基于母线电压扰动的直流孤岛检测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110165700A(43)申请公布日2019.08.23(21)申请号201910363590.7(22)申请日2019.04.30(71)申请人浙江大学地址310058浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号(72)发明人李武华黄庆辉李楚杉杨贺雅向鑫陈敏杨欢何湘宁(74)专利代理机构杭州求是专利事务所有限公司33200代理人郑海峰(51)Int.Cl.H02J3/38(2006.01)G01R31/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称基于母线电压扰动的直流孤岛检测方法(57)摘要本发明公开了一种直流孤岛检测方法，主要由三个部分组成：直流母线电压扰动环节、扰动分量提取环节、直流孤岛判断环节；直流电网电压管理单元通过母线电压扰动环节向母线电压注入小扰动信号作为并网模式表征信号；直流电网功率管理单元通过扰动分量提取环节获取母线电压的扰动分量作为直流孤岛判断依据；直流孤岛判断环节根据一段时间内扰动分量出现的次数判断直流系统是否发生孤岛；该方法能够及时检测出直流系统孤岛的发生，检测精度不受系统运行状态或架构的影响，且不存在检测盲区。CN110165700ACN110165700A权利要求书1/1页1.一种基于母线电压扰动的直流孤岛检测方法，其特征在于，包括直流母线电压扰动环节、扰动提取环节和直流孤岛判断环节；步骤一，直流母线电压扰动环节：向谐振环节输入扰动分量Vr*，谐振环节的输出作为电流扰动分量叠加至电压控制环路的电流指令中或作为占空比扰动分量叠加至电压控制环路的占空比指令值中；步骤二，扰动提取环节：功率管理单元实时检测直流母线电压，并通过带通滤波器提取直流母线电压中的扰动分量，传递给直流孤岛判断环节；步骤三，直流孤岛判断环节：当步骤二中获得的直流母线电压扰动分量超过设定的阈值时，扰动计数器加一；设定时间内扰动计数器数值大于零，表征系统存在直流母线电压扰动环节，判断系统处于并网运行模式；设定时间内扰动计数器的计数值为零，表征系统失去直流母线电压扰动环节，判断系统处于孤岛模式，执行孤岛切换程序。2.根据权利要求1所述的一种基于母线电压扰动的直流孤岛检测方法，其特征在于，扰*动分量Vr选取正弦分量。3.根据权利要求2所述的一种基于母线电压扰动的直流孤岛检测方法，其特征在于，所述正弦分量的幅值选取母线额定电压的1％，频率选取为电流指令至输出电压传递函数幅值增益最大对应的频率。4.根据权利要求1所述的一种基于母线电压扰动的直流孤岛检测方法，其特征在于，直流系统并网运行时，电压管理单元周期性的对直流母线电压进行扰动。5.根据权利要求1所述的一种基于母线电压扰动的直流孤岛检测方法，其特征在于，孤岛判断环节的控制算法中包含主函数、计时中断1、计时中断2；计时中断1用于判断第一中断时间内系统检测扰动分量的次数是否等于零，计时中断2用于得到第二中断时间内检测到扰动分量的次数。6.根据权利要求5所述的一种基于母线电压扰动的直流孤岛检测方法，其特征在于，所述第一中断时间选取0.1s。7.根据权利要求5所述的一种基于母线电压扰动的直流孤岛检测方法，其特征在于，所述第二中断时间选取0.001s。2CN110165700A说明书1/4页基于母线电压扰动的直流孤岛检测方法技术领域[0001]本发明属于分布式发电、直流电网、交直流混合电网领域，尤其是涉及一种基于母线电压扰动的直流孤岛检测方法。背景技术[0002]随着新能源发电的快速发展和直流属性负荷的不断增多，直流输配电将在电网中占比越来越大，直流系统中孤岛效应的问题日趋严重。[0003]孤岛效应起源于交流电网，指由于主电网中出现故障或停电维修造成区域电网与主电网之间断开连接，区域电网中的分布式电源未能检测出主电网停电的状态，继续向负载供电，进而形成了一个自供电的孤岛。孤岛发生后，意味着区域电网的电压和频率失去了主电网的支撑，当分布式电源的出力发生变化或负载突变时，系统电压和频率会发生偏移，损坏用电设备。同时分布式电源继续向电网中注入电能会危及输电线路上维修人员的生命安全，因此及时检测出系统处于孤岛运行的状态是十分必要的。[0004]直流孤岛现象指直流系统中的电压管理单元由于故障或者检修与直流系统失去连接，而系统中的分布式发电单元继续向负荷供电，形成了一个自供电的直流孤岛。直流电网等效模型如图1所示，其中交流电网或直流电网与并网变流器共同等效为电压源，管理系统母线电压，分布式发电单元等效为功率管理单元，两者共同向负荷供电。当电压源由于上述原因与直流母线失去连接时，分布式电源与负载形成自供电孤岛。若孤岛发生时，分布式电源的发电量与负荷的用电量一致时，直流母线电压将基本无波动，此时基于电压偏移的无源检测方法将出