CN103869200B - 一种基于广域信息的配电网孤岛检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于广域信息的孤岛检测方法。该方法以本地负荷侧频率变化量Δf1、功率变化量ΔPL1之比与电网侧频率变化量ΔfS、功率变化量ΔPS之比的差值T作为检测指标，通过多次检测并和所设定的门槛值T0相比较来判断孤岛状态的发生。该方法原理简单，适用范围广，能够在电网电压波动、各类型负荷投切等扰动下不会误动作，且在不同的负载情况下都能快速、准确地检测出孤岛现象，具有工程实用价值。
Description
技术领域
本发明属于电力系统技术领域，尤其涉及一种基于广域信息的配电网孤岛检测方法。
背景技术
传统的配电网孤岛检测方法大都针对于单端量进行检测。当分布式电源(DG)输出功率与负载功率匹配时，即电网提供的功率为零，即使发生孤岛效应，输出电压或频率的变化很小，保护电路会因电压和频率未超出正常范围而检测不到孤岛的发生。目前，已有的被动式检测方法的检测盲区一般都大于2％，即功率不匹配小于2％则失效。
发明内容
本发明的目的在于克服现有被动式孤岛检测方法灵敏度不足，受干扰影响比较大的缺点，提供一种基于广域信息的配电网孤岛检测方法。
本发明所述基于广域信息的配电网孤岛检测方法，主要包括如下步骤：
(1)设定两个电压动作值Vmin，Vmax，且Vmin<Vmax，其中Vmin，Vmax为分布式电源端的电压的限值；设定检测指标的门槛值为T0，检测次数的门槛值Nth，用于判定是发生孤岛效应还是其他扰动；
(2)在分布式电源负载端和母线出口处安装馈线终端装置(FTU)，采集电压电流信号；
(3)当母线出口处电压V满足V<Vmin或者V>Vmax时，直接判断发生孤岛效应；当母线出口处电压V满足Vmin<V<Vmax时，继续执行如下步骤；
(4)通过周期性的检测电压、电流，计算分布式电源侧的频率值f1和母线侧的频率值fS，从而计算出相应的频率值的变化量Δf1，ΔfS，以及瞬时有功功率的变化量ΔPL1和ΔPS；然后根据公式T＝Δf1/ΔPL1-ΔfS/ΔPS计算T值；
(5)当连续检测出现Nth次T>T0现象，则说明发生了孤岛效应；否则，说明没有发生。
优选的，步骤(1)所述Vmin＝0.8V0，Vmax＝1.2V0，其中V0为分布式电源的额定电压。
优选的，步骤(1)所述T0的取值为0.8，Nth的取值为3。
同时设定T0和Nth两个门槛值是为了保证孤岛检测的准确性。T0和Nth的大小与具体的实验条件有关，其值设定的越大则误报的概率越小，但检测时间会很长。因此，T0的优选取值为0.8，Nth的取值为3。
本发明通过检测分布式电源本地负载端频率的变化量与负荷有功功率的变化量的比值和母线侧系统的频率变化量与有功功率变化量比值的差值来判断分布式电源所运行的状态。当分布式电源处于孤岛状态时，能通过上述差值的大小快速准确的检测出孤岛，并由主站保护跳闸动作。本发明的有益效果是：(1)以广域信息取代单端检测，克服单端量方法对于某些故障或干扰所引起的问题无能为力的缺点。(2)在电压或频率变化较小情况下，该方法也能快速地检测出孤岛。(3)对电能质量没有影响，该方法具有正确性、快速性和可靠性，有较强的工程应用价值。
附图说明
图1为应用于本发明的主系统示意图。图中：ΔPL1，ΔPL2分别为负载1和负载2的功率，ΔPS1+jΔQS1为母线流向子系统1的视在功率，ΔPS2+jΔQS2为母线流向子系统2的视在功率，ΔPS+jΔQS为母线流向子系统的视在功率。
图2为子系统1发生孤岛情况下，各特征量的波形(图2-1是子系统1发生孤岛情况下，检测指标T的变化波形，图2-2对应的是子系统1发生孤岛情况下，负载端线电压的波形)。
图3为子系统1发生扰动时，检测指标T的变化波形。
图4为子系统2发生扰动时，检测指标T的变化波形。
图5为本发明孤岛检测方法的流程图。
具体实施方式
本发明提出基于广域信息的配电网孤岛检测方法，下面结合附图和实施例对本发明予以详细说明。
本发明的检测原理：对于DG而言，当分布式电源侧负载变化相同时，与电网并联运行和孤岛效应所引起的频率变化值不同。并网运行时，频率的调节能力较强，相应的频率变化较小，子系统频率和电网频率一样；孤岛效应时，子系统1频率的调节能力较弱，相应的其频率变化较大，而这时电网频率基本没变化。通过比较T＝Δf1/ΔPL1-ΔfS/ΔPS与所设定的T0大小来判断是否可能发生孤岛，如果连续发生Nth次T>T0，则认为发生了孤岛现象。否则，则认为是伪孤岛现象。
实施例分析：实施例主系统如图1所示，DG的逆变主电路为三相IGBT逆变电路，负载1由RLC并联电路组成。配网自动化系统安装在子系统1的并网连接点处和电网母线出口处。根据图5所示方法，当由分布式电源DG和负载1组成的子系统1脱离电网形成一个孤岛后，DG的端电压和母线出口近端电压由配网自动化系统馈线终端(FTU)测得，然后根据配网自动化系统终端测得的瞬时值离线计算出DG的端电压频率的变化和母线上的频率的变化。通过采样的电压电流值可以计算出功率的变化。这样就可以计算出T。
(1)孤岛瞬间新的检测指标T的变化。由图2所示的实验结果可知新的检测方法能快速检测出孤岛，并迅速进行保护动作。
(2)正常并网情况下，负载1的变化对孤岛检测的影响。当负载1的负荷全切除时，仿真波形如图3所示，试验结果表明本方法能避免本地负荷波动引起孤岛检测装置误动作。
(3)正常并网情况下子系统2的负载变化或母线上有其他大的负荷突变对孤岛检测的影响。由图4所示的仿真波形可知，本方法能避免其他负荷波动引起孤岛检测装置误动作，抗干扰性强。
由上述实施例可以看出，利用广域信息可以准确地检测出DG是否处于孤岛状态。为了避免大的负荷突变引起孤岛检测装置误动作，本方法增加了检测次数，可以很好地解决这个问题。可见本发明提出的检测方法能可靠地检测出孤岛，还可以提高孤岛检测的灵敏度，具有良好的工程实用价值。
以上所述仅为本发明的一个实例，不影响本发明的扩容性和广泛的实用性。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种形式的变化和改进。凡在本发明的精神和原理之内，所作的任何变化都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种基于广域信息的配电网孤岛检测方法，其特征在于，主要包括如下步骤：
(1)设定两个电压动作值Vmin，Vmax，且Vmin<Vmax，其中Vmin，Vmax为分布式电源端的电压的限值；设定检测指标的门槛值为T0，检测次数的门槛值Nth，用于判定是发生孤岛效应还是其他扰动；
(2)在分布式电源负载端和母线出口处安装馈线终端装置，采集电压电流信号；
(3)当母线出口处电压V满足V<Vmin或者V>Vmax时，直接判断发生孤岛效应；当母线出口处电压V满足Vmin<V<Vmax时，继续执行如下步骤；
(4)通过周期性的检测电压、电流，计算分布式电源侧的频率值f1和母线侧的频率值fS，从而计算出相应的频率值的变化量Δf1，ΔfS，以及瞬时有功功率的变化量ΔPL1和ΔPS；然后根据公式T＝Δf1/ΔPL1-Δfs/ΔPS计算T值；
(5)当连续检测出现Nth次T>T0现象，则说明发生了孤岛效应；否则，说明没有发生。
2.如权利要求1所述检测方法，其特征在于，步骤(1)所述Vmin＝0.8V0，Vmax＝1.2V0，其中V0为分布式电源的额定电压。
3.如权利要求1所述检测方法，其特征在于，步骤(1)所述T0的取值为0.8，Nth的取值为3。
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