利用PMU测量相量角度数据进行孤岛效应检测的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种利用PMU测量相量角度数据进行孤岛效应检测的方法及系统，通过频率跟踪DFT算法测量配电网系统侧和微电网接入端的相量角度数据，在测量时改进PMU所用的频率跟踪DFT算法，剔除了测量数据中的误差因素，提高了PMU测量精度，能够实现更快、更准确的孤岛检测，避免了传统被动检测法的盲区，为孤岛检测提供了一种新的实现方式。

【技术实现步骤摘要】
利用PMU测量相量角度数据进行孤岛效应检测的方法及系统
本专利技术涉及电网技术，尤其涉及一种利用PMU测量相量角度数据进行孤岛效应检测的方法及系统。
技术介绍
由于化石燃料可用性的降低以及温室气体的大量增加而导致的一系列环境问题，使得人们对环境保护问题越来越重视。分布式发电(DGs)利用太阳能、风能、潮汐能等可再生能源生产出高可靠性的电能，为解决温室气体排放等环境问题做出了重大贡献。与传统的集中发电相比，分布式发电具有能效高、损耗小、污染程度低、安全性高等优点，但也会给电力系统带来很多新的问题，例如频率偏差、电压波动、低频振荡、孤岛效应等。电力系统的孤岛效应就是其中较为突出一项，非计划性孤岛运行严重影响电力系统运行的稳定性，威胁电力设备安全运行甚至危及人身安全，因此，对于含分布式电源的电力系统进行实时的孤岛检测，尽量缩短孤岛运行的持续时间，对于维护电力系统的安全运行、保证用户的用电质量有着重要意义。目前，孤岛检测的方法主要包括主动监测法、被动检测法以及基于通讯信息的检测方法，从事于孤岛检测的专家学者为了克服每种方法存在的缺点和局限性，找到一种既能正确、快速的反应孤岛运行状态同时又不会增加太多投入的孤岛检测方法做了很多研究。现有的采用非特征谐波正反馈与过电压等被动检测相结合的方式进行孤岛检测，减小了电网或负载状态变化引起的误判断风险，实现了孤岛状态准确检测，但未考虑低电压穿越等要求以及电压闪变等工况，对于判断阈值还需要进一步修正。在主动式检测中加入扰动信号来进行孤岛检测，虽然能有效的检测出孤岛，但不同的扰动信号会造成频率、电压等参数的变化，降低系统的稳定性，并对电能质量产生负面影响。
技术实现思路
本专利技术主要目的在于，提供一种利用PMU测量相量角度数据进行孤岛效应检测的方法及系统，以提升孤岛检测精度。本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种利用PMU测量相量角度数据进行孤岛效应检测的方法，包括：步骤1：利用PMU测量配电网系统侧和微电网接入端的相量角度数据，并据此计算所述配电网系统侧与所述微电网接入端之间的相量角度差；步骤2：判断所述相量角度差是否大于设定阈值，当所述相量角度差大于所述设定阈值时，判定产生孤岛效应，否则判定未产生孤岛效应；所述步骤1中，所述PMU通过频率跟踪DFT算法测量所述配电网系统侧和微电网接入端的相量角度数据，利用PMU测量配电网系统侧和微电网接入端的相量角度数据时，根据所述配电网系统侧与所述微电网接入端两节点处的功率和线路参数校准初始时刻的相量角度，从而校准初始时刻的相量角度差。进一步地，所述PMU通过频率跟踪DFT算法测量所述配电网系统侧和微电网接入端的相量角度数据时，所述PMU的采样频率随所述微电网系统频率的变化而变化。进一步地，所述PMU采样的信号经过矩形窗加窗截断处理后，再进行离散傅里叶变换。进一步地，利用PMU测量配电网系统侧和微电网接入端的相量角度数据时，利用误差的近似度量代替插值条件，进行跟踪频率的函数逼近。一种利用PMU测量相量角度数据进行孤岛效应检测的系统，包括：相量角度差测量模块，用于利用PMU测量配电网系统侧和微电网接入端的相量角度数据，并据此计算所述配电网系统侧与所述微电网接入端之间的相量角度差；孤岛效应判断模块，用于判断所述相量角度差是否大于设定阈值，当所述相量角度差大于所述设定阈值时，判定产生孤岛效应，否则判定未产生孤岛效应；所述PMU通过频率跟踪DFT算法测量所述配电网系统侧和微电网接入端的相量角度数据，利用PMU测量配电网系统侧和微电网接入端的相量角度数据时，根据所述配电网系统侧与所述微电网接入端两节点处的功率和线路参数校准初始时刻的相量角度，从而校准初始时刻的相量角度差。进一步地，所述PMU通过频率跟踪DFT算法测量所述配电网系统侧和微电网接入端的相量角度数据时，所述PMU的采样频率随所述微电网系统频率的变化而变化。进一步地，所述PMU采样的信号经过矩形窗加窗截断处理后，再进行离散傅里叶变换。进一步地，利用PMU测量配电网系统侧和微电网接入端的相量角度数据时，利用误差的近似度量代替插值条件，进行跟踪频率的函数逼近。与现有技术相比，本专利技术提供的利用PMU测量相量角度数据进行孤岛效应检测的方法及系统，通过频率跟踪DFT算法测量配电网系统侧和微电网接入端的相量角度数据，在测量时改进PMU所用的频率跟踪DFT算法，剔除了测量数据中的误差因素，提高了PMU测量精度，能够实现更快、更准确的孤岛检测，避免了传统被动检测法的盲区，为孤岛检测提供了一种新的实现方式。附图说明图1是本专利技术实施例利用PMU测量相量角度数据进行孤岛效应检测的方法的基本原理示意图；图2是本专利技术实施例利用PMU测量相量角度数据进行孤岛效应检测的方法的总体流程示意图；图3是输电线路结构等效示意图；图4是输电线路电压偏移量示意图；图5是功率平/失衡时分布式电源端电压曲线示意图；图6是并网/孤岛运行频率变化曲线示意图；图7是PMU计算相量角度差变化曲线示意图；图8是本专利技术实施例本专利技术实施例利用PMU测量相量角度数据进行孤岛效应检测的系统的组成原理示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术实施例提供的利用PMU(PhasorMeasurementUnit，相量测量单元)测量相量角度数据进行孤岛效应检测的方法，包括：步骤1：利用PMU测量配电网系统4侧和微电网1接入端的相量角度数据，并据此计算配电网系统4侧与微电网1接入端之间的相量角度差；步骤2：判断相量角度差是否大于设定阈值，当相量角度差大于设定阈值时，判定产生孤岛效应，否则判定未产生孤岛效应。本专利技术利用PMU测得配电网系统4侧与微电网1接入端处的相量角度数据并计算相量角度差，由于两个测量点(即配电网系统4侧与微电网1接入端处)距离较长，线路参数会使计算的相量角度差产生误差，因此线路参数的影响不能忽略，在剔除相量角度差误差因素时，需要结合两节点处的功率和线路参数校准初始时刻的相量角度差。步骤1中，PMU通过频率跟踪DFT(离散傅里叶变换)算法测量配电网系统4侧和微电网1接入端的相量角度数据，利用PMU测量配电网系统4侧和微电网1接入端的相量角度数据时，根据配电网系统4侧与微电网1接入端两节点处的功率和线路参数校准初始时刻的相量角度，从而校准初始时刻的相量角度差。图2是输电线路结构等效示意图，根据图2可得到线路参数为：上式中，R为线路等效电阻；X为线路等效阻抗。线路上由于阻抗产生的电压横向偏移量ΔU和纵向偏移量δU，如图3所示，可以得出两节点之间的线路电压相量角度差为：当孤岛形成之后，由于孤岛内部功率供求失衡，系统电压、频率都将发生波动。在孤岛检测中，利用频率变化率法(ROCOF)进行孤岛判断是最常用的方法，但是孤岛内功率的不平衡度对其测量的准确度有较大的影响，在不平衡度低的时候存在检测盲区，并且在该区域微电网1中有大功率负荷3投切时会有误操作的可能。因此，需要改进频率变化率法，以改善其缺点。配电网系统4侧与微电网1接入端之间会受到电压和频率波动的影响而出现相量角度差，并且会由于微电网1频率的变动，相量角度差越来越大。如果假设配电网系统4侧的电动势一直保持不变并将其作为基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用PMU测量相量角度数据进行孤岛效应检测的方法，其特征在于，包括：步骤1：利用PMU测量配电网系统侧和微电网接入端的相量角度数据，并据此计算所述配电网系统侧与所述微电网接入端之间的相量角度差；步骤2：判断所述相量角度差是否大于设定阈值，当所述相量角度差大于所述设定阈值时，判定产生孤岛效应，否则判定未产生孤岛效应；所述步骤1中，所述PMU通过频率跟踪DFT算法测量所述配电网系统侧和微电网接入端的相量角度数据，利用PMU测量配电网系统侧和微电网接入端的相量角度数据时，根据所述配电网系统侧与所述微电网接入端两节点处的功率和线路参数校准初始时刻的相量角度，从而校准初始时刻的相量角度差。

【技术特征摘要】
1.一种利用PMU测量相量角度数据进行孤岛效应检测的方法，其特征在于，包括：步骤1：利用PMU测量配电网系统侧和微电网接入端的相量角度数据，并据此计算所述配电网系统侧与所述微电网接入端之间的相量角度差；步骤2：判断所述相量角度差是否大于设定阈值，当所述相量角度差大于所述设定阈值时，判定产生孤岛效应，否则判定未产生孤岛效应；所述步骤1中，所述PMU通过频率跟踪DFT算法测量所述配电网系统侧和微电网接入端的相量角度数据，利用PMU测量配电网系统侧和微电网接入端的相量角度数据时，根据所述配电网系统侧与所述微电网接入端两节点处的功率和线路参数校准初始时刻的相量角度，从而校准初始时刻的相量角度差。2.如权利要求1所述的利用PMU测量相量角度数据进行孤岛效应检测的方法，其特征在于，所述PMU通过频率跟踪DFT算法测量所述配电网系统侧和微电网接入端的相量角度数据时，所述PMU的采样频率随所述微电网系统频率的变化而变化。3.如权利要求2所述的利用PMU测量相量角度数据进行孤岛效应检测的方法，其特征在于，所述PMU采样的信号经过矩形窗加窗截断处理后，再进行离散傅里叶变换。4.如权利要求1所述的利用PMU测量相量角度数据进行孤岛效应检测的方法，其特征在于，利用PMU测量配电网系统侧和微电网接入端的相量角度数据时，利用误差的近似度量代替插值条件，进行跟踪频率的函数逼近。5.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：周步祥，严雨豪，李祖钢，杨明通，陈实，何飞宇，黄河，刘治凡，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川,51