一種分布式電源主動式孤島檢測裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種分布式電源主動式孤島檢測裝置及方法，屬于智能電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 孤島檢測是分布式發(fā)電系統(tǒng)以及微電網(wǎng)必須具備的重要功能。當電網(wǎng)供電因故障 或停電維修時，各用戶端的分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)或微電網(wǎng)必須及時檢測出停電狀態(tài)將自身 切離電網(wǎng)，對微電網(wǎng)來說，要從并網(wǎng)運行模式轉(zhuǎn)為離網(wǎng)（即孤島運行）模式，提高電力系統(tǒng) 安全和供電可靠性。孤島檢測方法分為被動式檢測方法和主動式孤島檢測方法，被動式檢 測方法是檢測公共點電壓的相位、頻率以及諧波變化，方法簡單但存在檢測盲區(qū)。主動式檢 測方法可彌補被動式檢測方法的不足，其方法包括有功功率擾動、無功功率擾動、檢測電網(wǎng) 阻抗變化等方法。信號注入主動式孤島檢測方法也是一種電網(wǎng)阻抗檢測法，但其機理是通 過向逆變器并網(wǎng)點注入非電網(wǎng)特征頻率的諧波電流，從而計算電網(wǎng)阻抗，通過孤島發(fā)生前 后的阻抗變化來檢測孤島是否發(fā)生，但這種方式對逆變器的輸出產(chǎn)生了不良影響，而且多 臺逆變器并聯(lián)運行時，擾動以及注入信號的不同步會使檢測的準確度大受影響，也可能造 成電壓閃變和電壓不穩(wěn)，影響了電能質(zhì)量。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種分布式電源主動式孤島檢測裝置及方法，以消除目前孤 島檢測過程中存在檢測盲區(qū)以及影響電能質(zhì)量的問題。
[0004] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題提供了一種分布式電源主動式孤島檢測裝置，該孤島 檢測裝置包括接地變壓器、交流電源、檢測單元、電壓測量支路和電流測量支路，所述接地 變壓器的原邊側(cè)用于接入電網(wǎng)逆變器隔離變壓器高壓側(cè)繞組中性點，接地變壓器的副邊側(cè) 與交流電源連接，交流電源通過接地變壓器注入中性點，電壓測量支路和電流測量支路輸 出端均與檢測單元的輸入端連接，用于測量由接地變壓器和交流電源構(gòu)成的測量回路的電 壓和電流值，所述檢測單元用于根據(jù)孤島效應發(fā)生前后電壓、電流測量值的變化特征，利用 絕對值幅值比較原理對當前時刻的電壓和電流以及前一時刻的電壓和電流進行判別，若滿 足判別公式則說明該分布式電源處于孤島狀態(tài)。
[0005] 所述檢測單元采用的判別公式為：
[0007] 其中為當前時刻電壓測量支路得到的測量值，為前一時刻電壓測量支路得 到的測量值，Z7為當前時刻電流測量支路得到的測量值，A為前一時刻電流測量支路得到 的測量值，k > 5。
[0008] 所述的交流電源采用低于工頻的交流電源。
[0009] 所述的電流檢測支路采用電流互感器實現(xiàn)，該電流互感器串接在接地變壓器和交 流電源構(gòu)成的測量回路中，電流互感器的輸出端與檢測單元的輸入端連接。
[0010] 所述的電壓測量支路采用電阻實現(xiàn)，該電阻并接在接地變壓器和交流電源構(gòu)成的 測量回路中，電阻兩端接入檢測單元的輸入端。
[0011] 本發(fā)明還提供了一種分布式電源主動式孤島檢測方法，該孤島檢測方法包括以下 步驟；
[0012] 1)通過接地變壓器向電網(wǎng)中逆變器的一臺隔離變壓器高壓側(cè)繞組的中性點處注 入交流電源；
[0013] 2)實時測量由接地變壓器和交流電源構(gòu)成的測量回路的電壓和電流值；
[0014] 3)根據(jù)孤島效應發(fā)生前后電壓、電流測量值的變化特征，利用絕對值幅值比較原 理對當前時刻的電壓和電流以及前一時刻的電壓和電流進行判別，若滿足判別公式則說明 分布式電源處于孤島狀態(tài)。
[0015] 所述孤島檢測所采用的判別公式為：
[0017] 其中為當前時刻電壓的測量值，為前一時刻電壓的測量值，Λ當前時刻 電流的測量值，3為前一時刻電流的測量值，k > 5。
[0018] 所述注入變壓器的交流電源采用低于工頻的交流電源。
[0019] 所述電流值的測量采用電流互感器實現(xiàn)。
[0020] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過向電網(wǎng)系統(tǒng)中逆變器的一臺隔離變壓器高壓 側(cè)繞組的中性點處串聯(lián)接入一接地變壓器，并在該接地變壓器的副邊側(cè)接入交流電源，使 交流電源通過接地變壓器向電網(wǎng)系統(tǒng)中的中性點處注入一定量的低頻電壓，實時測量由接 地變壓器和交流電源構(gòu)成測量回路的電壓和電流，根據(jù)孤島效應發(fā)生前后電壓、電流測量 值的變化特征，利用絕對值幅值比較原理對孤島進行檢測。本發(fā)明的孤島檢測采用向電網(wǎng) 中逆變器的一臺隔離變壓器高壓側(cè)繞組的中性點處注入交流電源，既消除了檢測盲區(qū)，又 減小了電能質(zhì)量對電網(wǎng)的影響，能夠快速準確的實現(xiàn)對孤島的檢測。
【附圖說明】
[0021] 圖1本發(fā)明分布式電源孤島檢測裝置的接線圖；
[0022] 圖2本發(fā)明分布式電源孤島檢測裝置的接線等效原理圖；
[0023] 圖3本發(fā)明分布式電源孤島檢測裝置的動作特性圖；
[0024] 圖4本發(fā)明分布式電源孤島檢測方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做進一步的說明。
[0026] 本發(fā)明的一種分布式電源主動式孤島檢測裝置的實施例
[0027] 本發(fā)明的孤島檢測裝置如圖1所示，包括接地變壓器、交流電源、檢測單元、電壓 測量支路和電流測量支路，QF 1S 380V系統(tǒng)進線斷路器；QF2S 380V系統(tǒng)中的斷路器；Z u、 系統(tǒng)中其他支路負荷阻抗，Z tl為IOkV配電變壓器低壓側(cè)漏抗，均為20Hz值，其中 Ztl遠小于其他支路阻抗。其中接地變壓器的原邊側(cè)用于接入電網(wǎng)中逆變器的隔離變壓器 高壓側(cè)繞組中性點，接地變壓器的副邊側(cè)與交流電源連接，交流電源通過接地變壓器注入 中性點，電壓測量支路和電流測量支路輸出端均與檢測單元的輸入端連接，用于測量由接 地變壓器和交流電源構(gòu)成的測量回路的電壓和電流值，檢測單元用于根據(jù)孤島效應發(fā)生前 后電壓、電流測量值的變化特征，利用絕對值幅值比較原理對當前時刻的電壓和電流以及 前一時刻的電壓和電流進行判別，若滿足判別公式則說明該分布式電源處于孤島狀態(tài)。
[0028] 由于電網(wǎng)中含有高次諧波，為了防止電網(wǎng)高頻成分對測量回路的影響，本發(fā)明所 采用的交流電源為低于工頻的交流電源，本實施例中選用20Hz的交流電源。電流檢測支路 采用電流互感器TA實現(xiàn)，該電流互感器串接在接地變壓器和交流電源構(gòu)成的測量回路中， 電流互感器的輸出端與檢測單元的輸入端連接；電壓測量支路采用電阻R n實現(xiàn)，該電阻并 接在接地變壓器和交流電源構(gòu)成的測量回路中，電阻兩端接入檢測單元的輸入端。
[0029] 該檢測裝置的接線等效原理如圖2所示，Z' i、Z' 2為接地小變壓器漏抗，Z' " 為接地小變壓器勵磁阻抗，均為20Hz值。QF1S 380V系統(tǒng)進線斷路器；QF 2為380V系統(tǒng)中