用于直流系统的孤岛检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于直流系统的孤岛检测方法及装置，通过向直流微电网中注入第一功率扰动，检测并网电压的变化量在设定时间或设定次数内大于或等于压差绝对值的第一容许值时，则诊断为疑似孤岛，再向直流微电网中注入第二功率扰动，检测并网电压的变化量在设定时间或设定次数内大于或等于压差绝对值的第二容许值时，则判断直流系统发生孤岛，为直流变流器的脱网提供准确的保护判据，并保证了直流系统的孤岛检测效率，且不存在检测盲区。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于直流系统的孤岛检测方法及装置，属于分布式发电及交直流混合微电网领域。
技术介绍
随着分布式发电及交直流混合微电网的快速发展，微网中孤岛效应的问题日益突出。孤岛效应通常指在交流电网中，由于故障事故或停电维修而供电跳脱时，各个用户端的分布式并网发电系统未能及时检测出停电状态而将自身切离市电网络，因此形成一个由分布式并网发电系统和周围的负载组成的自给供电的孤岛。孤岛一旦产生将会引起很多危害，比如冲击电网保护装置、造成孤岛区的电压和频率偏移等，甚至会危及电网输电线路上维修人员的生命安全，因此有必要采用可靠手段对系统的孤岛运行状态进行监测。交直流混合微电网的直流孤岛现象指在直流电网失压时，系统保持对电网中的某一部分线路继续供电的状态。如图1所示，当发生孤岛时，直流大电网与可作为备用电源的储能直流变流器均断开，在光伏直流变流器与直流负载之间形成直流孤岛。图1的交直流混合微电网在直流孤岛发生前后直流微电网电压变化的波形如图2所示，由于变流器输出功率与负载功率匹配，直流微电网电压将与孤岛发生前的电压保持一致，若此时无防孤岛保护手段，将无法检测该孤岛现象，此孤岛系统将持续运行，这对微电网是不利的。因此在分布式发电及交直流混合微电网中，并网发电装置必须具备直流防孤岛保护的功能，以快速检测出孤岛效应并及时与主网切离。目前孤岛的检测方法仅限于交流系统，并没有针对直流系统的孤岛检测方法，因此需要一种适用于直流系统的防孤岛保护方法，以适应分布式发电及交直流混合微电网发展的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供用于直流系统的孤岛检测方法及装置，用于解决检测直流微电网发生孤岛效应的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提出用于直流系统的孤岛检测方法，包括：判断疑似孤岛步骤：向直流微电网中注入第一功率扰动，检测直流微电网电压的变化量，若在设定时间或设定次数内该变化量大于或等于设定的压差绝对值的第一容许值，则初步诊断为疑似孤岛；判断直流孤岛步骤：初步诊断疑似孤岛后，向直流微电网中注入第二功率扰动，且第二功率扰动大于第一功率扰动，检测直流微电网电压的变化量，若在设定时间或设定次数内该变化量大于或等于设定的压差绝对值的第二容许值，所述压差绝对值的第二容许值大于压差绝对值的第一容许值，则判断为发生直流孤岛。判断直流孤岛步骤中所述电压的变化量未在设定时间或设定次数内小于所述压差绝对值的第二容许值时，则判定为没有发生直流孤岛。若本次直流系统的孤岛检测结果为疑似孤岛且未判定为直流孤岛时，则下次直流系统的孤岛检测只需执行所述步骤2)。所述第一功率扰动和第二功率扰动的上限由直流微电网的发电装置额定输出功率计算得到，使装置并网运行时的功率变化量不超过额定输出功率的10％。所述第一功率扰动和第二功率扰动的下限由直流母线电压等级和保护敏感度计算得到，第一功率扰动的下限小于孤岛保护动作阈值，第二功率扰动的下限大于孤岛保护动作阈值。为解决上述技术问题，本专利技术还提出用于直流系统的孤岛检测装置，包括：判断疑似孤岛单元：向直流微电网中注入第一功率扰动，检测直流微电网电压的变化量，若在设定时间或设定次数内该变化量大于或等于设定的压差绝对值的第一容许值，则初步诊断为疑似孤岛；判断直流孤岛单元：初步诊断疑似孤岛后，向直流微电网中注入第二功率扰动，且第二功率扰动大于第一功率扰动，检测直流微电网电压的变化量，若在设定时间或设定次数内该变化量大于或等于设定的压差绝对值的第二容许值，所述压差绝对值的第二容许值大于压差绝对值的第一容许值，则判断为发生直流孤岛。判断直流孤岛单元中所述电压的变化量未在设定时间或设定次数内小于所述压差绝对值的第二容许值时，则判定为没有发生直流孤岛。若本次直流系统的孤岛检测结果为疑似孤岛且未判定为直流孤岛时，则下次直流系统的孤岛检测由所述判断直流孤岛单元直接进行。所述第一功率扰动和第二功率扰动的上限由直流微电网的发电装置额定输出功率计算得到，使装置并网运行时的功率变化量不超过额定输出功率的10％。所述第一功率扰动和第二功率扰动的下限由直流母线电压等级和保护敏感度计算得到，第一功率扰动的下限小于孤岛保护动作阈值，第二功率扰动的下限大于孤岛保护动作阈值。本专利技术的有益效果是：本专利技术提出的用于直流系统的孤岛检测方法及装置，通过向直流微电网系统中增加功率扰动量，检测并网电压的变化是否超出压差的容许值，进而判断系统是否发生孤岛效应，为直流变流器的脱网提供准确的保护判据，并保证了直流系统的孤岛检测效率，且不存在检测盲区。附图说明图1是现有技术中交直流混合微电网系统结构图；图2是直流孤岛发生时并网电压波形图；图3是本专利技术用于直流系统孤岛检测方法的流程图；图4是本专利技术用于直流系统孤岛检测方法的并网电压波形图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的说明。本专利技术的用于直流系统的孤岛检测方法的实施例：如图1所示的交直流混合微电网，光伏直流变流器与储能直流变流器都可以运行于并网模式，以光伏直流变流器为例，直流大电网与可作为备用电源的储能直流变流器均断开后，在光伏直流变流器与直流负载之间形成如图中虚线箭头所示的孤岛。本专利技术的孤岛检测流程如图3所示，判断疑似孤岛步骤：向直流微电网系统中注入第一功率扰动，如图4所示，在图中时间轴0.3S时加入第一功率的扰动使直流微电网电压降低，检测此时直流微电网电压的变化量，若该变换量在设定时间或设定次数内大于或等于已事先设定的压差绝对值的第一容许值，则初步判断为疑似孤岛。判断直流孤岛步骤：初步判断为疑似孤岛后，向直流微电网系统中注入第二功率扰动，且第二功率扰动大于第一功率扰动，如图4所示，加入第二功率的扰动使直流微电网电压陡然升高，此时检测直流微电网电压的变化量，若该变化量在设定时间或设定次数内大于或等于已事先设定的压差绝对值的第二容许值，则判断为直流孤岛；若直流微电网电压的变化量未在设定时间或设定次数内小于所述压差绝对值的第二容许值时，则判断为没有发生直流孤岛。检测出孤岛效应后的直流微电网电压持续降低，进而准确判断为发生直流孤岛，为图1所示的光伏直流变流器的脱网提供保护判据。本实施例需要根据功率扰动量的上限和下限确定向直流微电网注入的第一功率扰动值和第二功率扰动值。具体的，根据直流微电网的并网发电装置额定输出功率计算功率扰动量的上限，原则为并网运行时保证装置输出的功率变化不超过额定输出功率的10％。然后根据系统直流的母线电压等级和保护敏感度计算功率扰动量的下限，第一功率扰动的下限小于孤岛保护动作阈值，第二功率扰动的下限大于直流孤岛保护动作阈值，且发生直流孤岛时能够使输出的并网电压变化超出所述压差绝对值的第二容许值。对于本专利技术用于直流系统的孤岛检测方法，如图3所示，通过设置判断疑似孤岛标志位为1或为0，决定是否进行判断疑似孤岛步骤：初步判断为疑似孤岛后，判断疑似孤岛的标志位为1，若加入第一功率扰动后直流微电网电压的变化量未在设定时间或设定次数内小于所述压差绝对值的第一容许值，判断疑似孤岛的标志位为0。当判断为疑似孤岛且未发生直流孤岛时，判断疑似孤岛的标志位保持为1不变；而判断直流孤岛发生时，判断疑似孤岛的标志位则为0。设置判断疑似孤岛标志位的目的在于：若本次直流系统的孤岛检测中判断为疑似孤岛且判断为未发生直流孤岛时本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于直流系统的孤岛检测方法，其特征在于，包括：1)判断疑似孤岛步骤：向直流微电网中注入第一功率扰动，检测直流微电网电压的变化量，若在设定时间或设定次数内该变化量大于或等于设定的压差绝对值的第一容许值，则初步诊断为疑似孤岛；2)判断直流孤岛步骤：初步诊断疑似孤岛后，向直流微电网中注入第二功率扰动，且第二功率扰动大于第一功率扰动，检测直流微电网电压的变化量，若在设定时间或设定次数内该变化量大于或等于设定的压差绝对值的第二容许值，所述压差绝对值的第二容许值大于压差绝对值的第一容许值，则判断为发生直流孤岛。

【技术特征摘要】
1.用于直流系统的孤岛检测方法，其特征在于，包括：1)判断疑似孤岛步骤：向直流微电网中注入第一功率扰动，检测直流微电网电压的变化量，若在设定时间或设定次数内该变化量大于或等于设定的压差绝对值的第一容许值，则初步诊断为疑似孤岛；2)判断直流孤岛步骤：初步诊断疑似孤岛后，向直流微电网中注入第二功率扰动，且第二功率扰动大于第一功率扰动，检测直流微电网电压的变化量，若在设定时间或设定次数内该变化量大于或等于设定的压差绝对值的第二容许值，所述压差绝对值的第二容许值大于压差绝对值的第一容许值，则判断为发生直流孤岛。2.根据权利要求1所述的用于直流系统的孤岛检测方法，其特征在于，步骤2)中所述电压的变化量未在设定时间或设定次数内小于所述压差绝对值的第二容许值时，则判定为没有发生直流孤岛。3.根据权利要求2所述的用于直流系统的孤岛检测方法，其特征在于，若本次直流系统的孤岛检测结果为疑似孤岛且未判定为直流孤岛时，则下次直流系统的孤岛检测只需执行所述步骤2)。4.根据权利要求1-3任一项所述的用于直流系统的孤岛检测方法，其特征在于，所述第一功率扰动和第二功率扰动的上限由直流微电网的发电装置额定输出功率计算得到，使装置并网运行时的功率变化量不超过额定输出功率的10％。5.根据权利要求1-3任一项所述的用于直流系统的孤岛检测方法，其特征在于，所述第一功率扰动和第二功率扰动的下限由直流母线电压等级和保护敏感度计算得到，第一功率扰动的下限小于孤岛保护动作阈值，第二功率扰动的下限大于孤岛保护动作阈值。6.用...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐军，李瑞生，王强，唐保国，翟登辉，郭宝甫，田盈，王卫星，岳帅，王小凯，张鹏，
申请(专利权)人：许继集团有限公司，国家电网公司，国网山西省电力公司，许昌许继软件技术有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41