基于电网负序的单两相孤岛检测方法

摘要

本发明涉及一种基于电网负序的单两相孤岛检测方法，用于检测与电网并网运行的分布式电源发电系统是否发生单两相孤岛效应，该方法包括：（1）检测分布式电源发电系统输出的三相电压的负序分量；（2）根据负序分量计算出各相电压的相角偏移量；（3）判断各相电压的相角偏移量或其相关量是否超出设定允许的阈值，若是，则该相发生孤岛效应。本方法利用电网的负序分量而获得三相电压的相位偏移量，从而准确的反映出电网的电压状态，并以此来判断是否发生单两相孤岛现象，其克服了现有方法存在的不准确及不稳定的问题。

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测并网运行的分布式电源发电系统是否发生孤岛效应 的方法，具体地说，涉及一种利用电网负序分量来判断是否发生孤岛效应的方 法。

背景技术

并网运行的分布式电源在大电网发生故障等情况下，未能及时检测出停 电状态而不能迅速将自身切离市电网络，而形成的一个由分布式电源发电系 统向周围负载供电的一种自给供电现象，称之为孤岛效应。孤岛效应将会对 整个配电系统设备及用户端造成不利的影响，包括：危害电力维修人员的生 命安全；影响配电系统上的保护开关动作程序；孤岛区域发生的供电电压和 频率的不稳定性质会对用电设备带来破坏等。因此作为安全可靠的并网分布 式发电装置，必须能及时检测出孤岛效应并避免所带来的危害。

现有的孤岛检测方法主要分为被动检测和主动检测，目前大多使用主动 检测方法。主动检测方法主要有电网阻抗测量，相位跳变，频率扰动，有功 扰动以及无功扰动。其中相位跳变容易误判，电网阻抗不易实现，有功扰动 则会引起电网的不稳定，因此主要应用频率扰动和无功扰动方法。

频率扰动法的原理基于电网频率在正常情况下不被改变。系统给出与实 际电网存在一定偏差的频率指令，在非孤岛情况下并不造成并网电流的频率 变化，而在孤岛情况，逆变器输出频率发生改变，同时通过正反馈机制检测 出孤岛现象。

无功扰动法与频率扰动机制相似，通过在孤岛情况下输出无功扰动从而 引起逆变器输出频率的变化，同时通过正反馈机制检测出孤岛现象。

在单两相孤岛情况下，上述的大多数方法失效，故一般采用无功扰动检 测三相电压的相位方法，同时通过正反馈机制检测孤岛现象。

在单两相孤岛情况下，若采用无功扰动检测三相电压的相位方法，需要 使用过零点方法来检测三相电压的相位，而在实际情况中，电网存在一定的 波动，使得利用过零点检测出的相角不准确并且不稳定，从而对孤岛检测带 来影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够实时地反应电网电压状态，从而快速、稳 定、准确地检出相位偏移进而判断孤岛现象的方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于电网负序的单两相孤岛检测方法，用于检测与电网并网运行的分 布式电源发电系统是否发生单两相孤岛效应，该方法包括

（1）检测所述的分布式电源发电系统输出的三相电压的负序分量；

（2）根据所述的负序分量计算出各相电压的相角偏移量；

（3）判断所述的各相电压的相角偏移量或其相关量是否超出设定允许的 阈值，若是，则该相发生孤岛效应。

上述方案中，向所述的分布式电源发电系统中给定无功扰动来判断其是否 发生单两相孤岛效应，并将所述的各相电压的相角偏移量或其相关量作为所述 的分布式电源发电系统的正反馈量。

所述的各相电压的相角偏移量的计算方法为

$\left(\begin{array}{c}{\theta }_1=k·\left(V_q^{-}\right)\\ {\theta }_2=k·(V_d^{-}-\sqrt{3}{V}_q^{-})\\ {\theta }_3=k·(V_d^{-}+\sqrt{3}{V}_q^{-})\end{array}\right)$

其中，θ_p为各相电压的相角偏移量，p为1或2或3，k为比例系数，为 所述的负序分量的d值，为所述的负序分量的q值。

所述的相角偏移量的相关量为其绝对值、其最大值及最小值、不同扰动 下的Δ值或不同扰动下的Δ值的最大值及最小值。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本方法 利用电网的负序分量而获得三相电压的相位偏移量，从而准确的反映出电网的 电压状态，并以此来判断是否发生单两相孤岛现象，其克服了现有方法存在的 不准确及不稳定的问题。

附图说明

附图1为三相电压和三相电流的矢量示意图。

附图2为本发明的方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。

实施例一：一种基于电网负序的单两相孤岛检测方法，用于检测与电网 并网运行的分布式电源发电系统是否发生单两相孤岛效应。分布式电源发电系 统中设置有三相逆变器与电网相连，该方法是基于三相逆变器的控制系统。如 附图1所示，正常情况下，三相逆变器输出的三相电流I_a、I_b、I_c成120°角 且幅值相同。而三相电压U_a、U_b、U_c也成120°角且幅值相同。此时分布式 电源发电系统中的三相逆变器输出的三相电压的正序分量为V_p。假设A相发 生孤岛，则A相电压的矢量变为U_a’，此时三相逆变器输出的三相电压的正序 分量变为V_p’，而负序分量为V_n。此时，可以通过如下方法检测该单相孤岛现 象。

如附图2所示，向分布式电源发电系统中给定无功扰动Iq。首先，检测 分布式电源发电系统输出的三相电压的负序分量。然后，根据负序分量计算出 各相电压的相角偏移量。各相电压的相角偏移量的计算方法为

$\left(\begin{array}{c}{\theta }_1=k·\left(V_q^{-}\right)\\ {\theta }_2=k·(V_d^{-}-\sqrt{3}{V}_q^{-})\\ {\theta }_3=k·(V_d^{-}+\sqrt{3}{V}_q^{-})\end{array}\right)$

其中，θ_p为各相电压的相角偏移量，p为1或2或3，k为比例系数，为 负序分量的d值，为负序分量的q值。

最后，判断各相电压的相角偏移量或其相关量是否超出设定允许的阈值， 相角偏移量的相关量为其绝对值、其最大值及最小值、不同扰动下的Δ值或 不同扰动下的Δ值的最大值及最小值。若是，则该相发生孤岛效应，并将各 相电压的相角偏移量或其相关量作为分布式电源发电系统的正反馈量。

由于电压负序分量稳定且能够实时反映电网电压状态，因此当电网电压发 生偏移时，可以快速、稳定且准确地检测出相位偏移，从而解决过零点检测相 位带来的不准确及不稳定的问题，故可利用电压负序分量准确的判定孤岛现 象。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项 技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护 范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保 护范围之内。