[发明专利]一种用于分布式电源的孤岛保护装置及其检测算法

说明书

本发明公开了一种用于分布式电源的孤岛保护装置，包括降压变压器、限流电抗、晶闸管和控制器单元。本发明通过在电网电压过零附近的一定区间内触发晶闸管导通，制造一个受控的短路电流和电网电压畸变；本发明还公开了此种孤岛保护装置的检测算法，检测算法包括晶闸管触发角在线优化算法和孤岛判别准则算法。基于电网支持与脱离时分布式电源接入点的短路容量的明显差异，本发明可以可靠识别出分布式电源是否处于孤岛运行。该发明的孤岛保护装置是一种可分布式安装的设备，不依赖任何通讯媒介，成本低、无信号衰减和干扰问题。

技术领域

本发明涉及一种用于分布式电源的孤岛保护装置技术，属于分布式发电保护技术领域。

背景技术

分布式发电源，如光伏电站、风力发电场、微型涡轮发电等，大量接入中高压电网，但传输线路存在与大电网变电站断开的风险，从而有可能形成分布式电源的孤岛运行。孤岛运行的分布式电源将危及电网检测人员、被供电负载设备和分布式电源本身的安全，国际、国内并网标准要求孤岛运行的分布式电源必须在限定时间内可靠检测出孤岛状态并安全地在公共连接点与电网脱离。

分布式电源的孤岛保护方案一般分为主动型、被动型和通讯型等。其中主动扰动型孤岛检测算法一般用于接入低压配电网的分布式电源，并基于并网逆变器实现主动扰动；被动型孤岛检测方法一般比较简单，容易实现，但存在较大的非检测区；通讯型孤岛检测方法被普遍用于接入中高压电网的分布式电源系统，但该方法需要建设连接上游变电站和分布式电源的通讯线路，对大多数建立在偏远地区分布式电源来说存在建设成本高和维护困难的难题。另外，基于专用通讯线的孤岛检测方法不能有效识别上游变电站与分布式电源之间线路断开的情景。已有参考文献提出基于电力线载波通讯的孤岛检测方法可以检测输电线路断开的情景，但存在变电站侧所发送检测信号在分布式电源的接收侧存在大幅衰减和受干扰的难题，使误动和拒动率升高。

若能发明一种分布式孤岛保护装置，其设备产权能独立于分布式电源商，最重要的是避免上述技术和成本缺陷，将大幅提高分布式电源的安全、低运行成本和低维护成本运行。

发明内容

技术问题：本发明用于解决分布式电源接入中高压电网时的孤岛保护，以解决目前基于通讯方式实现孤岛保护存在的建设周期长、成本高、可靠性低等难题。

技术方案：本发明采用以下技术方案：

一种用于分布式电源的孤岛保护装置，包括降压变压器(1)、限流电抗(2)、晶闸管(3)和控制器单元(4)；降压变压器(1)的原副边绕组可以为三角形或星形连接的任意组合；限流电抗(2)可以为独立的电感，也可以为降压变压器(1)的漏感来实现；晶闸管(3)为商用开关器件，可为单一器件，也可由多个器件串并联组合得到；控制器单元(4)包括电压、电流检测部分、检测算法运行单元、晶闸管驱动信号产生部分和保护信号产生部分。

进一步地，所述降压变压器的高压侧X连接于分布式电源馈入线路断路器的下游，低压侧连接限流电抗的一端。

进一步地，所述限流电抗的另一端连接晶闸管的阳极、晶闸管的阴极返回降压变压器的低压侧、晶闸管的门极连接控制器的触发角信号端。

进一步地，所述控制器连接X点电压测量信号和T点电流测量信号。

进一步地，所述控制器的保护信号端连接至电路断路器，以便执行孤岛保护跳闸操作。

一种用于分布式电源的孤岛保护装置的检测算法，具体过程如下：

第一步计算时域指标其中I_{peak_Bef.}是连网状态下的晶闸管电流峰值、I_{peak_Aft.}是孤岛状态下的晶闸管电流峰值；