基于阻抗测量的分布式光伏孤岛检测方法

针对分布式光伏并网点孤岛检测问题,提出了基于阻抗测量的分布式光伏主动孤岛检测方法,通过在并网点加入信号发生器,引入高频信号,主动判断系统阻抗变化,进行微网或光伏孤岛检测,优于目前通用的被动式孤岛检测算法,从而消除检测盲区。最后对主动孤岛检测算法进行仿真,分析可知基于阻抗的孤岛检测方法可有效规避检测盲区,提高孤岛产生时的电网运行安全性,且高频电压信号的引入对原有分布式光伏正常运行无明显影响。     

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.     

一种光伏并网逆变器孤岛检测新方法

当电网出现故障时,在孤岛检测时,常用的无源检测方法和有源检测方法中的有源频率偏移、滑模频率偏移和输出功率扰动法都存在检测盲区。针对这几种方法在孤岛检测时的缺陷,提出了一种主动式孤岛检测新方法,通过脉动负载改变逆变器并网负荷大小,检测逆变器输出电压、频率等来判断孤岛的发生。通过理论分析了该方法具有检测速度快,对电网无影响,无检测盲区。该方法对多台并网运行的光伏逆变器也同样适用。并通过仿真测试和实际产品试验验证了该方法的有效性。     

主动移频式孤岛检测方法的参数优化

孤岛检测是光伏系统并网必备的功能，要求既能快速地检出孤岛状态，同时又尽量减少对电网的不良影响。孤岛检测性能的好坏不仅取决于所采用的孤岛检测策略，也取决于检测策略中参数的设置是否合理，遗憾的是目前在参数优化的理论指导方面严重不足。该文通过对主动移频式孤岛检测方法的检测盲区进行分析，推导了带线性正反馈主动移频式(AFDPF)孤岛检测方法的盲区大小与反馈增益间的关系，并得出特定负载下孤岛检测无盲区AFDPF反馈增益的取值范围，从而为AFDPF孤岛检测方法的参数优化提供了理论指导。     

微电网基于下垂控制的改进孤岛检测技术研究

由于微电网要求能够在并网和孤岛两种模式下运行,孤岛检测技术必不可少。为此,利用逆变器下垂控制方法中频率和有功的线性关系,在参考功率上添加有功扰动,使逆变器的频率在电网故障时偏离出正常范围,以达到孤岛检测的目的。在此基础上,改进了有功扰动的选取,通过判断频率连续偏移次数来给定相应的有功扰动系数,在系数中引入频率正反馈,加快孤岛检测速度,减少对微电网并网运行时的电能质量的影响。同时,分析微电网结构特点,给出了孤岛检测算法在其中的应用方案。通过仿真,证明了孤岛检测算法用于微电网的有效性。     

具有增量学习能力的智能孤岛检测方法

基于机器学习的智能孤岛检测方法能有效地提高防孤岛保护的性能,但现有方法皆采用离线学习方案,对配电网因运行条件变化而导致的概念漂移现象缺乏自适应性。提出了一种具有在线增量学习能力的孤岛检测方法。首先,提出利用保护自采数据以及数据采集与监视控制(SCADA)系统采集的开关状态构成原始样本,并基于增量聚类方法进行样本筛选,实现有效样本的在线积累;然后,以各子样本集对系统最新状况的分类性能作为竞争准则,提出了一种样本集的优选方法,并利用加权支持向量机完成了增量学习。仿真结果表明,所提方法能够自主探测概念漂移的发生并进行持续的学习,有效地提高了孤岛检测的准确性和自适应性。     

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。     

一种低谐波畸变量的快速主动移频式孤岛检测方法

孤岛检测是并网逆变器必备的一种功能。针对传统主动移频(Active Frequency Drift, AFD)孤岛检测法存在的检测时间较长和检测盲区(Nondetection Zone, NDZ) 较大的问题,提出一种新型的AFD孤岛检测法。通过在原始电流参考波形中注入接近余弦的扰动波形,使参考波形在产生孤岛检测所需无功功率相同时,能有效减小对电能质量的影响。对参考波形进行数值分解,分析该方法的THD与Q/P之间关系以及NDZ分布情况,并与传统AFD法进行比较。仿真结果表明,该方法具有检测时间更短和NDZ更小,同时对电能质量影响小的特点。     

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。     

光伏并网逆变器的孤岛检测技术

以光伏逆变器为代表的各种并网逆变器通常要求具备孤岛检测功能.被动式的孤岛检测方法存在较大孤岛检测盲区.主动检测法提高了孤岛检测的可靠性,但其在并网逆变器的输出中施加了扰动,影响了并网电能质量.重点分析移频与移相主动孤岛检测算法的工作原理及参数选取原则,并给出相关的参数优化建议,同时探讨多并网逆变器运行时的孤岛检测有效特性,为光伏并网逆变器的孤岛检测设计提供参考.     

改进SMS孤岛检测方法研究

滑模频率偏移法(SMS)能够消除特定负载品质因数以下的检测盲区且对电能质量影响较小,是应用较为广泛的主动式孤岛检测方法,但其检测速度受负载品质因数(Qf)的影响显著。本文针对传统SMS算法的这一缺陷,提出了一种改进型SMS算法,将传统SMS算法的正弦型相位偏移曲线修改为圆型相位偏移曲线,该方法避免了传统SMS算法中临界稳定状态的发生,消除了Qf≤2.5下的检测盲区,克服了传统SMS算法检测速度随Qf增大而迅速减慢的缺陷,提高了孤岛检测速度。仿真与实验结果进一步验证了该方法提高孤岛检测速度的有效性。     

一种新型偶次谐波注入的主动式孤岛检测方法

针对分布式电网系统提出一种新型偶次谐波注入新的主动式孤岛检测方法。详细描述了该检测方法的原理,分析了注入的偶次谐波的取值范围,并详细阐述了检测方法中的滤波算法。此方法是通过在输入电流参考信号中加入一个很小的偶次谐波扰动,由并网和断网前后偶次谐波电压变化来实现孤岛检测。通过MATLAB/Simulink仿真对该方法进行了验证,此方法检测速度快,鲁棒性强,无检测盲区,对电能质量影响小,同时能应用于多台逆变器并联运行的孤岛检测问题等优点。仿真结果达到了预期效果。     

并网发电系统中孤岛检测方法的综述

防孤岛保护是并网发电系统的必备功能,目前的孤岛检测方法主要有电网侧检测、外部开关电容检测、逆变器侧检测3大类,其中逆变器侧检测又可分为被动检测和主动检测。阐述了孤岛效应产生的机理和检测盲区出现的原因,在此基础上,对孤岛检测方法进行分类,并重点介绍了基于逆变器侧的各种被动检测法、主动检测法的原理,分析了它们的特点和适用的场合,最后介绍了不同国家依据不同标准所采取的检测方法。研究结果表明每种检测方法各有优缺点,实际应用中,应将至少各一种主动检测法和被动检测法结合使用,以此获得更好的检测效果。     

分布式发电系统的孤岛检测方法研究

通过对孤岛效应和检测盲区的分析,以分布式发电系统中基于逆变器侧的各种检测方法为主,按照其检测思路,从被动检测和主动检测两个方面进行分类归纳.对各种检测方法的检测原理、优缺点以及一些检测方法的改进方案进行综合评述,根据具体的功率的匹配程度和电能质量等要求,来选择将适合的检测方法相结合,充分发挥各自检测方法的优点,才能达到...     

带正反馈的主动移频孤岛检测法的参数优化

孤岛检测是光伏并网发电系统所必备的功能。在各种被动和主动孤岛检测方法中,主动移频是一种比较有效的检测手段。该方法通过对逆变器输出电流的频率进行扰动来实现孤岛状态检测。本文分析了主动移频孤岛检测法的工作原理,推导出带正反馈的主动移频法的检测盲区,并详细给出了相关参数的优化过程。仿真与实验验证了该优化方法的有效性。     

考虑负载电压和频率特性时SFS孤岛检测方法的性能分析

针对目前孤岛研究中采用并联RLC负载模型不能准确评估孤岛检测实际性能的问题,提出含有电压频率特性的综合负载模型进行孤岛检测性能的评估,更加符合电力系统实际运行情况。对Sandia Frequency Shift(SFS)孤岛检测方法的性能进行了详细分析。理论分析表明负载有功电压频率特性会导致检测盲区发生改变、无功电压频率特性对系统频率变化的作用可以忽略、品质因数与检测盲区大小成正比关系。通过研究综合负载中与电压和频率相关的各参数对SFS检测盲区(Nondetection Zone,NDZ)的影响,为孤岛检测方法的实际应用提供理论依据。仿真结果验证了理论分析的正确性。     

改进的周期主动频移式孤岛检测方法

当在非检测区内电流扰动角和负载相角匹配时,基于周期交替电流扰动法可以有效地检测出孤岛现象。然而该方法存在注入扰动对输出电流的质量影响较大的缺点。结合一种改进的主动频移法,提出改进的周期主动频移式孤岛检测方法。该方法在相邻两个周期以不同的电流扰动方程作为参考电流波形,前一个周期中注入扰动使公共耦合点电压频率向上偏移,后一个周期使频率向下偏移。电网断电后,通过观察相邻周期公共耦合点电压频率差是否连续的正负交替变化来识别孤岛现象。经过理论分析和Matlab仿真验证,该方法可以准确地识别出非检测区内的孤岛效应,同时注入的扰动对输出电能质量影响很小。     

基于谐波特性的光伏孤岛与低电压穿越同步检测方法

针对光伏并网系统孤岛保护与低电压穿越之间的运行冲突问题,提出了一种基于谐波特性的光伏孤岛与低电压穿越同步检测方法。根据系统在并网、孤岛、电压扰动三种运行状态下谐波电压的不同,用傅里叶级数定量分析了频谱泄漏对谐波检测的影响,同时在考虑主电网背景谐波对谐波检测的影响后,推导了谐波电压阈值的整定公式。在此基础上,给出了同步检测实现方案及其算法流程,并在仿真软件平台上验证。从"协鑫边昭光伏电站带边昭变孤岛试验"的数据中提取的谐波特性曲线进一步验证了所提的谐波电压阈值可以识别孤岛现象。理论分析、仿真实验以及现场实验都证明了所提的谐波电压阈值可以作为区分孤岛现象和电压暂态扰动现象的依据,所提的基于谐波特性的同步检测方法可以有效协调光伏并网系统孤岛保护和低电压穿越两种功能。     

基于模糊控制的新型主动移相式孤岛检测方法

孤岛效应是光伏并网发电系统必须要解决的基本问题之一。针对传统主动移相式孤岛检测方法存在检测盲区及对输出电能质量影响较大的问题,通过分析传统方法中参数与检测盲区的关系,并基于模糊控制,提出了一种新型主动移相式孤岛检测方法。根据孤岛发生时公共耦合点电压频率的变化情况,对改进方法中的参数k进行自适应调整。基于Matlab/Simulink的仿真结果验证了该方法不仅能准确快速地检测出孤岛,而且进一步减小了检测盲区,同时也减小了扰动对电能质量的影响。逆变器输出电流畸变相对于传统方法降低了0.48%。     

Power generation confirmation of induction motors and influence on islanding detection devices

Photovoltaic generation systems must have protection devices and islanding detection devices if they are connected to utility lines of the electric power company. This is regulated in national technological requirement guidelines and the electric equipment technology standards. Islanding detection devices are installed to detect blackouts due to events such as ground faults and short circuits in utility lines. When an islanding detection device detects a power blackout, the photovoltaic generation system must be stopped immediately. It is known that islanding detection devices cannot detect islanding if induction motors are present among the loads. We investigated the influence of induction motors on islanding detection devices and found that when the frequency decreases after a utility line failure, induction motors change over to generator mode, thus compensating the active power imbalance and suppressing voltage variation. In addition, if the postfault frequency is adjusted by PLL control so as to maintain a fixed power factor, induction motors suppress this frequency change, thus extending islanding operation. It is clear from the above results that induction motors are more likely to produce islanding phenomena than static loads. © 2010 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 171(4): 8–18, 2010; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20962