CN103840451A - 基于配变高压侧信号校正的分布式电源孤岛检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于配变高压侧信号校正的分布式电源孤岛检测方法，该方法是设置两个检测点，一个设置在配电变压器高压侧，通过互感器PT检测电网端的电压信号过零点，作为校正信号；另一个设在PCC并网点，实时检测该点的电压信号，同时建立模拟电网工频的标准正弦波，该正弦波的过零点与配网变压器高压侧电网端的电压过零点通过通信方式实时校正，以达到同步，有效提高孤岛检测的灵敏性和可靠性，在并网点相位变化持续时间较短时，仍能依据模拟工频信号与并网点信号的相位差进行孤岛判定。

Description

基于配变高压侧信号校正的分布式电源孤岛检测方法

技术领域

 本发明涉及分布式新能源发电领域的孤岛检测技术，特别是利用配电变压器高压侧电气量进行信号校正的分布式电源孤岛检测方法。 

背景技术

目前，我国分布式新能源发电的应用尚处于初级阶段，孤岛检测是分布式电源并网运行的关键技术问题。在被动式孤岛检测方法中，相位检测法因其相对较高的灵敏性和可靠性而得到较广泛的应用。当孤岛发生时，通常由于分布式电源供出的功率与负载功率不平衡，使得分布式电源并网点（即公共连接点PCC）检测到的相位发生变化，当变化量超过预先设定的阈值时判定为孤岛状态。 

传统的相位检测法是一种单点检测方法，其采集的电气量信息仅限于并网点PCC，其原理往往是将目前检测的相位与若干时间前同一检测点的参照相位相对比，并且每间隔固定时间参照相位值将被重置。但是当孤岛发生后，相位发生突变时，若参照相位恰巧重置，则孤岛检测将可能失效；或者当数据采集终端短时失效等小概率故障发生时，相位突变过程被遗漏，重新检测到的相位信号已趋于平稳，则孤岛检测将会完全失效，缺乏可靠的后备检测手段。 

此外，为避免因正常的负荷投切等因素而导致孤岛检测装置误动作，孤岛检测应设置一定的延时动作时间，而对传统的单点检测方法而言，延时动作将在一定程度上影响孤岛检测的灵敏性，例如在发生孤岛后，若检测点相位变化持续的时间较短，则可能在延时动作时间未到时相位已达到新的平衡位置，相位偏移趋于零，此时传统的单点孤岛检测方法将会失效。 

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种利用配电变压器高压侧的电气量信息与分布式电源并网点电气量信息进行比较的孤岛检测方法，建立了分布式电源的孤岛检测模型，通过对比分布式电源电压与配网变压器高压侧电压的相位、频率的差别，对孤岛是否形成进行判定，能够有效、可靠地检测出分布式电源的孤岛状态。 

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是： 

基于配变高压侧信号校正的分布式电源孤岛检测方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）在分布式电源并网点PCC上建立模拟工频的标准正弦波；

（2）在配电变压器高压侧取电压过零脉冲信号，

（3）通过通信机制定时将配电变压器高压侧的电压过零脉冲信号传递到PCC点的孤岛检测模块，孤岛检测模块利用该过零脉冲信号对PCC上建立的模拟正弦波相位进行校正，直至该模拟正弦波与配电变压器高压侧电压相位、频率同步，则保持模拟正弦波不变；

（4）孤岛检测模块实时检测PCC点的电压信号，并将其相位、频率信息实时地与模拟正弦波相位、频率信息进行比较；

（5）判断发生孤岛的条件：

PCC点实测电压相位相对于工频电压相位的变动值：

＞ξ

或

PCC点实测电压频率相对于工频电压频率的差值：

，是否成立，

   其中，为PCC点实测相位值，

为未发生孤岛情况下，PCC点的电压信号与电网工频信号的相位差，

为相位偏移阈值，

为频率偏移阈值；

（6）若条件成立，则输出孤岛信号；

（7）若条件不成立，则转入步骤3进行循环检测。

作为上述方案的进一步改进，步骤（6）中，若发生孤岛的条件成立，为避免因正常的负荷投切等因素而导致孤岛检测装置误动作，先不输出孤岛信号，而是延时一定时间后，再次判断孤岛成立的条件

或

是否成立，如果仍然成立，再输出孤岛信号，如果不再成立则不动作。 

进一步，步骤2中电压过零脉冲信号是通过互感器PT检测获取的。 

本发明的有益效果是：本发明的方法是设置两个检测点，一个设置在配电变压器高压侧，通过互感器PT检测电网端的电压信号过零点，作为校正信号；另一个设在PCC并网点，实时检测该点的电压信号，同时建立模拟电网工频的标准正弦波，该正弦波的过零点与配网变压器高压侧电网端的电压过零点通过通信方式实时校正，以达到同步，有效提高孤岛检测的灵敏性和可靠性，在并网点相位变化持续时间较短时，仍能依据模拟工频信号与并网点信号的相位差进行孤岛判定； 

而且本发明充分利用了配电变压器高压侧信号稳定的特点，对检测点基准信号进行校正，在很大程度上提高了相位检测的精度。当配电变压器高压侧过零信号检测点上游发生故障或检修断开断路器时，PCC点的模拟工频信号维持不变，仍可作为实时工频相位和频率的参照；

此外，使孤岛检测可以达到延时动作的效果，滤掉部分电能质量因素的干扰，有效避免因正常的负荷投切等因素而导致孤岛检测装置误动作。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式进行进一步的说明： 

图1为分布式电源孤岛检测示意图；

图2为孤岛发生前后的相位变化情况；

图3为孤岛发生前后的频率变化情况。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。 

参照图1、图2，图3，本实施例中，T1时刻之前微网正常运行，此时PCC点监测点相位与电网工频相位存在一个固有的相位差

，当T1时刻过后发生孤岛，断路器S断开，此时相位开始大幅度度变化当达到T2时刻，到达相位判定阈值，设置T1=10s，相位偏移阈值

=6°，工频相位为0°，

=0.3°，频率偏差阈值

=2.5Hz，T2=11.4s时可检测到孤岛； 

那么本发明实施例基于配变高压侧信号校正的分布式电源孤岛检测方法包括以下步骤：

（1）在分布式电源并网点PCC上建立模拟工频的标准正弦波；

（2）在配电变压器高压侧通过互感器PT获取电压过零脉冲信号，

（3）通过通信机制定时将配电变压器高压侧的电压过零脉冲信号传递到PCC点的孤岛检测模块，孤岛检测模块利用该过零脉冲信号对PCC上建立的模拟正弦波相位进行校正，直至该模拟正弦波与配电变压器高压侧电压相位、频率同步，则保持模拟正弦波不变；

（4）孤岛检测模块实时检测PCC点的电压信号，并将其相位、频率信息实时地与模拟正弦波相位、频率信息进行比较；

（5）判断发生孤岛的条件：

PCC点实测电压相位相对于工频电压相位的变动值：

＞ξ

或

PCC点实测电压频率相对于工频电压频率的差值：

，是否成立，

   其中，

为PCC点实测相位值，

为未发生孤岛情况下，PCC点的电压信号与电网工频信号的相位差，

为相位偏移阈值，

为频率偏移阈值；

（6）如图2、图3可知，当T2=11.4s时，

=6.31-0.3＞6，Δf=|f2-f1|=| 1/(t2-t1)- 1/(t3-t2) |=16.6＞2.5

满足孤岛条件，此时可以直接输出孤岛信号，但是本实施例中，为了为避免因正常的负荷投切等因素而导致孤岛检测装置误动作，先不输出孤岛信号，而是延时一定时间后，再次判断孤岛成立的条件

或

是否成立，如果仍然成立，再输出孤岛信号；

（7）若

＞6的条件不成立，且

=2.5条件也不成立，则转入步骤3进行循环检测。

本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，只要其以基本相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。 

Claims (3)

1.基于配变高压侧信号校正的分布式电源孤岛检测方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）在分布式电源并网点PCC上建立模拟工频的标准正弦波；

（2）在配电变压器高压侧取电压过零脉冲信号，

（3）通过通信机制定时将配电变压器高压侧的电压过零脉冲信号传递到PCC点的孤岛检测模块，孤岛检测模块利用该过零脉冲信号对PCC上建立的模拟正弦波相位进行校正，直至该模拟正弦波与配电变压器高压侧电压相位、频率同步，则保持模拟正弦波不变；

（4）孤岛检测模块实时检测PCC点的电压信号，并将其相位、频率信息实时地与模拟正弦波相位、频率信息进行比较；

（5）判断发生孤岛的条件：

PCC点实测电压相位相对于工频电压相位的变动值：

＞ξ

或

PCC点实测电压频率相对于工频电压频率的差值：

，是否成立，

   其中，

为PCC点实测相位值，

为未发生孤岛情况下，PCC点的电压信号与电网工频信号的相位差，

为相位偏移阈值，

为频率偏移阈值；

（6）若条件成立，则输出孤岛信号；

（7）若条件不成立，则转入步骤3进行循环检测。

2.根据权利要求1所述的基于配变高压侧信号校正的分布式电源孤岛检测方法，其特征在于步骤（6）中，若发生孤岛的条件成立，先不输出孤岛信号，而是延时一定时间后，再次判断孤岛成立的条件或

是否成立，如果仍然成立，再输出孤岛信号，若果不再成立则不动作。

3.根据权利要求1所述的基于配变高压侧信号校正的分布式电源孤岛检测方法，其特征在于步骤2中电压过零脉冲信号是通过互感器PT检测获取的。

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