分布式发电系统中的孤岛检测方法研究.pdf

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1、第1期总第223期农业科技与装备No．1TotalNo．2232013年1月AgriculmralScience&TechnologyandEquipment13n．2013分布式发电系统中的孤岛检测方法研究郑达，吴秀华(沈阳农业大学信息与电气工程学院，沈阳110866)摘要：孤岛效应是分布式发电系统并网时存在的一个重要问题。针对传统孤岛检测方法存在的不足，提出一种采用无源检测和有源检测方法相结合的混合式孤岛检测方法，并通过仿真验证该方法的有效性。为孤岛效应的检测提供一个新途径。关键词：分布式发电；并网；孤岛检测；方法中图分类号：TM611文献标识码：A文章编号：1674

2、—1161(2013)01-0043—03孤岛效应是分布式发电系统中普遍存在的问题。在分布式发电系统并网时．一旦电网因故障或维修跳闸断电。而分布式发电系统没有及时检测出停电状态，将使并网的分布式发电系统与用户之间形成一个自给自足的供电状态，这种状态就是孤岛发电系统(如图1所示)。图2分布式发电系统并网功率流向图Figure2Powerflowgraphinparallelofdistributedgenerationsystem供给用户负载的有功功率和无功功率；P，Q’分别为分布式发电系统输送给电网的有功功率和无功功率。此时并网逆变器的负载阻抗为：图1分布式发电系统并网结

3、构图Figure1Gridsb眦m心of酬bu‘edge眦翰伽nsy8tem式中：Iz

4、_孤岛效应的出现给系统设备带来很多危害：电压及频率产生很大波动，造成设备损坏；分布式发电系统在重新接入电网时，产生电网重新跳闸；故障不能彻底清除，干扰电网的正常供电。此外，孤岛效应还会使线路带电，从而危及电网维修人员的生命安全。1孤岛效应的发生机理分布式发电系统并网时的功率如图2所示。当断路器S闭合时，分布式电源通过并网逆变器和变压器与电网相连，此时功率为：辟B—P(1)Q=Q10d+Q’(2)式中：P，Q分别为分布式发电系统所提供的有功功率和无功功率；‰，QⅢ分别为分布式发电系统提收

5、稿日期：2012—12—09作者简介：郑达(1985一)，男，硕士，从事地方电力系统及其自动化方面的研究。Z=IZI<(p1饵丽(3)；妒=盯ctan[尺(击一∞c)]；R，L，C分别表示用户的负载。负载的固有谐振频率为：∞产吉(4)当由于故障或维修而断电时，断路器S断开。一般情况下，分布式发电系统输出的功率与用户负载消耗功率之间的差距会导致系统电压和频率产生较大变化，因而通过对系统电压和频率的检测，能很快查出孤岛效应。但如果分布式发电系统提供的有功功率、无功功率与用户负载的有功功率、无功功率相匹配，即当P=O，Q7=O时，使P-‰，Q=Q砌，那么此时公共连接点(PCC)

6、处的电压和频率变化很小，很难通过检测系统电压和频率来判断是否有孤岛效应产生。2孤岛效应的检测方法孤岛效应的检测一般分为两个大的类别。即远程通信法的孤岛检测和本地法的孤岛检测。农业科技与装备2013年1月远程通信法是指利用装有信号发生器的无线通信手段来检测断路器的开断情况，发出载波通信，根据信号的变化来判断孤岛效应是否发生。远程通信法可以通过直接安装发生器来进行控制．这样可以大幅度削减盲区，增加供电可靠性；但是对于多个分布式发电系统来说．需要安装多个发生装置，从而加大了投资的成本。本地法又分为无源检测法和有源检测法。无源检测法是通过检测频率、电压、电压的相位或电压谐波等来判

7、定是否发生孤岛效应，此法简单方便，对电能质量无影响：但当分布式发电系统输出的功率与用户负载的功率相同时。很难检测出孤岛的产生，所以检测盲区较大。有时也会有误判断。有源检测法是在并网逆变器主动加人一种扰动。一般系统在正常并网工作时，系统内功率平衡，扰动不会带来变化；当分布式发电系统与电网断开时．由于扰动的关系使得电压、频率或功率等产生变化，从而可以判断出孤岛效应的发生。有源检测法比无源检测法的盲区小，但加入的扰动会影响电能质量，有些控制较为复杂且难以精确掌握。3混合式孤岛检测方法无论是无源检测法还是有源检测法，单独使用其中的一种都会有一定的不足．因此，近些年来人们开始研究混

8、合式的孤岛检测方法。一般是以一种无源检测法和一种有源检测法相结合的方式出现。本文提出的混合式孤岛检测方法是利用无源检测法中的相位突变法和有源检测法中改进后的有功功率扰动法。3．1相位突变法相位突变法(如图3所示)是利用并网逆变器输出电流i与PCC点电压‰的相位差来检测是否发生孤岛效应的一种无源检测方法。当分布式发电系统正常并网工作时．受到电网电压的钳制，并网逆变器侧的输出电流i与电网电压以同相；当断路器S断开时，公共节点PCC处电压‰不再受电网电压的钳制，从而使得公共节点电压‰的相位发生突变。此时，公共节点处电压‰和其输出电流