[发明专利]基于相位偏移和频率变化的复合型孤岛检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及属于配电网的保护与控制技术领域和分布式发电技术领域，更具体地说是涉及一种分布式同步发电机的基于相位偏移和频率变化的复合型孤岛检测方法。

背景技术

并网运行的分布式电源需安装孤岛检测装置，快速、准确地检测出孤岛状态，一旦孤岛发生立即采取相应措施，消除孤岛运行可能产生的危害。由于分布式发电机(DG，DistributedGenerator)的种类及其并网方式不同，其孤岛检测的方法也不同。对于同步发电机而言，一般采用基于本地(DG侧)电气量变化的被动检测法。其中，利用DG端电压相位偏移进行孤岛检测是一种运用于实际的孤岛检测方法，但该方法存在灵敏度及可靠性问题。

相位偏移法的依据是孤岛发生瞬间DG输出的有功功率与负载有功功率的不平衡，从而引起DG端电压频率的变化及相位的偏移。当孤岛瞬间功率不平衡的程度较小时，DG端电压的相位偏移量很小，而DG与电网并联运行时负载的变化也会引起同样大小的相位偏移值，装置无法区分孤岛与非孤岛。为防止孤岛检测装置误动，必须设定一个较高的相位偏移动作值，从而降低了检测装置的灵敏度。仅靠检测相位偏移不能解决灵敏度和误动的矛盾。

发明内容

针对传统相位偏移法存在的灵敏度和可靠性问题，本发明提出了一种基于相位偏移和频率变化的复合型孤岛检测方法，将频率变化引入孤岛检测，与相位偏移相结合组成复合判据，在保证可靠性的前提下，有效地提高孤岛检测装置的灵敏。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于相位偏移和频率变化的复合型孤岛检测方法，它通过检测DG端电压的相位偏移量Δθ和频率变化值Δf来判断DG是否处于孤岛运行状态；

首先，设置两个相位偏移动作值Δθ₁和Δθ₂，且满足Δθ₁＞Δθ₂；当分布式发动机端电压的相位偏移角Δθ＞Δθ₁时，直接判断DG为孤岛运行；而当Δθ₁＞Δθ＞Δθ₂时，引入频率变化值Δf作为辅助检测量，只有同时满足Δθ＞Δθ₂且Δf＜Δf₁时，Δf₁为频率变化动作值，检测装置才动作，判断为孤岛状态；孤岛检测的复合型动作判据归纳如下：

Δθ＞Δθ₁    (1)

或Δθ＞Δθ₂且Δf＜Δf₁(2)

上述判据(1)用于孤岛瞬间DG和负载有功功率不匹配程度较大时的情况，而判据(2)用于孤岛后DG所带负载有功功率变化不大的情况，即传统相位偏移法无法检测出的孤岛状况，通过引入频率变化量，将相位偏移和频率变化相结合，判断DG是否处于孤岛状态。

所述频率变化动作值Δf₁的选取应大于孤岛瞬间功率不匹配程度较小时产生的频率变化最大值，相位偏移动作值Δθ₁应大于DG与电网并联运行时负载的变化引起的相位偏移最大值，Δθ₂的选取与灵敏度要求有关，选取的值越小灵敏度越高。

图1为安装有相位偏移继电器的分布式发电系统等值电路，假定分布式电源为同步发电机。在正常运行情况下，如果断路器CB₂跳开则会形成孤岛，由于DG所带负载功率的突然增加(或减少)，DG端电压U和电动势E之间的功角δ会发生变化，端电压将从孤岛前的u跳变到一个新的值u′，其相位也会随之改变。随着时间的推移u′与u之间的相位差Δθ逐渐增大，直至DG的频率重新回归到额定值，如图2所示。端电压的这种变化称之为相位偏移，相位偏移法就是基于这一特性而建立的一种孤岛检测方法。相位偏移继电器不间断地检测端电压U的相位变化值Δθ，如果Δθ大于继电器设定的阈值α，则发出孤岛运行信号。