本發(fā)明屬于直流微電網(wǎng)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于附加阻抗的直流微網(wǎng)孤島檢測方法。

背景技術(shù)：

所謂微電網(wǎng)，是指以太陽能、風(fēng)能、燃料電池等新能源作為能量來源，通過電力電子裝置和儲能設(shè)備實現(xiàn)功率變換和靈活控制的一種系統(tǒng)。相較交流微電網(wǎng)，直流微網(wǎng)更有利于分布式電源接入，分布式電源一般只需要dc/dc一級升壓器升壓，減少了dc/ac變流器以及濾波器的投資，能更有效地利用分布式電源；同時，隨著配電網(wǎng)中直流負(fù)荷的增加，直流微網(wǎng)能夠提供高可靠性和高品質(zhì)的直流電源；另外，直流微網(wǎng)可以有更大的供電容量和更好的電能傳輸效率，由于不存在集膚效應(yīng)，在直流微網(wǎng)中金屬導(dǎo)體的利用率更高，且不存在渦流損耗和無功損耗。

直流微電網(wǎng)既可以與配電網(wǎng)連接并網(wǎng)運行，也可以在配電網(wǎng)因故障、檢修等原因斷開時，單獨為本地網(wǎng)絡(luò)負(fù)載供電，即進(jìn)入孤島模式。孤島一旦產(chǎn)生將危及電網(wǎng)線路維修人員安全，影響自動重合閘，使電力孤島區(qū)域電壓不穩(wěn)，影響電能傳輸質(zhì)量；此外，孤島運行在電網(wǎng)恢復(fù)時可能造成并網(wǎng)相位不同步，引起大的電流沖擊，對電網(wǎng)產(chǎn)生諧波干擾，或者并網(wǎng)失敗。

微電網(wǎng)靈活控制的關(guān)鍵問題之一是孤島檢測問題。已有的孤島檢測方案主要可以分為兩類，即：基于通信的孤島檢測策略和本地孤島檢測策略。第一類基于通信的孤島檢測策略主要是利用通信來檢測孤島效應(yīng)，但由于需要安裝相應(yīng)的通信裝置，在并網(wǎng)開關(guān)與微網(wǎng)系統(tǒng)距離較遠(yuǎn)時，將大大的增加檢測的成本；第二類策略是通過監(jiān)控并網(wǎng)發(fā)電裝置的端電壓以及電流信號來檢測孤島效應(yīng)。這又可以進(jìn)一步分為被動式和主動式兩種：被動式方案僅根據(jù)所測量的系統(tǒng)電壓、頻率、電壓電流相位差以及諧波的異常來判斷孤島的發(fā)生，一般不會影響電網(wǎng)的電能質(zhì)量，且在多臺并網(wǎng)換流器運行時，不會產(chǎn)生稀釋效應(yīng)，但通常被動式方案存在相對較大的不可檢測區(qū)(ndz)以及閾值的選擇問題，當(dāng)微電網(wǎng)系統(tǒng)中非線性負(fù)載很大時，閾值選擇不當(dāng)將有可能造成逆變器的誤動作；而主動式方案則通過向電網(wǎng)注入擾動，并利用擾動引起的系統(tǒng)電壓、頻率以及阻抗等的相應(yīng)變化來判斷孤島的發(fā)生，主動式方案雖然有效地減少了不可檢測區(qū)，但由于需要持續(xù)地輸入擾動，會或多或少地影響電能質(zhì)量，同時在多臺并網(wǎng)換流器運行時，要求同步擾動，否則容易產(chǎn)生稀釋效應(yīng)，這又增加了孤島檢測的難度和成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決主網(wǎng)由于故障或者檢修等原因致使聯(lián)網(wǎng)斷路器斷開時，孤島效應(yīng)的檢測問題，提出了一種基于附加阻抗的直流微網(wǎng)孤島檢測方法，包括

步驟1、建立直流微電網(wǎng)模型，并直流微電網(wǎng)通過并網(wǎng)逆變器與交流電網(wǎng)連接；選取直流微電網(wǎng)內(nèi)的有效交流負(fù)荷作為附加阻抗連接于pcc，此處pcc在并網(wǎng)逆變器交流側(cè)；

步驟2、pcc節(jié)點共連接3條支路，pcc至交流電網(wǎng)的支路為交流電網(wǎng)支路，pcc至直流微網(wǎng)的支路稱直流微網(wǎng)支路，pcc至有效負(fù)荷的支路為附加阻抗支路；

步驟3、實時監(jiān)測交流電網(wǎng)支路的電流變化及附加阻抗支路上的電流變化，當(dāng)附加阻抗上的電流不為零而交流電網(wǎng)支路電流為零時，判定為孤島狀態(tài)，其余情況下判定為非孤島狀態(tài)。

所述附加阻抗選取本地工業(yè)交流負(fù)荷廠用空調(diào)、排氣扇，容量選為1kva至15kva。

所述并網(wǎng)逆變器的交流側(cè)存在足夠大濾波電感的情況下，其檢測手段通過兩級檢測裝置來檢測孤島狀態(tài)，一級選取電流量i1作為主檢測對象，二級選取并聯(lián)阻抗上電壓量作為備用檢測；當(dāng)電流檢測裝置失效時，啟動電壓檢測。通過兩級檢測裝置，能夠更加可靠地實現(xiàn)有效檢測與精確控制。

有益效果

本發(fā)明采用附加并聯(lián)阻抗的方法，為了減小不必要的損耗，此處附加阻抗選取本地工業(yè)交流負(fù)荷。此方法最大的優(yōu)點在于結(jié)合了主動法與被動法的優(yōu)勢，通過附加阻抗的方式實現(xiàn)檢測功能，明顯優(yōu)于直接測量逆變器出口端電氣量變化的被動檢測方法；同時以網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓瘜﹄姎饬吭斐傻挠绊憺榕袚?jù)，不用改變逆變器的工作方式和影響并網(wǎng)運行狀態(tài)下逆變器輸出電流波形，從而也具有主動測量法中主動頻移和功率擾動策略所不具備的優(yōu)勢。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的基于附加阻抗的直流微網(wǎng)孤島檢測方法流程圖；

圖2放射狀直流微電網(wǎng)典型結(jié)構(gòu)及附加阻抗連接示意圖；

圖3附加并聯(lián)阻抗后直流微電網(wǎng)的功率流動圖(a)；

圖4附加并聯(lián)阻抗后直流微電網(wǎng)的功率流動圖(b)；

圖5附加并聯(lián)阻抗后直流微電網(wǎng)的功率流動圖(c)。

具體實施方式

本發(fā)明提出了一種基于附加阻抗的直流微網(wǎng)孤島檢測方法，下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作詳細(xì)說明。

圖1為基于附加阻抗的直流微網(wǎng)孤島檢測方法流程圖；包括

步驟1、建立直流微電網(wǎng)模型，并直流微電網(wǎng)通過并網(wǎng)逆變器與交流電網(wǎng)連接；選取直流微電網(wǎng)內(nèi)的有效交流負(fù)荷作為附加阻抗連接于pcc，此處pcc在并網(wǎng)逆變器交流側(cè)；

步驟2、pcc節(jié)點共連接3條支路，pcc至交流電網(wǎng)的支路為交流電網(wǎng)支路，pcc至直流微網(wǎng)的支路稱直流微網(wǎng)支路，pcc至有效負(fù)荷的支路為附加阻抗支路；

步驟3、實時監(jiān)測交流電網(wǎng)支路的電流變化及附加阻抗支路上的電流變化，當(dāng)附加阻抗上的電流不為零而交流電網(wǎng)支路電流為零時，判定為孤島狀態(tài)，其余情況下判定為非孤島狀態(tài)。

圖2為放射狀直流微電網(wǎng)典型結(jié)構(gòu)，各分布式電源及直交流負(fù)荷基本均可經(jīng)過一級變流裝置接入直流母線，直流母線再通過并網(wǎng)換流器實現(xiàn)與交流配電網(wǎng)的互聯(lián)。附加阻抗選取部分本地工業(yè)交流負(fù)荷，引接至并網(wǎng)變流器靠近交流配電網(wǎng)的出口端，既可在并網(wǎng)狀態(tài)下正常工作，也可以用作孤島狀態(tài)的檢測。

圖3、圖4、圖5為附加并聯(lián)阻抗后直流微電網(wǎng)的功率流動圖。按照功率流動的方向，大致可以分為以下三種情況。

第一種情況下如圖3，直流微網(wǎng)中光伏，風(fēng)電等分布式電源發(fā)出的功率不足以滿足微網(wǎng)內(nèi)各用電負(fù)荷的需求，并網(wǎng)換流器工作在整流狀態(tài)，交流電網(wǎng)向直流微網(wǎng)輸送功率。

并網(wǎng)斷路器合閘狀態(tài)下，

i1＝i2+i3

據(jù)此通過以下兩級檢測裝置來檢測孤島狀態(tài)，由于電流檢測的靈敏度較高，一級選取電流量i1作為主檢測對象，二級選取并聯(lián)阻抗上電壓量作為備用檢測。當(dāng)電流檢測裝置失效時，啟動電壓檢測。

當(dāng)交流電網(wǎng)因為故障或者檢修等原因致使并網(wǎng)斷路器跳開，此時i1消失，主檢測裝置將率先檢測到電流量i1的突變，從而判斷進(jìn)入孤島狀態(tài)。當(dāng)主檢測裝置由于故障失效時，立即啟動電壓檢測。由于i1消失，i2也將瞬間減小，附加阻抗上的檢測電壓也瞬間減小，相比于跳閘前的u0產(chǎn)生很大的變化，以此為依據(jù)也可以判斷孤島效應(yīng)。

第二種情況下如圖4，直流微網(wǎng)中具有豐富的分布式能源，發(fā)出的功率大于本地負(fù)荷的需求，因此通過并網(wǎng)換流器輸送到交流配電網(wǎng)中，供給其他地區(qū)負(fù)荷的需要，或者作為配電網(wǎng)的備用容量使用，此時并網(wǎng)換流器工作在逆變狀態(tài)。

并網(wǎng)斷路器合閘狀態(tài)下，

i3＝i1+i2

當(dāng)交流電網(wǎng)因為故障或者檢修等原因致使并網(wǎng)斷路器跳開，此時i1消失，主檢測裝置將率先檢測到電流量i1的突變，從而判斷進(jìn)入孤島狀態(tài)。當(dāng)主檢測裝置由于故障失效時，立即啟動電壓檢測。由于i1消失，i2將瞬間增大，附加阻抗上的檢測電壓也瞬間增大，相比于跳閘前的u0產(chǎn)生很大的變化，以此為依據(jù)也可以判斷孤島效應(yīng)。

第三種情況較為特殊如圖5，出現(xiàn)的可能性比較小。當(dāng)直流微電網(wǎng)內(nèi)部功率基本平衡以及配電網(wǎng)中也有充足的功率滿足本地交流負(fù)荷的需求時，可能出現(xiàn)直流微電網(wǎng)和交流配電網(wǎng)同時向附加阻抗饋送功率的情況，并且此時雙方饋送的功率都比較小。由于附加阻抗接在并網(wǎng)變流器靠近交流配電網(wǎng)的出口端，此時并網(wǎng)變流器也工作在逆變狀態(tài)。

并網(wǎng)斷路器合閘狀態(tài)下，

i2＝i1+i3

當(dāng)交流電網(wǎng)因為故障或者檢修等原因致使并網(wǎng)斷路器跳開，此時i1消失，主檢測裝置將率先檢測到電流量i1的突變，從而判斷進(jìn)入孤島狀態(tài)。當(dāng)主檢測裝置由于故障失效時，立即啟動電壓檢測。由于i1消失，i2也將瞬間減小，附加阻抗上的檢測電壓也瞬間減小，相比于跳閘前的u0產(chǎn)生很大的變化，以此為依據(jù)也可以判斷孤島效應(yīng)。