基于谐波阻抗特征函数模式识别的孤岛检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于谐波阻抗特征函数模式识别的孤岛检测方法，涉及电性能的测试方法【技术领域】。包括以下步骤：(1)采集分布式并网发电系统在孤岛状态与非孤岛状态下位于公共耦合点处的电压及分布式并网发电系统的接入电流；(2)根据步骤(1)中所采集到的电压值和电流值建立谐波阻抗特征函数φ(k)，得到特征向量空间；(3)通过模式识别对学习样本进行训练，获得分布式并网发电系统孤岛状态和非孤岛状态的判别能力。所述方法能够在不影响电能质量的前提下，准确的检测到孤岛的发生并实施孤岛保护，以减小甚至消除孤岛检测的盲区。
【专利说明】基于谐波阻抗特征函数模式识别的孤岛检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电性能的测试方法【技术领域】，尤其涉及一种基于谐波阻抗特征函数模 式识别的孤岛检测方法。
【背景技术】
[0002] 伴随着全球范围内的能源危机，以及世界各国对全球气候渐渐变暖的关注，分布 式并网发电系统得到了长足的发展。然而，分布式并网发电系统还存在许多核心技术问题 亟待解决，特别是孤岛现象检测问题。所谓孤岛现象是指在分布式并网发电系统中，当电网 供电因故障事故或停电维修而跳闸时，各个用户端的分布式并网发电系统未能及时检测出 停电状态从而将自身切离市电网络，最终形成由分布式并网发电系统和其相连负载组成的 一个自给供电的孤岛发电系统。
[0003] 孤岛现象的发生会威胁到电网维修人员的安全，同时也会对系统设备带来危害， 例如当重合闸时系统中的分布式发电装置可能与电网不同步而使电路断路器装置受到损 坏，并且可能产生很高的冲击电流，从而损害孤岛系统中的分布式发电装置，甚至导致电网 重新跳闸。
[0004] 现有的孤岛检测方法主要分为主动式孤岛检测和被动式孤岛检测方法两类。主动 式孤岛检测需要向系统中加入扰动量，并利用扰动引起的系统电压、频率、阻抗等相应的变 化来检测孤岛的发生，其优点是有效的减少不可检测区域（NDZ)，但会影响电能的质量。现 有被动式孤岛检测主要是通过检测并网装置的端电压以及电流信号等变量来检测孤岛的 发生，其优点是检测方法易于实现，且对系统的电能质量没有影响，缺点是阈值较难确定且 存在较大的检测盲区。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种基于谐波阻抗特征函数模式识别的孤岛 检测方法，所述方法能够在不影响电能质量的前提下，准确地检测到孤岛的发生并实施孤 岛保护，以减小甚至消除孤岛检测的盲区。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种基于谐波阻抗特征函数 模式识别的孤岛检测方法，其特征在于包括以下步骤：
[0007] (1)首先，采集分布式并网发电系统在孤岛状态与非孤岛状态下位于公共耦合点 处的电压及分布式并网发电系统的接入电流；
[0008] (2)根据步骤（1)中所采集到的电压值和电流值建立谐波阻抗特征函数Φ (k)，得 到所需谐波阻抗的特征向量空间X，将所述特征向量空间X作为模式识别的输入信号，并将 所述特征向量空间X所对应的孤岛状态和非孤岛状态作为模式识别的输出信号，最后将所 述输入信号和所述输出信号作为模式识别的学习样本；
[0009] (3)通过模式识别对所述学习样本进行训练，获得分布式并网发电系统孤岛状态 和非孤岛状态的判别能力；当检测出分布式并网发电系统的主电网断开时，则模式识别判 断为孤岛状态；当检测出分布式并网发电系统处于主电网正常连接时，则模式识别判断为 非孤岛状态。
[0010] 进一步的技术方案在于，所述步骤（2)具体为：
[0011] 将步骤（1)中所采集到的电压和电流值按如下方式进行处理：
[0012] 首先，根据所述采集到公共耦合点处的电压和分布式并网发电系统接入的电流 值，计算出分布式并网发电系统公共耦合点处的基波阻抗幅值IzJ和谐波阻抗幅值|zk|， 其中k代表相应的谐波次数；
[0013] 然后，根据得到的基波阻抗幅值|z」和谐波阻抗幅值|zk|建立谐波阻抗特征函数 Φ (k)，进行数据处理，得到所需谐波阻抗的特征量，并将所述特征量构成特征向量空间X ;
[0014] 继而，将所述特征向量空间X作为模式识别的输入信号，并将所述特征向量空间X 所对应的孤岛状态和非孤岛状态作为模式识别的输出信号；
[0015] 最后将所述输入信号和所述输出信号作为模式识别的学习样本。
[0016] 进一步的技术方案在于，所述谐波阻抗特征函数为：
【权利要求】
1. 一种基于谐波阻抗特征函数模式识别的孤岛检测方法，其特征在于包括以下步骤： (1) 首先，采集分布式并网发电系统在孤岛状态与非孤岛状态下位于公共耦合点处的 电压及分布式并网发电系统的接入电流； (2) 根据步骤（1)中所采集到的电压值和电流值建立谐波阻抗特征函数Φ (k)，得到所 需谐波阻抗的特征向量空间X，将所述特征向量空间X作为模式识别的输入信号，并将所述 特征向量空间X所对应的孤岛状态和非孤岛状态作为模式识别的输出信号，最后将所述输 入信号和所述输出信号作为模式识别的学习样本； (3) 通过模式识别对所述学习样本进行训练，获得分布式并网发电系统孤岛状态和非 孤岛状态的判别能力；当检测出分布式并网发电系统的主电网断开时，则模式识别判断为 孤岛状态；当检测出分布式并网发电系统处于主电网正常连接时，则模式识别判断为非孤 岛状态。
2. 根据权利要求1所述的基于谐波阻抗特征函数模式识别的孤岛检测方法，其特征在 于所述步骤（2)具体为： 将步骤（1)中所采集到的电压和电流值按如下方式进行处理： 首先，根据所述采集到公共耦合点处的电压和分布式并网发电系统接入的电流值，计 算出分布式并网发电系统公共耦合点处的基波阻抗幅值|Zj和谐波阻抗幅值|Zk|，其中k 代表相应的谐波次数； 然后，根据得到的基波阻抗幅值|z」和谐波阻抗幅值|zk|建立谐波阻抗特征函数 Φ (k)，进行数据处理，得到所需谐波阻抗的特征量，并将所述特征量构成特征向量空间X ; 继而，将所述特征向量空间X作为模式识别的输入信号，并将所述特征向量空间X所对 应的孤岛状态和非孤岛状态作为模式识别的输出信号； 最后，将所述输入信号和所述输出信号作为模式识别的学习样本。
3. 根据权利要求2所述的基于谐波阻抗特征函数模式识别的孤岛检测方法，其特征在 于所述谐波阻抗特征函数为：
其中IZi |表示分布式并网发电系统公共耦合点处的基波阻抗幅值；|zk|表示分布式并 网发电系统公共耦合点处的谐波阻抗幅值，k表示相应谐波次数。
4. 根据权利要求2所述的基于谐波阻抗特征函数模式识别的孤岛检测方法，其特征在 于： 所述特征向量空间X在单相分布式并网发电系统中由特征量Φ (3)、Φ (5)、Φ (7)、 Φ (9)、Φ (11)、Φ (13)构成，即 X = [Φ ⑶，Φ (5)，Φ (7)，Φ (9)，Φ (11)，Φ (13)]; 在三相分布式并网发电系统中由特征量Φ (5)、Φ (7)、Φ (11)、Φ (13)、Φ (17)、Φ (19) 构成，即 X = [ Φ (5)，Φ (7)，Φ (11)，Φ (13)，Φ (17)，Φ (19)]。
5. 根据权利要求2所述的基于谐波阻抗特征函数模式识别的孤岛检测方法，其特征在 于：所述模式识别使用的是BP神经网络模式识别。
6.根据权利要求2所述的基于谐波阻抗特征函数模式识别的孤岛检测方法，其特征在 于：所述分布式并网发电系统为光伏发电系统、风力发电系统、燃料电池等分布式并网发电 系统、单相分布式并网发电系统、三相分布式并网发电系统和多逆变器并联分布式并网发 电系统。
【文档编号】G01R31/02GK104111409SQ201410334675
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年7月14日 优先权日:2014年7月14日
【发明者】戴云霞, 刘宁, 徐海波, 周茜茜, 苏建徽 申请人:广东易事特电源股份有限公司