本发明专利技术属于微电网控制策略领域，具体涉及一种微电网孤岛检测、预同步控制方法及装置。该微电网孤岛检测方法通过AFD检测法与AFDPF检测法分条件间断使用的孤岛检测方法，当频率差较大时施加较小的扰动电流，当频率差较小，则加入较大的扰动电流提高检测速度，避免长时间注入干扰电流对电能质量的影响；该预同步控制方法则在微电网处于孤岛状态且开始并网前，通过预同步方法为微电网电压频率或幅值增加补偿量，使得微电网电压频率和幅值能够与大电网一致，因此能够消除并网时由于不同状态的电压合并出现的冲击电压和冲击电流，避免微电网的电能质量受到的影响，提高并网效率和成功率。率。率。
【技术实现步骤摘要】
一种微电网孤岛检测、预同步控制方法及装置
[0001]本专利技术属于微电网控制策略领域，具体涉及一种微电网孤岛检测、预同步控制方法及装置。
技术介绍
[0002]当今社会，能源问题越来越受到重视，以清洁能源发电为代表的分布式电源技术可以有效地解决能源问题，但也带来了一些如电网的稳定运行，电网安全等新的问题。根据国家统计局2020年数据，在2020年，我国所有机组共发电7.5万亿千瓦时。其中，新能源发电量占比稳步上升，风力发电量、太阳能发电量同比增长15.1％，占总发电量的9.5％。随着国家大力发展分布式发电，我国对新能源的利用越来越广泛，新能源发电所占比重逐步提高。
[0003]分布式电源的输出功率极其不稳定，需要调节后才能并入大电网，否则会对微电网的安全性、可靠性以及经济性造成影响，影响电网的稳定运行。于是微电网应运而生，微电网可以解决分布式发电可靠性较差的缺点，提高分布式发电的稳定性，为分布式电源可靠联网提供解决方案。同时光伏发电和其他新能源发电技术的日益成熟为微电网的兴起提供了保障。
[0004]微电网不仅要实现并网运行和孤岛运行，而且能够在并网和孤岛两种运行模式下实现无缝切换。并网运行时，微电网和大电网相互优化协调；当大电网出现异常或者需要检修时，微电网则必须快速检测并断开开关，切换到孤岛运行状态或者停运状态；当大电网解除异常时，微电网可再次与大电网相连，再次恢复并网运行。而微电网在运行模式切换时对暂态过程控制也十分重要。在分布式电源运行状态改变后，如果不采取任何措施，会造成一系列的暂态问题，甚至会威胁到微电网中负荷的安全，严重时可能会导致微电网崩溃。
[0005]目前直流微电网常见的孤岛检测方法有被动检测方法、主动检测方法；主动检测法包括频率偏移检测法(AFD)，滑模频漂检测法(SMS)，周期电流干扰检测法(ACD)等。AFD检测法的原理如图1所示，通过换流器向微电网注入一个和微电网电压频率有差异的电流，当微电网并网运行时，由于有大电网的钳制作用，对系统的影响可以忽略不计。当微电网孤岛运行时，随着时间的推移，扰动电流对微电网的影响会越来越大，直到超过AFD所设定的检测阈值，就可以顺利的检测到微电网处于孤岛状态；如果AFD对应的截断系数取值过大，则导致注入电流畸变量过大，会严重影响微电网的电能质量，但是截断系数的取值若太小，则会导致频率偏移较小，不仅降低了检测速度，还使最终导致注入电流次数过多或微电网施加扰动电流的时间过长，也会严重影响到电能质量。并且随着微电网在孤岛状态长时间运行，如果在微电网处于孤岛状态时直接并网，不同状态的电压合并之后会出现冲击电压和冲击电流，对微电网的电能质量造成很严重的损害，严重时可能会造成并网失败
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的在于提供一种微电网孤岛检测、预同步控制方法及装置，用于解决现有技术中微电网孤岛检测时会影响微电网电能质量的问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种微电网孤岛检测方法，步骤如下：
[0008]1)检测微电网电压频率和大电网电压频率，并获取二者的频率差；
[0009]2)判断所述频率差是否大于设定频率差阈值，若大于则采用AFD检测法检测微电网是否处于孤岛状态；若不大于则采用AFDPF检测法检测微电网是否处于孤岛状态；
[0010]3)判断微电网电压频率是否超过所采用的检测法对应的频率阈值，若超过对应的频率阈值，则判断为微电网处于孤岛状态；若未超过对应的频率阈值，则判断为微电网未处于孤岛状态。
[0011]上述技术方案的有益效果为：所述孤岛检测方法通过AFD检测法与AFDPF检测法分条件间断使用的孤岛检测方法，当频率差较大时施加较小的扰动电流，当频率差较小，则加入较大的扰动电流提高检测速度，能够避免长时间注入干扰电流对电能质量的影响。
[0012]进一步地，所述AFD检测法表达式为：
[0013][0014]所述AFDPF检测法表达式为：
[0015]c
f
＝cf0+k(f
‑
f0)＝cf0+Δf
[0016]其中，cf为截断系数，t
Z
为微电网电流波形正负半周之间存在的死区时间，T为微电网电流波形周期，cf0为初始截断系数，k(f
‑
f0)为AFDPF算法的正反馈系数，f为微电网电压频率，f0为大电网工频电压频率，Δf为微电网和大电网的电压频率差。
[0017]进一步地，所述设定频率差阈值为0.2Hz。
[0018]本专利技术还提供了一种微电网预同步控制方法，首先检测微电网电压频率和大电网电压频率，并获取二者的频率差；判断所述频率差是否大于设定频率差阈值，若大于则采用AFD检测法检测微电网是否处于孤岛状态；若不大于则采用AFDPF检测法检测微电网是否处于孤岛状态；判断微电网电压频率是否超过所采用的检测法对应的频率阈值，若超过对应的频率阈值，则判断为微电网处于孤岛状态；若未超过对应的频率阈值，则判断为微电网未处于孤岛状态，需要并网运行；
[0019]当判断出微电网未处于孤岛状态，需要并网运行时，在微电网控制系统的下垂方程中增加补偿量，控制微电网的电压频率和大电网的电压频率保持一致；
[0020]若微电网孤岛运行下的控制方式为频率
‑
有功控制，则加入有功下垂方程的补偿量为：
[0021][0022][0023]式中，Δω和Δf分别为电压角频率和电压频率的补偿量；K
pθ
、K
iθ
分别表示电压相角预同步PI控制器中的比例积分系数；θ为孤岛模式下微电网输出电压的相角，θ
o
为大电网电压的相角；
[0024]若微电网孤岛运行下的控制方式为无功
‑
电压控制，则加入无功下垂方程的补偿量为：
[0025][0026]其中，ΔE为电压幅值补偿量；K
pu
、K
iu
分别表示为PI控制器中的比例积分系数；u
od
、u
d
分别为大电网和微电网在两相旋转坐标系下的d轴电压分量，由坐标变换得到。
[0027]上述技术方案的有益效果为：所述预同步控制方法在微电网处于孤岛状态且开始并网前，通过预同步方法为微电网电压频率或幅值针对性地增加补偿量，使得微电网电压频率和幅值能够与大电网一致，因此能够消除并网时由于不同状态的电压合并出现的冲击电压和冲击电流，避免微电网的电能质量受到的影响，提高并网效率和成功率。
[0028]进一步地，所述AFD检测法表达式为：
[0029][0030]所述AFDPF检测法表达式为：
[0031]c
f
＝cf0+k(f
‑
f0)＝cf0+Δf
[0032]其中，cf为截断系数，t
Z
为微电网电流波形正负半周之间存在的死区时间，T为微电网电流波形周期，cf0为初始截断系数，k(f
‑
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种微电网孤岛检测方法，其特征在于，步骤如下：1)检测微电网电压频率和大电网电压频率，并获取二者的频率差；2)判断所述频率差是否大于设定频率差阈值，若大于则采用AFD检测法检测微电网是否处于孤岛状态；若不大于则采用AFDPF检测法检测微电网是否处于孤岛状态；3)判断微电网电压频率是否超过所采用的检测法对应的频率阈值，若超过对应的频率阈值，则判断为微电网处于孤岛状态；若未超过对应的频率阈值，则判断为微电网未处于孤岛状态。2.根据权利要求1所述的微电网孤岛检测方法，其特征在于，所述AFD检测法表达式为：所述AFDPF检测法表达式为：cf＝cf0+k(f
‑
f0)＝cf0+Δf其中，cf为截断系数，t
Z
为微电网电流波形正负半周之间存在的死区时间，T为微电网电流波形周期，cf0为初始截断系数，k(f
‑
f0)为AFDPF算法的正反馈系数，f为微电网电压频率，f0为大电网工频电压频率，Δf为微电网和大电网的电压频率差。3.根据权利要求1或2所述的微电网孤岛检测方法，其特征在于，所述设定频率差阈值为0.2Hz。4.一种微电网预同步控制方法，其特征在于，首先检测微电网电压频率和大电网电压频率，并获取二者的频率差；判断所述频率差是否大于设定频率差阈值，若大于则采用AFD检测法检测微电网是否处于孤岛状态；若不大于则采用AFDPF检测法检测微电网是否处于孤岛状态；判断微电网电压频率是否超过所采用的检测法对应的频率阈值，若超过对应的频率阈值，则判断为微电网处于孤岛状态；若未超过对应的频率阈值，则判断为微电网未处于孤岛状态，需要并网运行；当判断出微电网未处于孤岛状态，需要并网运行时，在微电网控制系统的下垂方程中增加补偿量，控制微电网的电压频率和大电网的电压频率保持一致；若微电网孤岛运行下的控制方式为频率
‑
...
【专利技术属性】
技术研发人员：邢文奇，李阳，郗姗姗，韩德保，王献才，杨阜光，李光华，闫站正，张万德，李彦如，刘鹏飞，刘建权，姜珊盼，张煜烽，付二顺，李言中，赵新阳，孙蕊，李冬焱，
申请(专利权)人：河南省高压电器研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：
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