一種多逆變器型微電網快速孤島檢測方法

為了讓分布式電源可控，大約06年開始提出了各種方案，在此背景下微電網系統應運而生，伴隨而來的微電網檢測方法也成為了研究范圍。

今天巨川電氣為您帶來一一種多逆變器型微電網快速孤島檢測方法，該方面為天津大學申請，發明人：陳曉龍、李永麗。

本發明涉及一種適用于多逆變器型微電網的快速孤島檢測方法，該方法在實時測量PCC處電壓有效值VPCC及其頻率和負載無功功率的基礎上，通過比較電壓測量值與正常情況下電壓額定值、頻率與其額定值50Hz的大小情況，采取相應的IBDG無功控制策略;在進行孤島判斷時，首先預設電壓門檻值和頻率門檻值，并將VPCC與電壓門檻值進行比較，若超出電壓門檻值，則直接判定為孤島狀態，結束本輪的孤島檢測;否則，將所測得的頻率f與頻率門檻值進行比較，若超出頻率門檻值，則判定為孤島狀態。本發明不存在孤島檢測盲區，具有通用性，既適用于整功率因數運行的 IBDG ， 也適 用于非整功率因數運行的用于非整功率因數運行的IBDG。

技術背景

微電網非計劃孤島運行的發生具有偶然性和不確定性。當由于誤操作、系統發生 故障等原因引起公共耦合點或其上游斷路器跳閘時，微電網內分布式電源可能無法及時檢 測到微電網已經與系統斷開而繼續保持運行。此時，微電網的非計劃孤島運行可能會給電 力系統的安全穩定運行帶來一系列問題，比如重合閘失敗、備自投時間延長甚至失敗、孤島 系統內電能質量惡化等，同時也會危害運維人員的人身安全。為了保證供電的可靠性和穩 定性，美國電氣電子工程師協會(IEEE)相關標準、我國國家標準以及電網公司企業標準要 求分布式電源(DG)具有防孤島保護的功能，即DG能夠檢測到非計劃孤島運行狀態并退出運 行。因此，非計劃孤島檢測方法是防孤島保護的核心技術。

現有的非計劃孤島檢測方法包括開關狀態監測法、被動檢測法和主動檢測法三大 類：1)開關狀態監測法是基于通訊技術將配電網側斷路器的開合狀態發送給DG來判斷微電 網的運行模式，該方法不存在檢測盲區，也不影響電能質量，但是該方法的實施較為復雜， 經濟性也較差，并且當通信網絡發生故障時，該方法也隨之失效;2)被動檢測法通過檢測電 壓、相位、頻率及其變化率等基本電氣量是否在允許變化范圍之內來判定孤島，該方法不會 對系統電能質量造成影響，但是存在較大檢測盲區，通常與主動檢測法配合使用;3)主動檢 測法通常在DG的控制信號中注入擾動信號，并通過正反饋環節使得孤島發生后相關電氣量 超出門檻值，從而判定孤島，該方法能夠減小甚至消除檢測盲區，但同時也對電能質量造成 了一定影響，并且由于多個DG中的擾動信號無法保證同步，也大大降低了孤島檢測的可靠 性。

目前，接入到低壓電網中的DG主要是光伏發電系統、永磁直驅式風力發電系統以 及微型燃氣輪機發電系統等逆變型分布式電源(IBDG)。為快速實現微電網孤島檢測，申請 人曾提出一種微電網孤島檢測方法[1]，該方法通過對比并網點電壓的有效值和額定值，采 取相應的無功控制策略，當孤島發生時，系統頻率將超出門檻值，從而判定孤島。對于多逆 變器型微電網，當多個IBDG通過同一個PCC并網時，上述方法能夠有效實現孤島檢測。然而， 當多個IBDG的并網點位置不同時，尤其是不同并網點之間的距離較遠并且兩個并網點之間 的線路上傳輸的功率較大的情況下，如果發生非計劃孤島，則不同位置IBDG的并網點電壓值可能分別在額定電壓值之上和之下，其無功擾動將相互抵消，無法保證孤島檢測的有效性。

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于自適應無功擾動的、適用 于多逆變器型微電網的快速孤島檢測方法。本發明的實質性特點是：1)不存在孤島檢測盲 區;2)具有通用性，既適用于整功率因數運行的IBDG，也適用于非整功率因數運行的IBDG; 3)根據PCC處電壓及其頻率的測量值和頻率測量值的變化情況，自適應調整無功擾動斜率， 減小了系統正常并網運行時IBDG的無功擾動，同時也縮短了孤島檢測時間;4)當微電網中 含有多個IBDG時，無需通信就能保證無功擾動的同步性，從而保證孤島檢測的可靠性和有 效性，簡單易行。本發明的技術方案如下：

一種適用于多逆變器型微電網的快速孤島檢測方法，該方法在實時測量PCC處電 壓有效值VPCC及其頻率f和負載無功功率Qload的基礎上，通過比較電壓測量值VPCC與正常情 況下電壓額定值VN、頻率f與其額定值50Hz的大小情況，采取相應的IBDG無功控制策略：

在進行孤島判斷時，首先預設電壓門檻值和頻率門檻值，并將VPCC與電壓門檻值進 行比較，若超出電壓門檻值，則直接判定為孤島狀態，結束本輪的孤島檢測;否則，將所測得 的頻率f與頻率門檻值進行比較，若超出頻率門檻值，則判定為孤島狀態。

為快速有效地實現多逆變器型微電網孤島檢測，本發明以不同位置IBDG測量值均 相同的頻率作為擾動方向的依據，提出自適應改變無功擾動斜率的快速孤島檢測方法。與 現有技術相比，該方法所能產生的積極效果是：首先，本發明具有通用性，既適用于整功率 因數運行的IBDG，也適用于為本地負載同時提供無功補償的非整功率因數運行的IBDG;其 次，本發明通過自適應改變無功擾動斜率，保證了正常運行時較小的無功擾動，減小了對電 能質量的影響，縮短了檢測時間，并且不存在孤島檢測盲區;再次，在微電網并網運行時，本 發明根據系統電壓狀態進行無功補償，能夠改善并網點電壓質量;最后，本發明適用于含有多個IBDG的微電網，各個IBDG以系統頻率的大小作為改變無功擾動斜率的依據，在無需通 信的前提下能夠同時輸出使得系統頻率增大或減小的無功擾動，保證了孤島檢測的可靠性和有效性。

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