专利名称：一种检测微电网系统发生孤岛的装置和方法
技术领域：
本发明涉及微电网领域，尤其涉及一种检测微电网系统发生孤岛的装置和方法。
背景技术：
目前，能源短缺、环境污染以及连锁故障在大电网中的屡次发生，都已经成为了电力生产和安全稳定运行不可回避的问题。与此同时，以可再生能源为主的分布式供能技术的兴起，为节省投资、降低能耗与污染、提高电力系统安全性与灵活性提供了新的思路。 微电网技术可将多种逆变型分布式电源组合在一起加以统一的能量控制，微电网与传统电网相结合也被国内外专家一致认为是电力系统的发展趋势。然而随着分布式发电技术的快速发展，微电网的保护与控制技术却已经成为了限制其发展的瓶颈。目前常规的微电网孤岛检测方法通常是针对分布式发电设备或储能设备提出的，其前提是这些设备是一次发电设备，这些设备通常处于并网工作模式，因而其检测方法无法满足微电网离网运行及并离网切换的要求，怎样从一个系统的角度去识别孤岛却鲜有提及。
发明内容
本发明的目的是提供一种检测微电网系统发生孤岛的装置和方法，解决了微电网孤岛检测的问题，为并离网转换提供了基础。本发明采用下述技术方案一种检测微电网系统发生孤岛的装置，包括微电网控制系统，还包括并离网控制器，所述的并离网控制器包括保护控制单元、模拟量采集模块、 跳闸信号出口模块与电源，模拟量采集模块用于采集电网系统向微电网系统输出的交流电流、电压信息，模拟量采集模块的信号输出端与保护控制单元的信号输入端连接，保护控制单元通过跳间出口模块与微电网控制系统或储能装置连接；所述的保护控制单元的信号输出端还连接有通讯管理模块，用于与微电网控制系统、储能装置进行通讯。还包括有状态量信息采集模块，状态量信息采集模块用来采集微电网系统与电网系统相联的开关位置信息、保护投退信息、GPS脉冲信号，状态量信息采集模块的信号输出端与保护控制单元的信号输入端连接。所述的保护控制单元的信号输入端连接有键盘，信号输出端连接有显示器。一种检测微电网系统发生孤岛的方法，包括以下步骤(1)、保护控制单元实时检测电网系统向微电网系统输出的交流电流、电压信息，微电网与电网系统相联的开关状态量信息；(2)、保护控制单元对检测数据进行计算分析得出需要判断的量，进行是否发生孤岛的判断；(3)、若发生孤岛，则保护控制单元发出孤岛控制指令给微电网控制系统或储能装置，微电网控制系统或储能装置执行相应动作。所述的步骤(2)中的孤岛的判断条件为并离网控制器通过判断微电网的进线正序分量反方向来确定微电网外部系统发生故障；然后再对各个数据进行判断若微电网系统电压小于过压定值、或微电网系统电压小于欠压定值、或微电网系统频率大于过频定值、 或微电网系统频率小于欠频定值、或微电网系统电压变化率大于电压变化率定值、或微电网系统频率变化率大于频率变化率定值、或微电网系统电压谐波大于谐波含量定值时，则就可判断微电网发生孤岛。所述的步骤(2)中的微电网系统的电压谐波包括二次谐波和三次谐波。本发明在对目前的分布式电源孤岛检测标准分析的基础上，提出适用于微电网系统的孤岛检测技术，通过并离网控制器检测电网的电压、电流和开关状态量信息，来判断是否发生孤岛，解决了微电网孤岛检测的问题，并为并离网转换提供了基础，与传统的针对分布式发电设备或储能设备提出的孤岛检测对比，本发明所述方法使微电网的孤岛检测更为准确可靠，从而促进微电网的推广应用。
图1为本发明中的并离网控制器的电路框图。
具体实施例方式如图1所示，本发明检测微电网系统发生孤岛的装置包括微电网并离网控制器， 并离网控制器由保护控制单元、模拟量采集模块、跳闸信号出口模块、状态量信息采集模块与电源组成，模拟量采集模块用于采集电网系统向微电网系统输出的交流电流、电压信息， 状态量信息采集模块用来采集微电网系统与电网系统相联的开关位置信息、保护投退信息、GPS脉冲信号，模拟量采集模块的信号输出端和状态量信息采集模块的信号输出端均通过总线与保护控制单元的信号输入端连接。保护控制单元经逻辑运算后的信号输出端通过跳闸信号出口模块与微电网控制系统或储能装置连接。保护控制单元的信号输入端连接有键盘，信号输出端连接有显示器；其输出端还连接有通讯管理模块，用于与微电网控制系统或储能装置通讯，或/和打印机与调试PC机连接。当微电网系统发生外部故障时，微电网由于失去大电网的支撑，其电压和频率会发生较大的变化，同时内部分布式电源对大电网短路点会输出短路电流。对于低渗透率、弱受端微电网系统，孤岛发生时电压、频率、与大电网的交换功率将有很大的变化，因此可通过对电压、频率、交换功率等的变化率进行判断，以此确定微电网孤岛的发生。同时，当孤岛发生时，逆变器会向负载注入谐波电流，且非线性负载也会使电压产生畸变，因此检测电压的谐波含量可以判断是否发生孤岛。本发明中并离网控制器检测微电网系统发生孤岛的步骤包括(1)、保护控制单元通过模拟量采集模块实时检测电网系统向微电网系统输出的交流电流、电压信息，通过状态量信息采集模块采集微电网系统与电网系统相联的开关位置信息、保护投退信息、GPS 脉冲信号；(2)、保护控制单元对检测信息进行计算分析得出需要判断的量电压变化率和频率变化率、电压谐波；然后进行是否发生孤岛的判断首先并离网控制器通过判断进线正序分量反方向来确定微电网外部系统发生故障，然后对各个数据进行判断若微电网系统电压小于过压定值、或微电网系统电压小于欠压定值、或微电网系统频率大于过频定值、 或微电网系统频率小于欠频定值、或微电网系统电压变化率大于电压变化率定值、或微电网系统频率变化率大于频率变化率定值、或微电网系统电压谐波(包括二次谐波和三次谐波)大于谐波含量定值时，则就可判断微电网发生孤岛；(3)、若微电网发生孤岛，则保护控制单元通过跳闸信号出口模块发出孤岛控制指令给微电网控制系统或储能装置，微电网控制系统或储能装置执行相应动作，迅速切除微电网与外界电网的联系，微电网进入离网运行状态。其中所述的微电网的过压定值、欠压定值、过频定值、欠频定值、过频定值、频率变化率定值、电压变化率定值、谐波含量定值及各项动作时间定值参考IEEE Std. 929-2000/ UL17410 (参考标准)，通过理论计算及运行测试确定。同时微电网并离网控制器具有修改设定定值的功能，可以根据电网情况设置不同定值。
权利要求
1.一种检测微电网系统发生孤岛的装置，包括微电网控制系统，其特征在于还包括并离网控制器，所述的并离网控制器包括保护控制单元、模拟量采集模块、跳闸信号出口模块与电源，模拟量采集模块用于采集电网系统向微电网系统输出的交流电流、电压信息，模拟量采集模块的信号输出端与保护控制单元的信号输入端连接，保护控制单元通过跳闸出口模块与微电网控制系统或储能装置连接；所述的保护控制单元的信号输出端还连接有通讯管理模块，用于与微电网控制系统、储能装置进行通讯。
2.根据权利要求1所述的检测微电网系统发生孤岛的装置，其特征在于还包括有状态量信息采集模块，状态量信息采集模块用来采集微电网系统与电网系统相联的开关位置信息、保护投退信息、GPS脉冲信号，状态量信息采集模块的信号输出端与保护控制单元的信号输入端连接。
3.根据权利要求2所述的检测微电网系统孤岛的装置，其特征在于所述的保护控制单元的信号输入端连接有键盘，信号输出端连接有显示器。
4.一种检测微电网系统发生孤岛的方法，其特征在于包括以下步骤(1)、保护控制单元实时检测电网系统向微电网系统输出的交流电流、电压信息，微电网与电网系统相联的开关状态量信息；(2)、保护控制单元对检测数据进行计算分析得出需要判断的量，进行是否发生孤岛的判断；(3)、若发生孤岛，则保护控制单元发出孤岛控制指令给微电网控制系统或储能装置，微电网控制系统或储能装置执行相应动作。
5.根据权利要求5所述检测微电网系统发生孤岛的方法，其特征在于所述的步骤(2) 中的孤岛的判断条件为并离网控制器通过判断微电网的进线正序分量反方向来确定微电网外部系统发生故障；然后再对各个数据进行判断若微电网系统电压小于过压定值、或微电网系统电压小于欠压定值、或微电网系统频率大于过频定值、或微电网系统频率小于欠频定值、或微电网系统电压变化率大于电压变化率定值、或微电网系统频率变化率大于频率变化率定值、或微电网系统电压谐波大于谐波含量定值时，则就可判断微电网发生孤岛ο
6.根据权利要求5所述的检测微电网系统发生孤岛的方法，其特征在于所述的步骤 (2)中的微电网系统的电压谐波包括二次谐波和三次谐波。
全文摘要
本发明公开了一种检测微电网系统发生孤岛的装置，包括微电网控制系统和并离网控制器，并离网控制器包括保护控制单元、模拟量采集模块、状态量信息采集模块、跳闸信号出口模块与电源，模拟量采集模块和状态量信息采集模块的信号输出端与保护控制单元的信号输入端连接，保护控制单元通过跳闸出口模块与微电网控制系统或储能装置连接；所述的并离网控制器还通过通讯管理模块与微电网控制系统或储能装置进行通讯。本发明通过并离网控制器检测微电网的电压、电流和开关状态量信息，来判断是否发生孤岛，解决了微电网孤岛检测的问题，并为并离网转换提供了基础，从而促进微电网的推广应用。
文档编号H02J3/38GK102255330SQ20111009740
公开日2011年11月23日 申请日期2011年4月19日 优先权日2011年4月19日
发明者余晓鹏, 刘巍, 周逢权, 李朝晖, 杨海晶, 杨湛晔, 王洋, 王璟, 马红伟 申请人:河南电力试验研究院, 许继电气股份有限公司