基于并网点特征谐波电压测量的分布式电源孤岛检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及分布式电源孤岛检测技术领域，尤其涉及一种基于并网点特征谐波电 压测量的分布式电源孤岛检测方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着能源短缺和环境问题的日益突出，新能源发电技术在国家政策 的大力支持下得到了迅猛的发展，大量的新能源发电装置以分布式电源（Distributed Generation，DG)的形式接入到电网中，在缓解电网压力的同时也给电网带来了电能质量和 运营规划方面的问题，其中孤岛效应就是一个主要问题。
[0003] 在光伏发电、风力发电、燃料电池发电等分布式发电并网发电系统中，当电网供电 过程中因故障事故或停电维修而跳脱时，未能即时检测出停电状态将自身切离供电网络， 形成由分布电站并网发电系统和周围的负载组成的一个自给供电的孤岛，即孤岛效应。
[0004] 孤岛运行时会给用户设备带来安全隐患，同时非计划孤岛运行对检修人员的人身 安全也会构成潜在的威胁，因此需要采取相关的孤岛控制措施。孤岛后的相关控制也要保 证在整个系统扰动切除后，各个孤岛可以较快的进行并网操作，使整个电网恢复到正常的 安全运行状态。
[0005] 孤岛检测方法主要有被动式和主动式。现有的被动式孤岛检测办法，通过检测分 布式电源并网逆变器输出电压、频率或者相位的数据与设立的标准阈值进行对比，判定是 否发生孤岛效应。这种方法的缺陷是由于电网正常运行时的波动也可能造成误判。另外， 若分布式电源的输出功率与负载功率相匹配，则当电网供电中断，并网点电压和频率变化 很小不足以检测出是否发生孤岛效应，即存在很大的检测盲区。现有的主动式孤岛检测办 法是对逆变器输出电流的幅值、频率、相位给一定的扰动，使输出电压的频率或相位发生相 应偏移，来确定是否发生孤岛效应，但是该检测方法由于扰动量的加入，将影响电网的电能 质量。
[0006] 因此，如何在不影响电网电能质量的前提下准确检测孤岛，是分布式电源并网研 宄的重点。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是提供一种基于并网点特征谐波电压测量的分布式电源孤岛检测 方法，该方法可靠并易于实现，对电网适应性强，适合工程实际使用。
[0008] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
[0009] -种基于并网点特征谐波电压测量的分布式电源孤岛检测方法，该分布式电源与 逆变器相连，该逆变器依次通过入口滤波器与变压器接入电网组成分布式电源并网系统， 该方法包括：
[0010] 根据逆变器IGBT开关频率选取至少两组特征谐波次数作为参考次谐波来进行孤 岛检测； toon] 对逆变器输出端与位于变压器与电网之间的并网点的电压进行同步采样，并通过 转换与分解后，获得所选取的至少两组特征谐波次数对应的参考次谐波电压值；
[0012] 判断各组参考次谐波电压值大小是否均超出预先设定的该组谐波电压检测阈值 范围；
[0013] 若是，且持续时间均超过设定的时间限值，则判定发生孤岛效应。
[0014] 进一步的，进行同步采样之前包括：
【主权项】
1. 一种基于并网点特征谐波电压测量的分布式电源孤岛检测方法，该分布式电源与逆 变器相连，该逆变器依次通过入口滤波器与变压器接入电网组成分布式电源并网系统，其 特征在于，该方法包括： 根据逆变器IGBT开关频率选取至少两组特征谐波次数作为参考次谐波来进行孤岛检 测； 对逆变器输出端与位于变压器与电网之间的并网点的电压进行同步采样，并通过转换 与分解后，获得所选取的至少两组特征谐波次数对应的参考次谐波电压值； 判断各组参考次谐波电压值大小是否均超出预先设定的该组谐波电压检测阔值范 围； 若是，且持续时间均超过设定的时间限值，则判定发生孤岛效应。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进行同步采样之前包括： 根据逆变器IGBT开关频率确定采样分析截止频率4与采样频率fS，其中，2fh; 设置采样间隔L，采样点为W= ^ ^旦N等于2的整数次幕，片为基波频率。 /〇 /〇
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括确定谐波电压检测阔值范 围，其步骤为： 建立系统阻抗模型，其中，该系统阻抗模型中的参数均折算至同一电压等级，电网端等 效为电压源与系统阻抗串联，逆变器等效为谐波电压源； 根据该系统阻抗模型建立未发生孤岛与发生孤岛时系统谐波阻抗模型，并W此计算 所选取的至少两组特征谐波次数在未发生孤岛与发生孤岛时对应的并网点参考次谐波电 压； 根据每一组特征谐波次数在未发生孤岛与发生孤岛时并网点参考次谐波电压来确定 该组谐波电压检测阔值范围。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，该方法还包括；将系统阻抗模型中的参数 均折算至同一电压等级； 其中，电压等级记为叫，系统短路容量为Sd，则系统阻抗Xs为：
入口滤波器的电感值与电容值分别记为L与C，系统频率记为f。，则入口滤波器感抗而 与容抗Xc分别为： Xl= 2 3if〇L；
变压器额定容量记为Sw，短路阻抗记为Uk，则变压器阻抗Xt为：
系统负载容量记为奇，基波功率因数记为cos(o，则等效负载电阻RiMd和等效电抗X 为：
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，该方法还包括计算所选取的至少两组特 征谐波次数在未发生孤岛时对应的并网点参考次谐波电压，其包括： 未发生孤岛时系统谐波阻抗模型中系统负载等效为开路，其中的参数与所选取的特 征谐波次数h相关；系统阻抗Xs,h=化XS;变压器阻抗XT,h=jhXT;入口滤波器的容抗Xc,h =-j成A);入口滤波器感抗而,h=jhX^负载阻抗化为逆变器输出谐波电压； 计算逆变器并网点a的谐波电压化,,,：
将逆变器并网点a的谐波电压化转换为并网点参考次谐波电压
其中，n为变压器一次侧对二次侧变比。
6. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，该方法还包括；计算所选取的至少两组特 征谐波次数在发生孤岛时对应的并网点参考次谐波电压，其包括： 发生孤岛时系统谐波阻抗模型中系统阻抗与系统分离，分布式电源通过逆变器对负载 直接供电，其中的参数与所选取的特征谐波次数h相关；系统阻抗Xs,h=化XS;变压器阻抗 Xi，h=jhXi;入口滤波器的容抗Xe，h= -jayh);入口滤波器感抗\，h=jhX^;负载最小阻 抗 =哉。。W化W / (哉。W +卿。。J ; 计算逆变器并网点a的谐波电压打：
将逆变器并网点a的谐波电压转换为并网点参考次谐波电:
其中，n为变压器一次侧对二次侧变比。
7. 根据权利要求1、3、4、5或6所述的方法，其特征在于，所述根据每一组特征谐波次数 在未发生孤岛与发生孤岛时并网点参考次谐波电压来确定该组谐波电压检测阔值范围包 括： 根据所选取的特征谐波次数h未发生孤岛时与发生孤岛时并网点参考次谐波电压有 效值Upee.h与U'pee，h确定对应的谐波电压检测阔值范围为Upee.h~U'pcc，h。
【专利摘要】本发明公开了一种基于并网点特征谐波电压测量的分布式电源孤岛检测方法，该分布式电源与逆变器相连，该逆变器依次通过入口滤波器与变压器接入电网组成分布式电源并网系统，该方法包括：根据逆变器IGBT开关频率选取至少两组特征谐波次数作为参考次谐波来进行孤岛检测；对逆变器输出端与位于变压器与电网之间的并网点的电压进行同步采样，并通过转换与分解后，获得所选取的至少两组特征谐波次数对应的参考次谐波电压值；判断各组参考次谐波电压值大小是否均超出预先设定的该组谐波电压检测阈值范围；若是，且持续时间均超过设定的时间限值，则判定发生孤岛效应。本发明公开的该方法可靠并易于实现，对电网适应性强，适合工程实际使用。
【IPC分类】G01R31-40
【公开号】CN104793148
【申请号】CN201510219972
【发明人】朱明星, 王群京, 陈兵, 丁宁, 李群, 周胜军, 任昭重, 高敏, 焦亚东
【申请人】国家电网公司, 江苏省电力公司电力科学研究院, 国网智能电网研究院, 安徽大学
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月30日