分布式发电反孤岛保护检测方法

介绍了分布式发电并网系统孤岛检测的基本方法。根据孤岛检测的基本原理和分布式电源的类型进行分类,从4个大方面(基于通信技术的检测、本地检测、逆变器内无源检测及新型孤岛检测)对孤岛检测方法进行了阐述,对每一方面又根据其不同的检测原理给出了若干具体的检测方法。详细阐述了各种检测方法的理论依据和性能,并比较了其优缺点。对每种检测方法在实际应用中的可行性和效果进行了论述,对分布式发电系统孤岛检测的发展前景进行了展望。     

多机并网对孤岛检测方法的影响研究

分布式发电系统并网运行时,孤岛检测是必须具备的功能。孤岛检测既要求快速准确,又要求尽量减少对电网造成的不良影响。随着大规模分布式发电系统的应用,尤其是微电网的出现,使得系统常连接多台并网逆变器,多逆变器并网系统孤岛检测技术的研究越来越受到关注。本文选取了三种典型孤岛检测方法进行研究,从盲区的角度分析了此三种孤岛检测方法对多机并网的适应性,以期为分布式发电多逆变器并网系统孤岛检测技术的研究奠定一定的理论基础和依据。     

主动移频式孤岛检测法产生稀释效应机理的分析

由于分布式发电系统的孤岛效应会造成多种有害影响,基于并网逆变器的分布式发电系统要求具备孤岛检测功能。主动移频式孤岛检测法是常用的检测孤岛的方法。介绍了几种主动移频式孤岛检测法的工作原理及其在多逆变器并联运行条件下的孤岛检测性能。分析了主动移频式孤岛检测法产生稀释效应的机理并进行了仿真验证。仿真的结果表明, Sandia频率偏移法在多逆变器并联运行时可能会因为稀释效应导致孤岛检测失败,而滑模频率偏移法受稀释效应的影响不大。     

考虑多分布电源的孤岛检测方法研究

随着分布式发电的发展,越来越多的可再生能源转化成电能输送到电网。按照分布式电源的发电原理可分为同步发电机、感应式发电机和基于逆变器的直流发电设备。目前孤岛检测方法的研究主要集中在单一分布式电源或同一类分布式电源,并没有把检测方法应用到多类别分布式电源并网运行,本文考虑了基于逆变器和同步发电机并网,通过仿真分析了同步发电机对基于逆变器孤岛检测方法的影响,为以后孤岛检测方法的研究提供依据。     

低频相位扰动法在多机并联系统中的孤岛检测研究

孤岛效应会对分布式发电系统的安全造成严重危害,所以孤岛检测功能是分布式发电系统必须具备的功能之一.介绍了低频相位扰动法的原理,理论分析了低频相位扰动法在多逆变器并联运行条件下产生稀释效应的机理并在MATLAB/Simulink中进行了仿真验证.仿真结果表明:各逆变器输出电流中的扰动不同步是造成低频相位扰动法产生稀释效应的原因,严重时导致孤岛检测失败.针对导致稀释效应的多逆变器非同步并网问题提出了一种基于通信方式的解决方案.     

基于可拓模式识别的孤岛检测研究

孤岛检测是分布式发电系统必备的功能。针对传统的分布式发电孤岛检测的方法存在检测盲区大或对电能质量有影响的缺陷,提出了基于可拓模式识别的被动式孤岛检测方法。方法通过在逆变器侧测得的谐波阻抗进行训练,根据阻抗的分布特征进行模式识别,可以准确检测在逆变器输出功率和负载功率完全匹配下的孤岛效应。最后通过搭建实验平台和matlab离线数据处理,验证了此方法的正确性。     

分布式新能源发电系统孤岛检测和反孤岛控制技术研究及应用

当新能源发电单元输出功率与本地负荷接近时,现有被动式孤岛检测方法存在孤岛检测死区问题,而主动式孤岛检测方法存在互相干扰及电能质量恶化问题。针对以上问题,基于分布式新能源发电系统的孤岛发生原理,提出了一种反孤岛综合协同控制技术,采用基于多特征量的突变量启动原理进行疑似孤岛状态判断。当判断出现疑似孤岛或孤岛状态判定存在不确定性时,采用可变周期扰动信号注入控制方法,实现了孤岛的准确检测和反孤岛控制。通过仿真和工程应用,验证了方法能够有效干扰孤岛系统稳定运行状态,从而快速、准确地实现孤岛检测,为分布式新能源发电系统的孤岛检测和安全可靠运行提供了有益探索。     

下垂控制并网逆变器的孤岛检测机理研究

分布式发电系统并网运行时,孤岛检测是必须具备的功能。孤岛检测既要求快速准确地检测孤岛,又要求尽量减少对电网造成的不良影响。本文针对微电网中应用越来越广泛的下垂控制并网逆变器进行研究,提出了一种基于相位差变化率检测的改进移相法,该方法具有非破坏性,能够快速准确地检测到孤岛的发生。通过仿真和实验,证明了所提出孤岛检测方法的可行性。     

基于无功功率控制的光伏系统孤岛检测法

孤岛检测是分布式发电并网研究的难点,特别是在逆变器输出与负载功率平衡时难以检测出孤岛。频率或相位偏移等主动检测方法向电网注入谐波,而且在逆变器输出与负载相位匹配时孤岛检测失效。对此提出一种基于无功功率控制的孤岛检测法。与传统方法相比,该方法输出波形中谐波含量小,而且在并网运行时不会因扰动而降低发电量,仿真和实验结果表明逆变器能及时地检测出孤岛并关闭并网发电系统。     

基于可拓模式识别的孤岛检测方法研究

孤岛检测是分布式发电系统必备的功能。针对传统的分布式发电孤岛检测的方法存在检测盲区大或对电能质量有影响的缺陷,本文提出了基于可拓模式识别的被动式孤岛检测方法。该方法通过在逆变器侧测得的谐波阻抗进行训练,可以准确检测在逆变器输出功率和负载功率完全匹配下的孤岛效应。最后通过搭建实验平台和matlab离线数据仿真,验证了该方法的正确性。     

用于分布式发电系统孤岛检测的偶次谐波电流扰动法

孤岛检测是分布式并网发电系统必须具备的能力,但频率或相位偏移等传统主动式孤岛检测方法在并网逆变器输出与本地负载功率平衡时难以有效检测出孤岛现象。针对已有孤岛保护方法的不足,本文分析了不同电流扰动信号对孤岛检测能力的影响,找到了适合多机并网系统快速孤岛检测的偶次谐波扰动信号,在此基础上结合过零点频率检测法,将电流谐波扰动的正反馈引入孤岛检测与保护中。并网逆变器的输出电流参考信号受到微弱扰动信号的影响,孤岛发生时,形成扰动信号的正反馈回路,并迅速累积使公共耦合点电压频率超出限定阈值,从而实现孤岛保护。该方法具有便于实现、对电网污染小、检测速度快及适合多机系统等优点。仿真和实验结果验证了该方法的有效性与可靠性。     

分布式并网发电系统孤岛检测方法研究

目前基本的分布式并网发电系统孤岛检测方法可分为远程检测法、本地被动法以及本地主动法三大类。综述了三大类中常用的孤岛检测方法,分析了它们的原理和性能并对其优缺点进行了比较;结合实际,提出了这些常用的孤岛检测方法的研究进展和发展趋势。     

Disturbance detection in grid-connected distributed generation system using wavelet and S-transform

In this paper, wavelet transform and S-transform based approach is proposed for islanding detection and disturbance due to load rejection in distributed generation (DG) based hybrid system. The two types of distributed generation technology: inverter based and rotating machine based, that consists of photovoltaic, fuel cell and wind systems are considered in hybrid system configuration. The negative sequence voltage signal is analyzed through wavelet transform and S-transform for islanding detection of these resources from the grid. The above two approaches are also used in study of voltage profile at point of common coupling (PCC) with a non-linear load connected. The study for different scenarios in operation of DG system is presented in the form of time-frequency analysis. The energy content and standard deviation (STD) of S-transform contour and wavelet transform signal is also reported for both islanding detection and disturbance due to load rejection.     

一种新的分布式发电孤岛检测方法

分布式发电系统的孤岛运行可能会给系统、用电设备、维修人员等造成伤害,必须采取一定的措施监控分布式发电系统的运行状态,迅速检测出孤岛的产生并将其切离主电网。在传统被动式孤岛检测方法ROCOF法和VS法的基础上,结合两者的优势,通过适当的整定及其配合,提出了一种新的孤岛检测新方法,并利用PSCAD/EMTDC进行了建模仿真验证。结果表明,该方法在孤岛发生时可以有效地做出判断,并且分析了它在各种可能情况下的准确性和可靠性。     

Active islanding detection method for the grid-connected photovoltaic generation system

This paper proposes an active islanding detection method incorporated into the control of the grid-connected inverter to protect the photovoltaic generation system from the islanding operation. The proposed active islanding detection method performs the grid-connected inverter as a virtual resistor with the operation frequency slightly higher or lower than the fundamental frequency of the utility voltage. The function of virtual resistor will not be actuated when the utility is nominal, and the grid-connected inverter can convert the DC power from the solar array to an AC power. When the strong utility is lost, the grid-connected inverter acts as a virtual resistor with the operation frequency slightly higher or lower than the fundamental frequency of the utility voltage. Thus, the frequency and the amplitude of the local load voltage will be away from their normal values under the islanding operation. Hence, the proposed active islanding detection method can immediately detect the islanding operation. A prototype is developed and tested to demonstrate the performance of the proposed active detection method. Both computer simulation and experimental results verify that the performance of the proposed active islanding detection method is expected.     

SVD和神经网络在孤岛检测中的应用

针对传统被动式检测方法存在较大检测盲区(Non-detection Zone, NDZ)、阈值难以确定以及易受电能质量扰动影响的缺陷,研究了一种基于奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)和神经网络的被动式孤岛检测方法。该方法首先对公共连接点(Point of Common Coupling, PCC)处电压和逆变器输出电流进行S变换,提取相应的谐波幅值后,对其进行SVD并构成特征向量,最后运用BP神经网络对孤岛以及非孤岛情况进行分类识别。仿真结果表明,该方法可以有效检测出功率平衡情况下发生的孤岛,而且能防止电能质量扰动对检测准确性的影响,具有很高的准确性、可靠性和实用性。     

含源配电系统孤岛运行状态特征识别与诊断

孤岛效应是分布式发电中较为重要的问题。现有的孤岛检测方法通常分为三类:即有源孤岛检测方法、无源孤岛检测方法和基于通信的孤岛检测方法。重点研究了OVP/UVP方法,并通过修正分布式电源DG的P-V特性斜率来改进了OVP/UVP方法,修正其斜率为正能有效地减小不可检测区,修正其斜率为负将增大其不可检测区。     

Adaptive notch filter for synchronization and islanding detection using negative‐sequence impedance measurement

Dispersed generation (DG) has been found promising for satisfying the requirements of high power quality in distributed systems. One operation situation, namely, an island, is formed when one or more DG systems and an aggregate of local loads are disconnected from the main grid and remain operational as an islanded entity. Islanding is either due to intentional events, e.g. maintenance outage, or due to unintentional events, such as faults, and their subsequent switching actions. Islanding is usually undesirable because of the potential harm it causes to the existing equipment, human safety, power reliability and quality, etc. Accordingly, anti‐islanding schemes are used to immediately detach a DG system from the feeder after islanding. This paper presents an active method of detecting islanding for DG systems by injecting a small negative voltage into the point of common coupling, and then measuring the negative system impedance. In this study, an adaptive notch filter is introduced as a synchronous part instead of a phase‐locked loop and as a signal processing unit as well. The proposed control strategy allows DG systems to detect properly the occurrence of islanding in a balanced distribution system. Simulation results show the overall system performance including synchronization, power control, and islanding detection capability of the simulated DG system. © 2012 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

基于阻抗辨识的下垂控制并网逆变器孤岛检测方法

为了保障安全及并网电能质量,基于并网逆变器的分布式发电系统需要具备孤岛检测功能。传统孤岛检测方法不适用于下垂控制并网逆变器,而现有适用于下垂控制并网逆变器的孤岛检测方法需要改变下垂特性且存在检测盲区的问题。为了解决上述问题,提出一种基于阻抗辨识的下垂控制并网逆变器孤岛检测方法。该方法在公共耦合点注入电压扰动,通过电压、电流扰动信号辨识阻抗,进而依据阻抗变化判定是否出现孤岛效应。利用谐波扰动注入放大孤岛前后特征量差异,提高检测灵敏性。另外,通过递归离散傅里叶变换提取扰动信号,提高了阻抗辨识的准确度和时效性。实验结果验证了所提方法的有效性。