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一種多逆變器型微電網(wǎng)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(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，伴隨而來的微電網(wǎng)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(wǎng)快速孤島檢測方法，該方面為天津大學(xué)申請，發(fā)明人：陳曉龍、李永麗。
本發(fā)明涉及一種適用于多逆變器型微電網(wǎng)的快速孤島檢測方法，該方法在實(shí)時測量PCC處電壓有效值VPCC及其頻率和負(fù)載無功功率的基礎(chǔ)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(yīng)的IBDG無功控制策略;在進(jìn)行孤島判斷時，首先預(yù)設(shè)電壓門檻值和頻率門檻值，并將VPCC與電壓門檻值進(jìn)行比較，若超出電壓門檻值，則直接判定為孤島狀態(tài)，結(jié)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(jìn)行比較，若超出頻率門檻值，則判定為孤島狀態(tài)。本發(fā)明不存在孤島檢測盲區(qū)，具有通用性，既適用于整功率因數(shù)運(yùn)行的 IBDG ， 也適 用于非整功率因數(shù)運(yùn)行的用于非整功率因數(shù)運(yùn)行的IBDG。
技術(shù)背景
微電網(wǎng)非計(jì)劃孤島運(yùn)行的發(fā)生具有偶然性和不確定性。當(dāng)由于誤操作、系統(tǒng)發(fā)生 故障等原因引起公共耦合點(diǎn)或其上游斷路器跳閘時，微電網(wǎng)內(nèi)分布式電源可能無法及時檢 測到微電網(wǎng)已經(jīng)與系統(tǒng)斷開而繼續(xù)保持運(yùn)行。此時，微電網(wǎng)的非計(jì)劃孤島運(yùn)行可能會給電 力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)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(tǒng)內(nèi)電能質(zhì)量惡化等，同時也會危害運(yùn)維人員的人身安全。為了保證供電的可靠性和穩(wěn) 定性，美國電氣電子工程師協(xié)會(IEEE)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、我國國家標(biāo)準(zhǔn)以及電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要 求分布式電源(DG)具有防孤島保護(hù)的功能，即DG能夠檢測到非計(jì)劃孤島運(yùn)行狀態(tài)并退出運(yùn) 行。因此，非計(jì)劃孤島檢測方法是防孤島保護(hù)的核心技術(shù)。
現(xiàn)有的非計(jì)劃孤島檢測方法包括開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測法、被動檢測法和主動檢測法三大 類：1)開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測法是基于通訊技術(shù)將配電網(wǎng)側(cè)斷路器的開合狀態(tài)發(fā)送給DG來判斷微電 網(wǎng)的運(yùn)行模式，該方法不存在檢測盲區(qū)，也不影響電能質(zhì)量，但是該方法的實(shí)施較為復(fù)雜， 經(jīng)濟(jì)性也較差，并且當(dāng)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)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(nèi)來判定孤島，該方法不會 對系統(tǒng)電能質(zhì)量造成影響，但是存在較大檢測盲區(qū)，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(huán)節(jié)使得孤島發(fā)生后相關(guān)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(qū)，但同時也對電能質(zhì)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(wǎng)中的DG主要是光伏發(fā)電系統(tǒng)、永磁直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)以 及微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)等逆變型分布式電源(IBDG)。為快速實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)孤島檢測，申請 人曾提出一種微電網(wǎng)孤島檢測方法[1]，該方法通過對比并網(wǎng)點(diǎn)電壓的有效值和額定值，采 取相應(yīng)的無功控制策略，當(dāng)孤島發(fā)生時，系統(tǒng)頻率將超出門檻值，從而判定孤島。對于多逆 變器型微電網(wǎng)，當(dāng)多個IBDG通過同一個PCC并網(wǎng)時，上述方法能夠有效實(shí)現(xiàn)孤島檢測。然而， 當(dāng)多個IBDG的并網(wǎng)點(diǎn)位置不同時，尤其是不同并網(wǎng)點(diǎn)之間的距離較遠(yuǎn)并且兩個并網(wǎng)點(diǎn)之間 的線路上傳輸?shù)墓β瘦^大的情況下，如果發(fā)生非計(jì)劃孤島，則不同位置IBDG的并網(wǎng)點(diǎn)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(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于自適應(yīng)無功擾動的、適用 于多逆變器型微電網(wǎng)的快速孤島檢測方法。本發(fā)明的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)是：1)不存在孤島檢測盲 區(qū);2)具有通用性，既適用于整功率因數(shù)運(yùn)行的IBDG，也適用于非整功率因數(shù)運(yùn)行的IBDG; 3)根據(jù)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(yīng)調(diào)整無功擾動斜率， 減小了系統(tǒng)正常并網(wǎng)運(yùn)行時IBDG的無功擾動，同時也縮短了孤島檢測時間;4)當(dāng)微電網(wǎng)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(fā)明的技術(shù)方案如下：
一種適用于多逆變器型微電網(wǎng)的快速孤島檢測方法，該方法在實(shí)時測量PCC處電 壓有效值VPCC及其頻率f和負(fù)載無功功率Qload的基礎(chǔ)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(yīng)的IBDG無功控制策略：
在進(jìn)行孤島判斷時，首先預(yù)設(shè)電壓門檻值和頻率門檻值，并將VPCC與電壓門檻值進(jìn) 行比較，若超出電壓門檻值，則直接判定為孤島狀態(tài)，結(jié)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(jìn)行比較，若超出頻率門檻值，則判定為孤島狀態(tài)。
為快速有效地實(shí)現(xiàn)多逆變器型微電網(wǎng)孤島檢測，本發(fā)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(jù)，提出自適應(yīng)改變無功擾動斜率的快速孤島檢測方法。與 現(xiàn)有技術(shù)相比，該方法所能產(chǎn)生的積極效果是：首先，本發(fā)明具有通用性，既適用于整功率 因數(shù)運(yùn)行的IBDG，也適用于為本地負(fù)載同時提供無功補(bǔ)償?shù)姆钦β室驍?shù)運(yùn)行的IBDG;其 次，本發(fā)明通過自適應(yīng)改變無功擾動斜率，保證了正常運(yùn)行時較小的無功擾動，減小了對電 能質(zhì)量的影響，縮短了檢測時間，并且不存在孤島檢測盲區(qū);再次，在微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時，本 發(fā)明根據(jù)系統(tǒng)電壓狀態(tài)進(jìn)行無功補(bǔ)償，能夠改善并網(wǎng)點(diǎn)電壓質(zhì)量;最后，本發(fā)明適用于含有多個IBDG的微電網(wǎng)，各個IBDG以系統(tǒng)頻率的大小作為改變無功擾動斜率的依據(jù)，在無需通 信的前提下能夠同時輸出使得系統(tǒng)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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