专利名称：一种基于小波分析的孤岛效应检测方法
技术领域：
本发明涉及一种基于小波分析的孤岛效应检测方法，属于电カ系统检测领域。
技术背景
当电网因突发原因而脱离时，分布式并网发电系统未能及时检测出电网的脱离而将自身切离，并继续与负载保持运行的状态，称为孤岛效应。孤岛效应具有相当大的危害性，根据IEEE的相关标准要求，分布式并网发电系统必须具有孤岛检测能力，孤岛效应的防治策略需要快速地检测出电网的脱离，以便及时地断开分布式并网系统与电网的连接， 将危害降到最低。
目前，公知的孤岛效应检测方法主要分为主动式检测和被动式检测两大类。主动检测法主动地发出电压、频率、相位或功率等扰动信号扰动电网，同时检测公共连接点 (PCC)的电压、频率、相位或谐波等參数，通过參数的变化来判断孤岛状况；被动式检测方法实时检测公共连接点(PCC)的电网的电压、频率、相位和谐波等參数来判断孤岛效应。但是现在常用的孤岛效应防治方法都会遇到ー些的问题，根据主动式检测方法的原理，任何主动式检测方法都无法避免地会向电网中注入谐波,破坏电网质量,而一般的被动式检测方法会存在较大的不可检测域并且检测的时间不确定。发明内容
本发明目的是为了解决现有检测孤岛效应时采用主动式检测方法都无法避免地会向电网中注入谐波，破坏电网质量，而采用一般的被动式检测方法会存在较大的不可检测域并且检测的时间不确定的问题，提供了一种基于小波分析的孤岛效应检测方法。
本发明所述ー种基于小波分析的孤岛效应检测方法，该方法涉及的孤岛效应检测装置检测供电系统的孤岛效应，所述供电系统包括电网、分布式并网发电系统、用电负载、 第一断路器和第二断路器，电网和分布式并网发电系统共同为用电负载供电，电网由第一断路器控制开关状态，分布式并网发电系统由第二断路器控制开关状态，
该方法涉及的孤岛效应检测装置包括检测器和孤岛效应检测单元，
检测器包括霍尔电压传感器、运算放大电路和AD转换电路；
孤岛效应检测单元包括低通滤波模块、四阶小波滤波器和孤岛效应判断模块；
所述ー种基于小波分析的孤岛效应检测方法包括以下步骤
步骤一、霍尔电压传感器实时采样检测电网、分布式并网发电系统和用电负载三者的公共连接点的电压信号，并对该电压信号进行处理获取一系列公共连接点电压信号 u(i), i = 1,2, . . . , n,其中i为采样次数，n为正整数；
步骤ニ、四阶小波滤波器对所述公共连接点电压信号u (i)进行四阶小波分解，获取第i次采样四阶小波系数d4(i)；
步骤三、孤岛效应判断模块根据步骤ニ获取的第i次采样四阶小波系数d4(i);计算第i次采样所在エ频周期的四阶小波系数能量Ed4和第i次采样四阶小波系数幅值Dd4⑴，k!.fy d 42 (i)
第i次采样所在エ频周期的四阶小波系数能量Ed4按公式 =^__ニ获d4 { Hf取，
式中f为エ频，k为采样频率，采样频率k为公网频率f■的整数倍，
第i次采样四阶小波系数幅值Dd4⑴按公式Dd4⑴=d4(i)-d4(i-2)获取，
式中d4(i-2)为第i-2次采样四阶小波系数；
步骤四、判断是否同时满足条件Ed4彡A和Dd4⑴彡B，
判断结果为否，则认为不存在孤岛效应；判断结果为是，则认为存在孤岛效应，孤岛效应判断模块输出控制命令，让分布式并网发电系统断网，
式中A为能量阈值，A “巧，其中a为能量阈值系数，且a取I. 5 3，^为正常态下抽样5 10个エ频周期的四阶小波系数能量的平均值；
B为幅值阈值，B hl-h'其中b为幅值阈值系数，b取2 5，万为正常态下抽样 10 50个采样点的四阶小波系数幅值平均值。
本发明的优点本发明所述的孤岛效应检测技术不会对电网产生谐波污染，可以有效地减小不可检测域并准确的检测出孤岛效应的发生，减小了被动式检测方法的不可检测域，可以检测出一般被动式检测方法所无法识别的孤岛效应，并且可以迅速地识别了孤岛效应的特征，显著地提高对孤岛效应发生的检测速度。
图I是本发明所述ー种基于小波分析的孤岛效应检测方法涉及的孤岛效应检测装置的结构示意图2是四阶小波滤波器的一般性原理框图3是利用小波分析法分析信号示例图4是PCC电压欠频率的小波分析图5是PCC电压过电压的小波分析。
具体实施方式
具体实施方式
一下面结合图I至图5说明本实施方式，本实施方式所述ー种基于小波分析的孤岛效应检测方法，该方法涉及的孤岛效应检测装置检测供电系统的孤岛效应，所述供电系统包括电网I、分布式并网发电系统2、用电负载3、第一断路器4和第二断路器5，电网I和分布式并网发电系统2共同为用电负载3供电，电网I由第一断路器4控制开关状态，分布式并网发电系统2由第二断路器5控制开关状态，
该方法涉及的孤岛效应检测装置包括检测器6和孤岛效应检测单元7，
检测器6包括霍尔电压传感器6-1、运算放大电路6-2和AD转换电路6_3 ；
孤岛效应检测单元7包括低通滤波模块7-1、四阶小波滤波器7-2和孤岛效应判断模块7-3 ；
所述ー种基于小波分析的孤岛效应检测方法包括以下步骤
步骤一、霍尔电压传感器6-1实时采样检测电网I、分布式并网发电系统2和用电负载3三者的公共连接点的电压信号，并对该电压信号进行处理获取一系列公共连接点电压信号u(i)，i = l，2...，n，其中i为采样次数，n为正整数；
步骤ニ、四阶小波滤波器7-2对所述公共连接点电压信号u(i)进行四阶小波分解，获取第i次采样四阶小波系数d4(i)；
步骤三、孤岛效应判断模块7-3根据步骤ニ获取的第i次采样四阶小波系数 d4(i);计算第i次采样所在エ频周期的四阶小波系数能量Ed4和第i次采样四阶小波系数幅值 Dd4(i)’klf
第i次采样所在エ频周期的四阶小波系数能量Ed4按公式
权利要求
1.一种基于小波分析的孤岛效应检测方法，其特征在于，该方法涉及的孤岛效应检测装置置检测供电系统的孤岛效应，所述供电系统包括电网(I)、分布式并网发电系统(2)、用电负载(3)、第一断路器(4)和第二断路器(5)，电网(I)和分布式并网发电系统(2)共同为用电负载⑶供电，电网⑴由第一断路器⑷控制开关状态，分布式并网发电系统(2)由第二断路器(5)控制开关状态， 该方法涉及的孤岛效应检测装置置包括检测器(6)和孤岛效应检测单元(7)，检测器(6)包括霍尔电压传感器(6-1)、运算放大电路(6-2)和AD转换电路(6-3)； 孤岛效应检测单元(7)包括低通滤波模块(7-1)、四阶小波滤波器(7-2)和孤岛效应判断模块(7-3)； 所述一种基于小波分析的孤岛效应检测方法包括以下步骤 步骤一、霍尔电压传感器(6-1)实时采样检测电网(I)、分布式并网发电系统⑵和用电负载(3)三者的公共连接点的电压信号，并对该电压信号进行处理获取一系列公共连接点电压信号u (i), i = 1,2, . . . , n,其中i为采样次数，n为正整数； 步骤二、四阶小波滤波器(7-2)对所述公共连接点电压信号u(i)进行四阶小波分解，获取第i次采样四阶小波系数d4(i)； 步骤三、孤岛效应判断模块(7-3)根据步骤二获取的第i次采样四阶小波系数d4(i)；计算第i次采样所在工频周期的四阶小波系数能量Ed4和第i次采样四阶小波系数幅值 第i次采样所在工频周期的四阶小波系数能量Ed4按公式
2.根据权利要求I所述的一种基于小波分析的孤岛效应检测方法，其特征在于，孤岛效应检测单元(7)采用TI公司生产的28335型数字信号处理器来实现。
3.根据权利要求I或2所述的一种基于小波分析的孤岛效应检测方法，其特征在于，步骤一中对该电压信号进行处理的过程包括利用运算放大电路(6-2)进行信号放大，再利用AD转换电路(6-3)将模拟信号转换为数字信号，再利用低通滤波模块(7-1)进行低通滤波和降噪。
全文摘要
一种基于小波分析的孤岛效应检测方法，属于电力系统检测领域，本发明为解决现有检测孤岛效应时采用主动式检测方法都无法避免地会向电网中注入谐波，破坏电网质量，而采用一般的被动式检测方法会存在较大的不可检测域并且检测的时间不确定的问题。本发明方法涉及的孤岛效应检测装置检测供电系统的孤岛效应，所述供电系统中电网和分布式并网发电系统共同为用电负载供电，该方法为检测器采样电网、分布式并网发电系统和用电负载三者的公共连接点的电压信号；对所述电压信号进行四阶小波分解；判断是否同时满足条件Ed4≥A和Ed4(i)≥B来确定是否发生孤岛效应。
文档编号G01R31/00GK102721885SQ20121021551
公开日2012年10月10日 申请日期2012年6月27日 优先权日2012年6月27日
发明者党文越, 宿海涛, 张五洲, 王鹏飞, 祖光鑫 申请人:黑龙江省电力科学研究院