CN106199228B - 用于电网系统的分布式电源孤岛的判断方法和判断系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于电网系统的分布式电源孤岛的判断方法、和判断系统，所述判断方法包括：确定所述电网系统中的所述分布式电源的负序电压的第一参数信息和所述分布式电源的三相电压中每相电压的相电压偏移方向；根据所述第一参数信息和/或所述每相电压的相电压偏移方向判断所述分布式电源是否发生所述分布式电源孤岛。通过本发明的技术方案，能够准确监测电网系统中是否发生孤岛，并在孤岛发生时，可以快速进行孤岛防护，以保护分布式电源。

Description

用于电网系统的分布式电源孤岛的判断方法和判断系统

技术领域

本发明涉及电网系统技术领域，具体而言，涉及一种用于电网系统的分布式电源孤岛的判断方法和一种用于电网系统的分布式电源孤岛的判断系统。

背景技术

分布式电源(distributed generation，DG)接入配电网，对电网系统的保护与控制提出了新的挑战。其中，DG的孤岛检测技术是诸多挑战中的重点和难点。DG孤岛是指DG所接入的配电网由于故障，配网侧管控手段，以及检修维护等原因，导致配电网失压，而DG继续对所接入线路的局部负荷供电的一种运行场景。

目前的电网系统往往无法准确监测电网系统是否发生孤岛，甚至将电网系统中的扰动误判断为孤岛，而使分布式电源与电网分离，威胁电网系统的安全稳定运行。

因此，如何能够准确可靠地监测电网系统中是否发生孤岛，并在孤岛发生时，可以快速进行孤岛防护，以保护分布式电源，成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明正是基于上述问题，提出了一种新的技术方案，能够准确监测电网系统中是否发生孤岛，并在孤岛发生时，可以快速进行孤岛防护，以保护分布式电源。

有鉴于此，本发明的一方面提出了一种用于电网系统的分布式电源孤岛的判断方法，所述电网系统包括配电网和分布式电源，且所述分布式电源以并网形式接入所述配电网，包括：确定所述电网系统中的所述分布式电源的负序电压的第一参数信息和所述分布式电源的三相电压中每相电压的相电压偏移方向；根据所述第一参数信息和/或所述每相电压的相电压偏移方向判断所述电网系统中的分布式电源是否发生所述分布式电源孤岛。

在该技术方案中，通过确定分布式电源的负序电压的第一参数信息和分布式电源的三相电压中每相电压的相电压偏移方向，可以将得到的第一参数信息和/或每相电压的相电压偏移方向，与真实孤岛发生时，负序电压的实际参数信息和分布式电源的三相电压中每相电压的实际相电压偏移方向进行比较，然后可以将真实孤岛与电网系统的扰动进行准确区分，从而准确确定电网系统是否发生真实孤岛，进而为孤岛保护奠定基础，便于在真实孤岛发生时，可以尽快进行孤岛保护动作，以保护分布式电源，避免由于将电网系统中的扰动误判为孤岛，而误进行防孤岛保护，当然，无论配电网的第二断路器的分闸顺序是什么，即无论分闸顺序依次为先分闸三相线路中的任一相线路再分闸三相线路中的其他两相线路、或依次分闸每相线路、或先分闸三相线路中的任意两相线路再分闸其他一相线路，均可以实时确定分布式电源的负序电压的第一参数信息和分布式电源的三相电压中每相电压的相电压偏移方向时，以便于及时检测孤岛是否发生，其中，本发明中的孤岛均指分布式电源孤岛。

在上述技术方案中，优选地，在判定所述分布式电源发生所述分布式电源孤岛时，向所述分布式电源发送跳闸信号，以控制所述电网系统中的第一断路器断路，以使所述分布式电源无法为所述电网系统中的负载继续供电，其中，所述第一断路器与所述分布式电源相连接。

在该技术方案中，在电网系统没有发生孤岛，正常工作时，配电网和分布式电源是同时为电网系统中的负载供电的，而在判断该电网系统发生孤岛时，说明配电网的第二断路器分闸了，不再为负载继续供电，因此，通过及时向分布式电源发送跳闸信号，可以控制电网系统中的第一断路器断路，以使分布式电源也不再继续为电网系统中的负载供电，从而实现对分布式电源的防孤岛保护，当然，在发生孤岛时，不仅可以通过发送跳闸信号，也可以通过发送接入模式转换指令，使由并网模式接入配电网的分布式电源，变为由离网模式接入配电网，从而保证分布式电源安全可靠运行。

在上述技术方案中，优选地，所述第一参数信息包括:所述负序电压的当前负序分量不平衡度和所述当前负序分量不平衡度的持续时间，其中，所述当前负序分量不平衡度等于所述分布式电源的负序电压与所述正序电压的商，且所述相电压偏移方向包括：第一相电压偏移方向和第二相电压偏移方向；所述根据所述第一参数信息和/或所述每相电压的相电压偏移方向判断所述分布式电源是否发生所述分布式电源孤岛，具体包括:当所述当前负序分量不平衡度大于预设负序分量不平衡度的持续时间超过所述第一预设时间后，确定所述每相电压的第一相电压偏移方向；当所述持续时间超过所述第二预设时间后，确定所述每相电压的第二相电压偏移方向；判断所述持续时间是否超过所述第三预设时间，在判断结果为是时，根据所述第一电压偏移方向和所述第二电压偏移方向，判断所述分布式电源是否发生所述分布式电源孤岛。

在该技术方案中，当负序电压的当前负序分量不平衡度大于预设负序分量不平衡度时，初步说明电网系统可能发生孤岛，但是由于发生孤岛时每相电压的相电压偏移方向不会立即发生变化，会有一定的延迟，因此，在第一预设时间后，才能准确确定每相电压的稳定的第一相电压偏移方向，另外，由于孤岛发生时，配电网中的第二断路器可能不是同时分闸每相线路，有可能是先分闸三相线路中的任一相线路、再分闸三相电压中的其他两相线路、或依次分闸每相线路、或先分闸三相线路中的任意两相线路再分闸其他一相线路，因此，需要在第二预设时间后，再次准确确定分布式电源的每相电压的稳定的第二相电压偏移方向，而在当前负序分量不平衡度大于预设负序分量不平衡度的持续时间超过第二预设时间后，就进一步地可以初步确定电网系统确实发生了孤岛，这时，通过结合第一电压偏移方向和第二电压偏移方向，就可以进一步增加判断结果的准确性，可以准确地判断电网系统是否发生孤岛，进而可以及时地进行孤岛保护，同时可以避免将电网系统中的对称或非对称扰动误判为孤岛，进而避免误进行孤岛保护，其中，第一预设时间、第二预设时间和第三预设时间的时间长度依次递增，且第三预设时间小于或等于当分布式电源发生孤岛时，第二断路器的总分闸时间，另外，当分布式电源发生孤岛时，若第二断路器的总分闸时间为60ms，则第三预设时间可以是50ms，第二预设时间可以是30ms，第一预设时间可以是20ms。

在上述技术方案中，优选地，当所述配电网的中性点和所述分布式电源的中性点同时有效接地(如直接接地)、且发生所述分布式电源孤岛时，所述配电网的第二断路器的分闸顺序为依次分闸所述三相线路中的任一相线路和所述三相线路中的其他两相线路时，若满足以下情况之一，则判定所述分布式电源发生所述分布式电源孤岛：所述任一相线路的相电压的第一相电压偏移方向为：正向偏移，且所述每相电压的第二相电压偏移方向为均为正向偏移；或所述任一相线路的相电压的第一相电压偏移方向为：负向偏移、所述其他两相线路的相电压中的任一相电压的第一相电压偏移方向为零偏移，且所述每相电压的第二相电压偏移方向均为负向偏移；或所述任一相线路的相电压的第一相电压偏移方向为：负向偏移、所述其他两相线路的相电压中的任一相电压的第一相电压偏移方向为：零偏移，且所述任一相线路的相电压的第二相电压偏移方向为：正向偏移，其中，所述每相电压的电压取值范围均为：大于或等于第一预设电压，且小于或等于第二预设电压，且所述任一相线路的相电压的相电压偏移方向为正向偏移表示：所述任一相线路的相电压大于所述第二预设电压，所述任一相线路的相电压的相电压偏移方向为零偏移表示：所述任一相线路的相电压大于或等于所述第一预设电压，且小于或等于所述第二预设电压，所述任一相线路的相电压的相电压偏移方向为负向偏移表示：所述任一相线路的相电压小于所述第一预设电压。

在该技术方案中，在配电网的中性点和分布式电源的中性点同时有效接地(如直接接地)、且发生孤岛时，配电网的第二断路器的分闸顺序为依次分闸三相线路中的任一相线路和三相电压中的其他两相线路时，上述任一条件均是孤岛发生时，每相电压的真实的相电压偏移方向，因此，如果满足上述任一条件，则说明电网系统发生了真实的孤岛，则可以及时进行孤岛保护，而如果不满足上述任一条件，则说明对称扰动或非对称扰动而不是发生了真实的孤岛，则不需要进行孤岛保护。

在上述技术方案中，优选地，当所述配电网的中性点和所述分布式电源的中性点同时非有效接地(如均不接地)、且发生所述分布式电源孤岛时，所述配电网的第二断路器的分闸顺序为依次分闸所述三相线路中的任一相线路和所述三相线路中的其他两相线路时，若满足以下情况之一，则判定所述分布式电源发生所述分布式电源孤岛：所述任一相线路的相电压或任意两相线路的相电压的第一相电压偏移方向为负向偏移，且所述每相电压的第二相电压偏移方向为均为负向偏移；或所述任一相线路的相电压的第一相电压偏移方向为正向偏移，所述每相电压的第二相电压偏移方向均为正向偏移。

在该技术方案中，当配电网的中性点和所述分布式电源的中性点同时非有效接地(如均不接地)、且发生孤岛时，配电网的第二断路器的分闸顺序为依次分闸三相线路中的任一相线路和三相线路中的其他两相线路时，上述任一条件均是孤岛发生时，每相电压的真实的相电压偏移方向，因此，如果满足上述任一条件，则说明电网系统发生了真实的孤岛，则可以及时进行孤岛保护，而如果不满足上述任一条件，则说明是对称扰动或非对称扰动而不是发生了真实的孤岛，则不需要进行孤岛保护。

本发明的另一方面提出了一种用于电网系统的分布式电源孤岛的判断系统，所述电网系统包括配电网和分布式电源，且所述分布式电源以并网形式接入所述配电网，包括：确定单元，确定所述电网系统中的所述分布式电源的负序电压的第一参数信息和所述分布式电源的三相电压中每相电压的相电压偏移方向；判断单元，根据所述第一参数信息和/或所述每相电压的相电压偏移方向判断所述分布式电源是否发生所述分布式电源孤岛。

在该技术方案中，通过确定分布式电源的负序电压的第一参数信息和分布式电源的三相电压中每相电压的相电压偏移方向，可以将得到的第一参数信息和/或每相电压的相电压偏移方向，与真实孤岛发生时，负序电压的实际参数信息和分布式电源的三相电压中每相电压的实际相电压偏移方向进行比较，然后可以将真实孤岛与电网系统的扰动进行准确区分，从而准确确定电网系统是否发生真实孤岛，进而为孤岛保护奠定基础，便于在真实孤岛发生时，可以尽快进行孤岛保护动作，以保护分布式电源，避免由于将电网系统中的扰动误判为孤岛，而误进行防孤岛保护，当然，无论配电网的第二断路器的分闸顺序是什么，即无论分闸顺序依次为先分闸三相线路中的任一相线路再分闸三相线路中的其他两相线路、或依次分闸每相线路、或先分闸三相线路中的任意两相线路再分闸其他一相线路，均可以实时确定分布式电源的负序电压的第一参数信息和分布式电源的三相电压中每相电压的相电压偏移方向时，以便于及时检测孤岛是否发生。

在上述技术方案中，优选地，发送单元，在判定所述分布式电源发生所述分布式电源孤岛时，向所述分布式电源发送跳闸信号，以控制所述电网系统中的第一断路器断路，以使所述分布式电源无法为所述电网系统中的负载继续供电，其中，所述第一断路器与所述分布式电源相连接。

在该技术方案中，在电网系统没有发生孤岛，正常工作时，配电网和分布式电源是同时为电网系统中的负载供电的，而在判断该电网系统发生孤岛时，说明配电网的第二断路器分闸了，不再为负载继续供电，因此，通过及时向分布式电源发送跳闸信号，可以控制电网系统中的第一断路器断路，以使分布式电源也不再继续为电网系统中的负载供电，从而实现对分布式电源的防孤岛保护，当然，在发生孤岛时，不仅可以通过发送跳闸信号，也可以通过发送接入模式转换指令，使由并网模式接入配电网的分布式电源，变为由离网模式接入配电网，从而保证分布式电源安全可靠运行。

在上述技术方案中，优选地，所述第一参数信息包括:所述负序电压的当前负序分量不平衡度和所述当前负序分量不平衡度的持续时间，其中，所述当前负序分量不平衡度等于所述分布式电源的负序电压与所述正序电压的商，且所述相电压偏移方向包括：第一相电压偏移方向和第二相电压偏移方向；所述判断单元具体用于:当所述当前负序分量不平衡度大于预设负序分量不平衡度的持续时间超过所述第一预设时间后，确定所述每相电压的第一相电压偏移方向；当所述持续时间超过所述第二预设时间后，确定所述每相电压的第二相电压偏移方向；判断所述持续时间是否超过所述第三预设时间，在判断结果为是时，根据所述第一电压偏移方向和所述第二电压偏移方向，判断所述分布式电源是否发生所述分布式电源孤岛。

在该技术方案中，当负序电压的当前负序分量不平衡度大于预设负序分量不平衡度时，初步说明电网系统可能发生孤岛，但是由于发生孤岛时每相电压的相电压偏移方向不会立即发生变化，会有一定的延迟，因此，在第一预设时间后，才能准确确定每相电压的稳定的第一相电压偏移方向，另外，由于孤岛发生时，配电网中的第二断路器可能不是同时分闸每相线路，有可能是先分闸三相线路中的任一相线路、再分闸三相电压中的其他两相线路、或依次分闸每相线路、或先分闸三相线路中的任意两相线路再分闸其他一相线路，因此，需要在第二预设时间后，再次准确确定分布式电源的每相电压的稳定的第二相电压偏移方向，而在当前负序分量不平衡度大于预设负序分量不平衡度的持续时间超过第二预设时间后，就进一步地可以初步确定电网系统确实发生了孤岛，这时，通过结合第一电压偏移方向和第二电压偏移方向，就可以进一步增加判断结果的准确性，可以准确地判断电网系统是否发生孤岛，进而可以及时地进行孤岛保护，同时可以避免将电网系统中的对称或非对称扰动误判为孤岛，进而避免误进行孤岛保护，其中，第一预设时间、第二预设时间和第三预设时间的时间长度依次递增，且第三预设时间小于或等于当分布式电源发生孤岛时，第二断路器的总分闸时间，另外，当分布式电源发生孤岛时，若第二断路器的总分闸时间为60ms，则第三预设时间可以是50ms，第二预设时间可以是30ms，第一预设时间可以是20ms。

在上述技术方案中，优选地，所述判断单元具体还用于:当所述配电网的中性点和所述分布式电源的中性点同时有效接地(如直接接地)、且发生所述分布式电源孤岛时，所述配电网的第二断路器的分闸顺序为依次分闸所述三相线路中的任一相线路和所述三相线路中的其他两相线路时，若满足以下情况之一，则判定所述分布式电源发生所述分布式电源孤岛：所述任一相线路的相电压的第一相电压偏移方向为：正向偏移，且所述每相电压的第二相电压偏移方向为均为正向偏移；或所述任一相线路的相电压的第一相电压偏移方向为：负向偏移、所述其他两相线路的相电压中的任一相电压的第一相电压偏移方向为零偏移，且所述每相电压的第二相电压偏移方向均为负向偏移；或所述任一相线路的相电压的第一相电压偏移方向为：负向偏移、所述其他两相线路的相电压中的任一相电压的第一相电压偏移方向为：零偏移，且所述任一相线路的相电压的第二相电压偏移方向为：正向偏移，其中，所述每相电压的电压取值范围均为：大于或等于第一预设电压，且小于或等于第二预设电压，且所述任一相线路的相电压的相电压偏移方向为正向偏移表示：所述任一相线路的相电压大于所述第二预设电压，所述任一相线路的相电压的相电压偏移方向为零偏移表示：所述任一相线路的相电压大于或等于所述第一预设电压，且小于或等于所述第二预设电压，所述任一相线路的相电压的相电压偏移方向为负向偏移表示：所述任一相线路的相电压小于所述第一预设电压。

在该技术方案中，在配电网的中性点和分布式电源的中性点同时有效接地(如直接接地)、且发生孤岛时，配电网的第二断路器的分闸顺序为依次分闸三相线路中的任一相线路和三相电压中的其他两相线路时，上述任一条件均是孤岛发生时，每相电压的真实的相电压偏移方向，因此，如果满足上述任一条件，则说明电网系统发生了真实的孤岛，则可以及时进行孤岛保护，而如果不满足上述任一条件，则说明对称扰动或非对称扰动而不是发生了真实的孤岛，则不需要进行孤岛保护。

在上述技术方案中，优选地，所述判断单元具体还用于:当所述配电网的中性点和所述分布式电源的中性点同时非有效接地(如均不接地)、且发生所述分布式电源孤岛时，所述配电网的第二断路器的分闸顺序为依次分闸所述三相线路中的任一相线路和所述三相线路中的其他两相线路时，若满足以下情况之一，则判定所述分布式电源发生所述分布式电源孤岛：所述任一相线路的相电压或任意两相线路的相电压的第一相电压偏移方向为负向偏移，且所述每相电压的第二相电压偏移方向为均为负向偏移；或所述任一相线路的相电压的第一相电压偏移方向为正向偏移，所述每相电压的第二相电压偏移方向均为正向偏移。

在该技术方案中，当配电网的中性点和分布式电源的中性点非有效接地(如均不接地)、且发生孤岛时，配电网的第二断路器的分闸顺序为依次分闸三相线路中的任一相线路和三相线路中的其他两相线路时，上述任一条件均是孤岛发生时，每相电压的真实的相电压偏移方向，因此，如果满足上述任一条件，则说明电网系统发生了真实的孤岛，则可以及时进行孤岛保护，而如果不满足上述任一条件，则说明是对称扰动或非对称扰动而不是发生了真实的孤岛，则不需要进行孤岛保护。

本发明的又一方面提出了一种电网系统，包括：如上述技术方案中任一项所述的用于电网系统的分布式电源孤岛的判断系统；配电网；分布式电源。

在该技术方案中，通过在电网系统中用于电网系统的分布式电源孤岛的判断系统，可以使电网系统具有与用于电网系统的分布式电源孤岛的判断系统相同的技术效果，此处不再赘述。

通过本发明的技术方案，能够准确可靠地监测电网系统中是否发生孤岛，并在孤岛发生时，可以快速进行孤岛防护，以保护分布式电源。

附图说明

图1示出了根据本发明的一个实施例的用于电网系统的分布式电源孤岛的判断方法的流程示意图；

图2示出了根据本发明的一个实施例的用于电网系统的分布式电源孤岛的判断系统的结构示意图；

图3示出了根据本发明的一个实施例的电网系统的结构示意图；

图4示出了根据本发明的另一个实施例的电网系统的结构示意图；

图5示出了根据本发明的又一个实施例的电网系统的结构示意图；

图6示出了根据本发明的另一个实施例的用于电网系统的分布式电源孤岛的判断方法的流程示意图；

图7示出了根据本发明的又一个实施例的用于电网系统的分布式电源孤岛的判断方法的流程示意图。

具体实施方式

为了可以更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

图1示出了根据本发明的一个实施例的用于电网系统的分布式电源孤岛的判断方法的流程示意图。

如图1所示，示出了本发明的一个实施例的用于电网系统的分布式电源孤岛的判断方法，包括：步骤102，确定所述电网系统中的所述分布式电源的负序电压的第一参数信息和所述分布式电源的三相电压中每相电压的相电压偏移方向；步骤104，根据所述第一参数信息和/或所述每相电压的相电压偏移方向判断所述分布式电源是否发生所述分布式电源孤岛。

在该技术方案中，通过确定分布式电源的负序电压的第一参数信息和分布式电源的三相电压中每相电压的相电压偏移方向，可以将得到的第一参数信息和/或每相电压的相电压偏移方向，与真实孤岛发生时，负序电压的实际参数信息和分布式电源的三相电压中每相电压的实际相电压偏移方向进行比较，然后可以将真实孤岛与电网系统的扰动进行准确区分，从而准确确定电网系统是否发生真实孤岛，进而为孤岛保护奠定基础，便于在真实孤岛发生时，可以尽快进行孤岛保护动作，以保护分布式电源，避免由于将电网系统中的扰动误判为孤岛，而误进行防孤岛保护，当然，无论配电网的第二断路器的分闸顺序是什么，即无论分闸顺序依次为先分闸三相线路中的任一相线路再分闸三相电线路中的其他两相线路、或依次分闸每相线路、或先分闸三相线路中的任意两相线路再分闸其他一相线路、，均可以实时确定分布式电源的负序电压的第一参数信息和分布式电源的三相电压中每相电压的相电压偏移方向时，以便于及时检测孤岛是否发生。

在上述技术方案中，优选地，在判定所述电网系统发生所述孤岛时，向所述分布式电源发送跳闸信号，以控制所述电网系统中的第一断路器断路，以使所述分布式电源无法为所述电网系统中的负载继续供电，其中，所述第一断路器与所述分布式电源相连接。

在该技术方案中，在电网系统没有发生孤岛，正常工作时，配电网和分布式电源是同时为电网系统中的负载供电的，而在判断该电网系统发生孤岛时，说明配电网的第二断路器分闸了，不再为负载继续供电，因此，通过及时向分布式电源发送跳闸信号，可以控制电网系统中的第一断路器断路，以使分布式电源也不再继续为电网系统中的负载供电，从而实现对分布式电源的防孤岛保护，当然，在发生孤岛时，不仅可以通过发送跳闸信号，也可以通过发送接入模式转换指令，使由并网模式接入配电网的分布式电源，变为由离网模式接入配电网，从而保证分布式电源安全可靠运行。

在上述技术方案中，优选地，所述第一参数信息包括:所述负序电压的当前负序分量不平衡度和所述当前负序分量不平衡度的持续时间，其中，所述当前负序分量不平衡度等于所述分布式电源的负序电压与所述正序电压的商，且所述相电压偏移方向包括：第一相电压偏移方向和第二相电压偏移方向；所述根据所述第一参数信息和/或所述每相电压的相电压偏移方向判断所述分布式电源是否发生所述分布式电源孤岛，具体包括:当所述当前负序分量不平衡度大于预设负序分量不平衡度的持续时间超过所述第一预设时间后，确定所述每相电压的第一相电压偏移方向；当所述持续时间超过所述第二预设时间后，确定所述每相电压的第二相电压偏移方向；判断所述持续时间是否超过所述第三预设时间，在判断结果为是时，根据所述第一电压偏移方向和所述第二电压偏移方向，判断所述分布式电源是否发生所述分布式电源孤岛。

在该技术方案中，当负序电压的当前负序分量不平衡度大于预设负序分量不平衡度时，初步说明电网系统可能发生孤岛，但是由于发生孤岛时每相电压的相电压偏移方向不会立即发生变化，会有一定的延迟，因此，在第一预设时间后，才能准确确定每相电压的稳定的第一相电压偏移方向，另外，由于孤岛发生时，配电网中的第二断路器可能不是同时分闸每相线路，有可能是先分闸三相线路中的任一相线路、再分闸三相电压中的其他两相线路、或依次分闸每相线路、或先分闸三相线路中的任意两相线路再分闸其他一相线路，因此，需要在第二预设时间后，再次准确确定分布式电源的每相电压的稳定的第二相电压偏移方向，而在当前负序分量不平衡度大于预设负序分量不平衡度的持续时间超过第二预设时间后，就进一步地可以初步确定电网系统确实发生了孤岛，这时，通过结合第一电压偏移方向和第二电压偏移方向，就可以进一步增加判断结果的准确性，可以准确地判断电网系统是否发生孤岛，进而可以及时地进行孤岛保护，同时可以避免将电网系统中的对称或非对称扰动误判为孤岛，进而避免误进行孤岛保护，其中，第一预设时间、第二预设时间和第三预设时间的时间长度依次递增，且第三预设时间小于或等于当分布式电源发生孤岛时，第二断路器的总分闸时间，另外，当分布式电源发生孤岛时，若第二断路器的总分闸时间为60ms，则第三预设时间可以是50ms，第二预设时间可以是30ms，第一预设时间可以是20ms。

在上述技术方案中，优选地，当所述配电网的中性点和所述分布式电源的中性点同时有效接地(如直接接地)、且发生所述分布式电源孤岛时，所述配电网的第二断路器的分闸顺序为依次分闸所述三相线路中的任一相线路和所述三相线路中的其他两相线路时，若满足以下情况之一，则判定所述分布式电源发生所述分布式电源孤岛：所述任一相线路的相电压的第一相电压偏移方向为：正向偏移，且所述每相电压的第二相电压偏移方向为均为正向偏移；或所述任一相线路的相电压的第一相电压偏移方向为：负向偏移、所述其他两相线路的相电压中的任一相电压的第一相电压偏移方向为零偏移，且所述每相电压的第二相电压偏移方向均为负向偏移；或所述任一相线路的相电压的第一相电压偏移方向为：负向偏移、所述其他两相线路的相电压中的任一相电压的第一相电压偏移方向为：零偏移，且所述任一相线路的相电压的第二相电压偏移方向为：正向偏移，其中，所述每相电压的电压取值范围均为：大于或等于第一预设电压，且小于或等于第二预设电压，且所述任一相线路的相电压的相电压偏移方向为正向偏移表示：所述任一相线路的相电压大于所述第二预设电压，所述任一相线路的相电压的相电压偏移方向为零偏移表示：所述任一相线路的相电压大于或等于所述第一预设电压，且小于或等于所述第二预设电压，所述任一相线路的相电压的相电压偏移方向为负向偏移表示：所述任一相线路的相电压小于所述第一预设电压。

在该技术方案中，在配电网的中性点和分布式电源的中性点同时有效接地(如直接接地)、且发生孤岛时，配电网的第二断路器的分闸顺序为依次分闸三相线路中的任一相线路和三相线路中的其他两相线路时，上述任一条件均是孤岛发生时，每相电压的真实的相电压偏移方向，因此，如果满足上述任一条件，则说明电网系统发生了真实的孤岛，则可以及时进行孤岛保护，而如果不满足上述任一条件，则说明是对称扰动或非对称扰动而不是发生了真实的孤岛，则不需要进行孤岛保护。

在上述技术方案中，优选地，当所述配电网的中性点和所述分布式电源的中性点同时非有效接地(如均不接地)、且发生所述分布式电源孤岛时，所述配电网的第二断路器的分闸顺序为依次分闸所述三相线路中的任一相线路和所述三相线路中的其他两相线路时，若满足以下情况之一，则判定所述分布式电源发生所述分布式电源孤岛：所述任一相线路的相电压或任意两相线路的相电压的第一相电压偏移方向为负向偏移，且所述每相电压的第二相电压偏移方向为均为负向偏移；或所述任一相线路的相电压的第一相电压偏移方向为正向偏移，所述每相电压的第二相电压偏移方向均为正向偏移。

在该技术方案中，当配电网的中性点和和所述分布式电源的中性点同时非有效接地(如均不接地)、且发生孤岛时，配电网的第二断路器的分闸顺序为依次分闸三相线路中的任一相线路和三相线路中的其他两相线路时，上述任一条件均是孤岛发生时，每相电压的真实的相电压偏移方向，因此，如果满足上述任一条件，则说明电网系统发生了真实的孤岛，则可以及时进行孤岛保护，而如果不满足上述任一条件，则说明是对称扰动或非对称扰动而不是发生了真实的孤岛，则不需要进行孤岛保护。

图2示出了根据本发明的一个实施例的用于电网系统的分布式电源孤岛的判断系统的结构示意图。

如图2所示，示出了本发明的一个实施例的用于电网系统的分布式电源孤岛的判断系统200，包括：确定单元202，确定所述电网系统中的所述分布式电源的负序电压的第一参数信息和所述分布式电源的三相电压中每相电压的相电压偏移方向；判断单元204，根据所述第一参数信息和/或所述每相电压的相电压偏移方向判断所述分布式电源是否发生所述分布式电源孤岛。

在该技术方案中，通过确定分布式电源的负序电压的第一参数信息和分布式电源的三相电压中每相电压的相电压偏移方向，可以将得到的第一参数信息和/或每相电压的相电压偏移方向，与真实孤岛发生时，负序电压的实际参数信息和分布式电源的三相电压中每相电压的实际相电压偏移方向进行比较，然后可以将真实孤岛与电网系统的扰动进行准确区分，从而准确确定电网系统是否发生真实孤岛，进而为孤岛保护奠定基础，便于在真实孤岛发生时，可以尽快进行孤岛保护动作，以保护分布式电源，避免由于将电网系统中的扰动误判为孤岛，而误进行防孤岛保护，当然，无论配电网的第二断路器的分闸顺序是什么，即无论分闸顺序依次为先分闸三相线路中的任一相线路再分闸三相电线路中的其他两相线路、或依次分闸每相线路、或先分闸三相线路中的任意两相线路再分闸其他一相线路，均可以实时确定分布式电源的负序电压的第一参数信息和分布式电源的三相电压中每相电压的相电压偏移方向时，以便于及时检测孤岛是否发生。

在上述技术方案中，优选地，发送单元206，在判定所述分布式电源发生所述分布式电源孤岛时，向所述分布式电源发送跳闸信号，以控制所述电网系统中的第一断路器断路，以使所述分布式电源无法为所述电网系统中的负载继续供电，其中，所述第一断路器与所述分布式电源相连接。

在该技术方案中，在电网系统没有发生孤岛，正常工作时，配电网和分布式电源是同时为电网系统中的负载供电的，而在判断该电网系统发生孤岛时，说明配电网的第二断路器分闸了，不再为负载继续供电，因此，通过及时向分布式电源发送跳闸信号，可以控制电网系统中的第一断路器断路，以使分布式电源也不再继续为电网系统中的负载供电，从而实现对分布式电源的防孤岛保护，当然，在发生孤岛时，不仅可以通过发送跳闸信号，也可以通过发送接入模式转换指令，使由并网模式接入配电网的分布式电源，变为由离网模式接入配电网，从而保证分布式电源安全可靠运行。

在上述技术方案中，优选地，所述第一参数信息包括:所述负序电压的当前负序分量不平衡度和所述当前负序分量不平衡度的持续时间，其中，所述当前负序分量不平衡度等于所述分布式电源的负序电压与所述正序电压的商，且所述相电压偏移方向包括：第一相电压偏移方向和第二相电压偏移方向；所述判断单元204具体用于:当所述当前负序分量不平衡度大于预设负序分量不平衡度的持续时间超过所述第一预设时间后，确定所述每相电压的第一相电压偏移方向；当所述持续时间超过所述第二预设时间后，确定所述每相电压的第二相电压偏移方向；判断所述持续时间是否超过所述第三预设时间，在判断结果为是时，根据所述第一电压偏移方向和所述第二电压偏移方向，判断所述分布式电源是否发生所述分布式电源孤岛。

在该技术方案中，当负序电压的当前负序分量不平衡度大于预设负序分量不平衡度时，初步说明电网系统可能发生孤岛，但是由于发生孤岛时每相电压的相电压偏移方向不会立即发生变化，会有一定的延迟，因此，在第一预设时间后，才能准确确定每相电压的稳定的第一相电压偏移方向，另外，由于孤岛发生时，配电网中的第二断路器可能不是同时分闸每相线路，有可能是先分闸三相线路中的任一相线路、再分闸三相电压中的其他两相线路、或依次分闸每相线路、或先分闸三相线路中的任意两相线路再分闸其他一相线路，因此，需要在第二预设时间后，再次准确确定分布式电源的每相电压的稳定的第二相电压偏移方向，而在当前负序分量不平衡度大于预设负序分量不平衡度的持续时间超过第二预设时间后，就进一步地可以初步确定电网系统确实发生了孤岛，这时，通过结合第一电压偏移方向和第二电压偏移方向，就可以进一步增加判断结果的准确性，可以准确地判断电网系统是否发生孤岛，进而可以及时地进行孤岛保护，同时可以避免将电网系统中的对称或非对称扰动误判为孤岛，进而避免误进行孤岛保护，其中，第一预设时间、第二预设时间和第三预设时间的时间长度依次递增，且第三预设时间小于或等于当分布式电源发生孤岛时，第二断路器的总分闸时间，另外，当分布式电源发生孤岛时，若第二断路器的总分闸时间为60ms，则第三预设时间可以是50ms，第二预设时间可以是30ms，第一预设时间可以是20ms。

在上述技术方案中，优选地，所述判断单元204具体还用于:当所述配电网的中性点和所述分布式电源的中性点同时有效接地(如直接接地)、且发生所述分布式电源孤岛时，所述配电网的第二断路器的分闸顺序为依次分闸所述三相线路中的任一相线路和所述三相线路中的其他两相线路时，若满足以下情况之一，则判定所述分布式电源发生所述分布式电源孤岛：所述任一相线路的相电压的第一相电压偏移方向为：正向偏移，且所述每相电压的第二相电压偏移方向为均为正向偏移；或所述任一相线路的相电压的第一相电压偏移方向为：负向偏移、所述其他两相线路的相电压中的任一相电压的第一相电压偏移方向为零偏移，且所述每相电压的第二相电压偏移方向均为负向偏移；或所述任一相线路的相电压的第一相电压偏移方向为：负向偏移、所述其他两相线路的相电压中的任一相电压的第一相电压偏移方向为：零偏移，且所述任一相线路的相电压的第二相电压偏移方向为：正向偏移，其中，所述每相电压的电压取值范围均为：大于或等于第一预设电压，且小于或等于第二预设电压，且所述任一相线路的相电压的相电压偏移方向为正向偏移表示：所述任一相线路的相电压大于所述第二预设电压，所述任一相线路的相电压的相电压偏移方向为零偏移表示：所述任一相线路的相电压大于或等于所述第一预设电压，且小于或等于所述第二预设电压，所述任一相线路的相电压的相电压偏移方向为负向偏移表示：所述任一相线路的相电压小于所述第一预设电压。

在该技术方案中，在配电网的中性点和分布式电源的中性点同时有效接地(如直接接地)、且发生孤岛时，配电网的第二断路器的分闸顺序为依次分闸三相线路中的任一相线路和三相电压中的其他两相线路时，上述任一条件均是孤岛发生时，每相电压的真实的相电压偏移方向，因此，如果满足上述任一条件，则说明电网系统发生了真实的孤岛，则可以及时进行孤岛保护，而如果不满足上述任一条件，则说明是对称扰动或非对称扰动而不是发生了真实的孤岛，则不需要进行孤岛保护。

在上述技术方案中，优选地，所述判断单元204具体还用于:当所述配电网的中性点和所述分布式电源的中性点同时非有效接地(如均不接地)、且发生所述分布式电源孤岛时，所述配电网的第二断路器的分闸顺序为依次分闸所述三相线路中的任一相线路和所述三相线路中的其他两相线路时，若满足以下情况之一，则判定所述分布式电源发生所述分布式电源孤岛：所述任一相线路的相电压或任意两相线路的相电压的第一相电压偏移方向为负向偏移，且所述每相电压的第二相电压偏移方向为均为负向偏移；或所述任一相线路的相电压的第一相电压偏移方向为正向偏移，所述每相电压的第二相电压偏移方向均为正向偏移。

在该技术方案中，当配电网的中性点和分布式电源的中性点同时非有效接地(如均不接地)、且发生孤岛时，配电网的第二断路器的分闸顺序为依次分闸三相线路中的任一相线路和三相线路中的其他两相线路时，上述任一条件均是孤岛发生时，每相电压的真实的相电压偏移方向，因此，如果满足上述任一条件，则说明电网系统发生了真实的孤岛，则可以及时进行孤岛保护，而如果不满足上述任一条件，则说明是对称扰动或非对称扰动而不是发生了真实的孤岛，则不需要进行孤岛保护。

图3示出了根据本发明的一个实施例的电网系统的结构示意图。

如图3所示，示出了本发明的一个实施例的电网系统300，包括：如上述技术方案中任一项所述的用于电网系统的分布式电源孤岛的判断系统200；配电网302；分布式电源304。

在该技术方案中，通过在电网系统中分布式电源孤岛的判断系统，可以使电网系统具有与分布式电源孤岛的判断系统相同的技术效果，此处不再赘述。

图4示出了根据本发明的另一个实施例的电网系统的结构示意图；图5示出了根据本发明的又一个实施例的电网系统的结构示意图。

下面结合图4和图5详细说明本发明的技术方案(在该实施例中，以真实孤岛形成时配电网侧第二断路器的分闸顺序为先断A相线路，再断B、C相线路)：

当配电网侧的断路器(其中该断路器可以是荷兰公司生产的MMS型断路器，该断路器采用永磁机构进行驱动，短路开断电流的能力达到31.5kA，能够实现分相、可控操作，并且，分闸时间偏差小于1ms)分断并形成孤岛时，断路器首先分闸一相线路，经过一定时间延时后，再分断另外两相线路，在断路器分断过程中，由于电网系统的不对称运行，DG(分布式电源)侧将产生负序电压(确定所述电网系统中的所述分布式电源的负序电压的第一参数信息)，此外，对于DG侧3个相电压而言，后分断的两个相电压的电压波动方向应当与先分断的相电压波动方向保持一致(分布式电源的三相电压中每相电压的相电压偏移方向)，而上述两个电压特征可作为检测孤岛是否形成。

1.中性点接地(即配电网的中性点和所述分布式电源的中性点同时有效接地)的孤岛的判断

1.1断路器不同时分闸策略

DG于P点接入馈线N，在正常情况下，主配电网系统和DG共同给负载供电。当孤岛形成时，馈线N的断路器采用不同时分闸策略将3相线路分断，具体而言，断路器先分断1相线路，经过预先设定的延时时间后，再分断另外两相线路，以使DG无法为电网系统中的负载继续供电(如图1所示)。假设A相线路先分断，并且设定延迟时间为T，图中V_A，、V_B、V_C分别表示DG侧的3相电压有效值，同时，用V₁，V₂分别表示DG侧的正序电压和负序电压有效值。

1.2中性点直接接地配网系统非故障诱发孤岛的孤岛形成特点

1.2.1下面将分析孤岛形成时DG侧的电压

在孤岛形成前，配电网和DG共同给本地负载供电，DG侧3相电压运行稳定，因此，V₂为0，当断路器动作后，A相线路先分开而B、C相线路依然与配电网连接。由于3相系统不再对称运行，因而DG侧将产生V₂，进而，由于这一过程持续时间为T，因此，V₂应当持续相应的时间T，当断路器完全分断后，由于DG侧3相电压重新平衡，V₂可能消失。

如图5所示，在正常运行期间，配电网和DG共同向负载供电，DG侧3相电压稳定，孤岛形成时，当断路器仅分断A相线路，V_A将从额定值升高或降低，然而V_B和V_C由于继续与配电网连接，因此不变化，进而，当3相线路全部分开后，V_B和V_C也将偏离额定值，由于DG侧3相再次平衡，因此V_B和V_C的偏离方向将与V_A保持一致。上述过程可以通过定义相电压偏移方向(Phase Voltage Variation Direction，PVVD)进行描述。具体而言，设V_min和V_max分别表示在正常运行情况下所允许的最低和最高相电压，则电压的阈值窗为[V_min，V_max]。当某相电压在所设定的阈值窗内，该相的PVVD结果为“0”即零偏移；当相电压大于V_max时，该相的PVVD结果为“1”即正向偏移；反之，当该相电压小于V_min时，相应的PVVD结果为“-1”即负向偏移。基于PVVD，表1示出了中性点有效接地系统孤岛形成时的PVVD_S，PVVD_A，PVVD_B和PVVD_C分别表示V_A，V_B和V_C的PVVD结果，用PVVD_S表示3个相电压合成的PVVD结果，例如，PVVD_S(-1，1，0)代表PVVD_A为“-1”，PVVD_B为“1”，PVVD_C为“0”。

表1

其中，该运行场景1指的是在无故障时，配电网断路器分闸时，DG侧相电压偏移方向为负向偏移即-1，该运行场景2指的是在无故障时，配电网断路器分闸时，DG侧相电压偏移方向为正向偏移即1，下文同解。

1.2.2下面将分析电网系统受到扰动时的DG侧电压

电网系统扰动情况包括负载扰动和在其他线路发生的故障扰动。其中，负载扰动进一步分为不对称负载扰动和对称负载扰动，故障扰动分为对称故障和非对称故障扰动。

当电网系统发生负载扰动时，对称负载扰动不会产生V₂；尽管非对称负载扰动时会产生V₂，3相电压的PVVD_S变化情况与孤岛形成不同。

当电网系统的其它线路发生故障扰动时，对称故障扰动不会产生V₂；对于非对称故障扰动，D侧将产生显著的V₂，这一特点将可能导致所述的第一个孤岛形成电压特点失效。然而，孤岛扰动造成的DG侧3相电压PVVD_S结果与孤岛形成的结果不同。

以单相接地故障扰动为例进行说明。假定故障相位A相，因此，V_A将显著跌落，而V_B和V_C保持不变，PVVD_S为(-1，0，0)；当故障被清除后，系统恢复正常，V_A将恢复至正常运行阈值内，此时对应的PVVD_S为(0，0，0)。其中，表2示出了4种故障扰动类型的PVVD_S。

表2

故障扰动类型	故障存在时的PVVD<sub>S</sub>	故障清除后的PVVD<sub>S</sub>
			单相接地	(-1，0，0)	(0，0，0)
两相短路	(-1，-1，0)	(0，0，0)
			两相接地	(-1，-1，0)	(0，0，0)
三相短路	(-1，-1，-1)	(0，0，0)

由表1和表2可看出，孤岛形成下的PVVD_S与故障扰动下的PVVD_S结果具有明显区别，因此，上述两个电压特征在理论上可以作为区分非故障诱发的孤岛与系统扰动的特征。

1.2.3下面将根据1.2.1节分析非故障诱发的孤岛对应的检测方案

上述两个电压特征分别作为孤岛的判断依据，其中，第一判据为负序电压的当前负序分量不平衡度(voltage unbalance，VU)和当前负序分量不平衡度的持续时间，其中，计算负序电压的当前负序分量不平衡度的具体计算公式为

(1)式中，V₂和V₁分别代表分布式电源的负序电压和正序电压。设SET1表示预设负序分量不平衡度，第一判据通过公式(2)建立：

VU_t＞SET1，t＞T₁ (2)

其中，下角标t表示当前负序分量不平衡度的持续时间；T₁为第一预设时间，由于断路器不同时分闸的时间为T，考虑到在这一过程中电压动态的变化过程，当前负序分量不会在断路器分闸的时刻起就立即大于第一预设时间，因此，T₁可以设置为比T小的值。例如，当T设定为60ms，T₁可设定为50ms，因此，只要VU持续超过SET1超过50ms，第一判据则满足。

第二判据通过公式(3)和公式(4)描述孤岛形成时的PVVD特征：

PVVD_dt＝(-1，0，0)，PVVD_dt+T＝(-1，-1，-1) (3)或

PVVD_dt＝(1，0，0)，PVVD_dt＝(1，1，1) (4)

以式(3)为例进行具体说明，下角标dt，dt+T分别表示一定的时间延迟，考虑到3相电压变化的暂态过程，预期的PVVD结果不一定恰好在VU开始大于SET1的时刻满足，因此，为了确保检测可靠性，PVVD的计算是在当VU开始大于SET1之后延迟dt时间后进行的，例如，当T设置为60ms，dt可设置为20ms，同理，断路器分断3相线路之后的PVVD计算，是从VU开始大于SET1算起，推迟dt+T时间之后进行的，因此，当同时满足公式(1)和(3)，或者(1)和(4)时，就可以判断发生非故障诱发的孤岛了。

1.3下面将分析故障诱发孤岛的保护

在此，首先以图4为例解释下故障诱发的孤岛，在图4中，将发生于馈线M上的故障称为故障1，而对于发生于馈线N上的故障称为故障2。对于真实孤岛，按照孤岛形成的原因，可以将孤岛分为故障诱发的孤岛和非故障诱发的孤岛。如图4所示，当故障2发生并导致断路器(即第二断路器)跳闸，此时，将形成故障诱发的孤岛。当由于系统管控措施以及检修维护需要而打开断路器时，则形成了非故障诱发的孤岛。

1.3.1判据可行性分析

当故障发生于DG所接入馈线上时，该线路首端的断路器将动作于跳闸3相线路，迅速将故障线路切除，从而导致DG给本地负载及故障线路供电。防孤岛保护应当能够在这一运行场景下检测孤岛形成。

对于上述的孤岛检测第一判据，对于非对称故障，由于孤岛形成后3相电压不对称，导致DG侧将继续存在负序分量电压，因此，所述的孤岛检测第一判据在这一情况下继续有效。对于对称故障，由于孤岛形成后3相电压保持对称，相应的，DG侧将负序分量电压消失，因此，所述的孤岛检测第一判据可能失效。

对于PVVD_S特征，表3示出了不同故障诱发孤岛的PVVD_S，其中，故障发生前的运行场景1及运行场景2与表1相同。

表3

对于非对称故障而言，综合比较表1、表2和表3可看出，当故障前DG的运行场景为场景1时，在故障产生后且配电网断路器未分闸时，非对称故障诱发孤岛的PVVD_S结果中至少包括一个“-1”及一个“0”；在故障产生且配电网断路器分闸3相线路后，PVVD_S结果均变为(-1，-1，-1)。当故障前DG的运行场景为场景2时，在故障产生后且配电网断路器未分闸时，非对称故障诱发孤岛的PVVD_S结果中至少包括一个“-1”及一个“0”；在故障产生且配电网断路器分闸3相线路后，PVVD_S结果中至少包括一个“-1”及一个“1”。这一特征与表2中故障扰动下的PVVD_S不同，因此，可以通过适当改进上述的分布式电源孤岛的判断方案，从而同时检测出非故障诱发的孤岛和非对称故障诱发的孤岛，并且可靠排除故障扰动下的孤岛。

1.4通过1.3.1的分析可以将1.2.3中总结出的判断孤岛是否发生时的判据进行扩展，即对孤岛检测方案的改进，具体流程如图6所示。

图6示出了根据本发明的另一个实施例的分布式电源孤岛的判断方法的流程示意图。

如图6所示，根据本发明的另一个实施例的分布式电源孤岛的判断方法，包括：

步骤602，设置定时器的时间n＝0，并开始计时。

步骤604，计算VU的值。

步骤606，判断VU>SET1？在判断结果为是时，进入步骤608，否则，进入步骤602。

步骤608，计算n+1的值，并将n+1的值赋给n。

步骤610，判断n＝dt？在判断结果为是时，进入步骤612，否则，进入步骤620。

步骤612，计算PVVD_S。

步骤614，判断PVVD_S，1中包含有“-1”“0”吗？在判断结果为是时，进入步骤618，否则，进入步骤616。

步骤616，判断PVVD_S，1等于(1，0，0)？在判断结果为是时，进入步骤618，否则，进入步骤602。

步骤618，保存PVVD_S，1。

步骤620，判断n＝T1？在判断结果为是时，进入步骤622，否则，进入步骤604。

步骤622，延迟T2。

步骤624，计算PVVD_S，2。

步骤626，判断保存的PVVD_S，1是否等于(1，0，0)？在判断结果为是时，进入步骤632，否则，进入步骤628。

步骤628，判断T时间之后的PVVD_S，2是否等于(-1，-1，-1)？在判断结果为是时，进入步骤634，否则，进入步骤630。

步骤630，判断PVVD_S，2中包含有“1”吗？在判断结果为是时，进入步骤634，否则，进入步骤602。

步骤632，判断PVVD_S，2等于(1，1，1)？在判断结果为是时，进入步骤634，否则，进入步骤602。

步骤634，向分布式电源侧的第一断路器发生跳闸信号，以使分布式电源执行跳闸。

在上述技术方案中，孤岛检测第一判据未变，当且仅当VU持续大于SET1超过T₁时间后，第一判据得到满足。而对第二判据进行了扩充。具体而言，从第一判据启动时刻起，经过dt延时，若PVVD_S，1中包含“-1”及“0”，或者当PVVD_S，1等于(1，0，0)时，检测方案将保存所得到的PVVD_S，1；进而，再经过T₂延时后，孤岛检测判据计算PVVD_S，2。当PVVD_S，1及PVVD_S，2满足下述3个条件中的任意一个时，孤岛检测第二判据将得到满足。具体而言，无论是非故障诱发的孤岛还是故障诱发的孤岛，只要满足以下条件之一，就可以确定发生了孤岛，第一个条件是，PVVD_S，1等于(1，0，0)且PVVD_S，2等于(1，1，1)；第二个条件是PVVD_S，1中包含“-1”及“0”，且PVVD_S，2等于(-1，-1，-1)；第三个条件是PVVD_S，1中包含“-1”及“0”，且PVVD_S，2包含“1”。

综上所述，应用于中性点直接接地系统的孤岛检测方案由三个条件构成：第一个条件是孤岛检测应当满足第一检测判据；第二个条件是孤岛检测应当满足第二检测判据；第三个条件为，第二检测判据应当在预设的延迟时间内得到满足。具体的孤岛检测方案包括步骤：

1)当DG侧当前负序分量VU大于所设定阈值时，孤岛检测第一判据启动；

2)通过计时器计时并达到延时dt时间后，PVVD_S应当包含“-1”及“0”，或者等于(1，0，0)；

3)从第一判据启动后经过T₁延时后，若当前负序分量VU持续大于所设定阈值，第一判据得到满足；

4)再经过T₂延时后，若PVVD_S，1等于(1，0，0)且PVVD_S，2等于(1，1，1)；或者PVVD_S，1中包含“-1”及“0”，且PVVD_S，2等于(-1，-1，-1)；亦或者PVVD_S，1中包含“-1”及“0”，且PVVD_S，2包含“1”时，第二判据得到满足。

5)当第一、第二判据均满足后，检测到孤岛发生时，立即给出跳闸信号。

2.下面将介绍中性点不接地的孤岛的判断方法(这里，仍然以真实孤岛形成时配电网侧第二断路器的分闸顺序为先断A相线路，再断B、C相线路)：2.1中性点不接地系统非故障诱发的孤岛场景分析

对于孤岛形成的第一个特点，在孤岛形成前，配电网和DG共同给本地负载供电，DG侧3相电压运行稳定。因此，V₂为0。当断路器动作后，由于3相系统不再对称运行，DG侧将产生V₂，且V₂应当持续相应的时间T。当断路器完全分断后，由于DG侧3相电压重新平衡，V₂可能消失。由此可知，孤岛形成时的第一个电压特点在中性点直接接地和不接地系统中保持一致。

对于孤岛形成的第二个特点，在正常运行期间，配电网和DG共同向负载供电，DG侧3相电压稳定。孤岛形成时，当断路器仅分断A相线路，V_A将从额定值升高或降低。当3相线路全部分开、孤岛形成后，V_B和V_C也将跟随V_A偏离额定值。由于DG侧3相再次平衡，因此V_B和V_C的偏离方向将与V_A保持一致。表4示出了孤岛形成的第二个特点。

表4

2.2中性点不接地系统扰动场景

对于系统扰动，上述两个电压特征的变化情况如下。对于负载扰动，对称负载扰动不会产生V₂；尽管非对称负载扰动时会产生V₂，3相电压的PVVD_S变化情况与孤岛形成不同。

当系统其它线路发生故障扰动时，对称故障扰动不会产生V₂；对于非对称故障扰动，DG侧将产生显著的V₂，然而，孤岛扰动造成的DG侧3相电压PVVD_S结果与孤岛形成的结果不同。以单相接地故障扰动为例，假定故障相位A相，在故障发生时V_A将显著跌落，而V_B和V_C将从额定值升高，理想情况下，V_A等于0，而V_B和V_C等于额定值的

倍，相应的PVVD_S为(-1，1，1)；当故障被清除后，系统恢复正常，相电压均将恢复至正常运行阈值内，此时的PVVD_S为(0，0，0)，其中，表5示出4种PVVD_S。

表5

由表4和表5可看出，非故障诱发的孤岛产生的PVVD_S与故障扰动下的PVVD_S结果具有明显区别。因此，上述两个电压特征在理论上可以作为区分非故障诱发的孤岛与系统扰动的特征。

2.3中性点不接地(即配电网的中性点和所述分布式电源的中性点同时非有效接地)系统故障诱发的孤岛场景分析

假定过电流保护或其他保护不动作，而只分析孤岛检测方案的性能。

当故障发生于DG所接入馈线上时，在第一阶段中，该线路首端的断路器未分断，因此防孤岛保护应当不动作；在第二阶段中，当断路器同时跳闸3相线路，DG形成孤岛因此防孤岛保护应当迅速动作。当非对称故障发生时，由于孤岛形成后3相电压不对称，导致DG侧将继续存在负序分量电压，因此，所述的第一个电压特征将在这一情况下继续有效。对于对称故障，由于孤岛形成后3相电压保持对称，相应的，DG侧负序分量电压可能消失，相应的，所述的孤岛检测第一判据可能失效。对于PVVD_S特征，表6示出不同故障诱发孤岛的具体特征，其中，故障发生前的运行场景1及运行场景2与表4相同。

表6

由表6可看出，3相对称故障在运行场景1和运行场景2中PVVD_S保持不变。对非对称故障而言，在运行场景2中，DG侧非故障相相电压在孤岛形成后不会跌落，因此PVVD_S将保持不变；在运行场景1中，尽管DG侧非故障相相电压PVVD结果在断路器未分断前为0或1，由于断路器的分断将导致相电压降低，因此，与配电网侧断路器分断前相比，断路器分段后的故障相电压保持不变，而非故障相电压PVVD数值将小于或等于断路器分断前的PVVD值。

因此，综合表4，表5及表6的结果可得，对于处于运行场景2，或者3相对称故障下的DG，由于PVVD_S在断路器未分断和分断之后保持不变，因此，所述的方案无法检测出孤岛。对于处于运行场景1的非对称故障下的DG，若配电网侧断路器分闸后，PVVD_S变为(-1，-1，-1)，孤岛的判断方案可以检测出孤岛。对于上文提到本方案无法检测的孤岛场景，下面将进一步说明其具体解决方式。

2.4中性点不接地系统孤岛检测方案

中性点不接地系统的孤岛检测方法与直接接地系统的孤岛检测方法类似，第一判据为

VU_t＞SET1，t＞T₂ (5)

其中，在公式(5)中，下角标t表示VU应该超过整定值的持续时间；T₂为持续时间的整定值，由于断路器不同时分闸的时间为T，考虑到在这一过程中电压动态的变化过程，当前负序分量不会在断路器分闸的时刻起就立即大于第二设定阈值。例如，当T为60ms，T₂可设定为50ms。

第二判据公式如下所示：

PVVD_i，dt1a_tPVVD_i，dt＞3，i(A，B，C)；

PVVD_S，dt+T＝(-1，-1，-1) (6)

或PVVD_A，dt＝1，PVVD_S，dt+T＝(1，1，1) (7)

以公式(6)为例进行具体说明。下角标dt及dt+T是表示3相电压变化的暂态过程所引入的延时，当T设置为60ms时，dt可设置为30ms(当然，也可以是25ms)。同理，断路器分断3相线路之后的PVVD_S计算，是从VU开始大于SET1算起，推迟dt+T时间之后进行的。该式的含义为，当VU开始大于SET1后，若经过dt延时后存在至少一相PVVD为“-1”，并且3相PVVD相加后大于-3，换言之，PVVDS不等于(-1，-1，-1)；进而，若经过dt+T延时后，PVVDS＝(-1，-1，-1)，则认为第二判据满足。

PVVD_A，dt＝1，PVVD_S，dt+T＝(1，1，1) (7)表示经过dt时，只有A相线路的相电压为正偏移，推迟dt+T时间后，三相电压的相电压均为正常偏移，在满足第一判据的情况下，满足第二判据中的公式(6)或(7)均表示发生孤岛。

图7示出了根据本发明的又一个实施例的分布式电源孤岛的判断方法的流程示意图。

如图7所示，根据本发明的又一个实施例的分布式电源孤岛的判断方法，包括：

步骤702，设置计时器n＝0，并开始计时。

步骤704，计算VU的值。

步骤706，判断VU>SET1？在判断结果为是时，进入步骤708，否则，进入步骤702。

步骤708，计算n+1的值，并将n+1的值赋给n。

步骤710，判断n是否等于dt？在判断结果为是时，进入步骤714，否则，进入步骤712。

步骤712，判断n是否达到T1？在判断结果为是时，进入步骤720，否则，进入步骤704。

步骤714，计算PVVD_S，1。

步骤716，判断PVVD_S，1中包含有“-1”但不全是“-1”，或者PVVD_A，1＝1吗？在判断结果为是时，进入步骤718，否则，进入步骤702。

步骤718，保存PVVD_S，1。

步骤720，延迟T2。

步骤722，计算PVVD_S，2。

步骤724，判断PVVD_S，2是否等于(-1，-1，-1)？在判断结果为是时，进入步骤730，否则，进入步骤726。

步骤726，判断PVVD_A，1＝1？在判断结果为是时，进入步骤728，否则，进入步骤702。

步骤728，判断PVVD_S，2等于(1，1，1)？在判断结果为是时，进入步骤730，否则，进入步骤702。

步骤730，执行跳闸。

在上述技术方案中，符号T₂等于T+dt-T₁，通过测量DG侧3相电压并计算VU。一旦VU超过SET1，孤岛检测的第一判据将立即启动。相应的，计时器也从0开始计时，这一功能通过循环变量n实现。之后，计算得到的VU继续与SET1进行比较。从VU开始大于SET1的时刻开始统计PVVD_S，1，当经过dt时间后，对这一时刻的PVVD_S进行计算和判断，在图2-4中表示为PVVD_S，1。若PVVD_S，1中包含“-1”且不等于(-1，-1，-1)，或者当PVVD_A，1等于1时，检测方案将保存所得到的PVVD_S，1。

在统计PVVD_S，1后，检测方案继续判断VU是否持续大于SET1，直到计时器计满T₁时间。当且仅当VU大于SET1超过T₁时间，第一判据将得到满足。反之，孤岛检测方案则认为发生了系统扰动，并且复归。

当第一判据得到满足后，孤岛检测方案继续验证第二判据是否满足。经延迟T₂后计算PVVD_S，2。当PVVD_S，2等于(-1，-1，-1)时则第二判据满足；若该条件不满足，进一步判断PVVD_A，1及PVVD_S，2，如果PVVD_A，1等于1且PVVD_S，2等于(1，1，1)则第二判据满足。当第二判据满足，将立即给出跳闸信号。反之，孤岛检测方法将复归，并重新开始判断。

上文仅以真实孤岛形成时配电网侧第二断路器的分闸顺序为先断A相线路，再断B、C相线路，详细分析出本发明中的判断孤岛是否发生的判断依据，而当配电网侧第二断路器的分闸顺序为先断B相线路，再断A、C相线路、或先断C相线路，再断A、B相线路、或先断三相线路中的任意两相，再断最后一相线路、或依次分别断每相线路时，孤岛的判断依据推导过程与上述过程一样，总之，本发明就是根据分布式电源的负序电压的第一参数信息和分布式电源的三相电压中每相电压的相电压偏移方向来准确判断孤岛是否发生的，进而实现及时进行孤岛保护的。

以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，能够准确监测电网系统中是否发生孤岛，并在孤岛发生时，可以快速进行孤岛防护，以保护分布式电源。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于电网系统的分布式电源孤岛的判断方法，所述电网系统包括配电网和分布式电源，且所述分布式电源以并网形式接入所述配电网，其特征在于，包括：

确定所述电网系统中的所述分布式电源的负序电压的第一参数信息和所述分布式电源的三相电压中每相电压的相电压偏移方向；

根据所述第一参数信息和/或所述每相电压的相电压偏移方向判断所述分布式电源是否发生所述分布式电源孤岛；

所述第一参数信息包括:所述负序电压的当前负序分量不平衡度和所述当前负序分量不平衡度的持续时间，其中，所述当前负序分量不平衡度等于所述分布式电源的负序电压与正序电压的商，且所述相电压偏移方向包括：第一相电压偏移方向和第二相电压偏移方向；

所述根据所述第一参数信息和/或所述每相电压的相电压偏移方向判断所述分布式电源是否发生所述分布式电源孤岛，具体包括:

当所述当前负序分量不平衡度大于预设负序分量不平衡度的持续时间超过第一预设时间后，确定所述每相电压的第一相电压偏移方向；

当所述持续时间超过第二预设时间后，确定所述每相电压的第二相电压偏移方向；

判断所述持续时间是否超过第三预设时间，在判断结果为是时,根据所述第一相电压偏移方向和所述第二相电压偏移方向，判断所述分布式电源是否发生所述分布式电源孤岛。

2.根据权利要求1所述的用于电网系统的分布式电源孤岛的判断方法，其特征在于，

在判定所述分布式电源发生所述分布式电源孤岛时，向所述分布式电源发送跳闸信号，以控制所述电网系统中的第一断路器断路，以使所述分布式电源无法为所述电网系统中的负载继续供电，其中，所述第一断路器与所述分布式电源相连接。

3.根据权利要求1所述的用于电网系统的分布式电源孤岛的判断方法，其特征在于，

当所述配电网的中性点和所述分布式电源的中性点同时有效接地、且发生所述分布式电源孤岛时，所述配电网的第二断路器的分闸顺序为依次分闸所述三相线路中的任一相线路和所述三相线路中的其他两相线路时，若满足以下情况之一，则判定所述分布式电源发生所述分布式电源孤岛：

所述任一相线路的相电压的第一相电压偏移方向为：正向偏移，且所述每相电压的第二相电压偏移方向为均为正向偏移；或

所述任一相线路的相电压的第一相电压偏移方向为：负向偏移、所述其他两相线路的相电压中的任一相电压的第一相电压偏移方向为零偏移，且所述每相电压的第二相电压偏移方向均为负向偏移；或

所述任一相线路的相电压的第一相电压偏移方向为：负向偏移、所述其他两相线路的相电压中的任一相电压的第一相电压偏移方向为：零偏移，且所述任一相线路的相电压的第二相电压偏移方向为：正向偏移，

其中，所述每相电压的电压取值范围均为：大于或等于第一预设电压，且小于或等于第二预设电压，且

所述任一相线路的相电压偏移方向为正向偏移表示：所述任一相线路的相电压大于所述第二预设电压，所述任一相线路的相电压偏移方向为零偏移表示：所述任一相线路的相电压大于或等于所述第一预设电压，且小于或等于所述第二预设电压，所述任一相线路的相电压偏移方向为负向偏移表示：所述任一相线路的相电压小于所述第一预设电压。

4.根据权利要求1所述的用于电网系统的分布式电源孤岛的判断方法，其特征在于，

当所述配电网的中性点和所述分布式电源的中性点同时非有效接地、且发生所述分布式电源孤岛时，所述配电网的第二断路器的分闸顺序为依次分闸所述三相线路中的任一相线路和所述三相线路中的其他两相线路时，若满足以下情况之一，则判定所述分布式电源发生所述分布式电源孤岛：

所述任一相线路的相电压或任意两相线路的相电压的第一相电压偏移方向为负向偏移，且所述每相电压的第二相电压偏移方向为均为负向偏移；或

所述任一相线路的相电压的第一相电压偏移方向为正向偏移，所述每相电压的第二相电压偏移方向均为正向偏移。

5.一种用于电网系统的分布式电源孤岛的判断系统，所述电网系统包括配电网和分布式电源，且所述分布式电源以并网形式接入所述配电网，其特征在于，包括：

确定单元，确定所述电网系统中的所述分布式电源的负序电压的第一参数信息和所述分布式电源的三相电压中每相电压的相电压偏移方向；

判断单元，根据所述第一参数信息和/或所述每相电压的相电压偏移方向判断所述分布式电源是否发生所述分布式电源孤岛；

所述第一参数信息包括:所述负序电压的当前负序分量不平衡度和所述当前负序分量不平衡度的持续时间，其中，所述当前负序分量不平衡度等于所述分布式电源的负序电压与正序电压的商，且所述相电压偏移方向包括：第一相电压偏移方向和第二相电压偏移方向；

所述判断单元具体用于:

当所述当前负序分量不平衡度大于预设负序分量不平衡度的持续时间超过第一预设时间后，确定所述每相电压的第一相电压偏移方向；

当所述持续时间超过第二预设时间后，确定所述每相电压的第二相电压偏移方向；

判断所述持续时间是否超过第三预设时间，在判断结果为是时,根据所述第一相电压偏移方向和所述第二相电压偏移方向，判断所述分布式电源是否发生所述分布式电源孤岛。

6.根据权利要求5所述的用于电网系统的分布式电源孤岛的判断系统，其特征在于，

发送单元，在判定所述电网系统发生所述分布式电源孤岛时，向所述分布式电源发送跳闸信号，以控制所述电网系统中的第一断路器断路，以使所述分布式电源无法为所述电网系统中的负载继续供电，其中，所述第一断路器与所述分布式电源相连接。

7.根据权利要求5所述的用于电网系统的分布式电源孤岛的判断系统，其特征在于，

所述判断单元具体还用于:

当所述配电网的中性点和所述分布式电源的中性点同时有效接地、且发生所述分布式电源孤岛时，所述配电网的第二断路器的分闸顺序为依次分闸所述三相线路中的任一相线路和所述三相线路中的其他两相线路时，若满足以下情况之一，则判定所述分布式电源发生所述分布式电源孤岛：

所述任一相线路的相电压的第一相电压偏移方向为：正向偏移，且所述每相电压的第二相电压偏移方向为均为正向偏移；或

所述任一相线路的相电压的第一相电压偏移方向为：负向偏移、所述其他两相线路的相电压中的任一相电压的第一相电压偏移方向为零偏移，且所述每相电压的第二相电压偏移方向均为负向偏移；或

所述任一相线路的相电压的第一相电压偏移方向为：负向偏移、所述其他两相线路的相电压中的任一相电压的第一相电压偏移方向为：零偏移，且所述任一相线路的相电压的第二相电压偏移方向为：正向偏移，

其中，所述每相电压的电压取值范围均为：大于或等于第一预设电压，且小于或等于第二预设电压，且

所述任一相线路的相电压偏移方向为正向偏移表示：所述任一相线路的相电压大于所述第二预设电压，所述任一相线路的相电压偏移方向为零偏移表示：所述任一相线路的相电压大于或等于所述第一预设电压，且小于或等于所述第二预设电压，所述任一相线路的相电压偏移方向为负向偏移表示：所述任一相线路的相电压小于所述第一预设电压。

8.根据权利要求5所述的用于电网系统的分布式电源孤岛的判断系统，其特征在于，

所述判断单元具体还用于:

当所述配电网的中性点和所述分布式电源的中性点同时非有效接地、且发生所述分布式电源孤岛时，所述配电网的第二断路器的分闸顺序为依次分闸所述三相线路中的任一相线路和所述三相线路中的其他两相线路时，若满足以下情况之一，则判定所述分布式电源发生所述分布式电源孤岛：

所述任一相线路的相电压或任意两相线路的相电压的第一相电压偏移方向为负向偏移，且所述每相电压的第二相电压偏移方向为均为负向偏移；或

所述任一相线路的相电压的第一相电压偏移方向为正向偏移，所述每相电压的第二相电压偏移方向均为正向偏移。

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