[发明专利]一种孤岛检测方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于微电网保护控制的技术领域，具体涉及一种孤岛检测方法及装置。

背景技术

目前，近年来随着国家对低碳节能和清洁替代的提倡，越来越多的分布式电源(DG)开始并入电网运行，从而产生了众多具有分布式电源、储能以及负荷的小型区域“微网”系统。为了便于及时调整微网内分布式电源的运行模式，需要在微网系统的并网点安装具有孤岛检测功能的装置，从而能够识别微网系统是处于并网还是孤岛状态。

在光伏发电系统中，光伏阵列产生的电能经过电能转换装置——光伏并网逆变器后并入电网，其系统图如图1所示，并网逆变器的输出经隔离变压器后与电网相连，其连接点称为公共耦合点PCC。

当电网由于电气故障、误操作或自然因素等原因中断供电时，并网逆变器若不能及时检测到电网掉电而继续向外输送能量时，就会形成局部带有发电装置和负载的电网结构，形成孤岛，孤岛的发生一般是不可预测的，并且会带来很大的危害，因此在分布式发电系统控制方法中，需要有防孤岛检测方法。

目前孤岛检测方法主要有被动式检测法和主动式检测法。

被动式孤岛检测法是利用电网断电时逆变器输出电压幅值、频率、相位等的变化(过/欠压判据、过/欠频判据)进行孤岛效应检测。当并网逆变器输出的有功功率不等于本地负载所消耗的有功功率，此时电网从有电转换到掉电状态时，并网逆变器输出侧电压产生变化；当并网逆变器输出的无功功率不等于本地负载所消耗的无功功率，此时电网从有电转换到掉电状态时，并网逆变器输出侧频率产生变化。但是当并网逆变器输出的有功功率和无功功率分别等于本地负载所消耗的有功功率和无功功率，电网从有电到掉电时，逆变器输出侧电压幅值与频率不变，被动式孤岛检测法将无法检测到孤岛，因此，被动式孤岛检测法存在孤岛检测盲区。

主动式孤岛检测法是对并网逆变器的输出引入扰动，使得孤岛发生后公共耦合点的电气参数发生变化，从而确定孤岛发生。主动式孤岛检测法通常采用频率扰动法、谐波注入法等，这类检测方法能够提高检测效率，减小检测盲区，但这类方法对并网电能质量有一定的影响，增加并网波形谐波。

发明内容

本发明的目的是提供一种孤岛检测方法及装置，用于解决现有技术被动式孤岛检测法存在检测盲区、主动式孤岛检测法影响电能质量的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出一种孤岛检测方法，包括以下步骤：

1)采集微网并网点的电压、频率，计算电压偏移标准差、频率偏移标准差、电压变化率绝对值、频率变化率绝对值及电压谐波总畸变率中的至少两个指标；

2)将得到的所述至少两个指标作为输入变量，建立各输入变量对应的相关隶属函数，进行模糊推理，每个相关隶属函数的语言值包括ZO和PB，其中，ZO表示微网不可能发生孤岛，PB表示微网可能发生孤岛；

3)当任一输入变量的相关隶属函数输出的值隶属于PB时，判定所述微网并网点可能发生孤岛；将计算得到的微网并网点电压突变偏移率、频率突变偏移率两个指标作为输入变量，并根据这两个指标分别建立第一相关隶属函数和第二相关隶属函数，进行模糊推理，各个相关隶属函数的语言值包括ZO，当第一相关隶属函数和第二相关隶属函数输出的值均不隶属于ZO时，判定并网点发生孤岛。

进一步，当任一输入变量小于或等于设定的第一阈值时，判定所述输入变量的相关隶属函数输出的值隶属于PB；当第一相关隶属函数或第二相关隶属函数输出的值小于设定的第二阈值时，判定所述第一相关隶属函数或第二相关隶属函数输出的值不隶属于ZO。

进一步，当第一相关隶属函数和第二相关隶属函数输出的值至少有一个隶属于ZO时，向并网点注入谐波或者投入频率扰动，再采集微网并网点的电压、频率，重新计算所述至少两个指标的相关隶属函数输出的隶属度值，及第一相关隶属函数、第二相关隶属函数输出的隶属度值，判定孤岛的并网点状态。

进一步，采集微网并网点的电压、频率后，当所述电压、频率分别满足过/欠压判据、过/欠频判据时，不建立相关隶属函数进行模糊推理，直接判定并网点发生孤岛。

进一步，当所述微网并网点可发生孤岛的判定次数大于设定的次数时，根据电压突变偏移率、频率突变偏移率这两个指标建立第一相关隶属函数和第二相关隶属函数，判定并网点的孤岛状态。

为解决上述技术问题，本发明还提出一种孤岛检测装置，包括如下单元：

采集单元：用于采集微网并网点的电压、频率，计算电压偏移标准差、频率偏移标准差、电压变化率绝对值、频率变化率绝对值及电压谐波总畸变率中的至少两个指标；