发明公布｜一种多逆变器型微电网快速孤岛检测方法

技术背景

微电网非计划孤岛运行的发生具有偶然性和不确定性。当由于误操作、系统发生 故障等原因引起公共耦合点或其上游断路器跳闸时，微电网内分布式电源可能无法及时检 测到微电网已经与系统断开而继续保持运行。此时，微电网的非计划孤岛运行可能会给电 力系统的安全稳定运行带来一系列问题，比如重合闸失败、备自投时间延长甚至失败、孤岛 系统内电能质量恶化等，同时也会危害运维人员的人身安全。为了保证供电的可靠性和稳 定性，美国电气电子工程师协会(IEEE)相关标准、我国国家标准以及电网公司企业标准要 求分布式电源(DG)具有防孤岛保护的功能，即DG能够检测到非计划孤岛运行状态并退出运 行。因此，非计划孤岛检测方法是防孤岛保护的核心技术。

现有的非计划孤岛检测方法包括开关状态监测法、被动检测法和主动检测法三大 类：1)开关状态监测法是基于通讯技术将配电网侧断路器的开合状态发送给DG来判断微电 网的运行模式，该方法不存在检测盲区，也不影响电能质量，但是该方法的实施较为复杂， 经济性也较差，并且当通信网络发生故障时，该方法也随之失效;2)被动检测法通过检测电 压、相位、频率及其变化率等基本电气量是否在允许变化范围之内来判定孤岛，该方法不会 对系统电能质量造成影响，但是存在较大检测盲区，通常与主动检测法配合使用;3)主动检 测法通常在DG的控制信号中注入扰动信号，并通过正反馈环节使得孤岛发生后相关电气量 超出门槛值，从而判定孤岛，该方法能够减小甚至消除检测盲区，但同时也对电能质量造成 了一定影响，并且由于多个DG中的扰动信号无法保证同步，也大大降低了孤岛检测的可靠 性。

目前，接入到低压电网中的DG主要是光伏发电系统、永磁直驱式风力发电系统以 及微型燃气轮机发电系统等逆变型分布式电源(IBDG)。为快速实现微电网孤岛检测，申请 人曾提出一种微电网孤岛检测方法[1]，该方法通过对比并网点电压的有效值和额定值，采 取相应的无功控制策略，当孤岛发生时，系统频率将超出门槛值，从而判定孤岛。对于多逆 变器型微电网，当多个IBDG通过同一个PCC并网时，上述方法能够有效实现孤岛检测。然而， 当多个IBDG的并网点位置不同时，尤其是不同并网点之间的距离较远并且两个并网点之间 的线路上传输的功率较大的情况下，如果发生非计划孤岛，则不同位置IBDG的并网点电压值可能分别在额定电压值之上和之下，其无功扰动将相互抵消，无法保证孤岛检测的有效性。

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于自适应无功扰动的、适用 于多逆变器型微电网的快速孤岛检测方法。本发明的实质性特点是：1)不存在孤岛检测盲 区;2)具有通用性，既适用于整功率因数运行的IBDG，也适用于非整功率因数运行的IBDG; 3)根据PCC处电压及其频率的测量值和频率测量值的变化情况，自适应调整无功扰动斜率， 减小了系统正常并网运行时IBDG的无功扰动，同时也缩短了孤岛检测时间;4)当微电网中 含有多个IBDG时，无需通信就能保证无功扰动的同步性，从而保证孤岛检测的可靠性和有 效性，简单易行。本发明的技术方案如下：

一种适用于多逆变器型微电网的快速孤岛检测方法，该方法在实时测量PCC处电 压有效值VPCC及其频率f和负载无功功率Qload的基础上，通过比较电压测量值VPCC与正常情 况下电压额定值VN、频率f与其额定值50Hz的大小情况，采取相应的IBDG无功控制策略：

在进行孤岛判断时，首先预设电压门槛值和频率门槛值，并将VPCC与电压门槛值进 行比较，若超出电压门槛值，则直接判定为孤岛状态，结束本轮的孤岛检测;否则，将所测得 的频率f与频率门槛值进行比较，若超出频率门槛值，则判定为孤岛状态。

为快速有效地实现多逆变器型微电网孤岛检测，本发明以不同位置IBDG测量值均 相同的频率作为扰动方向的依据，提出自适应改变无功扰动斜率的快速孤岛检测方法。与 现有技术相比，该方法所能产生的积极效果是：首先，本发明具有通用性，既适用于整功率 因数运行的IBDG，也适用于为本地负载同时提供无功补偿的非整功率因数运行的IBDG;其 次，本发明通过自适应改变无功扰动斜率，保证了正常运行时较小的无功扰动，减小了对电 能质量的影响，缩短了检测时间，并且不存在孤岛检测盲区;再次，在微电网并网运行时，本 发明根据系统电压状态进行无功补偿，能够改善并网点电压质量;最后，本发明适用于含有多个IBDG的微电网，各个IBDG以系统频率的大小作为改变无功扰动斜率的依据，在无需通 信的前提下能够同时输出使得系统频率增大或减小的无功扰动，保证了孤岛检测的可靠性和有效性。

（文章出自北极星输配电网，http://shupeidian.bjx.com.cn，转载请注明出处）

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