CN107294128B - 一种分布式电源综合防孤岛保护系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种分布式电源综合防孤岛保护系统，包括逆变器、防孤岛保护装置以及通信系统，所述逆变器中集成主动式防孤岛保护功能，与防孤岛保护装置通过通信系统相互连接；所述防孤岛保护装置安装于分布式电源公共连接点处；所述通信系统采用电缆连接或网络通信方式。一种分布式电源综合防孤岛保护方法，防孤岛保护装置通过通信系统与N台逆变器进行通讯，N台逆变器提供主动式防孤岛保护动作信号，防孤岛保护装置实现信号采集并进行综合防孤岛保护逻辑判断，当有不少于M台逆变器的主动防孤岛保护同时动作时，判断为孤岛，防孤岛保护装置跳闸切除公共连接点处开关，将分布式电源与大电网隔离。此种技术方案可提高防孤岛保护的灵敏性和可靠性。

Description

一种分布式电源综合防孤岛保护系统及方法
技术领域
本发明属于分布式发电技术领域，特别涉及一种分布式电源综合防孤岛保护系统及方法。
背景技术
电网失电时，分布式电源(DG，distributed generation)仍保持对失电电网中的某一部分线路继续供电的状态称为孤岛现象。孤岛现象分为非计划性孤岛现象和计划性孤岛现象。非计划性孤岛的运行状态是不可控的，可能会危及维修人员和用户的生命安全，影响电网正常合闸，不可控的电压和频率损坏用电设备。因此分布式发电系统需快速检测非计划性孤岛，并断开分布式电源与电网的连接。
孤岛检测原理主要包括主动式和被动式。主动式防孤岛保护原理一般集成在分布式电源侧的逆变器里，其检测原理是对电网施加扰动信号，通过扰动信号会使孤岛内的电压、频率发生明显变化来判断孤岛，具有灵敏、检测盲区小等优点。分布式电源公共连接点(PCC，point of common coupling)处安装的防孤岛保护装置采用的是被动式防孤岛保护原理，通过监测电压、频率变化来判断是否形成孤岛，一旦检测到孤岛形成，快速跳开分布式电源公共连接点处开关，既作为逆变器主动式防孤岛保护的后备保护，又作为大电网与分布式电源的明确开断点以保护检修人员的安全。基于电压、频率检测的被动式防孤岛保护因原理简单易行而被普遍使用于公共连接点的防孤岛保护装置中。
鉴于以上优点，目前主动式、被动式防孤岛保护都被应用在分布式电源系统中，但这两种保护原理还存在以下几个问题，影响保护动作的可靠性：
1)当多台逆变器的主动式防孤岛保护功能投入使用时，存在扰动信号稀释作用导致部分主动式防孤岛保护孤岛检测失败、保护拒动的可能性，孤岛现象仍然存在。
2)当孤岛内功率与负荷基本平衡时，被动式防孤岛保护存在检测盲区、保护拒动的风险。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种分布式电源综合防孤岛保护系统及方法，其可提高防孤岛保护的灵敏性和可靠性。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种分布式电源综合防孤岛保护系统，包括逆变器、防孤岛保护装置以及通信系统，所述逆变器中集成主动式防孤岛保护功能，与防孤岛保护装置通过通信系统相互连接；所述防孤岛保护装置安装于分布式电源公共连接点处；所述通信系统采用电缆连接或网络通信方式。
上述网络通讯方式包括光纤以太网、载波、Wi-Fi及ZigBee无线通讯模式。
一种分布式电源综合防孤岛保护方法，防孤岛保护装置通过通信系统与N台逆变器进行通讯，N台逆变器提供主动式防孤岛保护动作信号，防孤岛保护装置实现信号采集并进行综合防孤岛保护逻辑判断，当有不少于M台逆变器的主动防孤岛保护同时动作时，判断为孤岛，防孤岛保护装置跳闸切除公共连接点处开关，将分布式电源与大电网隔离，其中，M、N均为自然数，且M<N。
上述综合防孤岛保护逻辑判断的步骤如下：
(1)孤岛形成后，N台逆变器主动式防孤岛保护动作跳开相应接触器；
(2)防孤岛保护装置获取N台逆变器的主动式防孤岛保护动作信号；
(3)防孤岛保护装置判断是否有不少于M个信号同时动作；
(4)若有不少于M个信号同时动作，则防孤岛保护装置动作出口跳公共连接点处开关；若同时动作信号数小于M，则不置出口。
采用上述方案后，本发明提供了一种分布式电源综合防孤岛保护系统及方法，通过硬接点或网络通讯配合的方式在防孤岛保护装置中实现综合防孤岛保护功能，N台逆变器的主动式防孤岛保护功能只要有不少于M台同时发出主动式防孤岛保护动作信号，防孤岛保护装置即跳闸出口，切除公共连接点处开关。逆变器的主动式防孤岛保护与公共连接点的防孤岛保护装置的配合，优势互补，既避免了多逆变器下的稀释效应导致的部分逆变器主动式防孤岛保护拒动从而使分布式电源未完全切除的缺陷，又弥补了防孤岛保护装置的被动式防孤岛保护功能在检测盲区内拒动的不足，加速切除公共连接点开关，彻底隔离分布式电源与大电网。
附图说明
图1是本发明一种分布式电源综合防孤岛保护系统的示意图；
图2是本发明一种分布式电源综合防孤岛保护方法的逻辑图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案及有益效果进行详细说明。
如图1，以分布式电源经专线接入10kV系统接线为例，10kV用户高压母线处安装防孤岛保护装置，主动式防孤岛保护集成在逆变器里，为描述方便，将高压进线开关称为1DL、2DL，公共连接点处开关称为3DL。当进线发生故障跳开1DL、2DL后，区域zone1内形成孤岛，若不尽快将分布式电源切除，将影响孤岛内供电质量、损害用电设备，同时也不利于进线合闸恢复供电。此时逆变器的主动式防孤岛保护率先动作，防孤岛保护装置由于需要与线路保护配合，因此动作有延时。每个逆变器检测到孤岛后切除对应的接触器，将对应分布式电源与电网分离，若任意接触器切除失败，则孤岛仍然存在。此时，若孤岛内功率供需失衡，则防孤岛保护装置动作切除3DL，将所有分布式电源与电网隔离，但若供需平衡，则会进入孤岛检测盲区，防孤岛保护装置无法动作切除3DL，孤岛依然存在。
因此，为了保证防孤岛保护快速可靠动作切除分布式电源，本发明提供的一种分布式电源综合防孤岛保护系统实施例如下：
一种分布式电源综合防孤岛保护系统包括逆变器、防孤岛保护装置以及通信系统，所述的逆变器中集成主动式防孤岛保护功能，与防孤岛保护装置通过通信系统相互连接；所述的防孤岛保护装置安装于分布式电源公共连接点处；所述的通信系统可选择电缆连接或网络通信方式。
所述的逆变器用于在主动式防孤岛保护功能动作时发送主动式防孤岛保护动作信号给防孤岛保护装置；所述的防孤岛保护装置用于接收N台逆变器发来的N个主动式防孤岛保护动作信号(N为自然数)，并进行综合防孤岛保护逻辑判断是否跳闸；所述的通信系统可选择电缆硬接点连接或网络通讯方式，其中网络通讯又可采取光纤以太网、载波或Wi-Fi、ZigBee无线通讯模式。
如图2所述，是本发明提供的一种分布式电源综合防孤岛保护方法实施例逻辑图，所述保护方法由防孤岛保护装置和N台逆变器的主动式防孤岛保护功能配合实现：防孤岛保护装置通过通信系统与N台逆变器进行通讯，N台逆变器提供主动式防孤岛保护动作信号，防孤岛保护装置实现信号采集并进行综合防孤岛保护逻辑判断，当有不少于M台逆变器的主动防孤岛保护同时动作时，判断为孤岛，防孤岛保护装置跳闸切除公共连接点处开关，将分布式电源与大电网隔离。所述综合防孤岛保护逻辑判断的步骤如下：
(1)孤岛zone1形成后，N台逆变器主动式防孤岛保护动作跳开相应接触器；
(2)防孤岛保护装置获取N台逆变器的主动式防孤岛保护动作信号；
(3)防孤岛保护装置判断是否有不少于M个信号同时动作；
(4)若有不少于M个信号同时动作，则防孤岛保护装置动作出口跳公共连接点处开关3DL；
(5)若同时动作信号数小于M，则不置出口。
本发明在保留原有保护优势的基础上进行了防孤岛保护功能完善，既规避了多逆变器下的稀释效应、弥补了防孤岛保护装置的被动式防孤岛保护功能在检测盲区内拒动的不足，同时也加速切除公共连接点开关，彻底隔离分布式电源与大电网。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (2)

1.一种分布式电源综合防孤岛保护方法，其特征在于：防孤岛保护装置通过通信系统与N台逆变器进行通讯，N台逆变器提供主动式防孤岛保护动作信号，防孤岛保护装置实现信号采集并进行综合防孤岛保护逻辑判断，当有不少于M台逆变器的主动防孤岛保护同时动作时，判断为孤岛，防孤岛保护装置跳闸切除公共连接点处开关，将分布式电源与大电网隔离，其中，M、N均为自然数，且M<N。
2.如权利要求1所述的一种分布式电源综合防孤岛保护方法，其特征在于：所述综合防孤岛保护逻辑判断的步骤如下：
(1)孤岛形成后，N台逆变器主动式防孤岛保护动作跳开相应接触器；
(2)防孤岛保护装置获取N台逆变器的主动式防孤岛保护动作信号；
(3)防孤岛保护装置判断是否有不少于M个信号同时动作；
(4)若有不少于M个信号同时动作，则防孤岛保护装置动作出口跳公共连接点处开关；若同时动作信号数小于M，则不置出口。
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