一种多分布式电源孤岛检测方法、装置、系统及介质与流程

本发明属于光伏分布式电源(distributed generation，dg)的防孤岛保护领域，具体涉及一种基于低频扰动的多分布式电源孤岛检测方法、装置、系统及介质。

背景技术：

1、近年来，随着分布式电源并网技术的发展，越来越多的分布式电源接入配电网。当配电网因故障或检修等原因中断供电时，易形成仅由分布式电源与负载构成的非计划孤岛。然而，未安装储能装置的分布式电源可能难以满足孤岛负载的功率需求，易导致孤岛电压和频率发生偏移，损坏电气设备。此外，非计划孤岛的运行会给检修人员的安全带来威胁，因此，分布式电源必须具备防孤岛保护功能。

2、目前，防孤岛保护方法主要分为远程法、被动法和主动法，其中，远程法根据电网侧开关的开/闭状态实现孤岛检测功能，即电网侧开关打开时，会利用电力线载波检测法或监控与数据采集信息法向dg侧并网开关发送跳闸命令，从而实现孤岛检测功能，具有对电网扰动小的优点，但投资费用较高；被动法根据dg并网点电压/频率的幅值、电压谐波含量或电压相位突变量是否越限实现孤岛检测，具有原理简单、投资费用低的优点，但孤岛检测盲区较大；主动法可分为频率扰动法和功率扰动法，其中，频率扰动法可分为主动频率偏移法(active frequency drift，afd)、sandia频率偏移法(sandia frequency shift，sfs)和滑模频率偏移法(slip-mode frequency shift，sms)等，功率扰动法可分为有功功率扰动法和无功功率扰动法等，主动法的优点是检测盲区较小，缺点是注入的扰动量会降低并网运行时dg的发电利用率和输出的电能质量。

3、在多dg孤岛检测中，对于afd法、有功功率扰动法和无功功率扰动法，若利用通信设备实现各dg的通信，则可避免因扰动方向相反而产生稀释效应的问题，从而实现多dg孤岛检测功能；对于sfs和sms法，若孤岛频率能够因孤岛功率不平衡较大而出现明显的单方向偏离50hz，则可保证各dg的同向扰动，从而实现多dg孤岛检测功能。

4、现有方案存在如下缺点：(1)现有无功功率扰动法需注入较大的扰动量，以扰动孤岛频率越限，会明显降低电网的电能质量；(2)多dg孤岛检测中不能与其他主动法混用，否则易产生稀释效应现象；(3)当孤岛频率偏移较小时，易引起逆变器对频率偏移方向的误判，导致各dg注入的扰动方向相反，产生明显的稀释效应现象。

技术实现思路

1、为解决上述现有技术问题，本发明提供一种基于低频扰动的多分布式电源孤岛检测方法，

2、一种基于低频扰动的多分布式电源孤岛检测方法，包括以下步骤：

3、控制有源电力滤波器apf向其并网点注入频率为2hz的无功功率扰动；

4、采集各分布式电源dg并网点电压波形信号的频率f；

5、判断所述频率f是否越限，若频率f未越限，则提取各分布式电源dg并网点频率信号中的2hz低频分量，利用快速傅里叶变换算法计算2hz低频分量的幅值；

6、若频率f越限，或当2hz低频分量的幅值越限，则判定发生孤岛效应。

7、控制有源电力滤波器apf向其并网点注入频率为2hz的无功功率扰动，具体为：

8、改进有源电力滤波器apf无功功率控制策略，使有源电力滤波器apf具有无功功率扰动功能；

9、在q轴加入周期性扰动，从而控制apf输出幅值为500var、频率为2hz的周期性无功功率。

10、采集各分布式电源dg并网点电压波形信号的频率f具体为：利用电压互感器pt采集dg并网点电压波形信号，导入dg逆变器中经锁相环(pll)控制后输出频率值f。

11、提取各分布式电源dg并网点频率信号中的2hz低频分量，利用快速傅里叶变换算法计算2hz低频分量的幅值，具体包括以下步骤：

12、利用小波分解算法对各分布式电源dg并网点频率信号进行分解，得到各频段分量；

13、利用小波重构算法对各频段分量进行合成，得到各分布式电源dg并网点频率信号中的2hz低频分量信号；

14、利用快速傅里叶变换算法计算2hz低频分量信号中各频率范围的幅值。

15、利用小波分解算法对各分布式电源dg并网点频率信号进行分解，得到各频段分量具体为：

16、根据采集各分布式电源dg并网点电压波形信号的频率f和需提取的2hz低频分量特征频率确定小波算法的分解层数，根据分解层数对各分布式电源dg并网点频率信号进行小波分解。

17、幅值的限值是并网运行时2hz低频分量幅值的2倍。

18、一种基于低频扰动的多分布式电源孤岛检测装置，包括：

19、有源电力滤波器apf控制模块：用于控制有源电力滤波器apf向其并网点注入频率为2hz的无功功率扰动；

20、数据采集模块：用于采集各分布式电源dg并网点电压波形信号的频率f；

21、数据处理模块：用于在频率f未越限时提取各分布式电源dg并网点频率信号中的2hz低频分量，并利用快速傅里叶变换算法计算2hz低频分量的幅值；

22、孤岛判断模块：用于在判断频率f越限或2hz低频分量的幅值越限的情况下输出故障信号。

23、所述有源电力滤波器apf控制模块具体用于：

24、改进有源电力滤波器apf无功功率控制策略，使有源电力滤波器apf具有无功功率扰动功能；

25、在q轴加入周期性扰动，控制apf输出幅值为500var、频率为2hz的周期性无功功率。

26、所述数据采集模块具体用于：

27、利用电压互感器pt采集dg并网点电压波形信号，导入dg逆变器中经锁相环(pll)控制后输出频率值f。

28、所述数据采集模块具体用于：所述数据处理模块具体用于：

29、利用小波分解算法对各分布式电源dg并网点频率信号进行分解，得到各频段分量；

30、利用小波重构算法对各频段分量进行合成，得到各分布式电源dg并网点频率信号中的2hz低频分量信号；

31、利用快速傅里叶变换算法计算2hz低频分量信号中各频率范围的幅值。

32、所述数据采集模块具体还用于：

33、根据采集各分布式电源dg并网点电压波形信号的频率f和需提取的2hz低频分量特征频率确定小波算法的分解层数，根据分解层数对各分布式电源dg并网点频率信号进行小波分解。

34、幅值的限值是并网运行时2hz低频分量幅值的2倍。

35、一种基于低频扰动的多分布式电源孤岛检测控制系统，包括计算机可读存储介质和处理器；

36、所述计算机可读存储介质用于存储可执行指令；

37、所述处理器用于读取所述计算机可读存储介质中存储的可执行指令，执行所述的基于低频扰动的多分布式电源孤岛检测方法。

38、一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述的基于低频扰动的多分布式电源孤岛检测方法。

39、本发明利用有源电力滤波器(active power filter，apf)控制原理中q轴的周期性变化来控制其输出频率为2hz的周期性无功功率扰动，以扰动孤岛频率周期性变化，进而利用小波分解dg并网点电压信号的频率，以利用小波重构提取频率信号中低频分量，从而利用快速傅里叶变换(fast fourier transform，fft)计算2hz分量的幅值，因此，可根据dg孤岛运行/并网运行时该幅值的突变程度实现多dg孤岛检测。

40、该方法仅采用1台apf注入扰动，故可避免因其他dg注入反向扰动而产生稀释效应的问题；该方法利用apf注入无功功率扰动，并根据孤岛频率信号中低频分量的幅值来实现多dg孤岛检测功能，同时可避免因孤岛功率接近平衡而导致多dg孤岛检测失败的问题。

41、综上所述，本方法解决了多dg孤岛检测中主动法易产生稀释效应和检测盲区大的问题，实现多dg孤岛检测。

42、本发明所提方法无需新增设备，仅需对现有apf和dg的控制策略进行改进，即可实现多dg孤岛检测功能；相比于其他无功功率扰动法，本发明所提方法的扰动幅度仅为±200var，即对电网电能质量的影响更小；本发明所提方法仅由单台apf注入扰动，可有效地避免稀释效应，实现多dg孤岛检测。