分布式发电系统孤岛检测技术的研究

摘要

随着科学文化和人类经济的迅猛发展,环境问题与经济发展之间的矛盾日益不可调和,经济规模不断扩大,环境污染却持续恶化。为了有效的治理环境问题,新能源获得了各个国家各个行业的大力支持,多种分布式新能源发电系统被广泛运用于生活中。孤岛检测技术是分布式发电并网系统研究中的关键技术,孤岛效应是指电网因为电气故障或其它原因的情况下中断供电时,分布式并网发电系统未能及时检测出断电状态而导致持续向电网供电,使系统和本地负载组成一个自给供电的孤岛状态。孤岛效应会对设备和人员造成非常巨大的危害。孤岛检测技术就是要迅速检测和判断出孤岛效应,做出相应动作。
　　孤岛检测方法主要分为主动式孤岛检测和被动式孤岛检测两大类。被动式孤岛检测技术主要通过检测公共点处的电压或参数变化来判断孤岛;主动式孤岛检测技术则是通过对系统加入不同的扰动来判断。本文针对主动式检测法中主动频率偏移法和滑模频移法展开了深入的研究,主要内容如下:
　　1.分析了孤岛检测技术的研究现状和发展趋势,阐述了孤岛效应发生的机理,根据国际孤岛检测的标准评价了主动式和被动式两大类方法的优缺点。
　　2.针对所有的孤岛检测法都存在不可检测区域(NDZ),本文研究了基于四种不同坐标系定量描述方法来评估孤岛检测的有效性,并分析和比较了它们的优缺点。
　　3.详细分析了主动式频率偏移法和正反馈主动式频率偏移法的算法原理,采用了f0 normQC坐标系推导了这两种方法的NDZ边界,在Matlab/Simulink中搭建模型进行了仿真分析验证。
　　4.阐述了滑模频率偏移法的原理,分析了其存在盲区的原因,并用f0 normQC坐标系推导了孤岛检测方法的NDZ边界。研究了基于滑模频率偏移法的一种优化和改进方法,该方法可以快速、准确的检测判断出孤岛效应,同时减小了滑模频率偏移法的盲区。对滑模频率偏移法及改进方法进行了仿真实验,验证了改进方法的可行性和正确性。

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1 绪论

1.1 研究的目的和意义

1.2分布式发电系统在国内外的研究和发展状况

1.3分布式发电系统的孤岛效应

1.4 本文主要研究内容

2 孤岛检测方法及有效性评估分析

2.1 孤岛效应发生的机理

2.2 孤岛效应的检测标准

2.3 孤岛检测方法

2.4 孤岛检测盲区和有效性评估

2.5本章小结

3 频率偏移检测法研究

3.1主动频率偏移法（AFD）

3.2 正反馈主动频率偏移孤岛检测法（AFDPF）

3.3 AFD和AFDPF孤岛检测技术的盲区分析

3.4 仿真和实验验证

3.5本章小结

4 滑模频率偏移法及其改进方法研究

4.1滑模频率偏移法

4.2 滑模频率偏移法的改进

4.3 仿真实验和分析

4.4 本章小结

5 总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果