微電網(wǎng)被動式孤島檢測盲區(qū)減小方法
【專利摘要】一種微電網(wǎng)被動式孤島檢測盲區(qū)減小方法，包括以下步驟：①在微電源逆變器的控制回路中增加積分控制反饋回路；②設(shè)定頻率變化率繼電器的觸發(fā)值；③設(shè)置微電源跟外電網(wǎng)有功無功功率交換的判斷閾值；④檢查有功功率交換的值；⑤檢查無功功率交換的值；⑥重新確定；⑦等待下一次采集信息的迭代，然后從步驟③開始執(zhí)行。本發(fā)明綜合利用積分控制、濾波控制、無功功率小擾動來減小孤島檢測盲區(qū)，本方法最大限度的考慮了非計(jì)劃孤島的形成特點(diǎn)、被動式孤島檢測繼電器的特點(diǎn)，具有良好的工程參考意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
【專利說明】微電網(wǎng)被動式孤島檢測盲區(qū)減小方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明涉及微電網(wǎng)中孤島檢測，特別涉及一種微電網(wǎng)被動式孤島檢測盲區(qū)減小方法。
[0002]【背景技術(shù)】:
根據(jù)美國桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室(Sandia National Laboratories)提供的報(bào)告指出，孤島效應(yīng)就是當(dāng)電力公司的供電系統(tǒng)，因故障事故或停電維修等原因停止工作時(shí)，安裝在各個(gè)用戶端的分布式電源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)未能及時(shí)檢測出停電狀態(tài)，從而不能迅速將自身切離市電網(wǎng)絡(luò)，而形成的一個(gè)由分布式電源發(fā)電系統(tǒng)向周圍負(fù)載供電的一種電力公司無法掌控的自給供電孤島現(xiàn)象。
[0003]一般來說，孤島效應(yīng)可能對整個(gè)配電系統(tǒng)設(shè)備及用戶端的設(shè)備造成不利的影響，包括:1)危害電力維修人員的生命安全；2)影響配電系統(tǒng)上的保護(hù)開關(guān)動作程序；3)孤島區(qū)域所發(fā)生的供電電壓與頻率的不穩(wěn)定性質(zhì)會對用電設(shè)備帶來破壞；4)當(dāng)供電恢復(fù)時(shí)造成的電壓相位不同步將會產(chǎn)生浪涌電流，可能會引起再次跳閘，對對分布式發(fā)電系統(tǒng)、負(fù)載和供電系統(tǒng)帶來損壞。由此可見，作為一個(gè)安全可靠的并網(wǎng)逆變裝置，必須能及時(shí)檢測出孤島效應(yīng)并避免所帶來的危害。
[0004]孤島現(xiàn)象的檢測方法根據(jù)技術(shù)特點(diǎn)，可以分為三大類:被動檢測方法、主動檢測方法和開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測方法(基于通訊的方法)。被動式方法利用電網(wǎng)斷電時(shí)逆變器輸出端電壓、頻率、相位或諧波的變化進(jìn)行孤島效應(yīng)檢測。但當(dāng)分布式發(fā)電系統(tǒng)輸出功率與局部負(fù)載功率平衡，則被動式檢測方法將失去孤島效應(yīng)檢測能力，存在較大的檢測盲區(qū)。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
有鑒于此，有必要提供一種微電網(wǎng)被動式孤島檢測盲區(qū)減小方法。
[0006]一種微電網(wǎng)被動式孤島檢測盲區(qū)減小方法，其原理為:在分布式電源發(fā)出功率與負(fù)荷相匹配的極端孤島情況下，通過刻意制造無功功率的小擾動帶來孤島系統(tǒng)頻率的變化從而達(dá)到檢測目的；包括以下步驟:
①在微電源逆變器的控制回路中增加積分控制反饋回路；在功率反饋和的回路中增
加增益分別為和的積分控制，該積分環(huán)節(jié)能夠消除控制誤差，其產(chǎn)生的相位滯后效果，在并網(wǎng)時(shí)不會給系統(tǒng)帶來影響，但是在微電源形成孤島時(shí)能夠增加系統(tǒng)的不穩(wěn)定，有利于頻率繼電器的動作；
@設(shè)定頻率變化率繼電器的觸發(fā)值；
③設(shè)置微電源跟外電網(wǎng)有功無功功率交換的判斷閾值，以交換功率占負(fù)荷的百分比來判斷，典型系數(shù)為==0.05;
④檢查有功功率交換的值；安裝在微電源背后的功率檢測與控制裝置在微電網(wǎng)的外出口與本地負(fù)荷的線路上裝有傳感器，根據(jù)傳感器傳送來的信號比較有功功率交換的絕對值與的大小，其中，Puads= PNet + pfcn，如果，執(zhí)行步驟⑦；
⑤檢查無功功率交換的值；比較無功功率交換的絕對值與的大小，如果，執(zhí)行步驟⑦
⑥如果，其中，Qf= QNet +Qtel，判斷的符號，如果，則用來替換，如果，則用來替換；這是因?yàn)樵谡Ｇ闆r下，并且通過+或-的選擇使得控制目標(biāo)值的偏離達(dá)到最??；
⑦等待下一次信息采集的迭代，然后從步驟③開始執(zhí)行；
其中，為:實(shí)際發(fā)出的有功功率值；
為:實(shí)際發(fā)出的無功功率值；
&為:的積分控制增益；
為:的積分控制增益；
為:有功功率交換的門檻系數(shù)；
為:無功功率交換的門檻系數(shù)；
為:外部電網(wǎng)流入微電網(wǎng)的有功功率；
-^Loads 為:有功功率負(fù)荷；
為:外部電網(wǎng)流入微電網(wǎng)的無功功率；
^Loads
為:無功功率負(fù)荷；
Pset為:分布式電源的有功功率設(shè)定值；
為:分布式電源的無功功率設(shè)定值。
[0007]優(yōu)選的，頻率變化率繼電器的觸發(fā)值設(shè)定為0.2Hz/s或0.5Hz/s ;在步驟⑦從步驟④開始執(zhí)行。
[0008]比較極端的情況是如果微電網(wǎng)帶有不確定負(fù)荷，并且微電源發(fā)出的功率剛好夠滿足形成孤島的本地負(fù)荷與不確定的負(fù)荷，此時(shí)有功無功交換功率都大于設(shè)定的閾值，本發(fā)明算法失效，但是一般情況下負(fù)荷的品質(zhì)因數(shù)都較高，且無功功率都比較小，一般會小于設(shè)
定的無功功率閾值，所以該極端情況是小概率事件，并且此時(shí)步驟①的積分回路還能發(fā)揮作用。
[0009]微電源形成孤島后，在無功功率不平衡的情況下系統(tǒng)頻率很容易產(chǎn)生波動，即便是在功率平衡的極端情況下，通過制造無功功率的小擾動，也很容易帶來頻率的偏移振蕩，從而能夠快速被頻率變化率繼電器(ROCOF)檢測出孤島狀態(tài)。
[0010]本發(fā)明利用積分控制、無功功率小擾動來減小孤島檢測盲區(qū)，本方法最大限度的考慮了非計(jì)劃孤島的形成特點(diǎn)、被動式孤島檢測繼電器的特點(diǎn)，具有良好的工程參考意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。[0011]【專利附圖】

【附圖說明】:
附圖1是逆變器有功功率反饋回路控制框圖。
[0012]附圖2是逆變器無功功率反饋回路控制框圖。
[0013]附圖3是微電網(wǎng)示意圖。
[0014]圖中:箭頭表示功率的流向。
[0015]【具體實(shí)施方式】:
一種微電網(wǎng)被動式孤島檢測盲區(qū)減小方法，其特征在于，包括以下步驟:
如圖1、圖2所示，①在微電源逆變器的控制回路中增加積分控制反饋回路；在功率反
饋和的回路中增加增益分別為和的積分控制，該積分環(huán)節(jié)能夠進(jìn)一步消除控制誤差，其產(chǎn)生的相位滯后效果，在微電源形成孤島時(shí)能夠進(jìn)一步增加系統(tǒng)的不穩(wěn)定，有利于頻率繼電器的動作；
②設(shè)定頻率變化率繼電器的觸發(fā)值；
③設(shè)置微電源跟外電網(wǎng)有功無功功率交換的判斷閾值，以交換功率占負(fù)荷的百分比來判斷，典型系數(shù)為==0.0 5;
④檢查有功功率交換的值；安裝在微電源背后的功率檢測與控制裝置在微電網(wǎng)的外出口與本地負(fù)荷的線路上裝有傳感器，根據(jù)傳感器傳送來的信號比較有功功率交換的絕對值與的大小，其中，P^ds= PNet + Pfcn，如果，執(zhí)行步驟⑦；
⑤檢查無功功率交換的值；比較無功功率交換的絕對值與的大小，如果，執(zhí)行步驟⑦
⑥如果，其中,Ql?！?QNet +Qcien，判斷的符號，如果，則用g + jf mg 來替換，
如果，則用來替換；這是因?yàn)樵谡Ｇ闆r下，并且通過+或-的選擇使得控制目標(biāo)值的偏離達(dá)到最?。?br> ⑦等待下一次采集信息的迭代，然后從步驟③開始執(zhí)行；
其中，為:實(shí)際發(fā)出的有功功率值；
為:實(shí)際發(fā)出的無功功率值；
&為:的積分控制增益；
為:的積分控制增益；
I為:有功功率交換的門檻系數(shù)；
為:無功功率交換的門檻系數(shù)；
為:外部電網(wǎng)流入微電網(wǎng)的有功功率；PLoads 為:有功功率負(fù)荷；
QLoads 為:外部電網(wǎng)流入微電網(wǎng)的無功功率；
Pset為 為:無功功率負(fù)荷；
:分布式電源設(shè)定的有功功率設(shè)定值；
為:分布式電源設(shè)定的無功功率設(shè)定值。
[0016]在本實(shí)施方式中，頻率變化率繼電器的觸發(fā)值設(shè)定為0.2Hz/s或0.5Hz/s ;在步驟
⑦從步驟④開始執(zhí)行。
[0017]比較極端的情況是如果微電網(wǎng)帶有不確定負(fù)荷，并且微電源發(fā)出的功率剛好夠滿足本地負(fù)荷跟不確定的負(fù)荷，此時(shí)有功無功交換功率都大于設(shè)定的閾值，本發(fā)明算法失效，但是一般情況下負(fù)荷的品質(zhì)因數(shù)都較高，無功功率都比較小，一般會小于設(shè)定的無功功率
閾值，所以該極端情況是小概率事件，并且此時(shí)步驟①的積分回路還能發(fā)揮作用。
[0018]微電源形成孤島后，在無功功率不平衡的情況下系統(tǒng)頻率很容易產(chǎn)生波動，即便是在功率平衡的極端情況下，通過制造無功功率的小擾動，也很容易帶來頻率的偏移振蕩，從而能夠快速被頻率變化率繼電器檢測出孤島狀態(tài)。
【權(quán)利要求】
1.一種微電網(wǎng)被動式孤島檢測盲區(qū)減小方法，其特征在于，包括以下步驟: X在微電源逆變器的控制回路中增加積分控制反饋回路；在功率反饋和的回路中增加增益分別為和的積分控制； +客設(shè)定頻率變化率繼電器的觸發(fā)值； I；'設(shè)置微電源跟外電網(wǎng)有功無功功率交換的判斷閾值，以交換功率占負(fù)荷的百分比來判斷，典型系數(shù)為==0.05; $:檢查有功功率交換的值；安裝在微電源背后的功率檢測與控制裝置在微電網(wǎng)的外出口與本地負(fù)荷的線路上裝有傳感器，根據(jù)傳感器傳送來的信號比較有功功率交換的絕對值與的大小，
PLoads -PNet + PGen, 如果，執(zhí)行步驟7:； 塞檢查無功功率交換的值；比較無功功率交換的絕對值與的大小，如果，執(zhí)行步驟2 ； +§:如果，其中，QLoads = QNet +Qcen?判斷的符號，如果，則用來替換，如果，則用來替換； 2等待下一次信息采集的迭代，然后從步驟S開始執(zhí)行； 其中，為:實(shí)際發(fā)出的有功功率值； 為:實(shí)際發(fā)出的無功功率值； 為:的積分控制增益； 為:的積分控制增益； 為:有功功率交換的門檻系數(shù)； 為:無功功率交換的門檻系數(shù)； 為:外部電網(wǎng)流入微電網(wǎng)的有功功率； -^Loads 為:有功功率負(fù)荷； 為外部電網(wǎng)流入微電網(wǎng)的無功功率；
^Loads
為:無功功率負(fù)荷； Pset為:分布式電源的有功功率設(shè)定值； 為:分布式電源的無功功率設(shè)定值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電網(wǎng)被動式孤島檢測盲區(qū)減小方法，其特征在于:頻率變化率繼電器的觸發(fā)值設(shè)定為0.2Hz/s或0.5Hz/s。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電網(wǎng)被動式孤島檢測盲區(qū)減小方法，其特征在于:在步驟2+從步驟$開始執(zhí)行。
【文檔編號】G01R31/00GK103529323SQ201310475161
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月13日
【發(fā)明者】陳曦, 付江, 肖成剛, 李敬, 馮迎春, 何軼斌, 宋輝, 孔斌, 郭海濱 申請人:寧夏回族自治區(qū)電力設(shè)計(jì)院