或等于VN，则设置IBDG输出的无功功率为QDG＝-k1(f-50.6)+QLoad；否则，设置IBDG输出的无功功率为式中，k1和k2为无功控制策略中可调变量，其值均为正数；另外，根据f的大小自适应改变k1取值，设置如下： k 1 = 0.01 P D G , | f - 50 | ≤ 0.1 H z 0.02 P D G , 0.1 H z < | f - 50 | ≤ 0.2 H z 0.03 P D G , 0.2 H z < | f 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于多逆变器型微电网的快速孤岛检测方法，该方法在实时测量PCC处电压有效值VPCC及其频率f和负载无功功率Qload的基础上，通过比较电压测量值VPCC与正常情况下电压额定值VN、频率f与其额定值50Hz的大小情况，采取相应的IBDG无功控制策略：1)当f大于或等于50Hz时，需根据VPCC和VN比较结果确定IBDG无功参考值；若VPCC大于或等于VN，则设置IBDG输出的无功功率为否则，设置IBDG输出的无功功率为QDG＝‑k1(f‑49.2)+QLoad；2)当f小于50Hz时，也根据VPCC和VN比较结果确定IBDG无功参考值；若VPCC大于或等于VN，则设置IBDG输出的无功功率为QDG＝‑k1(f‑50.6)+QLoad；否则，设置IBDG输出的无功功率为式中，k1和k2为无功控制策略中可调变量，其值均为正数；另外，根据f的大小自适应改变k1取值，设置如下：k1=0.01PDG,|f-50|≤0.1Hz0.02PDG,0.1Hz<|f-50|≤0.2Hz0.03PDG,0.2Hz<|f-50|≤0.3Hz0.04PDG,0.3Hz<|f-50|≤0.4Hz0.05PDG,0.4Hz<|f-50|]]>式中，PDG为DG输出的有功功率，当系统频率f满足|f‑50|>0.1Hz时，若在一定时间内频率没有超出频率门槛值，则k1仍取为0.01PDG；在进行孤岛判断时，首先预设电压门槛值和频率门槛值，并将VPCC与电压门槛值进行比较，若超出电压门槛值，则直接判定为孤岛状态，结束本轮的孤岛检测；否则，将所测得的频率f与频率门槛值进行比较，若超出频率门槛值，则判定为孤岛状态。...

【技术特征摘要】
1.一种适用于多逆变器型微电网的快速孤岛检测方法，该方法在实时测量PCC处电压有效值VPCC及其频率f和负载无功功率Qload的基础上，通过比较电压测量值VPCC与正常情况下电压额定值VN、频率f与其额定值50Hz的大小情况，采取相应的IBDG无功控制策略：1)当f大于或等于50Hz时，需根据VPCC和VN比较结果确定IBDG无功参考值；若VPCC大于或等于VN，则设置IBDG输出的无功功率为否则，设置IBDG输出的无功功率为QDG＝-k1(f-49.2)+QLoad；2)当f小于50Hz时，也根据VPCC和VN比较结果确定IBDG无功参考值；若VPCC大于或等于VN，则设置IBDG输出的无功功率为QDG＝-k1(f-50.6)+QLoad；否则，设置IBDG输出的无功功率为式中，k1和k2为无功控制策略中可调变量，其值均为正数；另外，根据f的大小自适应改变k1取值，设置如下： k 1 = 0.01 P D G , | f - 50 | ≤ 0.1 H z 0.02 P D G , 0.1 H z < | f - 50 | ≤ 0.2 H z 0.03 P D...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓龙，李永丽，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12