【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力电子控制，具体涉及一种基于检测时间约束的配电网高电能质量孤岛检测方法。
技术介绍
1、在低碳减排背景下，风能和太阳能等分布式可再生能源的渗透率持续增长。由于多数接入电力系统的分布式电源和负载本质上呈现直流特性，直流配电网在分布式能源灵活、可靠接入方面表现出巨大的优势。因此，直流配电网将是满足未来电力系统需求的极具前景的优选方案。
2、在直流配电网的运行过程中，由于受到线路故障和恶劣天气影响，分布式电源会突然与公共电网断开，进入孤岛模式。在源荷功率匹配工况下，孤岛事件的发生不会引起配电网并网点电压的任何变化，产生无意识孤岛。无意识孤岛的检测失败将严重威胁分布式电源设备和运检人员的安全。
3、为了向配电网提供有效保护，特定频率孤岛检测方法因其检测盲区小和电能质量高而备受关注。该方法通过在正反馈环路中集成二阶谐振控制器，实现并网点电压在孤岛模式下的特定频率小幅振荡以指示孤岛事件。为了实现快速有效的孤岛检测，检测时间是特定频率孤岛检测方法需要准确设计的核心指标。根据规定，分布式电源必须装配孤岛检测方法并在2秒内检测出孤岛事件，为了满足这一要求，现有研究中采用劳斯判据来分析设计孤岛检测参数，但随着系统阶数的增加，劳斯判据的计算会变得更加复杂和困难，无法建立孤岛检测时间与孤岛检测参数之间的定量关系。不明晰的检测时间约束使得检测速度无法精确设计甚至导致检测失败，给配电网的安全运行带来了巨大的挑战。
技术实现思路
1、针对现有技术所存在的上述问题，本专利技
2、1)根据并网点电压在孤岛事件触发下的时域振荡轨迹模型，建立孤岛检测时间与孤岛检测控制器gr(s)中的谐振增益和谐振带宽的关系；
3、2)根据检测时间约束，得到满足所述检测时间约束的谐振增益和谐振带宽的范围；
4、3)在步骤2)所得到的范围内选择谐振增益和谐振带宽，进行孤岛检测。
5、进一步的，步骤1)中孤岛检测控制器gr(s)的表达式为：
6、
7、其中，kr为谐振增益，ωr为谐振带宽,ω0为谐振角频率。
8、进一步的，所述步骤1)包括：
9、1.1)在分布式电源与本地负载功率完全匹配的工况下，建立配电网并网点电压小扰动信号对电流扰动的敏感模型：
10、
11、其中，hi(s)为电压到的传递函数，s是拉普拉斯算子，a1、b0、b1、b2为模型系数；
12、1.2)孤岛检测方法是将配电网并网点电压小信号扰动信号通过孤岛检测控制器gr(s)生成扰动电流注入电流参考指令；因此，并网点电压闭环动态响应描述为；
13、
14、其中，t(s)为闭环传递函数，a1、a2、a3、b0、b1、b2、b3均为模型参数；
15、1.3)孤岛事件触发的配电网并网点电压动态描述为；
16、
17、其中，φ(s)为由孤岛事件触发的并网点电压动态模型；
18、1.4)将φ(s)转化为两个标准二阶方程组合的形式：
19、
20、其中，λ1、λ2、η1、η2、α、β、γ、δ均为并网点电压动态模型的参数；
21、1.5)通过待定系数求解，得到方程的两个实数根α1和α2；α1和α2与孤岛检测控制器gr(s)中的谐振增益kr和谐振带宽ωr相关；
22、由于φ(s)的两个二阶方程具有对称性，设α＝α1，γ＝α2；φ(s)简化为：
23、
24、其中，β1为简化后方程中的参数；
25、1.6)当配电网并网点电压呈现正弦振荡时，s2+α1s+β1有一对共轭复根，由此通过反拉普拉斯变换建立配电网并网点电压的时域振荡轨迹为：
26、
27、其中，ωp为实际振荡角频率；
28、1.7)将孤岛检测时间问题转化为计算并网点电压幅值包络达到目标阈值的时间；φ(t)的包络方程表示为ψ(t)：
29、
30、1.8)假设并网点电压波动阈值设置为n p.u，即当并网点电压振荡幅值超过n p.u时，表明振荡发生；若检测到三次连续振荡，且振荡频率等于所设定的谐振频率，则认定为孤岛事件；因此，检测时间δt被计算为：
31、
32、其中，v0是配电网并网点稳态电压，根α1的关系式中包含孤岛检测控制器gr(s)中的谐振增益kr和谐振带宽ωr。
33、基于上述方案，本专利技术的有益效果是：
34、1、本专利技术通过发展孤岛模式下配电网并网点电压时域振荡轨迹，描述了检测时间与孤岛检测参数的定量关系，打破了传统单一频域约束的局限，为孤岛检测参数的设计提供了更加准确有效的指导。
35、2、本专利技术定量评估孤岛检测参数对检测时间的影响，为检测速度的提升提供了科学指导。
36、3、本专利技术提出的基于检测时间约束的配电网孤岛检测方法能保证系统的高电能质量。
37、4、本专利技术提出的基于检测时间约束的配电网高电能质量孤岛检测方法适合于含有多个分布式电源的多机系统。
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1.一种基于检测时间约束的配电网高电能质量孤岛检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于检测时间约束的配电网高电能质量孤岛检测方法，其特征在于，步骤1)中孤岛检测控制器Gr(s)的表达式为：
3.根据权利要求1所述的基于检测时间约束的配电网高电能质量孤岛检测方法，其特征在于，所述步骤1)包括：
4.根据权利要求3所述的基于检测时间约束的配电网高电能质量孤岛检测方法，其特征在于，步骤1.1)中，
5.根据权利要求4所述的基于检测时间约束的配电网高电能质量孤岛检测方法，其特征在于，步骤1.2中，
6.根据权利要求5所述的基于检测时间约束的配电网高电能质量孤岛检测方法，其特征在于，步骤1.5中，两个实数根分别为：
7.根据权利要求6所述的基于检测时间约束的配电网高电能质量孤岛检测参数设计方法，其特征在于，步骤1.6中，
8.根据权利要求3所述的基于检测时间约束的配电网高电能质量孤岛检测方法，其特征在于，步骤1.7中，实际振荡角频率ωp为:
9.根据权利要求1所述的基于
10.根据权利要求1所述的基于检测时间约束的配电网高电能质量孤岛检测方法，其特征在于，所述步骤3)具体为：检测配电网并网点电压的波动幅值，当并网点电压波动达到阈值n p.u时，表明振荡发生，此时开始测量配电网并网点电压中的振荡角频率，若并网点电压持续三次振荡且振荡频率等于孤岛检测控制器Gr(s)中的谐振角频率，则判断孤岛事件发生；否则，判断系统仍处于并网模式。
...【技术特征摘要】
1.一种基于检测时间约束的配电网高电能质量孤岛检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于检测时间约束的配电网高电能质量孤岛检测方法，其特征在于，步骤1)中孤岛检测控制器gr(s)的表达式为：
3.根据权利要求1所述的基于检测时间约束的配电网高电能质量孤岛检测方法，其特征在于，所述步骤1)包括：
4.根据权利要求3所述的基于检测时间约束的配电网高电能质量孤岛检测方法，其特征在于，步骤1.1)中，
5.根据权利要求4所述的基于检测时间约束的配电网高电能质量孤岛检测方法，其特征在于，步骤1.2中，
6.根据权利要求5所述的基于检测时间约束的配电网高电能质量孤岛检测方法，其特征在于，步骤1.5中，两个实数根分别为：
7.根据权利要求6所述的基于检测时间约束的配电网高电能质量孤岛检测参数设计方法，其特征在于，步骤1.6中...
【专利技术属性】
技术研发人员：张敏，施天灵，刘博欣，樊瑞，王金浩，向鑫，李武华，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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