一种配电网孤岛识别方法技术

本发明专利技术公开了一种配电网孤岛识别方法，主要适用于主网采用小电阻接地方式，分布式电源采用不接地方式的有源配电网，通过检测分布式电源并网点点即PCC点的零序电压的变化来进行孤岛检测。无论PCC点线电压幅值是否在预先设定的范围内，本发明专利技术可根据PCC点零序电压的变化快速确定单相接地故障的位置并进行孤岛识别，且孤岛检测盲区较小。

Islanding identification method for distribution network

The invention discloses a distribution network islanding identification method is mainly applicable to the power grid with small resistance grounding mode, power grid distributed power supply with grounding mode, for islanding detection by detecting the distributed power grid is little PCC points to the change of zero sequence voltage. No matter the amplitude of the PCC point line voltage is within a predetermined range, the invention can according to the change of zero sequence voltage point PCC fast determination of single-phase grounding fault location and isolation and identification, non detection zone.

【技术实现步骤摘要】
一种配电网孤岛识别方法
本专利技术涉及配电网孤岛检测
，特别是涉及一种配电网孤岛识别方法。
技术介绍
孤岛是指当电网由于电气故障、误操作等原因导致供电中断时，并网发电系统未能检测出停电状态并脱离电网，持续向电网供电，使并网发电系统和周围的负载组成了一个不受控制自给供电的孤立发电系统。孤岛运行可分为计划孤岛和非计划孤岛。计划孤岛可以有效发挥DG的积极作用，减少停电带来的损失，提高供电可靠性；而非计划孤岛可能会造成人员伤亡，对电气设备和用户造成严重的危害，威胁电力系统的安全稳定运行。因此，能快速有效地检测出孤岛，避免非孤岛现象的发生对整个并网系统具有非常重要的意义。目前，国内外专家学者已针对分布式发电系统的孤岛检测作了深入研究，提出了多种孤岛检测方法。根据检测位置，这些方法可分为两类：电网侧的远程检测法和分布式电源侧的本地检测法。远程检测主要利用无线电通讯来检测孤岛，其需要添置设备、经济性低、操作复杂。由于投入成本较高，该种方法尚未在小型的DG中得到广泛应用，它适合于大功率分布式电源的并网。本地检测是通过监控DG端电压电流信号来检测孤岛，其又可进一步分为两种，一种是被动式方法，即通过直接测量DG输出功率的变化或PCC点电压或频率的变化来判断是否发生孤岛；另一种是主动式方法，即向电网注入扰动，并通过扰动引起的系统中电压、频率以及阻抗的相应变化来检测孤岛。被动式方法由于其无需增加硬件电路、成本低、易于实现，因此被广泛应用。常用的被动式孤岛检测技术主要有：过/欠压检测法(OVP/UVP)、过/欠频检测法、电压谐波检测法、电压相位突变检测法等。主动式方法虽然检测盲区较小，检测精度较高，但由于该方法引入了扰动量，引起不必要的暂态响应，使配电网电能质量下降；其控制算法较复杂，实际应用困难；在不同的负载性质下，检测效果存在很大差异，严重时甚至失效。常用的主动式孤岛检测技术主要有：阻抗测量法、电抗插入法、输出功率扰动法等。过/欠压孤岛检测法(OVP/UVP)是指当PCC点电压幅值不在预先设定的正常运行区域(U1，U2)时，通过发出控制信号使DG立即停止并网运行，以达到反孤岛运行目的的一种被动式孤岛检测法，U1、U2是由并网发电技术标准规定的系统能正常运行允许的电压幅值最小值和最大值。根据图1所示的分布式并网发电系统，当电网正常运行时即断路器QF闭合，此时因电网的钳制作用，PCC点的电压不会发生异常。当孤岛发生时断路器QF断开，如果DG供应的有功功率与本地负载消耗的有功功率不相等时即存在ΔP≠0，PCC点电压幅值将产生偏移，这种偏移要是足够大，就能够检测出孤岛的发生。这种方法原理简单、容易实现、经济性最好，且对电能质量无影响。只需利用已有的检测参数进行判断，不需外加任何硬件电路。但是，当PCC点电压幅值偏移较小即系统工作在允许的正常电压范围内时，过/欠压孤岛检测法将失效。该方法虽容易实现但含有相当大的检测盲区。关于检测盲区具体分析如下：当DG采用恒功率控制方式时，DG在正常并网运行情况下，本地负载消耗的有功功率Pload与分布式发电装置提供的有功功率P之比为：UPCC表示DG正常并网运行时PCC点电压有效值，U’PCC表示DG在孤岛运行情况下PCC点电压有效值。分布式发电系统正常并网运行情况下，电网向本地负载提供的有功功率可表达成：ΔP＝Pload-P在孤岛效应发生前分布式发电系统有功功率不匹配度为：当DG工作在正常允许电压范围(U1、U2)时，电网和DG向本地负载提供的有功功率的比值范围是：根据我国规定的分布式发电装置孤岛效应检测时间标准，DG并网系统正常运行时的电压幅值上下限值分别是U2＝110％Un、U1＝85％Un，代入公式可得DG在恒功率控制方式下的过/欠压方法的孤岛检测盲区(NDZ)为：同理，当DG采用恒电流控制方式时，孤岛产生前系统有功功率不匹配度的范围是：即DG在恒电流控制方式下的过/欠压方法的孤岛检测盲区为：综上所述，现有技术中对于传统的被动式孤岛检测技术存在检测盲区的问题，尚缺乏有效的解决方案。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术的目的在于完善含分布式电源的小电阻接地系统发生单相接地故障时孤岛检测的问题，基于对传统被动式孤岛检测方法的分析，提出了一种利用故障发生时主网保护前后DG并网点(PCC点)零序电压的变化来判断是否发生孤岛的检测方案。本专利技术兼顾被动式检测方法原理简单、经济性好、对电能质量无影响的优点，是传统的被动式孤岛检测技术的补充。本专利技术提供了一种配电网孤岛识别方法，主要适用于主网采用小电阻接地方式，分布式电源采用不接地方式的有源配电网，通过检测分布式电源并网点点即PCC点的零序电压的变化来进行孤岛检测，包括：若PCC点零序电压始终为零，则此时系统正常运行未发生故障；若检测到PCC点零序电压幅值在某一时刻由0突变为大于等于门限值Uset3的值，则在该时刻系统发生单相接地故障；故障持续一段时间后，若检测到PCC点零序电压持续存在且在大于等于门限值Uset1的基础上再次突变为更大的值，突变后的幅值大于等于门限值Uset2，则此时故障点位于孤岛区域内，且在故障发生后系统主网保护动作，形成孤岛；若检测到PCC点零序电压幅值由之前的较大值大于等于Uset3突变为小于门限值Uset4的值，则此时故障点位于所述孤岛区域外，且在故障发生后系统主网保护动作，切除故障，其中，Uset2>Uset1>Uset3>Uset4。进一步的，所述有源配电网在每条线路的出线处均设有断路器QF，PCC点设有电压互感器，用于检测PCC点的零序电压。进一步的，所述有源配电网中主网采用小电阻接地方式，DG采用不接地方式，F1，F2表示2个不同位置故障点，其中F1位于线路1的母线和PCC点之间，F2位于线路2，PCC点与母线的距离为L；故障点到主网电源的距离为L1；故障点到PCC点的距离为L2，R1为主网侧中性点对地电阻。进一步的，当系统正常运行时，断路器QF1、QF2均不动作，PCC点零序电压始终为零。进一步的，当系统发生单相接地故障且故障点位于孤岛区域内时，在断路器QF1跳开之前，PCC点零序电压幅值大于等于Uset1；经过一段时间后QF1跳开，PCC点零序电压持续存在且在原来的基础上突变为大于等于Uset2的数值，根据本专利技术可判定此时形成孤岛。进一步的，当故障点位于孤岛区域外时，在断路器QF2跳开之前，PCC点零序电压幅值大于等于Uset3；经过一段时间后QF2跳开，PCC点零序电压小于Uset4，在接近于零的范围内，根据本专利技术可判定此时切除故障。进一步的，在F1点发生单相接地故障，获得主网保护动作之前，含旋转型DG小电阻接地方式配电网接地故障复合序网图，根据复合序网图得到主网侧的正序、负序、零序阻抗以及DG侧的正序、负序、零序阻抗，并据此计算DG并网状态下的故障点电流，并据此得到PCC点零序电压，当发生单相接地故障时，主网保护动作之后，断路器跳开，此时，DG连同周围的负载一起形成孤岛。进一步的，在计算DG并网状态下的故障点电流时，考虑到接入配电网中的DG容量较小，并网变压器和DG自身阻抗一般较大，并且DG侧的零序阻抗Z’a(0)为一个较大的值，故有：其中，Za(1)、Za(2)、Za(0)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种配电网孤岛识别方法，其特征是，主要适用于主网采用小电阻接地方式，分布式电源采用不接地方式的有源配电网，通过检测分布式电源并网点点即PCC点的零序电压的变化来进行孤岛检测，包括：若PCC点零序电压始终为零，则此时系统正常运行未发生故障；若检测到PCC点零序电压幅值在某一时刻由0突变为大于等于门限值U

【技术特征摘要】
1.一种配电网孤岛识别方法，其特征是，主要适用于主网采用小电阻接地方式，分布式电源采用不接地方式的有源配电网，通过检测分布式电源并网点点即PCC点的零序电压的变化来进行孤岛检测，包括：若PCC点零序电压始终为零，则此时系统正常运行未发生故障；若检测到PCC点零序电压幅值在某一时刻由0突变为大于等于门限值Uset3的值，则在该时刻系统发生单相接地故障；故障持续一段时间后，若检测到PCC点零序电压持续存在且在大于等于门限值Uset1的基础上再次突变为更大的值，突变后的幅值大于等于门限值Uset2，则此时故障点位于孤岛区域内，且在故障发生后系统主网保护动作，形成孤岛；若检测到PCC点零序电压幅值由之前的较大值大于等于Uset3突变为小于门限值Uset4的值，则此时故障点位于所述孤岛区域外，且在故障发生后系统主网保护动作，切除故障，其中，Uset2>Uset1>Uset3>Uset4。2.如权利要求1所述的一种配电网孤岛识别方法，其特征是，所述有源配电网在每条线路的出线处均设有断路器QF，PCC点设有电压互感器，用于检测PCC点的零序电压。3.如权利要求1所述的一种配电网孤岛识别方法，其特征是，所述有源配电网中主网采用小电阻接地方式，DG采用不接地方式，F1，F2表示2个不同位置故障点，其中F1位于线路1的母线和PCC点之间，F2位于线路2，PCC点与母线的距离为L；故障点到主网电源的距离为L1；故障点到PCC点的距离为L2，R1为主网侧中性点对地电阻。4.如权利要求3所述的一种配电网孤岛识别方法，其特征是，当系统正常运行时，断路器QF1、QF2均不动作，PCC点零序电压始终为零。5.如权利要求4所述的一种配电网孤岛识别方法，其特征是，当系统发生单相接地故障且故障点位于孤岛区域内时，在断路器QF1跳开之前，PCC点零序电压幅值大于等于Uset1；经过一段时间后QF1跳开，PCC点零序电压持续存在且在原来的基础上突变为大于等于Uset2的数值，根据本发明可判定此时形成孤岛。6.如权利要求4所述的一种配电网孤岛识别方法，其特征是，当故障点位于孤岛区域外时，在断路器QF2跳开...

【专利技术属性】
技术研发人员：张林利，李立生，邵志敏，孙勇，张世栋，李建修，王昕，刘合金，樊迪，李玉敦，李广磊，王青，李文杰，郭新胜，田野，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司电力科学研究院，国网山东省电力公司东营供电公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：山东,37