一种基于主动频率偏移法的孤岛检测方法技术

本发明专利技术涉及一种基于主动频率偏移法的孤岛检测方法，通过sign()函数对频率差值的自适应判别，克服了传统的主动频率偏移法无法判断负载特性导致的检测效率大大降低甚至检测失败的问题以及通过加入二次扰动量的方式减少了孤岛检测的动作时间并提高了检测精度。最后，通过对正反馈增益系数及初始扰动值的优化，缩小了检测盲区，提高了孤岛检测的检出率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于主动频率偏移法的孤岛检测方法
本专利技术涉及电力系统
，尤其是涉及一种基于主动频率偏移法的孤岛检测方法，该方法可以应用于分布式发电与电力系统的并网中，用来检测并消除孤岛效应，从而保证分布式系统可靠运行。
技术介绍
微电网灵活控制的关键问题之一是孤岛检测问题。孤岛是指电网因故障事故或停电维修而跳闸后，用户端的DG系统未能即时检测出停电状态而将自身切离系统，形成由DG系统和周围的负载组成的一个自给供电的孤岛。在分布式并网发电系统中，有效、及时地检测孤岛效应对整个并网系统具有重要的意义，孤岛状态的检测是整个孤岛问题研究的基础。国内外的学者提出了多种孤岛检测方法，它们可分为远程法、本地被动法、本地主动法三类。远程法需要添置设备，实现成本高，操作复杂，需要很多认证，经济性低。由于投入成本较高，此法未在小型的DG中得到广泛应用，它适合于大功率分布式电站的并网。随着智能电网的发展，此法会有很大的发展潜力。被动法是通过检测电网断电时逆变器输出的端电压幅值、频率、相位、谐波是否出现异常来判断是否产生孤岛。被动法NDZ(non-detectionzone，非检测区)较大，为了减小NDZ，常提高装置的灵敏度，但会引发设备无故障跳闸，影响系统的正常运行；且门槛阈值难以设定，既要高于正常运行时的值，又要小于孤岛时的值。在某些特定的情况下，NDZ很大；而且某些参数不能直接测量，需要复杂的计算才能得到，其计算误差以及计算时间对检测效果也会产生影响。主动法是通过在逆变器的控制信号中分别加入很小的幅值、频率、初始相位三个变量可以分别对逆变器输出的电压、频率、功率产生小扰动，可通过检测PCC点(公共耦合点)系统响应，来判断是否有孤岛发生。由于引入了扰动量，逆变器输出谐波较大，引起电能质量下降；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；当逆变器输出功率和负载功率接近时，电压和频率的变化量不足以被检测到，孤岛效应仍能发生；在多个逆变器时，扰动可能不同步，检测效果下降甚至无效。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于主动频率偏移法的孤岛检测方法，对传统主动频率偏移检测法存在的对电能质量扰动过大以及检测精度偏低、检测时间过长的问题进行优化，提高电能质量和电力系统的可靠性及稳定性，为分布式发电的并网提供保障，同时优化了传统方法的参数，缩小了非检测区域即检测盲区，提高了可靠性。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于主动频率偏移法的孤岛检测方法，包括以下步骤：步骤1：通过PLL锁相环采集分布式发电电网电压的频率和相位并得到同电网电压同向的正弦信号；步骤2：将分布式发电电网中的逆变器输出的实际电流信号与正弦信号相比较，其误差经放大、信号叠加和滞环比较器后生成逆变器中用于使输出电流跟踪参考信号变化的IGBT开关通断信号；步骤3：利用改进的主动频率偏移法对分布式发电电网并网顺利运行和配电网断电时的频率偏移进行检测。进一步地，所述的步骤3中改进的主动频率偏移法的具体改进包括添加扰动信号、添加二次扰动量、优化设置正反馈增益和优化设置初始扰动值。进一步地，所述正反馈增益为k1，且k1＞0.0531。进一步地，所述初始扰动值为0。进一步地，所述步骤3中的改进的主动频率偏移法，其数学描述公式为：cfk+1＝cfk+k·sign(f-fg)+sign(f-fg)·[k·(f-fg)]2式中，cfk+1为逆变器第k+1个周期输出电流的扰动信号，cfk为逆变器第k个周期输出电流的扰动信号，其初始值选定为电网的额定工作频率与电网电流频率之差的0.06倍，sign表示符号函数，f为电网的额定工作频率，fg为电网电流频率。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术与传统的主动频率偏移法相比，新颖之处在于由于加入了独有的二次扰动量，具有更高的检测精度以及检出率，并且初始扰动值为0，有效降低了输出电流谐波污染的可能性，降低了谐波电流畸变率。(2)本专利技术设计了一种基于主动频率偏移的孤岛检测方法，通过sign()函数对频率差值的自适应判别，克服了传统的主动频率偏移法无法判断负载特性导致的检测效率大大降低甚至检测失败的问题以及通过加入二次扰动量的方式减少了孤岛检测的动作时间并提高了检测精度。最后，通过对正反馈增益系数及初始扰动值的优化，缩小了检测盲区，提高了孤岛检测的检出率。(3)孤岛效应是分布式发电及并网中无法避免的问题，随着分布式能源的比例逐年提高，越来越多的分布式系统接入到电网中，由此带来的孤岛问题也日益严峻。处在孤岛运行状态下，用户电能质量会受到影响，情况严重还将导致电气设备损坏；让原本不带电的线路仍然带电，对线路检修人员的生命安全构成威胁。所以，如何快速、可靠地检测出孤岛运行状态成为热点课题。本专利技术是一种基于主动频率偏移法的孤岛检测方法，该方法可以应用于分布式发电与电力系统的并网中，用来检测并消除孤岛效应，从而保证分布式系统可靠运行，提高供电系统的稳定性。附图说明图1为本专利技术方法的验证模型中主电路部分示意图；图2为本专利技术方法的验证模型中孤岛检测及控制部分示意图；图3为本专利技术验证模型中负载为感性时采用传统方法的公共点电压和逆变器电流的变化示意图；图4为本专利技术验证模型中负载为感性时采用传统方法的公共点频率的变化示意图；图5为本专利技术验证模型中负载为感性时采用传统方法的并网电流THD的变化示意图；图6为本专利技术验证模型中负载为感性时采用改进方法的公共点电压和逆变器电流的变化示意图；图7为本专利技术验证模型中负载为感性时采用改进方法的公共点频率的变化示意图；图8为本专利技术验证模型中负载为感性时采用改进方法的并网电流THD的变化示意图；图9为本专利技术验证模型中负载为容性时采用传统方法的公共点电压和逆变器电流的变化示意图；图10为本专利技术验证模型中负载为容性时采用传统方法的公共点频率的变化示意图；图11为本专利技术验证模型中负载为容性时采用传统方法的并网电流THD的变化示意图；图12为本专利技术验证模型中负载为容性时采用改进方法的公共点电压和逆变器电流的变化示意图；图13为本专利技术验证模型中负载为容性时采用改进方法的公共点频率的变化示意图；图14为本专利技术验证模型中负载为容性时采用改进方法的并网电流THD的变化示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本专利技术保护的范围。实施例1.主要思路针对传统的孤岛检测算法中存在的固定初始截断系数，高谐波畸变率等不足，本专利技术介绍了一种新的主动频移式的孤岛检测算法，在与前人算法相比较的基础上，验证本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于主动频率偏移法的孤岛检测方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1：通过PLL锁相环采集分布式发电电网电压的频率和相位并得到同电网电压同向的正弦信号；/n步骤2：将分布式发电电网中的逆变器输出的实际电流信号与正弦信号相比较，其误差经放大、信号叠加和滞环比较器后生成逆变器中用于使输出电流跟踪参考信号变化的IGBT开关通断信号；/n步骤3：利用改进的主动频率偏移法对分布式发电电网并网顺利运行和配电网断电时的频率偏移进行检测。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于主动频率偏移法的孤岛检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：通过PLL锁相环采集分布式发电电网电压的频率和相位并得到同电网电压同向的正弦信号；
步骤2：将分布式发电电网中的逆变器输出的实际电流信号与正弦信号相比较，其误差经放大、信号叠加和滞环比较器后生成逆变器中用于使输出电流跟踪参考信号变化的IGBT开关通断信号；
步骤3：利用改进的主动频率偏移法对分布式发电电网并网顺利运行和配电网断电时的频率偏移进行检测。


2.根据权利要求1所述的一种基于主动频率偏移法的孤岛检测方法，其特征在于，所述的步骤3中改进的主动频率偏移法的具体改进包括添加扰动信号、添加二次扰动量、优化设置正反馈增益和优化设置初始扰动值。


3.根据权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：王猛，李梦达，王星皓，
申请(专利权)人：上海电机学院，
类型：发明
国别省市：上海;31