分布式发电机孤岛操作的检测方法技术

本发明专利技术的方法包括以下步骤：引入无功电流基准方波，检测每当无功电流基准波变化时的负载电压变化，以及确定检测到的负载电压变化是否超过表明失步和电力发电机的孤岛操作的预定孤岛检测阈值。通过本发明专利技术的失步检测，如果本地孤岛有功和无功负载与分布式发电机的有功和无功发电正好匹配，则可以在最短时间段内检测到孤岛。因此，即使没有突然的电压变化，也可以立即检测到非故意孤岛，且电子控制设备能安全地关掉分布式电力发电机。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利技术背景本专利技术涉及电力电子领域，更尤其是涉及用于检测连接到公用电网(utility grid)的分布式发电机(distributed generator )的孤岛搮作 (islanding operation)的方法以及用于检测分布式电力发电机(power generator)的孤岛操作的装置。分布式源(distributed resource )(例如分布式电力发电机)用来在 电负载附近向公用电网馈送额外有功功率，或者用来在电网暂时无法 供电时确保重要负载的备用电力。用电力电子开关将分布式发电机与 电网相连。当一个或多个分布式源与电力系统的其它部分隔离并且在脱离公 用电网的条件下无意地继续为本地孤岛负载工作时，这种情况被称为 "失步(loss of mains )，，或"非故意孤岛(unintentional islanding)，，'当失去公用电网所提供的稳定性时，本地孤岛负载的有功和无功 功率与分布式发电机的发电之间的差异可能导致电压的突然大的变 化。通常这会引起分布式发电机保护装置立即动作并跳闸。但是，如果本地孤岛负载的有功和无功功率与有功和无功发电相 匹配，就不会出现触发(trigger)保护装置的电压跳变。除非有可供 选择的孤岛检测，否则分布式发电机将继续工作下去。即使一些分布 式发电机被设计成在孤岛中运行，仍然存在许多与孤岛相关的潜在严 重问题—分布式发电设备(例如电动发电机组)会在电网停电期间成为 隔离的电源，这对电网人员和设备造成危害。-未受控制的电压和频率偏移可能会使用户设备损坏。-电网设备，例如电涌放电器，可能会因移动中性基准(shift neutral reference)或谐振过程中出现的过电压而损坏。-电网人员或公众可能会因分布式源对线路的无意中通电而受到 伤害。因此，希望检测到非故意失步时立即反应。为应对上迷分布式发 电中的安全问题，提出了保险商实验室标准(UnderwritersLaboratories Standard ) UL 1741。标准UL1741要求， 一旦与公用电 网断开连接，分布式发电机在两秒内跳闸。
技术介绍
在"Islanding Detection Method of Distributed Generation Units Connected to Power Distribution System", J. E. Kim， J. S. Hwang, IEEE 2000中，对基于同步发电机的分布式发电提出了一种方法。为 检测孤岛，增大发电机的内部电磁场，并检查无功功率流和负载电压 的变化。因为电力发电机的内部阻抗达到电力发电机额定值的百分之 几，所以当存在电网时，产生的电压中百分之一的变化会引起无功功 率的大的变化。因为公用电网的稳定性，负载电压不受影响。 一旦连 接的断路器断开，无功功率不会有显著变化，负载电压将以与内部电 压变化相同的比例变化。使用该信息检测失步。在"Performance of Inverter Interfaced Distributed Generation"， Simon R. Wall, IEEE 2001中，提出了一种方法，其中通过增加额外的 干扰频率来干扰如图3所示的锁相环(PLL)的频率输出。当存在公用 电网时，负栽电压几乎没有变化。增大频率会增大逆变器内部电压的 相位角。由于在存在公用电网电压时负载电压保持稳定，所以有功和 无功功率控制H^补偿角误差。^岛网络的積况下，频率的增大会引起内部电压角增加。由于负栽阻抗比电力发电机的内部阻抗高很多， 所以负载电压会跟随相位角的变化。这不会显著改变有功和无功功率， 但是PLL会看到电压相位超前，并会进一步增大频率以保持一致。这 个过程会一直持续到激活(activate)频跳(frequency-trip)的变化率或 者过频遏匕(over frequency-trip )出现。在 "An Improved Anti-Islanding Algorithm for Utility Interconnection of Multiple Distributed Fuel Cell Powered Generations", CH. JERAPUTRA等人，IEEE 2005中，对多重分布式 燃料电池发电(DFPG)的电网互连提出了一种反孤岛算法。当功率控 制算法连续扰动DFPG提供的无功功率时，所提出的算法计算相对于无 功功率的频率偏移变化率的互相关指数，以确认孤岛。如果该指数超 过50%，则算法进一步启动无功功率扰动，并继续计算相关指数。如果 该指数超过80%，则可以确认出现孤岛。所提出的方法能够检测存在独立工作的几个DFPG时孤岛的出现。
技术实现思路
本专利技术的目的是，提出一种用于检测分布式电力发电机的孤烏的 新方法，并提供一种用于检测分布式电力发电机的孤岛操作的装置.本专利技术方法包括以下步骤引入无功电流基准(reference)波， 检测由无功电流基准波的变化引起的负载电压变化，并确定检测的负 载电压变化是否超过预定的孤烏检测阈值，它表明失步和电力发电机 的孤岛操作。当存在电网时，本地孤岛负栽电压与电网电压相同。在 电网断开连接的情况下，本地孤岛负栽电压由逆变器或分布式发电机 提供。无功电流基准波可以是方波、斜波、正弦波或梯形波。每当基准 电流达到(pass)阈值，或在方波情况下基准电流值改变时，对负栽电 压进行取样。优选地，每当检测的负栽电压变化超过预定的孤岛检测阈值时， 计数器值增加，而且如果在预定时间段内计数器值的增加超过预定值， 则检测到失步。如果在预定时间段的开始复位计数器值，那么如果在 预定时间段结束时计数器值超过预定值，则检测到失步。如果电压的预定孤岛检测阈值被选择为至少约为阻抗大小的5將， 则孤岛检测的可靠性是让人满意的。对于显著低于阻抗大小的50%的 值，会有错误检测孤岛操作的一定风险。如果使用的注入电流是谐波，则其频率优选设置为低于逆变器的 LCL过滤器转角频率(corner frequency )。否则，注入电流的大部分 会被电容器过滤掉，只有小部分会到达公用电网。通过本专利技术的失步检测，即使本地孤岛的有功和无功负载与分布 式发电机的有功和无功发电正好匹配，也可以在最短时间段内检测到 孤岛。因此，即使没有突然的电压变化，也可以立即检测到非故意的 孤岛，且电子控制设备可以安全地关掉分布式电力发电机。附图的筒要说明将根据附图更具体地解释本专利技术的方法和装置。附图示出 图l是电网操作中的电路模型；图2是标准UL 1741定义的反孤岛测试的谐振电路； 图3是典型的一般锁相环(PLL); 图4是为本专利技术的失步检测而产生的无功电流基准；以及 图5是用于孤岛检测的本专利技术的逻辑。优选实施例如上所述，分布式发电机产生并向公用电网馈送有功功率，且它 们中的一些还具有以孤岛模式运行的能力。但是，出于安全原因，在 非故意孤岛中不出现这样的发电是重要的。维修人员断开断路器或远 端断路器的跳闸，可能产生非故意孤岛。这种情况示意性地在附图说明图1中 示出。当进线(incoming)断路器Be断开时，基于电力电子的分布式 发电机DG—也常被称作分布式源(DR)或不间断电源(UP本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测分布式源的孤岛操作的方法，所述分布式源具有本地孤岛负载（Ｚ↓［ｌｄ］），包括以下步骤：引入无功基准波电流；通过测量、取样和存储当前负载电压值（ｕ（ｔ））并通过将当前负载电压值与先前测量、取样和存储的负载电压值（ｕ（ｔ－ｄｔ））相比较，来检测由无功基准波电流引起的本地孤岛负载电压的变化，每当基准波电流达到阈值时，所述负载电压的变化就被检测到；以及确定检测到的负载电压变化是否超过表明分布式源的孤岛操作的预定孤岛检测阈值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：S庞纳卢里，B龙纳，
申请(专利权)人：ABB瑞士有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]