[发明专利]孤岛检测方法和装置及孤岛处理系统

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统设备领域，特别涉及一种电力系统故障诊断及处理技术。

背景技术

孤岛是指当分布式电源(Distributed Generation,DG)系统与电网脱离时，分布式电源DG系统仍然向本地负载供电的现象。孤岛分为计划性孤岛和非计划性孤岛，计划性孤岛是指在构建电网之初就已经预料到可能发生的孤岛，并且已为其配备了相应的稳定运行措施；非计划性孤岛是指在电网构建之初没有预料到的孤岛，并未配备任何防护措施。在电力系统中，非计划性的孤岛是不允许出现的，因为非计划性孤岛一旦出现，会造成很大的危害，首先，由于孤岛系统内缺少稳压装置，无法保证孤岛内的电能质量，会对孤岛内的负载造成损害；其次，非计划性孤岛会使原本不应该带电的线路带电，危害检修人员的安全；第三，如果孤岛内的电流与电网不同步，再次接入电网的时候会产生冲击电流，影响电力系统的稳定运行。孤岛检测可以获知分布式电源DG系统是否发生孤岛，因此对于分布式电源DG系统电网的安全稳定运行是非常重要的。

目前的孤岛检测方法主要有开关状态检测法、被动法和主动法，开关状态检测法是利用通信方法，在公共连接点(Point of Common Coupling，PCC)开关断开形成孤岛的时候向分布式电源DG系统发送信号，使其停止运行。这种方法的优点在于检测效率高，对正常运行的电能质量没有影响，缺点在于成本过高。被动法是指利用孤岛发生时分布式电源DG系统内的电气量的变化进行孤岛检测，主要有过/欠频率法，过/欠电压法，相位跳变法等，这种方法的优点在于对正常运行时的电能质量没有影响，缺点在于检测盲区较大。主动法是指主动地向分布式电源DG系统内注入扰动，根据扰动产生的影响，进行孤岛检测，当并网运行时，扰动产生的影响会被大电网稀释，检测不到电气量的变化，当孤岛运行时，由于注入扰动得原因，孤岛系统内的电气量会迅速发生变化，根据这些变化就可以检测出孤岛，主动法主要包括主动移频法(Active Frequency Drift，AFD)，带正反馈的主动移频法(active frequency drift with positive feedback，AFDPF)，滑模频率偏移法(Slip-Mode Frequency Shift，SMS)，有功(无功)功率扰动法，阻抗法等，主动法的优点在于检测效率较高，盲区较小，缺点在于正常运行时的对电能质量的影响较大。

主动频率偏移法(AFD)是一种常用的主动法，它利用输出电流的轻微畸变，导致孤岛后电压频率发生变化，利用电压频率变化形成正反馈，迅速检测出孤岛。

利用主动频率偏移法AFD，当分布式电源DG系统并网运行的时候，扰动被大电网稀释，PCC点电压保持不变，频率变化量也不变，其对电能质量的影响很小，当分布式电源DG系统孤岛运行的时候，频率变化量发生变化，主动频率偏移法AFD使得电压的频率越来越大，直到检测出孤岛。

主动频率偏移法AFD虽然加快了孤岛检测的速度，但是该方法存在盲区：当本地负载为阻容性时，主动频率偏移法AFD可能无法使DG系统的电压频率发生变化，因此无法形成正反馈，逆变器会继续保持电流输出不变，这时孤岛是无法检测出来的，因此存在风险。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供无盲区的孤岛检测手段，无论本地负载为何种状况，均能快速检测出孤岛，保证系统的稳定性。

为了实现上述目的，本发明提出了一种孤岛检测方法、孤岛检测装置及孤岛处理系统，技术方案具体如下：

一种孤岛检测方法，包括以下步骤：

A、向分布式电源系统内注入正扰动；

B、检测公共连接点的电压频率，获取电压频率的改变量Δf；

C、判断本地负载的特性，当本地负载特性为阻容性时，将扰动转向为负扰动，否则维持正扰动；

D、当电压频率超出预定阈值时，确定为分布式电源系统成为孤岛。

其中，所述步骤A中向分布式电源系统内注入正扰动的步骤包括：使得逆变器的输出电流与公共连接点的电压同相位，但频率大于公共连接点的电压，在每一半周逆变器的输出电流过零，公共连接点的电压没过零的时候将所述逆变器的输出电流保持为零，其中所述半周内保持输出电流为零的角度为θ_AFD，保持输出电流为零的时间为T_z，截断系数cf为其中T为系统周期。

而所述步骤C中判断本地负载的特性的方法为：

如果某一周期内电压频率改变量其中f_n为系统额定频率，则判断本地负载特性为阻容性。