CN106154117A - 一种分布式并网孤岛检测的组合方法 - Google Patents

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朱俊
王致杰
王鸿
王浩清
王东伟
杜彬
周泽坤
吕金都
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Abstract

本发明提出一种分布式并网孤岛检测的组合方法，包括：(1)通过采集得到系统孤岛前后的公共耦合点的电压信号；(2)对步骤(1)中得到的信号进行低频和高频信号分析，对高频部分通过小波变换进行处理，并进行信号特征提取，对低频部分通过快速傅立叶变换进行特征提取；(3)对低频和高频信号分别进行阈值判定，判定是否发生孤岛。该方法是一种基于快速傅立叶变换和小波变换的混合孤岛检测方法，即用快速傅立叶变换对孤岛电压谐波信号的低频部分进行处理，确定特定低频谐波的幅值，用小波变换对信号的高频部分进行处理，确定小波系数绝对值的平均值，通过判断这两个值是否均超过设定的阈值来检测孤岛，提高检测的准确性和高效性。

Description

一种分布式并网孤岛检测的组合方法
技术领域
本发明涉及分布式发电并网孤岛检测领域，尤其涉及一种分布式并网孤岛检测的组合方法。
背景技术
分布式发电并网系统的非计划孤岛运行会给用户以及电力设备造成严重损害，因此，实际的分布式发电并网系统必须具备孤岛检测的功能。对分布式发电并网系统而言，迅速、有效地检测出孤岛状态对整个系统具有十分重要的意义。IEEE Std.1547-2003规定孤岛检测以及孤岛防护必须在2s内完成，检测时间越短越好。分布式发电系统的孤岛检测方法按照检测电量的位置可以分为基于电网侧以及逆变器侧两大类方法。基于逆变器侧的孤岛检测方法按照是否向逆变器中注入扰动信号分为主动式和被动式两类。而被动式检测方法通过直接检测系统孤岛前后的公共耦合点(PCC点)的电量数据，包括电压幅值、频率、相位、电压/电流谐波含量等变化来判断孤岛。信号可分为平稳信号和非平稳信号，平稳信号一般为低频稳态信号，非平稳信号一般为高频暂态信号或突变信号，而分布式发电并网系统的孤岛信号中同时存在低频稳态信号和高频暂态信号。现有利用小波变换的孤岛检测方法往往只对信号的高频部分进行分析，而忽略了信号低频部分的信息，导致信号分析的不完整，从而影响检测方法的准确性。
发明内容
本发明的目的是提供一种分布式并网孤岛检测的组合方法，以提高检测的准确性和高效性。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是，
一种分布式并网孤岛检测的组合方法，包括以下步骤：
(1)通过采集得到系统孤岛前后的公共耦合点的电压信号；
(2)对步骤(1)中得到的信号进行低频和高频信号分析，对高频部分通过小波变换进行处理，并进行信号特征提取，对低频部分通过快速傅立叶变换进行特征提取；
(3)对低频和高频信号分别进行阈值判定，判定是否发生孤岛。
步骤(2)中：
在信号的高频处理部分，利用马拉特算法对信号的高频部分进行分析，选取db5小波作为小波基，对公共耦合点电压进行两层小波分解；
在信号的低频处理部分，利用快速傅立叶变换对孤岛电压谐波信号的低频部分进行分析，得到特定谐波的幅值。
步骤(3)中，选用d2层在两个周期内的的小波系数绝对值的平均值作为特征值，即是孤岛检测的一个判据，选用75Hz谐波幅值的变化作为孤岛信号的另一个判据，若低频部分75Hz的谐波幅值以及高频部分的d2层细节部分小波系数绝对值的平均值均超过设定的阈值，则判断发生孤岛，否则没有。
本发明的优点在于，该方法是一种基于快速傅立叶变换和小波变换的混合孤岛检测方法，即用快速傅立叶变换对孤岛电压谐波信号的低频部分进行处理，确定特定低频谐波的幅值，用小波变换对信号的高频部分进行处理，确定小波系数绝对值的平均值，通过判断这两个值是否均超过设定的阈值来检测孤岛，提高检测的准确性和高效性。
附图说明
图1是本发明提出的组合方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示与具体实施例，进一步阐述本发明。
如图1所示，本发明提出的分布式并网孤岛检测的组合方法包括以下步骤：
(1)通过采集得到系统孤岛前后的公共耦合点的电压信号；
(2)对步骤(1)中得到的信号进行低频和高频信号分析，对高频部分通过小波变换进行处理，并进行信号特征提取，对低频部分通过快速傅立叶变换进行特征提取；
(3)对低频和高频信号分别进行阈值判定，判定是否发生孤岛。
步骤(2)中：
在信号的高频处理部分，利用马拉特算法对信号的高频部分进行分析，选取db5小波作为小波基，对公共耦合点电压进行两层小波分解；
在信号的低频处理部分，利用快速傅立叶变换对孤岛电压谐波信号的低频部分进行分析，得到特定谐波的幅值。
步骤(3)中，选用d2层在两个周期内的的小波系数绝对值的平均值作为特征值，即是孤岛检测的一个判据，选用75Hz谐波幅值的变化作为孤岛信号的另一个判据，若低频部分75Hz的谐波幅值以及高频部分的d2层细节部分小波系数绝对值的平均值均超过设定的阈值，则判断发生孤岛，否则没有。
主要过程包括：通过采集得到系统孤岛前后的公共耦合点(PCC点)的电压信号；对该信号进行低频和高频信号的分析，将高频部分通过小波变换进行处理，进行信号特征提取，而低频部分通过快速傅氏变换进行特征提取；分别进行阈值判定，即判定是否发生孤岛。
其具体工作原理为：
首先测量PCC点的电压信号，在信号的高频处理部分，为了减少算法计算量以及充分利用db5小波的高频重构能力，利用离散小波变换的快速实现算法—Mallat算法对信号的高频部分进行分析，选取db5小波作为小波基，对PCC点电压进行两层小波分解，通过分别比较两层小波系数绝对值平均值孤岛前后的差值，发现d2层小波系数变化更明显，因此，准确定位信号发生突变的时刻，并计算出细节部分小波系数绝对值，选用d2层在两个周期内的的小波系数绝对值的平均值作为特征值，即是孤岛检测的一个判据。
在信号的低频处理部分，利用FFT对孤岛电压谐波信号的低频部分进行分析，得到特定谐波的幅值。通过分析孤岛前后变化较明显的频带以及孤岛检测的时间等相关要求，确定选用75Hz谐波幅值的变化作为孤岛信号的另一个判剧。
最后进行孤岛动作的判定。若低频部分75Hz的谐波幅值以及高频部分的d2层细节部分小波系数绝对值的平均值均超过设定的阈值，则判断发生孤岛，否则没有。通过该方法，提高在孤岛检测盲区中的有效性。
以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让本领域的技术人员了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种分布式并网孤岛检测的组合方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)通过采集得到系统孤岛前后的公共耦合点的电压信号；
(2)对步骤(1)中得到的信号进行低频和高频信号分析，对高频部分通过小波变换进行处理，并进行信号特征提取，对低频部分通过快速傅立叶变换进行特征提取；
(3)对低频和高频信号分别进行阈值判定，判定是否发生孤岛。
2.根据权利要求1所述的一种分布式并网孤岛检测的组合方法，其特征在于，步骤(2)中：
在信号的高频处理部分，利用马拉特算法对信号的高频部分进行分析，选取db5小波作为小波基，对公共耦合点电压进行两层小波分解；
在信号的低频处理部分，利用快速傅立叶变换对孤岛电压谐波信号的低频部分进行分析，得到特定谐波的幅值。
3.根据权利要求1所述的一种分布式并网孤岛检测的组合方法，其特征在于，步骤(3)中，选用d2层在两个周期内的的小波系数绝对值的平均值作为特征值，即是孤岛检测的一个判据，选用75Hz谐波幅值的变化作为孤岛信号的另一个判据，若低频部分75Hz的谐波幅值以及高频部分的d2层细节部分小波系数绝对值的平均值均超过设定的阈值，则判断发生孤岛，否则没有。
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