專利名稱：一種基于小波分析的孤島效應(yīng)檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于小波分析的孤島效應(yīng)檢測方法，屬于電カ系統(tǒng)檢測領(lǐng)域。
技術(shù)背景
當(dāng)電網(wǎng)因突發(fā)原因而脫離時(shí)，分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)未能及時(shí)檢測出電網(wǎng)的脫離而將自身切離，并繼續(xù)與負(fù)載保持運(yùn)行的狀態(tài)，稱為孤島效應(yīng)。孤島效應(yīng)具有相當(dāng)大的危害性，根據(jù)IEEE的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)必須具有孤島檢測能力，孤島效應(yīng)的防治策略需要快速地檢測出電網(wǎng)的脫離，以便及時(shí)地?cái)嚅_分布式并網(wǎng)系統(tǒng)與電網(wǎng)的連接， 將危害降到最低。
目前，公知的孤島效應(yīng)檢測方法主要分為主動(dòng)式檢測和被動(dòng)式檢測兩大類。主動(dòng)檢測法主動(dòng)地發(fā)出電壓、頻率、相位或功率等擾動(dòng)信號擾動(dòng)電網(wǎng)，同時(shí)檢測公共連接點(diǎn) (PCC)的電壓、頻率、相位或諧波等參數(shù)，通過參數(shù)的變化來判斷孤島狀況；被動(dòng)式檢測方法實(shí)時(shí)檢測公共連接點(diǎn)(PCC)的電網(wǎng)的電壓、頻率、相位和諧波等參數(shù)來判斷孤島效應(yīng)。但是現(xiàn)在常用的孤島效應(yīng)防治方法都會遇到ー些的問題，根據(jù)主動(dòng)式檢測方法的原理，任何主動(dòng)式檢測方法都無法避免地會向電網(wǎng)中注入諧波,破壞電網(wǎng)質(zhì)量,而一般的被動(dòng)式檢測方法會存在較大的不可檢測域并且檢測的時(shí)間不確定。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有檢測孤島效應(yīng)時(shí)采用主動(dòng)式檢測方法都無法避免地會向電網(wǎng)中注入諧波，破壞電網(wǎng)質(zhì)量，而采用一般的被動(dòng)式檢測方法會存在較大的不可檢測域并且檢測的時(shí)間不確定的問題，提供了一種基于小波分析的孤島效應(yīng)檢測方法。
本發(fā)明所述ー種基于小波分析的孤島效應(yīng)檢測方法，該方法涉及的孤島效應(yīng)檢測裝置檢測供電系統(tǒng)的孤島效應(yīng)，所述供電系統(tǒng)包括電網(wǎng)、分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)、用電負(fù)載、 第一斷路器和第二斷路器，電網(wǎng)和分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)共同為用電負(fù)載供電，電網(wǎng)由第一斷路器控制開關(guān)狀態(tài)，分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)由第二斷路器控制開關(guān)狀態(tài)，
該方法涉及的孤島效應(yīng)檢測裝置包括檢測器和孤島效應(yīng)檢測單元，
檢測器包括霍爾電壓傳感器、運(yùn)算放大電路和AD轉(zhuǎn)換電路；
孤島效應(yīng)檢測單元包括低通濾波模塊、四階小波濾波器和孤島效應(yīng)判斷模塊；
所述ー種基于小波分析的孤島效應(yīng)檢測方法包括以下步驟
步驟一、霍爾電壓傳感器實(shí)時(shí)采樣檢測電網(wǎng)、分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)和用電負(fù)載三者的公共連接點(diǎn)的電壓信號，并對該電壓信號進(jìn)行處理獲取一系列公共連接點(diǎn)電壓信號 u(i), i = 1,2, . . . , n,其中i為采樣次數(shù)，n為正整數(shù)；
步驟ニ、四階小波濾波器對所述公共連接點(diǎn)電壓信號u (i)進(jìn)行四階小波分解，獲取第i次采樣四階小波系數(shù)d4(i)；
步驟三、孤島效應(yīng)判斷模塊根據(jù)步驟ニ獲取的第i次采樣四階小波系數(shù)d4(i);計(jì)算第i次采樣所在エ頻周期的四階小波系數(shù)能量Ed4和第i次采樣四階小波系數(shù)幅值Dd4⑴，k!.fy d 42 (i)
第i次采樣所在エ頻周期的四階小波系數(shù)能量Ed4按公式 =^__ニ獲d4 { Hf取，
式中f為エ頻，k為采樣頻率，采樣頻率k為公網(wǎng)頻率f■的整數(shù)倍，
第i次采樣四階小波系數(shù)幅值Dd4⑴按公式Dd4⑴=d4(i)-d4(i-2)獲取，
式中d4(i-2)為第i-2次采樣四階小波系數(shù)；
步驟四、判斷是否同時(shí)滿足條件Ed4彡A和Dd4⑴彡B，
判斷結(jié)果為否，則認(rèn)為不存在孤島效應(yīng)；判斷結(jié)果為是，則認(rèn)為存在孤島效應(yīng)，孤島效應(yīng)判斷模塊輸出控制命令，讓分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)斷網(wǎng)，
式中A為能量閾值，A “巧，其中a為能量閾值系數(shù)，且a取I. 5 3，^為正常態(tài)下抽樣5 10個(gè)エ頻周期的四階小波系數(shù)能量的平均值；
B為幅值閾值，B hl-h'其中b為幅值閾值系數(shù)，b取2 5，萬為正常態(tài)下抽樣 10 50個(gè)采樣點(diǎn)的四階小波系數(shù)幅值平均值。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明所述的孤島效應(yīng)檢測技術(shù)不會對電網(wǎng)產(chǎn)生諧波污染，可以有效地減小不可檢測域并準(zhǔn)確的檢測出孤島效應(yīng)的發(fā)生，減小了被動(dòng)式檢測方法的不可檢測域，可以檢測出一般被動(dòng)式檢測方法所無法識別的孤島效應(yīng)，并且可以迅速地識別了孤島效應(yīng)的特征，顯著地提高對孤島效應(yīng)發(fā)生的檢測速度。


圖I是本發(fā)明所述ー種基于小波分析的孤島效應(yīng)檢測方法涉及的孤島效應(yīng)檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖2是四階小波濾波器的一般性原理框圖3是利用小波分析法分析信號示例圖4是PCC電壓欠頻率的小波分析圖5是PCC電壓過電壓的小波分析。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施方式
一下面結(jié)合圖I至圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述ー種基于小波分析的孤島效應(yīng)檢測方法，該方法涉及的孤島效應(yīng)檢測裝置檢測供電系統(tǒng)的孤島效應(yīng)，所述供電系統(tǒng)包括電網(wǎng)I、分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)2、用電負(fù)載3、第一斷路器4和第二斷路器5，電網(wǎng)I和分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)2共同為用電負(fù)載3供電，電網(wǎng)I由第一斷路器4控制開關(guān)狀態(tài)，分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)2由第二斷路器5控制開關(guān)狀態(tài)，
該方法涉及的孤島效應(yīng)檢測裝置包括檢測器6和孤島效應(yīng)檢測單元7，
檢測器6包括霍爾電壓傳感器6-1、運(yùn)算放大電路6-2和AD轉(zhuǎn)換電路6_3 ；
孤島效應(yīng)檢測單元7包括低通濾波模塊7-1、四階小波濾波器7-2和孤島效應(yīng)判斷模塊7-3 ；
所述ー種基于小波分析的孤島效應(yīng)檢測方法包括以下步驟
步驟一、霍爾電壓傳感器6-1實(shí)時(shí)采樣檢測電網(wǎng)I、分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)2和用電負(fù)載3三者的公共連接點(diǎn)的電壓信號，并對該電壓信號進(jìn)行處理獲取一系列公共連接點(diǎn)電壓信號u(i)，i = l，2...，n，其中i為采樣次數(shù)，n為正整數(shù)；
步驟ニ、四階小波濾波器7-2對所述公共連接點(diǎn)電壓信號u(i)進(jìn)行四階小波分解，獲取第i次采樣四階小波系數(shù)d4(i)；
步驟三、孤島效應(yīng)判斷模塊7-3根據(jù)步驟ニ獲取的第i次采樣四階小波系數(shù) d4(i);計(jì)算第i次采樣所在エ頻周期的四階小波系數(shù)能量Ed4和第i次采樣四階小波系數(shù)幅值 Dd4(i)’klf
第i次采樣所在エ頻周期的四階小波系數(shù)能量Ed4按公式
權(quán)利要求
1.一種基于小波分析的孤島效應(yīng)檢測方法，其特征在于，該方法涉及的孤島效應(yīng)檢測裝置置檢測供電系統(tǒng)的孤島效應(yīng)，所述供電系統(tǒng)包括電網(wǎng)(I)、分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)(2)、用電負(fù)載(3)、第一斷路器(4)和第二斷路器(5)，電網(wǎng)(I)和分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)(2)共同為用電負(fù)載⑶供電，電網(wǎng)⑴由第一斷路器⑷控制開關(guān)狀態(tài)，分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)(2)由第二斷路器(5)控制開關(guān)狀態(tài)， 該方法涉及的孤島效應(yīng)檢測裝置置包括檢測器(6)和孤島效應(yīng)檢測單元(7)，檢測器(6)包括霍爾電壓傳感器(6-1)、運(yùn)算放大電路(6-2)和AD轉(zhuǎn)換電路(6-3)； 孤島效應(yīng)檢測單元(7)包括低通濾波模塊(7-1)、四階小波濾波器(7-2)和孤島效應(yīng)判斷模塊(7-3)； 所述一種基于小波分析的孤島效應(yīng)檢測方法包括以下步驟 步驟一、霍爾電壓傳感器(6-1)實(shí)時(shí)采樣檢測電網(wǎng)(I)、分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)⑵和用電負(fù)載(3)三者的公共連接點(diǎn)的電壓信號，并對該電壓信號進(jìn)行處理獲取一系列公共連接點(diǎn)電壓信號u (i), i = 1,2, . . . , n,其中i為采樣次數(shù)，n為正整數(shù)； 步驟二、四階小波濾波器(7-2)對所述公共連接點(diǎn)電壓信號u(i)進(jìn)行四階小波分解，獲取第i次采樣四階小波系數(shù)d4(i)； 步驟三、孤島效應(yīng)判斷模塊(7-3)根據(jù)步驟二獲取的第i次采樣四階小波系數(shù)d4(i)；計(jì)算第i次采樣所在工頻周期的四階小波系數(shù)能量Ed4和第i次采樣四階小波系數(shù)幅值 第i次采樣所在工頻周期的四階小波系數(shù)能量Ed4按公式
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于小波分析的孤島效應(yīng)檢測方法，其特征在于，孤島效應(yīng)檢測單元(7)采用TI公司生產(chǎn)的28335型數(shù)字信號處理器來實(shí)現(xiàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種基于小波分析的孤島效應(yīng)檢測方法，其特征在于，步驟一中對該電壓信號進(jìn)行處理的過程包括利用運(yùn)算放大電路(6-2)進(jìn)行信號放大，再利用AD轉(zhuǎn)換電路(6-3)將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再利用低通濾波模塊(7-1)進(jìn)行低通濾波和降噪。
全文摘要
一種基于小波分析的孤島效應(yīng)檢測方法，屬于電力系統(tǒng)檢測領(lǐng)域，本發(fā)明為解決現(xiàn)有檢測孤島效應(yīng)時(shí)采用主動(dòng)式檢測方法都無法避免地會向電網(wǎng)中注入諧波，破壞電網(wǎng)質(zhì)量，而采用一般的被動(dòng)式檢測方法會存在較大的不可檢測域并且檢測的時(shí)間不確定的問題。本發(fā)明方法涉及的孤島效應(yīng)檢測裝置檢測供電系統(tǒng)的孤島效應(yīng)，所述供電系統(tǒng)中電網(wǎng)和分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)共同為用電負(fù)載供電，該方法為檢測器采樣電網(wǎng)、分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)和用電負(fù)載三者的公共連接點(diǎn)的電壓信號；對所述電壓信號進(jìn)行四階小波分解；判斷是否同時(shí)滿足條件Ed4≥A和Ed4(i)≥B來確定是否發(fā)生孤島效應(yīng)。
文檔編號G01R31/00GK102721885SQ20121021551
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月27日
發(fā)明者黨文越, 宿海濤, 張五洲, 王鵬飛, 祖光鑫 申請人:黑龍江省電力科學(xué)研究院