[发明专利]发电机网络和本地电力系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种发电机网络和一种本地电力系统。

背景技术

检测市电损耗供电(loss-of-mains electrical supply)的现有方法被分为两类，无源方法和有源方法。

检测市电损耗供电的无源方法基于的是“ROCOF”(频率改变速率)、检测继电器或“矢量移位”继电器。这两种方法按大致相同的原理而操作。当发生市电损耗事件时，电力系统的一部分与该电力系统的剩余部分隔离，从而形成功率孤岛(power island)，其包含一个或多个本地发电机以及负载(其被称为“俘获负载(trapped load)”)。电力系统的剩余部分包含多个发电机和负载。在功率孤岛内，在本地发电机与俘获负载之间通常存在有限失衡。所有发电机和功率孤岛内俘获的负载被认为处于这种平衡中。只要失衡大得足以产生频率改变ROCOF-频率改变速率(其上升到ROCOF的阈值之上)、矢量移位继电器或相似检测继电器，实际(real)功率或无功功率中的失衡就使得能够检测市电损耗。如果实际功率和无功功率二者在功率孤岛内、在功率孤岛发电容量的近似2.5％内都具有良好平衡，则存在的风险在于，对于正常ROCOF继电器设置，功率孤岛的检测可能不会发生长达多于2秒。

理论上，如果有功功率和无功功率生成(generation)和需求二者皆在功率孤岛内平衡，则可能无法在平衡盛行的同时检测市电损耗，有可能达到若干分钟时段。这对电力系统的操作造成危害，并且不具有检测市电损耗的潜在能力成为对于部署分布式发电机的障碍。然而，负载和发电(generation)中自然发生的改变意味着发电和负载之间的良好平衡不太可能持续。此外，如果电力系统偶尔变得孤立(island)，则AVR(自动电压调节器)和发电机管控器(governor)的标准下降控制环在并网(grid-connected)模式下通常变得不稳定或被使得不稳定。因此，如果电力系统初始非常良好地平衡，则在实验室中已经示出实际检测时间高达12秒，具有标准并网控制算法和最小负载/发电波动。

检测对于逆变器(inverter)连接的发电机特定的市电损耗供电的有源方法基于的是具有谐波内容的电流以稳定状态方式或突发(burst)方式注入电力系统。发电机的很多操作者反对刻意注入谐波电流，因为这可能危及电功率的质量。

检测对于包括同步发电机的所有类型的发电机可应用的市电损耗供电的有源方法基于的是刻意变化发电机的无功功率输出、无功功率抖动，并且测量主电压和频率中的相应改变。在市电损耗后主电压和频率的改变较大，并且这是用于检测市电损耗的基础。然而，已知的是，这种技术并未实际应用。对于同步发电机，场电流将需要以合适的频率进行调制。该频率必须足够高以将检测时间保持为低于2秒，但足够慢以让场驱动器跟踪。当非有意孤立时，调制并不产生与电力系统的剩余部分(其不再与之连接)的改变的无功功率交换，而是在本地电力系统中产生调制的AC RMS电压电平。如果检测到与场电流调制频率对应的这种AC RMS电压量级的扰动，则生成市电损耗跳闸信号。

检测市电损耗供电的另一可能的所提出的方法是使用无功功率抖动来改进矢量移位继电器保护或ROCOF的区别能力。然而，已知的是，这种技术并未实际应用。在检测频率改变速率之后，发电机的激励改变，以在市电损耗和与市电损耗无关的电力系统宽频率干扰之间进行区别。这避免妨碍对电力系统的连续刻意干扰。

检测市电损耗供电的无源方法依赖于在对跳闸保护继电器的发电与负载之间存在足够的失配。这依赖于机会，并且这是不可接受的。

检测市电损耗供电的有源方法依赖于无功功率抖动，以在电力系统内引入变化的无功功率流。无功功率流的这些变化必须在大约2Hz或稍微之上的频率处，以便使得能够在2秒内进行检测。这种周期无功功率变化使得由于电力系统的设备的阻抗而在本地产生小电压改变。这种周期电压改变可以抵抗白炽灯的闪烁。如果电力系统自身是小的(例如，在船上)，则在这些频率处的周期无功功率变化流可以激励电力系统中的振荡。

还存在在公开的欧洲专利申请EP1574672A2中所描述的用于电功率设施的有源反孤岛系统、以及在公开的美国专利申请US20060082936A1中描述的用于基于同步机器的分布式发电机的反孤岛保护系统。

发明内容

因此，本发明寻求提供一种新型电力系统，其减少(优选地克服)上述问题。