微电网被动式孤岛检测盲区减小方法
【专利摘要】一种微电网被动式孤岛检测盲区减小方法，包括以下步骤：①在微电源逆变器的控制回路中增加积分控制反馈回路；②设定频率变化率继电器的触发值；③设置微电源跟外电网有功无功功率交换的判断阈值；④检查有功功率交换的值；⑤检查无功功率交换的值；⑥重新确定；⑦等待下一次采集信息的迭代，然后从步骤③开始执行。本发明综合利用积分控制、滤波控制、无功功率小扰动来减小孤岛检测盲区，本方法最大限度的考虑了非计划孤岛的形成特点、被动式孤岛检测继电器的特点，具有良好的工程参考意义和实际应用价值。
【专利说明】微电网被动式孤岛检测盲区减小方法
[0001]【技术领域】:
本发明涉及微电网中孤岛检测，特别涉及一种微电网被动式孤岛检测盲区减小方法。
[0002]【背景技术】:
根据美国桑迪亚国家实验室(Sandia National Laboratories)提供的报告指出，孤岛效应就是当电力公司的供电系统，因故障事故或停电维修等原因停止工作时，安装在各个用户端的分布式电源并网发电系统未能及时检测出停电状态，从而不能迅速将自身切离市电网络，而形成的一个由分布式电源发电系统向周围负载供电的一种电力公司无法掌控的自给供电孤岛现象。
[0003]一般来说，孤岛效应可能对整个配电系统设备及用户端的设备造成不利的影响，包括:1)危害电力维修人员的生命安全；2)影响配电系统上的保护开关动作程序；3)孤岛区域所发生的供电电压与频率的不稳定性质会对用电设备带来破坏；4)当供电恢复时造成的电压相位不同步将会产生浪涌电流，可能会引起再次跳闸，对对分布式发电系统、负载和供电系统带来损坏。由此可见，作为一个安全可靠的并网逆变装置，必须能及时检测出孤岛效应并避免所带来的危害。
[0004]孤岛现象的检测方法根据技术特点，可以分为三大类:被动检测方法、主动检测方法和开关状态监测方法(基于通讯的方法)。被动式方法利用电网断电时逆变器输出端电压、频率、相位或谐波的变化进行孤岛效应检测。但当分布式发电系统输出功率与局部负载功率平衡，则被动式检测方法将失去孤岛效应检测能力，存在较大的检测盲区。
[0005]
【发明内容】
:
有鉴于此，有必要提供一种微电网被动式孤岛检测盲区减小方法。
[0006]一种微电网被动式孤岛检测盲区减小方法，其原理为:在分布式电源发出功率与负荷相匹配的极端孤岛情况下，通过刻意制造无功功率的小扰动带来孤岛系统频率的变化从而达到检测目的；包括以下步骤:
①在微电源逆变器的控制回路中增加积分控制反馈回路；在功率反馈和的回路中增
加增益分别为和的积分控制，该积分环节能够消除控制误差，其产生的相位滞后效果，在并网时不会给系统带来影响，但是在微电源形成孤岛时能够增加系统的不稳定，有利于频率继电器的动作；
@设定频率变化率继电器的触发值；
③设置微电源跟外电网有功无功功率交换的判断阈值，以交换功率占负荷的百分比来判断，典型系数为==0.05;
④检查有功功率交换的值；安装在微电源背后的功率检测与控制装置在微电网的外出口与本地负荷的线路上装有传感器，根据传感器传送来的信号比较有功功率交换的绝对值与的大小，其中，Puads= PNet + pfcn，如果，执行步骤⑦；
⑤检查无功功率交换的值；比较无功功率交换的绝对值与的大小，如果，执行步骤⑦
⑥如果，其中，Qf= QNet +Qtel，判断的符号，如果，则用来替换，如果，则用来替换；这是因为在正常情况下，并且通过+或-的选择使得控制目标值的偏离达到最小；
⑦等待下一次信息采集的迭代，然后从步骤③开始执行；
其中，为:实际发出的有功功率值；
为:实际发出的无功功率值；
&为:的积分控制增益；
为:的积分控制增益；
为:有功功率交换的门槛系数；
为:无功功率交换的门槛系数；
为:外部电网流入微电网的有功功率；
-^Loads 为:有功功率负荷；
为:外部电网流入微电网的无功功率；
^Loads
为:无功功率负荷；
Pset为:分布式电源的有功功率设定值；
为:分布式电源的无功功率设定值。
[0007]优选的，频率变化率继电器的触发值设定为0.2Hz/s或0.5Hz/s ;在步骤⑦从步骤④开始执行。
[0008]比较极端的情况是如果微电网带有不确定负荷，并且微电源发出的功率刚好够满足形成孤岛的本地负荷与不确定的负荷，此时有功无功交换功率都大于设定的阈值，本发明算法失效，但是一般情况下负荷的品质因数都较高，且无功功率都比较小，一般会小于设
定的无功功率阈值，所以该极端情况是小概率事件，并且此时步骤①的积分回路还能发挥作用。
[0009]微电源形成孤岛后，在无功功率不平衡的情况下系统频率很容易产生波动，即便是在功率平衡的极端情况下，通过制造无功功率的小扰动，也很容易带来频率的偏移振荡，从而能够快速被频率变化率继电器(ROCOF)检测出孤岛状态。
[0010]本发明利用积分控制、无功功率小扰动来减小孤岛检测盲区，本方法最大限度的考虑了非计划孤岛的形成特点、被动式孤岛检测继电器的特点，具有良好的工程参考意义和实际应用价值。[0011]【专利附图】
【附图说明】:
附图1是逆变器有功功率反馈回路控制框图。
[0012]附图2是逆变器无功功率反馈回路控制框图。
[0013]附图3是微电网示意图。
[0014]图中:箭头表示功率的流向。
[0015]【具体实施方式】:
一种微电网被动式孤岛检测盲区减小方法，其特征在于，包括以下步骤:
如图1、图2所示，①在微电源逆变器的控制回路中增加积分控制反馈回路；在功率反
馈和的回路中增加增益分别为和的积分控制，该积分环节能够进一步消除控制误差，其产生的相位滞后效果，在微电源形成孤岛时能够进一步增加系统的不稳定，有利于频率继电器的动作；
②设定频率变化率继电器的触发值；
③设置微电源跟外电网有功无功功率交换的判断阈值，以交换功率占负荷的百分比来判断，典型系数为==0.0 5;
④检查有功功率交换的值；安装在微电源背后的功率检测与控制装置在微电网的外出口与本地负荷的线路上装有传感器，根据传感器传送来的信号比较有功功率交换的绝对值与的大小，其中，P^ds= PNet + Pfcn，如果，执行步骤⑦；
⑤检查无功功率交换的值；比较无功功率交换的绝对值与的大小，如果，执行步骤⑦
⑥如果，其中,Ql。—=QNet +Qcien，判断的符号，如果，则用g + jf mg 来替换，
如果，则用来替换；这是因为在正常情况下，并且通过+或-的选择使得控制目标值的偏离达到最小；
⑦等待下一次采集信息的迭代，然后从步骤③开始执行；
其中，为:实际发出的有功功率值；
为:实际发出的无功功率值；
&为:的积分控制增益；
为:的积分控制增益；
I为:有功功率交换的门槛系数；
为:无功功率交换的门槛系数；
为:外部电网流入微电网的有功功率；PLoads 为:有功功率负荷；
QLoads 为:外部电网流入微电网的无功功率；
Pset为 为:无功功率负荷；
:分布式电源设定的有功功率设定值；
为:分布式电源设定的无功功率设定值。
[0016]在本实施方式中，频率变化率继电器的触发值设定为0.2Hz/s或0.5Hz/s ;在步骤
⑦从步骤④开始执行。
[0017]比较极端的情况是如果微电网带有不确定负荷，并且微电源发出的功率刚好够满足本地负荷跟不确定的负荷，此时有功无功交换功率都大于设定的阈值，本发明算法失效，但是一般情况下负荷的品质因数都较高，无功功率都比较小，一般会小于设定的无功功率
阈值，所以该极端情况是小概率事件，并且此时步骤①的积分回路还能发挥作用。
[0018]微电源形成孤岛后，在无功功率不平衡的情况下系统频率很容易产生波动，即便是在功率平衡的极端情况下，通过制造无功功率的小扰动，也很容易带来频率的偏移振荡，从而能够快速被频率变化率继电器检测出孤岛状态。
【权利要求】
1.一种微电网被动式孤岛检测盲区减小方法，其特征在于，包括以下步骤: X在微电源逆变器的控制回路中增加积分控制反馈回路；在功率反馈和的回路中增加增益分别为和的积分控制； +客设定频率变化率继电器的触发值； I；'设置微电源跟外电网有功无功功率交换的判断阈值，以交换功率占负荷的百分比来判断，典型系数为==0.05; $:检查有功功率交换的值；安装在微电源背后的功率检测与控制装置在微电网的外出口与本地负荷的线路上装有传感器，根据传感器传送来的信号比较有功功率交换的绝对值与的大小，
PLoads -PNet + PGen, 如果，执行步骤7:； 塞检查无功功率交换的值；比较无功功率交换的绝对值与的大小，如果，执行步骤2 ； +§:如果，其中，QLoads = QNet +Qcen?判断的符号，如果，则用来替换，如果，则用来替换； 2等待下一次信息采集的迭代，然后从步骤S开始执行； 其中，为:实际发出的有功功率值； 为:实际发出的无功功率值； 为:的积分控制增益； 为:的积分控制增益； 为:有功功率交换的门槛系数； 为:无功功率交换的门槛系数； 为:外部电网流入微电网的有功功率； -^Loads 为:有功功率负荷； 为外部电网流入微电网的无功功率；
^Loads
为:无功功率负荷； Pset为:分布式电源的有功功率设定值； 为:分布式电源的无功功率设定值。
2.根据权利要求1所述的微电网被动式孤岛检测盲区减小方法，其特征在于:频率变化率继电器的触发值设定为0.2Hz/s或0.5Hz/s。
3.根据权利要求1所述的微电网被动式孤岛检测盲区减小方法，其特征在于:在步骤2+从步骤$开始执行。
【文档编号】G01R31/00GK103529323SQ201310475161
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月13日 优先权日:2013年10月13日
【发明者】陈曦, 付江, 肖成刚, 李敬, 冯迎春, 何轶斌, 宋辉, 孔斌, 郭海滨 申请人:宁夏回族自治区电力设计院