本發(fā)明涉及分布式發(fā)電、微電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種微電網(wǎng)孤島的檢測方法。

背景技術(shù)：

微電網(wǎng)的孤島運行是指在大電網(wǎng)因故障或其他原因失電后，微電網(wǎng)脫離大電網(wǎng)，形成一個自持供電的孤島向網(wǎng)內(nèi)的本地負載供電的狀態(tài)。微電網(wǎng)的非計劃孤島運行會給電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行帶來一系列問題。比如影響電力設(shè)備和本地負載的正常工作、甚至損毀，以及危害到電力維修人員的生命安全。因此，研究微電網(wǎng)中的孤島檢測技術(shù)具有重要意義。

現(xiàn)有的孤島檢測方法主要分為三類：被動檢測法、主動檢測法和開關(guān)狀態(tài)檢測法。被動檢測是通過采樣PCC處的電壓電流信號，通過監(jiān)測電壓、相位、頻率及其變化率等來判斷是否處于孤島。該方法沒有引入擾動量，不影響電能質(zhì)量，但是檢測盲區(qū)較大。主動檢測一般采用頻率擾動法，即通過在分布式電源的控制信號中注入頻率擾動信號，通過反饋環(huán)節(jié)使孤島發(fā)生后系統(tǒng)的相關(guān)電氣量超出閾值，從而判定孤島是否發(fā)生。主動檢測法存在檢測盲區(qū)較小，靈敏度高的優(yōu)點。傳統(tǒng)的擾頻式主動檢測法常見于分布式發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的孤島檢測中，如需應(yīng)用于微電網(wǎng)系統(tǒng)，則需要配合各分布式電源獨立的孤島檢測系統(tǒng)，形成微電網(wǎng)級的孤島判斷信號。因微電網(wǎng)中分布式電源往往存在功率等級差異，且安裝位置各異，造成微電網(wǎng)孤島判斷信號的形成難以實現(xiàn)。開關(guān)狀態(tài)檢測是利用通信手段來檢測斷路器的開斷狀態(tài)，并在電網(wǎng)側(cè)發(fā)出載波信號，根據(jù)這些信號來確定是否發(fā)生了孤島。該方法不存在檢測盲區(qū)，也不會對電能質(zhì)量造成影響，但是基于通信通道，成本高，實施也較為復(fù)雜。因傳統(tǒng)的主動檢測法和開關(guān)狀態(tài)檢測法具有較高的實現(xiàn)難度，且所需成本較高，通過調(diào)研可知，目前大部分微電網(wǎng)產(chǎn)品或示范系統(tǒng)通常僅采用了被動式的孤島檢測方法。

被動式孤島檢測方法的實現(xiàn)依據(jù)為：當(dāng)孤島發(fā)生后，微電網(wǎng)內(nèi)分布式發(fā)電單元的發(fā)電功率和本地負載所需功率會出現(xiàn)不匹配，必然導(dǎo)致系統(tǒng)電壓、頻率等發(fā)生偏移，通過對其進行檢測可成功實現(xiàn)孤島檢測。然而，當(dāng)分布式發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電容量和本地負載的額定容量相匹配時，PCC處的電壓幅值和頻率短時間內(nèi)不會發(fā)生明顯變化，因此，采用被動孤島檢測法存在較大的盲區(qū)，難以及時檢測出孤島狀態(tài)，并及時切斷微電網(wǎng)側(cè)與電網(wǎng)鏈接的開關(guān)，達到保證電網(wǎng)檢修人員安全的目的。

因此，急需一種簡單易實現(xiàn)的微電網(wǎng)孤島檢測方法，并具有檢測盲區(qū)小、檢測速度快、檢測成功率高的優(yōu)點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是一種簡單的微電網(wǎng)孤島檢測方法，以解決傳統(tǒng)被動式孤島檢測存在較大盲區(qū)，而傳統(tǒng)擾頻式主動檢測方法實現(xiàn)困難的問題。

本發(fā)明提出一種簡單的微電網(wǎng)孤島檢測方法，包括以下步驟：

1)檢測PCC點處的電壓幅值和頻率，若超過設(shè)定閾值則判斷孤島發(fā)生，否則轉(zhuǎn)入步驟2)；

2)對微電網(wǎng)中的儲能逆變器進行控制，向電網(wǎng)注入一個恒定的、幅值較小的無功功率Q_h；

3)對電網(wǎng)側(cè)電流進行檢測，若檢測到電流為零，則判斷孤島發(fā)生；若檢測到電流不為零，則判斷孤島未發(fā)生。

進一步，所述無功功率Q_h不超過儲能逆變器額定功率的1％。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明簡單的微電網(wǎng)孤島檢測方法，通過對微電網(wǎng)中的儲能逆變器進行控制，向電網(wǎng)注入一個幅值較小的無功功率并對并網(wǎng)電流進行檢測，通過其檢測到的電網(wǎng)側(cè)電流的大小來快速而準確地檢測孤島狀態(tài)是否發(fā)生；該方法簡單易行，檢測速度快，無檢測盲區(qū)，也不會對電網(wǎng)質(zhì)量造成影響。

附圖說明

圖1為微電網(wǎng)并網(wǎng)等效示意圖，其中本地負載由RLC負載組成。當(dāng)斷路器1閉合，斷路器2斷開時，孤島發(fā)生。P和Q分別為逆變器輸出的有功功率和無功功率，P_L和Q_L分別為RLC負載消耗的有功功率和無功功率，P_G和Q_G分別為電網(wǎng)向負載所提供的有功功率和無功功率。

圖2為并網(wǎng)逆變器的P/Q控制框圖。

圖3微電網(wǎng)孤島檢測流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述。

本實施例簡單的微電網(wǎng)孤島檢測方法，包括以下步驟：

1)檢測PCC點處的電壓幅值和頻率，若超過設(shè)定閾值則判斷孤島發(fā)生，否則轉(zhuǎn)入步驟2)；

2)對微電網(wǎng)中的儲能逆變器進行控制，向電網(wǎng)注入一個恒定的、幅值較小的無功功率Q_h；

3)對電網(wǎng)側(cè)電流進行檢測，若檢測到電流為零，則判斷孤島發(fā)生；若檢測到電流不為零，則判斷孤島未發(fā)生。

如附圖1所示的典型微電網(wǎng)系統(tǒng)，其儲能逆變器并網(wǎng)運行時的常用控制策略為有功/無功控制(即P/Q控制)，如附圖2所示。一般情況下，設(shè)定無功功率基準Q_ref＝0，保證其輸出的無功電流為0，也即無功功率為0，系統(tǒng)的功率關(guān)系為：

P_L＝P_G+P (1)

Q_L＝Q_G+Q (2)

其中P、Q分別為微電網(wǎng)系統(tǒng)輸出的有功功率和無功功率；P_L，Q_L分別為負載所需有功功率和無功功率；P_G，Q_G分別為微電網(wǎng)和電網(wǎng)間交換的有功和無功功率。其正方向定義如附圖1所示。傳統(tǒng)的孤島檢測方法一般通過檢測附圖1中公共節(jié)點PCC點的電壓和頻率變化來進行孤島檢測。即如果附圖1中斷路器2斷開，微電網(wǎng)出現(xiàn)孤島狀態(tài)。此時P_G＝0和Q_G＝0，如果斷路器2斷開瞬間P_L≠P或Q_L≠Q(mào)，因功率不平衡，將導(dǎo)致附圖1中PCC點電壓或者頻率偏移，通過檢測偏移量，超過正常范圍時認為孤島發(fā)生，從而斷開斷路器1，微電網(wǎng)轉(zhuǎn)入孤島運行。

然而，若在微電網(wǎng)并網(wǎng)運行時逆變器輸出功率與負載所需功率相等，此時電網(wǎng)與逆變器之間無電流交換，即：

P+jQ＝P_L+jQ_L (3)

P_G+jQ_G＝0 (4)

若附圖1中斷路器2此時斷開，微電網(wǎng)出現(xiàn)孤島狀態(tài)，由于逆變器與負載功率匹配，如式(3)、(4)所示，系統(tǒng)沒有功率平衡問題，公共節(jié)點PCC點的電壓幅值和相位不會發(fā)生明顯變化，通過檢測PCC點電壓和頻率的變化將不能及時檢測到孤島狀態(tài)，孤島檢測存在盲區(qū)，不能及時斷開斷路器1，威脅在電網(wǎng)側(cè)檢修人員的安全。

而本實施例中的微電網(wǎng)孤島檢測方法，在微電網(wǎng)并網(wǎng)運行時將儲能逆變器的無功功率基準Q_ref設(shè)定為一個較小的常數(shù)，即：

Q_ref＝Q_h (5)

本實施例中Q_h的值不超過額定無功功率的1％，當(dāng)然在不同實施例中，無功功率基準Q_h的值應(yīng)根據(jù)具體容量來進行選擇。由此會產(chǎn)生出一個恒定的無功分量。因無功分量為一個小量，在并網(wǎng)運行時，不會對微電網(wǎng)的正常運行產(chǎn)生影響。然而，在微電網(wǎng)系統(tǒng)并網(wǎng)運行時，該方法的運用可保證微電網(wǎng)與大電網(wǎng)之間始終存在無功交換，只要通過檢測入網(wǎng)的有功和無功，即可正確的檢測出孤島狀態(tài)，也即孤島檢測的條件為：

P_G＝0∧Q_G＝0 (6)

當(dāng)式(6)成立時，微電網(wǎng)與大電網(wǎng)之間電流為0，因此采用本發(fā)明微電網(wǎng)孤島檢測方法可消除被動式孤島檢測方法的盲區(qū)。

當(dāng)然在具體實施例中，我們也可以先檢測PCC點處的電壓幅值和頻率，判斷電壓幅值和頻率是否改變超過正常范圍，若超過，則孤島發(fā)生；若未超過，再采用本實施例中所述方法檢測孤島；其具體檢測流程如圖3所示。

本發(fā)明微電網(wǎng)孤島檢測方法對電網(wǎng)注入一個恒定且較小的無功功率，使得無論在功率匹配還是不匹配的情況下，微電網(wǎng)與大電網(wǎng)之間總存在無功交換。然后對電網(wǎng)側(cè)電流進行檢測，根據(jù)其檢測到的電流的大小來判斷斷路器2是否斷開，孤島是否發(fā)生。當(dāng)檢測到電網(wǎng)側(cè)電流為零時，則說明斷路器2斷開，孤島發(fā)生，此時應(yīng)該斷開斷路器1，以免威脅在電網(wǎng)側(cè)檢修人員的安全；當(dāng)檢測到電網(wǎng)側(cè)電流不為零時，則說明斷路器2處于閉合狀態(tài)，判斷孤島未發(fā)生。該方法簡單易行，檢測速度快，無檢測盲區(qū)，也不會對電網(wǎng)質(zhì)量造成影響。

最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。