基于諧波阻抗特征函數(shù)模式識(shí)別的孤島檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于諧波阻抗特征函數(shù)模式識(shí)別的孤島檢測(cè)方法，涉及電性能的測(cè)試方法【技術(shù)領(lǐng)域】。包括以下步驟：(1)采集分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)在孤島狀態(tài)與非孤島狀態(tài)下位于公共耦合點(diǎn)處的電壓及分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的接入電流；(2)根據(jù)步驟(1)中所采集到的電壓值和電流值建立諧波阻抗特征函數(shù)φ(k)，得到特征向量空間；(3)通過(guò)模式識(shí)別對(duì)學(xué)習(xí)樣本進(jìn)行訓(xùn)練，獲得分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)孤島狀態(tài)和非孤島狀態(tài)的判別能力。所述方法能夠在不影響電能質(zhì)量的前提下，準(zhǔn)確的檢測(cè)到孤島的發(fā)生并實(shí)施孤島保護(hù)，以減小甚至消除孤島檢測(cè)的盲區(qū)。
【專利說(shuō)明】基于諧波阻抗特征函數(shù)模式識(shí)別的孤島檢測(cè)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電性能的測(cè)試方法【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于諧波阻抗特征函數(shù)模 式識(shí)別的孤島檢測(cè)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 伴隨著全球范圍內(nèi)的能源危機(jī)，以及世界各國(guó)對(duì)全球氣候漸漸變暖的關(guān)注，分布 式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。然而，分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)還存在許多核心技術(shù)問(wèn)題 亟待解決，特別是孤島現(xiàn)象檢測(cè)問(wèn)題。所謂孤島現(xiàn)象是指在分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，當(dāng)電網(wǎng) 供電因故障事故或停電維修而跳閘時(shí)，各個(gè)用戶端的分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)未能及時(shí)檢測(cè)出 停電狀態(tài)從而將自身切離市電網(wǎng)絡(luò)，最終形成由分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)和其相連負(fù)載組成的 一個(gè)自給供電的孤島發(fā)電系統(tǒng)。
[0003] 孤島現(xiàn)象的發(fā)生會(huì)威脅到電網(wǎng)維修人員的安全，同時(shí)也會(huì)對(duì)系統(tǒng)設(shè)備帶來(lái)危害， 例如當(dāng)重合閘時(shí)系統(tǒng)中的分布式發(fā)電裝置可能與電網(wǎng)不同步而使電路斷路器裝置受到損 壞，并且可能產(chǎn)生很高的沖擊電流，從而損害孤島系統(tǒng)中的分布式發(fā)電裝置，甚至導(dǎo)致電網(wǎng) 重新跳閘。
[0004] 現(xiàn)有的孤島檢測(cè)方法主要分為主動(dòng)式孤島檢測(cè)和被動(dòng)式孤島檢測(cè)方法兩類。主動(dòng) 式孤島檢測(cè)需要向系統(tǒng)中加入擾動(dòng)量，并利用擾動(dòng)引起的系統(tǒng)電壓、頻率、阻抗等相應(yīng)的變 化來(lái)檢測(cè)孤島的發(fā)生，其優(yōu)點(diǎn)是有效的減少不可檢測(cè)區(qū)域（NDZ)，但會(huì)影響電能的質(zhì)量?，F(xiàn) 有被動(dòng)式孤島檢測(cè)主要是通過(guò)檢測(cè)并網(wǎng)裝置的端電壓以及電流信號(hào)等變量來(lái)檢測(cè)孤島的 發(fā)生，其優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)方法易于實(shí)現(xiàn)，且對(duì)系統(tǒng)的電能質(zhì)量沒(méi)有影響，缺點(diǎn)是閾值較難確定且 存在較大的檢測(cè)盲區(qū)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于諧波阻抗特征函數(shù)模式識(shí)別的孤島 檢測(cè)方法，所述方法能夠在不影響電能質(zhì)量的前提下，準(zhǔn)確地檢測(cè)到孤島的發(fā)生并實(shí)施孤 島保護(hù)，以減小甚至消除孤島檢測(cè)的盲區(qū)。
[0006] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種基于諧波阻抗特征函數(shù) 模式識(shí)別的孤島檢測(cè)方法，其特征在于包括以下步驟：
[0007] (1)首先，采集分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)在孤島狀態(tài)與非孤島狀態(tài)下位于公共耦合點(diǎn) 處的電壓及分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的接入電流；
[0008] (2)根據(jù)步驟（1)中所采集到的電壓值和電流值建立諧波阻抗特征函數(shù)Φ (k)，得 到所需諧波阻抗的特征向量空間X，將所述特征向量空間X作為模式識(shí)別的輸入信號(hào)，并將 所述特征向量空間X所對(duì)應(yīng)的孤島狀態(tài)和非孤島狀態(tài)作為模式識(shí)別的輸出信號(hào)，最后將所 述輸入信號(hào)和所述輸出信號(hào)作為模式識(shí)別的學(xué)習(xí)樣本；
[0009] (3)通過(guò)模式識(shí)別對(duì)所述學(xué)習(xí)樣本進(jìn)行訓(xùn)練，獲得分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)孤島狀態(tài) 和非孤島狀態(tài)的判別能力；當(dāng)檢測(cè)出分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的主電網(wǎng)斷開時(shí)，則模式識(shí)別判 斷為孤島狀態(tài)；當(dāng)檢測(cè)出分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)處于主電網(wǎng)正常連接時(shí)，則模式識(shí)別判斷為 非孤島狀態(tài)。
[0010] 進(jìn)一步的技術(shù)方案在于，所述步驟（2)具體為：
[0011] 將步驟（1)中所采集到的電壓和電流值按如下方式進(jìn)行處理：
[0012] 首先，根據(jù)所述采集到公共耦合點(diǎn)處的電壓和分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)接入的電流 值，計(jì)算出分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)公共耦合點(diǎn)處的基波阻抗幅值IzJ和諧波阻抗幅值|zk|， 其中k代表相應(yīng)的諧波次數(shù)；
[0013] 然后，根據(jù)得到的基波阻抗幅值|z」和諧波阻抗幅值|zk|建立諧波阻抗特征函數(shù) Φ (k)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到所需諧波阻抗的特征量，并將所述特征量構(gòu)成特征向量空間X ;
[0014] 繼而，將所述特征向量空間X作為模式識(shí)別的輸入信號(hào)，并將所述特征向量空間X 所對(duì)應(yīng)的孤島狀態(tài)和非孤島狀態(tài)作為模式識(shí)別的輸出信號(hào)；
[0015] 最后將所述輸入信號(hào)和所述輸出信號(hào)作為模式識(shí)別的學(xué)習(xí)樣本。
[0016] 進(jìn)一步的技術(shù)方案在于，所述諧波阻抗特征函數(shù)為：

【權(quán)利要求】
1. 一種基于諧波阻抗特征函數(shù)模式識(shí)別的孤島檢測(cè)方法，其特征在于包括以下步驟： (1) 首先，采集分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)在孤島狀態(tài)與非孤島狀態(tài)下位于公共耦合點(diǎn)處的 電壓及分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的接入電流； (2) 根據(jù)步驟（1)中所采集到的電壓值和電流值建立諧波阻抗特征函數(shù)Φ (k)，得到所 需諧波阻抗的特征向量空間X，將所述特征向量空間X作為模式識(shí)別的輸入信號(hào)，并將所述 特征向量空間X所對(duì)應(yīng)的孤島狀態(tài)和非孤島狀態(tài)作為模式識(shí)別的輸出信號(hào)，最后將所述輸 入信號(hào)和所述輸出信號(hào)作為模式識(shí)別的學(xué)習(xí)樣本； (3) 通過(guò)模式識(shí)別對(duì)所述學(xué)習(xí)樣本進(jìn)行訓(xùn)練，獲得分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)孤島狀態(tài)和非 孤島狀態(tài)的判別能力；當(dāng)檢測(cè)出分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的主電網(wǎng)斷開時(shí)，則模式識(shí)別判斷為 孤島狀態(tài)；當(dāng)檢測(cè)出分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)處于主電網(wǎng)正常連接時(shí)，則模式識(shí)別判斷為非孤 島狀態(tài)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于諧波阻抗特征函數(shù)模式識(shí)別的孤島檢測(cè)方法，其特征在 于所述步驟（2)具體為： 將步驟（1)中所采集到的電壓和電流值按如下方式進(jìn)行處理： 首先，根據(jù)所述采集到公共耦合點(diǎn)處的電壓和分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)接入的電流值，計(jì) 算出分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)公共耦合點(diǎn)處的基波阻抗幅值|Zj和諧波阻抗幅值|Zk|，其中k 代表相應(yīng)的諧波次數(shù)； 然后，根據(jù)得到的基波阻抗幅值|z」和諧波阻抗幅值|zk|建立諧波阻抗特征函數(shù) Φ (k)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到所需諧波阻抗的特征量，并將所述特征量構(gòu)成特征向量空間X ; 繼而，將所述特征向量空間X作為模式識(shí)別的輸入信號(hào)，并將所述特征向量空間X所對(duì) 應(yīng)的孤島狀態(tài)和非孤島狀態(tài)作為模式識(shí)別的輸出信號(hào)； 最后，將所述輸入信號(hào)和所述輸出信號(hào)作為模式識(shí)別的學(xué)習(xí)樣本。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于諧波阻抗特征函數(shù)模式識(shí)別的孤島檢測(cè)方法，其特征在 于所述諧波阻抗特征函數(shù)為：
其中IZi |表示分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)公共耦合點(diǎn)處的基波阻抗幅值；|zk|表示分布式并 網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)公共耦合點(diǎn)處的諧波阻抗幅值，k表示相應(yīng)諧波次數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于諧波阻抗特征函數(shù)模式識(shí)別的孤島檢測(cè)方法，其特征在 于： 所述特征向量空間X在單相分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中由特征量Φ (3)、Φ (5)、Φ (7)、 Φ (9)、Φ (11)、Φ (13)構(gòu)成，即 X = [Φ ⑶，Φ (5)，Φ (7)，Φ (9)，Φ (11)，Φ (13)]; 在三相分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中由特征量Φ (5)、Φ (7)、Φ (11)、Φ (13)、Φ (17)、Φ (19) 構(gòu)成，即 X = [ Φ (5)，Φ (7)，Φ (11)，Φ (13)，Φ (17)，Φ (19)]。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于諧波阻抗特征函數(shù)模式識(shí)別的孤島檢測(cè)方法，其特征在 于：所述模式識(shí)別使用的是BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識(shí)別。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于諧波阻抗特征函數(shù)模式識(shí)別的孤島檢測(cè)方法，其特征在 于：所述分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)為光伏發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、燃料電池等分布式并網(wǎng)發(fā)電 系統(tǒng)、單相分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)、三相分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)和多逆變器并聯(lián)分布式并網(wǎng)發(fā) 電系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】G01R31/02GK104111409SQ201410334675
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年7月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月14日
【發(fā)明者】戴云霞, 劉寧, 徐海波, 周茜茜, 蘇建徽 申請(qǐng)人:廣東易事特電源股份有限公司