專利名稱：一種防止分布式電源并網(wǎng)孤島效應(yīng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力供配電技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種配網(wǎng)終端和分布式電源并網(wǎng)技 術(shù)，
背景技術(shù)：
電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T721-2000《配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)遠方終端》對配電網(wǎng)自動化系統(tǒng) 遠方終端的定義為配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)遠方終端是用于配電網(wǎng)配電回路的各種配電遠方終 端、配電變壓器遠方終端以及中壓監(jiān)控單元(配電自動化及管理系統(tǒng)子站)等設(shè)備的統(tǒng)稱。 采用通信通道完成數(shù)據(jù)采集和遠方控制等功能。分布式發(fā)電(Distributed Generation，簡稱DG)是指利用分布在負荷附近的、中 小規(guī)模的發(fā)電裝置經(jīng)濟、高效、可靠地發(fā)電。全球范圍的能源危機和環(huán)境危機使得新興能源 的開發(fā)和利用成為一種迫切的需求。基于新能源利用的分布式發(fā)電技術(shù)也越來越受到人們 的重視。許多國家出臺了優(yōu)惠政策，鼓勵使用分布式發(fā)電，同時，隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展， 分布式發(fā)電的優(yōu)勢也逐 漸顯現(xiàn)，導(dǎo)致越來越多的分布式電源并入電網(wǎng)運行，而分布式發(fā)電 并網(wǎng)運行對配電網(wǎng)運行的影響也越來越嚴重。由于DG機組的容量比較小，容易收到負荷變化的影響。并且分布式發(fā)電的屬于新 興技術(shù)，某些控制和運行措施還不太完善，還在進一步發(fā)展，因此DG機組并網(wǎng)可能會給電 力系統(tǒng)帶來一些不穩(wěn)定的因素。當(dāng)DG機組與電力系統(tǒng)并網(wǎng)運行時，機組向當(dāng)?shù)亟涣髫撦d提 供電能和向電網(wǎng)發(fā)送電能的質(zhì)量都應(yīng)受到控制，在電壓、波動、頻率、諧波和功率因數(shù)方面 滿足實用性并符合標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)出現(xiàn)偏離標(biāo)準(zhǔn)(電壓凹陷、瞬斷等)的越限狀況，應(yīng)將DG系統(tǒng) 與電網(wǎng)分離。孤島效應(yīng)是指由于電氣故障、誤操作或自然因素等原因造成電網(wǎng)中斷供電時各個 分布式發(fā)電用戶端的并網(wǎng)逆變器仍獨立運行的現(xiàn)象。一般來說，孤島效應(yīng)可能對整個配電 系統(tǒng)設(shè)備及用戶的設(shè)備造成不利的影響，包括危及電網(wǎng)輸電線路上維修人員的安全；影響 配電系統(tǒng)上的保護開關(guān)的動作程序，沖擊電網(wǎng)保護裝置；影響傳輸電能質(zhì)量，電力孤島區(qū)域 的供電電壓與頻率將不穩(wěn)定；當(dāng)電網(wǎng)供電恢復(fù)后會造成相位不同步；單相分布式發(fā)電系統(tǒng) 會造成系統(tǒng)三相負載欠相供電。因此對于一個并網(wǎng)系統(tǒng)必須能夠進行孤島效應(yīng)檢測。目前孤島效應(yīng)檢測技術(shù)在并網(wǎng)逆變器側(cè)主要可分為主動式檢測和被動式檢測。孤 島形成瞬間DG輸出的各項參數(shù)通常會出現(xiàn)尖峰，被動方式主要利用這個瞬間波動，通過計 算總諧波畸變率(THD)或者是電壓不平衡度(VU)來檢測孤島的形成，這種檢測方法在DG 附近的大負荷投切時，會產(chǎn)生誤動作，同時在DG輸出和區(qū)域負荷基本匹配時，也不能有效 的辨別孤島的形成。主動方法是在DG輸出中，人為引入一小的電壓或頻率擾動，孤島條件下，這類擾 動會引起電壓或頻率的不穩(wěn)定，從而最終導(dǎo)致DG斷開。這類方法的缺陷在于一方面在區(qū) 域電網(wǎng)重負荷的情況下，容易誤動作。另一方面，當(dāng)大量DG接入系統(tǒng)時，這些人為引入的正 反饋將會給公網(wǎng)的電能質(zhì)量帶來比較大的影響。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種防止分布式電源并網(wǎng)孤島效應(yīng)的方法，克 服現(xiàn)有分布式電源并網(wǎng)運行過程中并網(wǎng)逆變器側(cè)孤島效應(yīng)檢測的問題，有效防止分布式電 源并網(wǎng)產(chǎn)生孤島效應(yīng)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種防止分布式電源并網(wǎng)產(chǎn)生孤島 效應(yīng)的方法，在配電網(wǎng)線端設(shè)有配網(wǎng)終端，所述配網(wǎng)終端通過反饋線分別與配電網(wǎng)絡(luò)和分 布式電源連接；其防止分布式電源并網(wǎng)產(chǎn)生孤島效應(yīng)的方法包括如下步驟(a)利用配網(wǎng)終端采集配電網(wǎng)饋線以及分布式電源并網(wǎng)饋線的運行狀態(tài)量；(b)在配網(wǎng)終端中對采集回來的狀態(tài)量進行處理，得到配電網(wǎng)絡(luò)以及分布式電源 運行狀況；(c)根據(jù)配電網(wǎng)絡(luò)以及分布式電源運行狀況對分布式電源并網(wǎng)狀態(tài)進行處理。作為改進，所述步驟(a)具體包括(al)通過電壓互感器TV和電流互感器TA將配電網(wǎng)饋線以及分布式電源并網(wǎng)饋線 上的一次側(cè)高電壓變換成二次側(cè)低電壓；一次側(cè)大電流變換成二次側(cè)小電流；(a2)在配網(wǎng)終端遙測模塊中用TV和TA將二次側(cè)低電壓和二次側(cè)小電流轉(zhuǎn)換成適 合A/D轉(zhuǎn)換電路輸入的模擬量；(a3)A/D轉(zhuǎn)換電路將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，送入配網(wǎng)終端遙測模塊的主處理芯片。作為改進，所述步驟(b)具體包括(bl)計算出在配網(wǎng)終端中采樣回來的數(shù)據(jù)，得到電壓、電流、相位等參量；(b2)在配網(wǎng)終端中通過對配電網(wǎng)絡(luò)采樣數(shù)據(jù)處理得到配電網(wǎng)絡(luò)的電壓、電流、頻 率、諧波等參數(shù)，根據(jù)電壓、電流是否越限以及諧波的分析來判斷配電網(wǎng)絡(luò)運行狀況，看是 否出現(xiàn)相間短路、斷線、單相接地等故障；在配網(wǎng)終端中通過對分布式電源并網(wǎng)饋線采樣數(shù) 據(jù)處理得到分布式電源并網(wǎng)的電壓、電流、頻率、諧波等參數(shù)，判斷分布式電源的電壓和頻 率的穩(wěn)定性以及根據(jù)電壓、電流判斷分布式電源并網(wǎng)運行狀況，是否已與配電網(wǎng)絡(luò)分離。作為改進，所述步驟(C)具體包括(cl)在配網(wǎng)終端中將配電網(wǎng)絡(luò)運行狀況通過無線網(wǎng)絡(luò)或光纖線路通知分布式電 源并網(wǎng)系統(tǒng)；(c2)當(dāng)配電網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)異常狀況中斷供電時，配網(wǎng)終端通知分布式電源并網(wǎng)系統(tǒng)與 配電網(wǎng)絡(luò)分離，防止出現(xiàn)孤島效應(yīng)；(c3)當(dāng)配網(wǎng)終端發(fā)現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)異常狀況中斷供電，且檢測到分布式電源并網(wǎng) 系統(tǒng)未能與配電網(wǎng)絡(luò)分離時，則分離分布式電源并網(wǎng)，消除孤島效應(yīng)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所帶來的有益效果是克服現(xiàn)有分布式電源并網(wǎng)運行過程中并網(wǎng)逆變器側(cè)孤島效應(yīng)檢測的問題，有效防 止分布式電源并網(wǎng)產(chǎn)生孤島效應(yīng)。


圖1是本發(fā)明的配網(wǎng)終端采集處理饋線參數(shù)流程；圖2是本發(fā)明的配網(wǎng)終端處理分布式電源并網(wǎng)孤島效應(yīng)流程圖3為本發(fā)明線路連接示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明作進一步說明。如圖1至3所示，在配電網(wǎng)線端設(shè)有配網(wǎng)終端，所述配網(wǎng)終端通過反饋線分別與配電網(wǎng)絡(luò)和分布式電源連接；其防止分布式電源并網(wǎng)產(chǎn)生孤島效應(yīng)的方法包括如下步驟步驟一，利用配網(wǎng)終端采集配電網(wǎng)饋線以及分布式電源并網(wǎng)饋線的運行的狀態(tài) 量，具體操作如下通過電壓互感器TV和電流互感器TA將配電網(wǎng)饋線以及分布式電源并網(wǎng)饋線上的 一次側(cè)高電壓變換成二次側(cè)低電壓220V/100V，一次側(cè)大電流變換成二次側(cè)小電流5A/1A， TV和TA起到了隔離和降低幅值的作用；在配網(wǎng)終端遙測模塊中用TV和TA將二次側(cè)低電壓和二次側(cè)小電流轉(zhuǎn)換成適合A/ D轉(zhuǎn)換電路輸入的模擬量，將輸入信號經(jīng)過濾波，電平變換處理成0 +5V的電壓信號，輸入 到A/D轉(zhuǎn)換器上；A/D轉(zhuǎn)換電路將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，送入配網(wǎng)終端遙測模塊的主處理芯片。由于二次側(cè)低電壓和二次側(cè)小電流可接入到配網(wǎng)終端中，并需要對二次回路做安 全防護，電壓輸入回路采用快速保護的空氣開關(guān)，電流輸入回路采用專用測試端子。步驟二，在配網(wǎng)終端中對采集回來的狀態(tài)量進行處理，得到配電網(wǎng)絡(luò)以及分布式 電源運行狀況，其具體操作如下遙測模塊上的主處理芯片根據(jù)電能質(zhì)量參數(shù)需要，決定一個交流周期內(nèi)的采樣點 數(shù)，如每周波采樣64點以分析諧波；A/D轉(zhuǎn)換電路將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，送入配網(wǎng)終端遙測模塊的主處理芯片，同時 通過主處理芯片來控制每周波采樣點數(shù)；主處理芯片對采樣來的數(shù)據(jù)利用傅立葉算法計算相應(yīng)的電壓、電流等參量；采樣數(shù)據(jù)經(jīng)算法處理后可得到配電網(wǎng)饋線以及分布式電源并網(wǎng)饋線的運行參數(shù)， 包括電壓、電流、頻率、諧波和功率因數(shù)等。步驟三，根據(jù)配電網(wǎng)絡(luò)以及分布式電源運行狀況對分布式電源并網(wǎng)狀態(tài)進行處 理，其具體操作如下在配網(wǎng)終端中通過對配電網(wǎng)絡(luò)采樣數(shù)據(jù)處理得到配電網(wǎng)絡(luò)的電壓、電流、頻率、諧 波等參數(shù)；根據(jù)電壓、電流是否越限以及諧波的分析來判斷配電網(wǎng)絡(luò)運行狀況，看是否出現(xiàn) 相間短路、斷線、單相接地等故障；在配網(wǎng)終端中通過對分布式電源并網(wǎng)饋線采樣數(shù)據(jù)處理 得到分布式電源并網(wǎng)的電壓、電流、頻率、諧波等參數(shù)，判斷分布式電源的電壓和頻率穩(wěn)定 性以及根據(jù)電壓、電流判斷分布式電源并網(wǎng)運行狀況，是否已與配電網(wǎng)絡(luò)分離。本發(fā)明通過在配網(wǎng)終端中檢測配電網(wǎng)饋線與分布式電源并網(wǎng)饋線的運行參數(shù)的 方法，來監(jiān)控分布式電源系統(tǒng)并網(wǎng)產(chǎn)生孤島效應(yīng)的問題，克服了現(xiàn)有分布式電源并網(wǎng)運行 過程中，并網(wǎng)逆變器側(cè)孤島效應(yīng)檢測被動式與主動式方法存在的問題。配網(wǎng)終端通過采集 配電網(wǎng)饋線與分布式電源并網(wǎng)饋線的參數(shù)，得出配電網(wǎng)絡(luò)與分布式電源并網(wǎng)系統(tǒng)運行狀 況，可以在檢測到配電網(wǎng)絡(luò)異常時，通知分布式電源并網(wǎng)系統(tǒng)與配電網(wǎng)絡(luò)分離，防止出現(xiàn)孤 島效應(yīng)。同時可以通過檢測分布式電源并網(wǎng)饋線運行狀況來監(jiān)視分布式電源并網(wǎng)系統(tǒng)是否成功與配電網(wǎng)絡(luò)分離，如不能分離則配網(wǎng)終端將分布式電源并網(wǎng)系統(tǒng)從配電網(wǎng)絡(luò)上分 離， 消除孤島效應(yīng)。
權(quán)利要求
一種防止分布式電源并網(wǎng)產(chǎn)生孤島效應(yīng)的方法，其特在于在配電網(wǎng)線端設(shè)有配網(wǎng)終端，所述配網(wǎng)終端通過反饋線分別與配電網(wǎng)絡(luò)和分布式電源連接；其防止分布式電源并網(wǎng)產(chǎn)生孤島效應(yīng)的方法包括如下步驟(a)利用配網(wǎng)終端采集配電網(wǎng)饋線以及分布式電源并網(wǎng)饋線的運行狀態(tài)量；(b)在配網(wǎng)終端中對采集回來的狀態(tài)量進行處理，得到配電網(wǎng)絡(luò)以及分布式電源運行狀況；(c)根據(jù)配電網(wǎng)絡(luò)以及分布式電源運行狀況對分布式電源并網(wǎng)狀態(tài)進行處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防止分布式電源并網(wǎng)產(chǎn)生孤島效應(yīng)的方法，其特征在 于所述步驟(a)具體包括(al)通過電壓互感器TV和電流互感器TA將配電網(wǎng)饋線以及分布式電源并網(wǎng)饋線上的 一次側(cè)高電壓變換成二次側(cè)低電壓；一次側(cè)大電流變換成二次側(cè)小電流；(a2)在配網(wǎng)終端遙測模塊中用TV和TA將二次側(cè)低電壓和二次側(cè)小電流轉(zhuǎn)換成適合 A/D轉(zhuǎn)換電路輸入的模擬量；(a3)A/D轉(zhuǎn)換電路將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，送入配網(wǎng)終端遙測模塊的主處理芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防止分布式電源并網(wǎng)產(chǎn)生孤島效應(yīng)的方法，其特征在 于所述步驟(b)具體包括(bl)計算出在配網(wǎng)終端中采樣回來的數(shù)據(jù)，得到電壓、電流、相位等參量； (b2)在配網(wǎng)終端中通過對配電網(wǎng)絡(luò)采樣數(shù)據(jù)處理得到配電網(wǎng)絡(luò)的電壓、電流、頻率、諧 波等參數(shù)，根據(jù)電壓、電流是否越限以及諧波的分析來判斷配電網(wǎng)絡(luò)運行狀況，看是否出現(xiàn) 相間短路、斷線、單相接地等故障；在配網(wǎng)終端中通過對分布式電源并網(wǎng)饋線采樣數(shù)據(jù)處理 得到分布式電源并網(wǎng)的電壓、電流、頻率、諧波等參數(shù)，判斷分布式電源的電壓和頻率的穩(wěn) 定性以及根據(jù)電壓、電流判斷分布式電源并網(wǎng)運行狀況，是否已與配電網(wǎng)絡(luò)分離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防止分布式電源并網(wǎng)產(chǎn)生孤島效應(yīng)的方法，其特征在 于所述步驟(c)具體包括(cl)在配網(wǎng)終端中將配電網(wǎng)絡(luò)運行狀況通過無線網(wǎng)絡(luò)或光纖線路通知分布式電源并 網(wǎng)系統(tǒng)；(c2)當(dāng)配電網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)異常狀況中斷供電時，配網(wǎng)終端通知分布式電源并網(wǎng)系統(tǒng)與配電 網(wǎng)絡(luò)分離，防止出現(xiàn)孤島效應(yīng)；(c3)當(dāng)配網(wǎng)終端發(fā)現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)異常狀況中斷供電，且檢測到分布式電源并網(wǎng)系統(tǒng) 未能與配電網(wǎng)絡(luò)分離時，則分離分布式電源并網(wǎng)，消除孤島效應(yīng)。
全文摘要
一種防止分布式電源并網(wǎng)產(chǎn)生孤島效應(yīng)的方法，在配電網(wǎng)線端設(shè)有配網(wǎng)終端，所述配網(wǎng)終端通過反饋線分別與配電網(wǎng)絡(luò)和分布式電源連接；其防止分布式電源并網(wǎng)產(chǎn)生孤島效應(yīng)的方法包括如下步驟(a)利用配網(wǎng)終端采集配電網(wǎng)饋線以及分布式電源并網(wǎng)饋線的運行狀態(tài)量；(b)在配網(wǎng)終端中對采集回來的狀態(tài)量進行處理，得到配電網(wǎng)絡(luò)以及分布式電源運行狀況；(c)根據(jù)配電網(wǎng)絡(luò)以及分布式電源運行狀況對分布式電源并網(wǎng)狀態(tài)進行處理。本發(fā)明克服現(xiàn)有分布式電源并網(wǎng)運行過程中并網(wǎng)逆變器側(cè)孤島效應(yīng)檢測的問題，有效防止分布式電源并網(wǎng)產(chǎn)生孤島效應(yīng)。
文檔編號H02J3/38GK101834431SQ20101018668
公開日2010年9月15日 申請日期2010年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月21日
發(fā)明者崔豐曦 申請人:深圳市科陸電子科技股份有限公司