Modeling of Nonlinear Magnetizing Characteristics of Pole Transformer for Analyzing Islanding Prevention of Photovoltaic System

With increasing penetration of distributed generators such as photovoltaic (PV) systems in distribution systems, it is very important to quickly detect islanding caused by power system faults in order to assure electrical safety. We have developed a nonlinear magnetizing characteristics model of pole transformers for use in analyzing islanding prevention in PV systems. Basic experiments on the islanding detection were performed for verification of the proposed model. Analytical results obtained by the proposed model agreed well with experimental results.     

基于相位偏移的孤岛检测新方法

利用动模试验数据对基于相位偏移的分布式同步发电机孤岛检测法的特性进行了全面分析,针对其存在的灵敏度和可靠性问题,提出了一种基于电压相位偏移和频率变化的复合型孤岛检测新方法,详细描述了该方法的检测原理.新的孤岛检测方法设置2个电压相位偏移阈值,大定值用于孤岛时分布式发电机(DG)和负载有功功率不匹配程度较大时的情况,而小定值用于孤岛时有功功率不匹配程度较小时的情况,同时将频率变化作为检测量,与相位偏移相结合组成复合判据,判断DG是否处于孤岛状态.动模试验结果表明,新方法在保证可靠性的前提下,可以有效地提高孤岛检测装置的灵敏度.     

Basic Study on Islanding Detection Method for PV Systems by Harmonic Impedance Detection in Case of Including Induction Motor in Load System

It is important that photovoltaic (PV) systems detect islanding caused by power system faults to ensure electrical safety. Thus we propose a novel islanding detection method which detects the harmonic impedance by injecting harmonic currents synchronized with the exciting current harmonics of the pole transformer. For the case in which an induction motor load is included in the load system, basic experiments on islanding detection and simulation analysis are conducted to verify the effectiveness of the proposed method.     

RLC负荷模型分布式发电孤岛检测方法研究

分布式发电系统并网运行时,若主网故障解列断电,就会处于孤岛状态,这是一种危险的不正常的状态。在分析孤岛检测原理的基础上,提出了一种新的检测方法,该法以电网公共节点处电压相位变化与负荷电压变化之比 作为判定孤岛发生的指标。在Matlab/Simulink环境下仿真表明新的方法克服了原有被动式检测法在较严苛的功率缺额条件下效果不明显的缺陷,且在电网电压波动,各类型负荷投切等扰动下不会误动作,实现简单可靠,能够迅速检测到孤岛的存在。     

Experimental Study of Islanding‐Prevention Method by Harmonic Injection Synchronized with Exciting Current Harmonics of Pole Transformer

As distributed generators (DGs) such as photovoltaic (PV) systems are increasingly used in distribution systems, quick prevention of islanding caused by power system failure is essential to assure electrical safety. Various islanding protection methods have been used practically, but the conventional active systems tend to increase the detection time, because mutual interference occurs between active signals due to asynchronous states. A new active islanding detection method, the frequency feedback method with step reactive power injection, also has the possibility of extending the detection time in the so‐called perfect balance area (PBA). Thus we propose a novel method of islanding‐prevention by harmonic injection synchronized with the exciting current harmonics of the pole transformer. We performed an experimental study using prototype inverters equipped with the proposed method. We have shown the feasibility of detecting islanding quickly and reliably, even if the islanding state is in the PBA. The experimental results demonstrate that mutual interference does not occur due to asynchronous states between active signals, and also that the proposed method is applicable to islanding detection system in clustered installation of PV systems.     

基于调制比定向偏移控制的孤岛检测方法

根据孤岛发生时电压幅值变化特点及并网逆变器脉宽调制控制原理,提出一种基于调制比定向偏移控制的主动式孤岛检测方法。该方法采用调制比参数作为脉宽调制的电压控制信号,可在孤岛状态下改变系统公共耦合点的电压幅值。通过调制比定向偏移的控制方法,孤岛发生时可将电压幅值加速降低至检测阈值,实现无盲区孤岛检测,同时不会对电能质量产生负面影响。与传统的电压幅值检测方法相比,该方法有效提高了在不同有功功率环境中检测速度的稳定性,并消除了在最大功率状态时存在的检测失效问题,仿真结果证明了该方法的有效性。     

分布式并网发电系统孤岛检测方法综述

在分布式并网发电系统中,孤岛检测是其必备的基本功能。分析了孤岛效应发生的机理和孤岛检测方法的原理,将其划分为远程法、本地被动法和本地主动法,并对各种方法优缺点及改进方案进行了综合评述。未来的研究方向是进一步提高其检测效率,减小或消除检测盲区(NDZ)及降低对电网的污染度。在实际应用中,选择合适的检测方法相互配合使用,将是孤岛检测发展的趋势。     

基于中小型水电分布式系统的孤岛检测及运行分析

分布式发电系统并网运行时,若主网故障解列断电,就会处于孤岛状态,这是一种会威胁到工作人员及设备安全的状态,现在的孤岛运行及其检测研究多集中在基于逆变器的分布式系统,对基于同步电机的分布式系统则研究不足。以同步电机为基础,对中小型水电的孤岛运行进行了阐述,针对原有的不足,提出了一种新的孤岛检测辅助方法,在MATLAB/Simulink软件环境下的仿真表明新的方法在较严苛的功率缺额条件下检测效果明显,能够达到规定的检测阈值,从而迅速检测到孤岛的存在,实现简单可靠,而建议的控制方式能够极大地消除重合闸过程中的振荡,减小对系统的冲击和损害,有利于系统的稳定运行。     

大规模光伏电站孤岛运行方式分析

为提高光伏电站并网运行情况下供电的可靠性,文中提出了在传统光伏电站主控与监测系统中扩展孤岛检测与能量管理功能的方法.当检测到光伏电站处于孤岛运行状态时,根据上一时刻采集到的并网电压推算逆变器参考电压相位,并调整逆变器控制策略,使光伏电站根据负荷情况调整电流输出.通过对大规模光伏电站接入的实际配电网络的仿真分析表明,该方...     

常见孤岛检测盲区描述方法

通过孤岛检测盲区的大小可以有效地判断孤岛检测方法的好坏,因此对孤岛检测盲区描述方法的研究有利于今后对孤岛检测方法的优化和改进,减少孤岛所带来的危害,对分布式并网发电系统的发展也具有现实意义。介绍了孤岛检测盲区的常用描述方法,并指出了不同的孤岛检测盲区描述方法的优缺点和适用场合。     

基于配变高压侧信号校正的孤岛检测方法*

非计划的孤岛运行会对系统、用户和分布式电源本身带来负面影响。现有的孤岛检测方法存在可靠性和灵敏度不高的缺陷。文章提出一种利用配电变压器高压侧电气量进行信号校正的分布式电源孤岛检测方法,可解决传统相位偏移法的误差问题。利用配电变压器高压侧电压信号产生同步的模拟正弦波,与分布式电源端电压信号进行实时的相位和频率对比,进而得出孤岛检测的判据。     

An Auto-correlation Function Based Technique for Discrimination of Internal Fault and Magnetizing Inrush Current in Power Transformers

Abstract—This article presents an efficient method for discriminating magnetizing inrush and internal fault currents in three-phase transformers based on the auto-correlation function. For each phase, the auto-correlation function of the differential current is calculated for a specified range of lags. Their standard deviation is determined in the next step. Criterion function is simply defined as the difference between the maximum and minimum of the auto-correlation function lags standard deviations for the three phases. Performance of the proposed method is evaluated and compared with eight well-known methods by a large number of simulation and experimental data, covering different cases. The results confirm that the proposed technique is more efficient than the other methods from speed response, reliability, and accuracy points of view. To eliminate the current transformer saturation impact on the performance of the method, the currents are compensated by a current transformer saturation correction algorithm. Also, the proposed algorithm is evaluated in the case of a transformer that is fed through a feeder with series capacitors.     

一种有功电流全扰动控制的孤岛检测方法

本文分析了有功电流扰动孤岛检测方法的不足,然后在此基础上提出了一种全扰动控制的孤检测岛方法。该方法先判断电压的变化方向,然后再施加固定时间周期的扰动量。同时,断网后,为了使输出电压连续的变化,加速孤岛的检测速度,又施加了每个输出电压周期都发生作用的扰动信号。文中详细分析了这种控制方法在断网后三种不同情况下逆变器输出电压的变化趋势。仿真和实验分析验证了该方法的正确性。这种方法能够实现无盲区的孤岛检测,而且能够适用于多个分布式发电系统并联的情况。     

华新换流站直流接地极对中性点接地变压器的影响

对中性点接地变压器的影响因素包括多个, 其中最主要的是地电位升。通过直流接地极对中性点接地变压器影响的各个参数和其变化范围以及各参数相互关系的分析, 得出结论: 由于各影响因素本身的不确定性, 导致目前各种影响评估计算方法都存在偏差, 因而不能作为是否采取保护措施的依据, 应根据运行后实际情况考虑是否采取保护措施。     

基于小波变换的分布式发电孤岛检测方法

为保证电力用户的供电质量和电力系统的安全运行,分布式发电系统（distributed generation,DG）要求具有孤岛检测功能。针对分布式发电系统中传统孤岛检测方法的不足,提出一种基于小波变换的孤岛检测方法。该方法用小波变换从公共连接点（point of common coupling,PCC）的电压提取小波系数,并求其标准偏差和能量值的平均值,再通过设置的门槛值来判断是否发生孤岛。研究结果表明,该方法克服了传统孤岛检测方法的缺点,同时,仿真结果验证了该方法能够快速、准确地检测到孤岛的发生,并表明即使在各种扰动下,也不会发生误动作。     

电气孤岛检测及其检测盲区的三维表示法

介绍了各种孤岛检测方法的原理和优缺点.检测盲区可以使用有功功率偏移量AP和无功功率偏移量△Q来描述,也可以使用负荷RLC参数来描述.使用品质因数Qf和谐振频率f0来描述检测盲区.当负荷的电流电压相位角与逆变器输出电流电压相位角相等时,负荷处于检测盲区.利用这一关系,定量的表示了检测盲区的大小,并且利用Matlab在二维...     

基于配电网保护与控制现状的DG孤岛运行方式

随着IEEE 1547—2003标准的出台,分布式发电（DG）孤岛运行成为关注的热点。针对系统故障后DG与系统解列形成的孤岛运行的特点,结合DG并网运行时配电网保护与控制的现状,根据电力系统相关理论并采用PSCAD仿真方法,研究了短时间断供电及不间断供电2种孤岛运行的模式和DG形成孤岛需要满足的条件,以及不同容量的DG暂态失稳对孤岛运行的影响,提出了实现孤岛运行所要采取的与保护和控制相关的措施,据此得出短时间断供电形成的孤岛运行是目前可行的模式。     

励磁涌流对差动保护的影响及其对策

为了解决变压器差动保护由于励磁涌流而经常误动作的问题,对励磁涌流进行了特征分析,指出当前防止差动保护误动作原理的不足,阐述了利用磁通特性原理区分励磁涌流的方法,分析结果表明,该方法能够可靠地识别变压器内部故障。     

基于本地被动式孤岛检测技术非检测区的研究

通过对三种主要的本地被动式孤岛检测技术的分析,推导出测量过(欠)压/过(欠)频孤岛检测技术优劣的方法——孤岛检测技术非检测区。由非检测区分析得出,通过减小负荷品质因数和主动式孤岛检测技术相配合的方法减小或消除非检测区。仿真试验验证了理论推导的正确性。     

一种新颖的周期电流扰动孤岛检测方法

当分布式发电系统的输出功率与负载消耗功率匹配,且负载谐振频率等于电网频率时,即使孤岛发生,此时公共耦合点(PCC)的电压和频率仍保持不变,将一直处于非检测区内。深入研究了一种新的电流扰动法,并对其进行改进,提出一种新颖的周期电流扰动检测方法。新算法在部分周期电流波形中注入扰动,改变了部分电流的幅值。引入的扰动会导致PCC电压在正负半周期的幅值呈现高低变化,通过连续观察正负半周期电压幅值是否周期性呈现高低交替变化来识别孤岛现象。经过理论分析和Simulink仿真验证,该方法可以准确地识别非检测区的孤岛效应,同时对电能质量影响小。