归算到4kHz的高频X归算值。
[0057] 图7中，孤岛发生在5s时刻，图a)为在线阻抗计算的R特征曲线，图b)为采用固 定间隔注入方式下的高频电抗X特征曲线，图c)为本发明的采用间歇性过零点注入法控制 的高频电抗X特征曲线。图中理论值、测算值对比及各子图对比，得到，采用间歇性过零点 注入法测算系统高频电抗X，具有较高的测量精度，适用于孤岛检测。且高频电抗特征量计 算显著放大了孤岛前后的特征量差异，提高了孤岛检测灵敏度。
[0058] 2.多机情景及信噪分析、电能质量分析
[0059] 图8a)所示为2台机情景下，采用不同的控制策略、不同的输出功率场景下，应用 本文方法的孤岛检测仿真结果。加入1%白噪声下测量阻抗计算结果如图8b)所示。与图 7c)不加白噪声的原始测算结果对比，由于过零点注入时系统自身波形（包含噪声）被最小 化，本发明方法的测算值仍然与理论值保持了较高的吻合性。
[0060] 主动式方法通常会给系统带来电能质量的影响。一周波内，在有、无注入时谐波含 量对比如图9所示。实线为无注入时系统PCC处电压谐波含量，虚线为注入后的谐波含量， 为方便谐波对比，图中已剔除50Hz基波成分。系统无注入正常运行时，系统总谐波畸变率 THD为0. 020292%，注入后THD为0. 024654%，该方法对系统电能质量影响不大。
[0061] 因此，通过使用本发明的适用于多机集群的外部集中扰动式阻抗测量孤岛检测 法，系统只存在一个扰动源，避免了多扰动信号相互影响问题，适用于含多逆变器分布式电 源系统；因采用了独立注入装置，该方法中扰动信号产生不依赖逆变器，不受电源类型局 限，也适用于同步发电机等不含逆变器的电源；通过注入控制，提高了阻抗测算准确度，并 降低了主动法对系统扰动，保证了良好的电能质量，同时降低了对注入装置直流电压等级 的要求，保证了实用性；宽频域高频电抗计算放大了孤岛前后特征量差异，具有较高的检测 灵敏度和精度。
[0062] 需要说明的是，上述实施方式仅为本发明较佳的实施方案，不能将其理解为对本 发明保护范围的限制，在未脱离本发明构思前提下，对本发明所做的任何微小变化与修饰 均属于本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种适用于多机集群的外部集中扰动式阻抗测量孤岛检测法，其特征在于，所述方 法包括以下步骤： 步骤一：利用独立外部集中扰动发生装置，生成扰动电流信号iIn_]; 步骤二：监测系统公共耦合点处电压ura，进行间歇性过零点注入控制，在注入过程中 同时测量并采集系统公共耦合点处电压和扰动电流信号i In]的数据； 步骤三：将采集到的系统公共耦合点处电压uPrc和扰动电流信号i In]经过数据处理后 进行测量阻抗特征量计算； 步骤四：根据特征量变化判别孤岛状态； 所述步骤A中的扰动发生装置是独立于系统的唯一的扰动发生源，扰动的生成和注入 不依赖于逆变器，装置出口端接于系统公共耦合点处。2. 根据权利要求1中所述的适用于多机集群的外部集中扰动式阻抗测量孤岛检测法， 其特征在于，所述步骤一中的扰动发生装置由一个耦合电感L。和一个并网控制开关串联后 接入单相全桥逆变电路的并联电路间，负载侧连接一个直流电压源组成；耦合电感L。的取 值由直流电压VAIE的大小和所需扰动电流信号i In]的大小决定，并网控制开关控制扰动发 生装置与系统的通断，单项全桥逆变电路采用全控型器件IGBT。3. 根据权利要求1中所述的适用于多机集群的外部集中扰动式阻抗测量孤岛检测法， 其特征在于，所述步骤一中的扰动电流信号iIn]为含丰富连续频率成分的短脉冲三角电流 波，其为通过控制扰动发生装置中的桥臂中IGBT的通断，产生的阶跃电压波形经耦合电感 L。后形成的脉冲三角电流波；通过控制扰动发生装置中的桥臂中IGBT的通断组合能控制 扰动电流信号iInj的脉冲宽度，通过控制直流电压V AIE和耦合电感L。的取值能控制扰动电 流信号iInj的峰值大小。4. 根据权利要求1中所述的适用于多机集群的外部集中扰动式阻抗测量孤岛检测法， 其特征在于，所述步骤二中的间歇性过零点注入控制，其方法为：通过监测系统公共耦合点 处电压urc^过零点，在uPrc的过零点处闭合并网控制开关，控制桥臂中IGBT的通断来生成 并注入扰动电流信号iIn]，扰动电流信号W主入结束后，断开并网开关；在注入扰动电流 信号^的过程中，系统公共耦合点处电压ura的过零点监测闭锁，避开因注入引起的系统 公共耦合点处电压的变化，注入结束后闭锁解除；根据电能质量和检测速动性要求，灵 活选择在每个或相邻几个过零点处向系统注入扰动电流信号iIn_];在注入扰动电流信号i In]的过程中同时测量采集系统公共耦合点处电压uPrc和扰动电流信号i In]的数据；通过在系 统公共耦合点电压过零点处的时段注入扰动电流信号，使采集到的系统公共耦合点处 电压ura中原系统电压成分最小化，而有效成分即扰动的电压响应成分最大化，以提高信噪 比和阻抗计算精度，同时减小所需的扰动注入量级；扰动发生装置的直流电压VAIE高于并 网控制开关闭合期间的系统公共耦合点处电压的最高值。5. 根据权利要求1中所述的适用于多机集群的外部集中扰动式阻抗测量孤岛检测法， 其特征在于，所述步骤三中测量阻抗特征量的计算方法为将高频电抗X作为判断孤岛的特 征量，利用ΔΧ = ω · AL中高频ω放大孤岛前后的特征量差异，高频下容抗被极大弱化， 使得其中A X为高频电抗的变化量，AL为系统等值电 感的变化量，f为频率，L为系统等值电感，C为电容，从而在高频段范围内实现良好频域电 抗线性关系，在此基础上，取该高频段线性部分的数据，进行宽频域等值电抗计算，然后并 非直接取某单频点计算，而是归算至某频点下，将该频域内所有频点的计算结果取平均值 作为测量阻抗特征量。6.根据权利要求1中所述的适用于多机集群的外部集中扰动式阻抗测量孤岛检测法， 其特征在于，所述步骤四中根据特征量变化判别孤岛状态的方法为将高频电抗X作为孤岛 判别特征量，设置特征量阈值和时限，当在线计算特征量的值高于所设特征量阈值，并在所 设时限内连续高于阈值，则判定为孤岛运行状态。
【专利摘要】本发明涉及电力系统分析技术领域，特别是涉及一种适用于多机集群的外部集中扰动式阻抗测量孤岛检测法，其特征在于：首先利用独立外部集中扰动发生装置，生成一定大小和波形的扰动电流信号iInj；监测系统公共耦合点处电压uPCC，在系统公共耦合点处进行间歇性过零点注入控制，同时将在注入过程中测量采集系统公共耦合点处电压uPCC和扰动电流信号iInj的数据经过数据处理后进行测量阻抗特征量计算；根据特征量变化判别孤岛状态。本发明适用于含多逆变器分布式电源系统，同时也适用于同步发电机等不含逆变器的电源，提高了阻抗测算准确度，降低了对注入装置直流电压等级的要求，宽频域高频电抗计算放大了孤岛前后特征量差异，具有较高的检测灵敏度和精度。
【IPC分类】G01R27/02
【公开号】CN105334390
【申请号】CN201510649662
【发明人】贾科, 郇凯翔, 魏宏升, 毕天姝, 任哲锋
【申请人】华北电力大学
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年10月9日