基于小波分析的负序电流扰动孤岛检测方法研究

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1、基于小波分析的负序电流扰动孤岛检测方法研究第1章引言1.1课题及背景本课题来自导师的湖北省教育厅科技项目变系数的电压正反馈孤岛检测技术研究。随着科技产业的发展和消费群体的增加，全球能源结构调整加快；能源消费主体逐渐被发展中国家所代替，能源消费重心进一步向发展中国家转移，形成以中国、印度等为代表向亚洲转移的发展态势；能源竞争局势日益紧张[1][2]，能源问题已上升为各国制定国家安全战略优先考虑的领域。隶属于美国能源部的美国能源信息署（theEnergyInformationAdministration,EIA）[3]2011年的能源评论年度报告预测到2035年世界一次能源需求总量将达到16

2、9.6亿吨油当量，其中经济合作与发展组织国家的一次能源需求总量将达到56.8亿吨油当量，占全球总量的比重降至33.5%；其他国家的一次能源需求总量将达到112.8亿吨油当量，占全球总量的比重增至66.5%。以巴西、印度和中国为主体的发展中国家的能源需求增速超过世界平均水平，并不断增强在世界能源需求格局中的地位。表1-1为EIA对部分国家/地区一次能源消费量的预测数据，可以看出中国、印度的能源消费需求旺盛，其年均增长率都保持在3%左右远高于其他发达国家，巴西的能源需求量增速也保持着较高的幅度，而日本能源需求量保持稳定。近年来，全球能源需求量增幅受金融风暴、经济下行的影响有所放缓，与之相反的

3、是中国经济的稳健增长使得其能源消费量不断攀升，EIA预计其能源消费量涨幅在2013至2035年间将超过75%，然而我国能源突出问题包括供给压力巨大，利用程度低，环境保护矛盾突出，能源技术创新水平低的局面仍未改变。分析各省地区十二五规划可以看出我国能源消费总量到2015年将超过50亿吨标准煤；不合理的能源生产结构导致我国生态环境日益恶劣，煤炭资源开发规模受生态环境制约越来越强，石油产量受资源、技术等因素制约难以大幅度提高；天然气开采难度大，开采成本也相应的水涨船高；海洋油气权益与周边国家容易出现局部冲突。在我国以燃煤为主的能源消费环境下，空气污染造成的环境和健康经济损失到2020年将达到国

4、内生产总值的13%。保障能源多样化利用和经济可持续发展是满足我国能源需求的重要途径。可再生能源具有经济环保、发电方式灵活可靠、易分配等特点脱颖而出，以光伏发电为例，其发电过程中不排放任何废物的优点能够保证全球气候变化得到有效遏制。由于可再生能源主要以发电的形式满足人们消费需求以及可再生能源发电技术的日益进步和生产成本的不断下降，使得风电、光伏发电发展得以急剧增长，其中并网型光伏发电技术年平均增长率在40%，累计安装光伏并网系统的容量已占总容量的95%以上。澳大利亚计划可再生能源承担20%的电力供应，德、法、英三国规划可再生能源消费比重的环比增长速度为18%、23%和15%。.......

5、..1.2孤岛检测研究意义孤岛检测技术已经成为目前光伏并网系统的热点与难点[4]，逆变器侧的孤岛效应是指当电网停止向负荷供电时，停电区域的电力供给由其连接的光伏并网系统持续供电，并连同附近负载形成电网公司无法控制的独立子网运行状态。光伏并网系统处于孤岛运行状况时产生的危险有：电压、频率偏离正常范围太大甚至失去控制，导致孤岛内的电气设备需要降容运行；持续运行的孤岛故障导致断路器、熔断器动作电流降低而失效；电网恢复供电时由于合闸相角差值过大产生的冲击电流损坏并网设备甚至导致电网重新跳闸；孤岛出现不正确接地，引起人员出现电击伤亡事件。所以，研究有效可行的孤岛检测方法准确、及时检测出孤岛效应对消

6、除孤岛危害具有很重要的现实意义。为有效及时地检测出孤岛效应，光伏并网系统反孤岛方案须满足两点要求：（1）能够检测出所有不同形式的孤岛系统。孤岛系统形式取决于负载特性和分布式并网系统结构，其运行状况可能存在很大差异。（2）满足在标准规定时间内检测出孤岛。孤岛检测方案必须在重合闸发生前使分布式发电装置从供电线路断开，其方案的选择须考虑同步发电机、异步发电机和并网逆变器等发电装置的工作特性。孤岛检测方法[5][6]主要分为三类，其中远程通讯检测法如联锁跳闸通讯方案受无线信号覆盖范围、线连接区域大小制约不能广泛应用；电力线载波通讯检测由于需要电力线路中的通讯系统造成其成本十分高昂，其次载波信号容

7、易干扰同系统中其他通信设备如自动读表装置。被动检测法实时监视电力系统主要参数变化，检测电网断电时公共耦合点电压和频率波动、相位跳变或谐波量变化等变量判断孤岛效应是否发生。被动检测法在并网逆变器输出功率与负荷功率存在功率匹配时容易失效进而导致检测盲区的必然存在。主动检测方法[7]是在逆变器输出功率、频率或相位中有意引入扰动信号来改变电力系统参数，根据配电网对扰动的响应波形判断孤岛现象是否发生，主要方法有：瞬时功率扰动法；主动移频、移相