專利名稱：檢測電力網(wǎng)絡(luò)中的孤島狀況的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能量分布，并且特別地涉及檢測電力網(wǎng)絡(luò)中的孤島狀況。
背景技術(shù)：
近來，基于可再生能源的分布式發(fā)電(DG)已示出顯著的增長，其由政策制定者、關(guān)于氣候變化的全球關(guān)注、可負(fù)擔(dān)得起的能量短缺技術(shù)的可用性、對清潔能量生成的興趣等促進(jìn)。使用基于化石燃料(煤、天然氣等)的發(fā)電站的能量供應(yīng)商也投資于通過例如風(fēng)力渦輪機(jī)和光電系統(tǒng)的可再生備選的能量發(fā)電組合的擴(kuò)展。然而，可以存在要在這樣的系統(tǒng)可以連接到公用事業(yè)電網(wǎng)之前滿足的若干要求。這些要求典型地由例如IEC和IEEE的標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)并且由本地主管機(jī)關(guān)公布。這些要求中的一個(gè)(在世界的許多地方強(qiáng)制性的)是分布式發(fā)電機(jī)(尤其是連接到低壓配電網(wǎng)的那些)應(yīng)該能夠檢測孤島狀況。孤島指的是分布式發(fā)電機(jī)的狀況，其中該發(fā)電機(jī)繼續(xù)向配電網(wǎng)絡(luò)的一部分供電即使來自電業(yè)的電力不再存在。圖1a和Ib示出電網(wǎng)-連接模式和孤島模式之間的不同。在圖1a中，例如斷路器或熔斷器的開關(guān)裝置I閉合，并且分布式發(fā)電機(jī)采用電網(wǎng)-連接模式操作。在圖1b中，開關(guān)裝置I關(guān)斷，并且網(wǎng)絡(luò)的下部2不再連接到主電網(wǎng)。如果由分布式發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電力精密匹配由負(fù)載要求的電力，網(wǎng)絡(luò)可以繼續(xù)采用孤島模式操作。如果電力不精密匹配，分布式發(fā)電機(jī)的欠/過電壓和欠/過頻率繼電器典型地停止發(fā)電。因此，具有孤島狀況的可能性可以是非常小的。然而，無意的孤島對于公用事業(yè)工作人員可以是危險(xiǎn)的，所述公用事業(yè)工作人員可能沒有認(rèn)識到即使沒有來自主電網(wǎng)的電力，他們對其工作的網(wǎng)絡(luò)的特定部分仍然被供電。同樣，孤島可以引起對客戶設(shè)備的損壞，尤其是在重新閉合成島的情況下。由于這些原因，分布式發(fā)電機(jī)可能必須能夠檢測孤島并且立即停止電力生成。對從主電網(wǎng)去耦合的微電網(wǎng)(即可以在可控有意的孤島狀況中操作的配電網(wǎng))已有很大興趣。在這樣的電網(wǎng)中，孤島檢測也可以是重要的問題?？梢蠊聧u狀況的檢測以便在斷開期間將分布式發(fā)電機(jī)的控制模式從電力注入切換到電壓和頻率控制，并且在重新連接到主電網(wǎng)期間反之亦然。對與分布式發(fā)電工業(yè)的發(fā)展組合的可靠孤島檢測的需要已引起用于識別孤島狀況的方法的集中研究和發(fā)展。這些方法可以歸類成三個(gè)主要的組被動(dòng)、主動(dòng)和基于通信的方法。被動(dòng)方法典型地監(jiān)測一個(gè)或多個(gè)電網(wǎng)變量，并且根據(jù)所述變量與允許閾值的偏離，可以作出斷開的決定(孤島的檢測)。被動(dòng)方法可尋找例如頻率、電壓或相位角中并且一些特別的諧波或總諧波失真(THD)中的異常變化。如果監(jiān)測算法檢測到這些變量的大或突然的變化，該方法可確定孤島狀況是存在的。孤島狀況可根據(jù)被動(dòng)方法和多準(zhǔn)則決策的組合來確定。
被動(dòng)方法可例如由在分布式發(fā)電機(jī)的控制器內(nèi)或在專用外部裝置中的算法實(shí)現(xiàn)。被動(dòng)方法典型地容易實(shí)現(xiàn)并且在電網(wǎng)中可能發(fā)生的大多數(shù)情況下是相當(dāng)有效的。然而，被動(dòng)方法的非檢測區(qū)域(NDZ)是相當(dāng)大的。在其中由負(fù)載吸收的電力精密匹配由分布式發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電力的情況下，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)保持平衡即使已經(jīng)失去與主電網(wǎng)的連接，電壓、頻率或相位角中的變化可低于在標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的那些。在這樣的情況下，當(dāng)島已經(jīng)形成時(shí)，分布式發(fā)電機(jī)可不跳閘。被動(dòng)方法一般認(rèn)為是用于防孤島保護(hù)的不足手段。主動(dòng)方法由于最小化孤島檢測方法的非檢測區(qū)域的需要而出現(xiàn)。主動(dòng)方法故意擾亂電網(wǎng)，并且根據(jù)電網(wǎng)對該擾亂的響應(yīng)(電網(wǎng)電量的變化)，決定孤島是否已發(fā)生。例如，在從正常操作值偏移到電網(wǎng)電壓幅度、頻率或相位角方面的擾亂可以由分布式發(fā)電機(jī)添加，并且在電網(wǎng)連接的情況下，這些擾亂應(yīng)該由電網(wǎng)通過電壓和頻率控制來校正。然而，如果電壓幅度、頻率或相位角遵循由分布式發(fā)電機(jī)引入的偏移，可確定電網(wǎng)已經(jīng)被斷開，因此已經(jīng)形成島。主動(dòng)方法可例如使用分布式發(fā)電機(jī)的控制器中的正反饋實(shí)現(xiàn)。該控制器嘗試變更例如頻率、相位或電壓幅度的電網(wǎng)變量，以便獲得例如頻率躍變或相位躍變或頻率偏置。如果電網(wǎng)遵循由分布式發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的變化，電網(wǎng)電壓將超過強(qiáng)加的操作范圍，并且導(dǎo)致孤島狀況的檢測。例如，如果電網(wǎng)頻率遵循逆變器電流，已經(jīng)形成島并且應(yīng)該斷開分布式發(fā)電機(jī)。備選地，也可形成在公共耦合點(diǎn)處變更電壓幅度的正電壓反饋。備選地，非特性諧波可由分布式發(fā)電機(jī)注入并且可登記電網(wǎng)響應(yīng)。非特性間諧波電流的注入可以用于得出以該特定頻率的電網(wǎng)阻抗。阻抗檢測可用作另一個(gè)主動(dòng)方法研究。該研究由德國標(biāo)準(zhǔn)中的要求推動(dòng)。電流尖峰可例如由并網(wǎng)電力轉(zhuǎn)換器在公共耦合點(diǎn)周期注入。電網(wǎng)阻抗值使用傅立葉變換根據(jù)對該擾亂的電壓響應(yīng)來確定。用于產(chǎn)生對電流控制器的參考的相位角信號也可以稍稍變更以能夠根據(jù)對產(chǎn)生的電流的電網(wǎng)反應(yīng)來估計(jì)電網(wǎng)阻抗。高頻信號也可以在零交叉注入以便確定電網(wǎng)阻抗的值，并且有功和無功功率振蕩可用于識別電網(wǎng)阻抗的值。盡管主動(dòng)方法可導(dǎo)致更可靠的孤島識別，它們也可能通過檢測孤島狀況而使傳輸?shù)碾娏κд妗．?dāng)多于一個(gè)分布式發(fā)電機(jī)連接在相同饋電線上時(shí)，電力系統(tǒng)擾亂可處于不可接受的水平。因?yàn)橄鄬τ陂g諧波注入的同步是可能的，每個(gè)分布式發(fā)電機(jī)可注入獨(dú)特的間諧波以便能夠?qū)崿F(xiàn)多于一個(gè)相似發(fā)電單元在相同電網(wǎng)上的連接。然而，僅有限數(shù)量的分布式發(fā)電機(jī)可以連接在相同的饋電線上。分布式發(fā)電機(jī)的數(shù)量直接取決于關(guān)于斷開時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)需求和獲得準(zhǔn)確的阻抗識別所必要的注入的數(shù)量。 使用主動(dòng)方法的大量的分布式發(fā)電機(jī)可不僅降低電網(wǎng)中電力的質(zhì)量，而且增加所有主動(dòng)方法的非檢測區(qū)域?；谕ㄐ诺姆椒ɡ猛ㄐ挪考?例如由配電系統(tǒng)運(yùn)營商所有)，其將開關(guān)設(shè)備的操作狀態(tài)用信號發(fā)送給分布式發(fā)電機(jī)。電力線可用作例如分布式發(fā)電機(jī)和公用事業(yè)電網(wǎng)之間的通信的載體。連續(xù)信號由公用事業(yè)網(wǎng)絡(luò)經(jīng)由該電力線傳送。接收器可放置在分布式發(fā)電機(jī)內(nèi)部以便檢測該信號的丟失，并且因此檢測孤島。
當(dāng)公用事業(yè)重接器配備有當(dāng)關(guān)斷時(shí)與DG通信的傳送器時(shí)，信號可備選地在斷開時(shí)生成。再另一個(gè)方式是基于SCADA (監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集)的方法。例如，電壓傳感器可放置在連接分布式發(fā)電機(jī)的位置，并且那些傳感器可集成在SCADA系統(tǒng)中。SCADA系統(tǒng)然后可監(jiān)測孤島狀況，并且在孤島的情況下警告分布式發(fā)電機(jī)來斷開。基于通信的方法的缺點(diǎn)是它們典型地要求公用事業(yè)提供商參與實(shí)現(xiàn)孤島檢測方案，從而使這些方法對于實(shí)際實(shí)現(xiàn)較不受喜愛。因?yàn)閷?shí)現(xiàn)通信還增加分布式發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施兩者的成本，現(xiàn)今通常不使用這些方法?；赟CADA的方式的另一個(gè)缺點(diǎn)可以是相對慢的響應(yīng)時(shí)間。典型地，SCADA系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間在孤島狀況的事件中是大約5至10秒。這遠(yuǎn)落后于由規(guī)章強(qiáng)加的典型要求的斷開時(shí)間，即2秒。常規(guī)的電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可能具有應(yīng)對日益增加的電力需求的困難和減少二氧化碳排放物的需要。因此，可以采用可持續(xù)、可靠并且經(jīng)濟(jì)的方式處理這些挑戰(zhàn)的新形式的電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)正在顯現(xiàn)。這些網(wǎng)絡(luò)可例如利用與現(xiàn)今相同的基本電基礎(chǔ)設(shè)施，但還將動(dòng)用先進(jìn)的監(jiān)測、控制和通信技術(shù)。結(jié)果例如可以是在很大程度上自動(dòng)化的智能電網(wǎng)，其應(yīng)用更高的智慧來操作、監(jiān)測甚至治愈自身。該智能電網(wǎng)可以更靈活、更可靠并且能夠更好地服務(wù)于數(shù)字經(jīng)濟(jì)的需要。與由主動(dòng)方法帶來的電力質(zhì)量問題組合的智能電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施中的雙向通信的可用性(尤其當(dāng)在電網(wǎng)中安裝大量分布式發(fā)電機(jī)時(shí))可有利于用于孤島檢測的基于通信的方法。在另一方面，基于通信的方法的實(shí)現(xiàn)可取決于與公用事業(yè)提供商的合作。這些公用事業(yè)提供商可能不愿采用集中保護(hù)方案，因?yàn)樗赡軓乃麄兊牟糠忠箫@著的投資。另外，在智能電網(wǎng)中，電力可具有多于一個(gè)路徑來流動(dòng)，并且電力的方向可變化。這可具有對上文列出的基于通信的方法的負(fù)面影響。例如，如果電力線用作信號的載體，電力的多個(gè)路徑可引起信號干擾并且引起分布式發(fā)電機(jī)中的一些的誤跳閘。信號可以設(shè)置有不同的頻率，但確保位于饋電線上的分布式發(fā)電機(jī)中的全部收聽使用頻率中的全部可能是必要的。電力的多個(gè)路徑還可對其中在斷開時(shí)生成信號的方法具有影響。在常規(guī)徑向網(wǎng)絡(luò)中，一旦開關(guān)裝置關(guān)斷，它可發(fā)送出跳閘信號給網(wǎng)絡(luò)中的所有發(fā)電機(jī)。然而，當(dāng)多個(gè)流動(dòng)路徑存在時(shí)，孤島狀況可取決于電力在這些路徑中的方向。開關(guān)可能必須在任一方向上發(fā)送出跳閘信號。這可以引起發(fā)電機(jī)從網(wǎng)絡(luò)的適當(dāng)工作部分不期望的斷開。圖2圖示其中電力電單元的網(wǎng)絡(luò)由主電網(wǎng)通過兩個(gè)變電站I和2供應(yīng)的情況的一示例。變電站I和2通過開關(guān)5和6互連。如果第一變電站I的開關(guān)3是關(guān)斷的并且第二變電站4的開關(guān)4是閉合的，電力從第二變電站4和網(wǎng)絡(luò)中的本地發(fā)電機(jī)供應(yīng)給電力電單元。當(dāng)開關(guān)5關(guān)斷時(shí)，它應(yīng)該僅發(fā)送跳閘信號給位于第一變電站I的方向上的發(fā)電機(jī)。然而，如果第一變電站I的開關(guān)4和開關(guān)6閉合并且第二變電站2的開關(guān)4關(guān)斷，開關(guān)5應(yīng)該在斷開時(shí)僅發(fā)送跳閘信號給位于第二變電站2的方向上的發(fā)電機(jī)。從而，對于開關(guān)5決定要發(fā)送跳閘信號給哪些發(fā)電機(jī)可能是非常困難的。
在智能電網(wǎng)中，高很多的采樣率可能是必要的以便SCADA方式變得有效并且與標(biāo)準(zhǔn)兼容。大規(guī)模的配電網(wǎng)絡(luò)可能要求SCADA數(shù)據(jù)庫中的更大空間和更快的數(shù)據(jù)處理。此外，由于配電系統(tǒng)運(yùn)營商的典型大量的客戶，發(fā)送給SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)一般在二次變電站等級被聚集。從而，關(guān)于特定客戶(例如，分布式發(fā)電機(jī))的具體信息可能是不存在的。該情況可隨著智能儀表在整個(gè)配電網(wǎng)上的安裝而變化。然而，如果所有數(shù)據(jù)在控制中心等級被存儲(chǔ)，智能儀表的安裝可對通信帶寬和速度與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)提出挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本公開的目的是要減輕上文的缺點(diǎn)。本發(fā)明的目的通過特征在于在獨(dú)立權(quán)利要求中陳述的方法和通過自動(dòng)化和控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中公開。本公開提出用于檢測由主電網(wǎng)供應(yīng)的電力網(wǎng)絡(luò)中的孤島狀況的新方法。該電力網(wǎng)絡(luò)分成多個(gè)子網(wǎng)絡(luò)，其中這些子網(wǎng)絡(luò)包括至少一個(gè)電力電單元。這些子網(wǎng)絡(luò)可由開關(guān)裝置彼此分開和與供應(yīng)該網(wǎng)絡(luò)的主電網(wǎng)分開。在子網(wǎng)絡(luò)中的一些或全部內(nèi)的孤島狀況可采用分散化方式確定?？墒紫却_定子網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫畔ⅰＷ泳W(wǎng)絡(luò)中的孤島狀況然后可根據(jù)該拓?fù)湫畔泶_定。可對每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)使用單獨(dú)的檢測部件。最后，導(dǎo)致斷開或控制模式變化的信號可根據(jù)通過使用檢測部件確定的孤島狀況來發(fā)送給子網(wǎng)絡(luò)中的島的電力電單元。 位于相鄰開關(guān)裝置中間的電力電單元可形成防孤島組(AIG)。AIG的電力電單元可共享來自孤島狀況檢測部件的斷開或模式變化信號，其減少孤島狀況的檢測后的響應(yīng)時(shí)間。在檢測孤島狀況中分散化的方式由于它減少在檢測孤島狀況中使用的拓?fù)渲械膹?fù)雜性而可以減少響應(yīng)時(shí)間。指派給網(wǎng)絡(luò)中的小部分的檢測部件可以幾乎實(shí)時(shí)地操作，從而滿足由典型標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)加的兩秒內(nèi)斷開的要求。公開的方法非常適合智能電網(wǎng)。智能電網(wǎng)典型地使用通信基礎(chǔ)設(shè)施，例如用于計(jì)量、饋電線自動(dòng)化等，其可以在檢測孤島狀況中利用?？梢詫?shí)現(xiàn)公開的方法而沒有在通信基礎(chǔ)設(shè)施中的顯著投資。從而，公開的方法可以與主動(dòng)方法成本競爭而沒有它們的弱點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明，低或中壓電力網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)化和控制系統(tǒng)包括通信系統(tǒng)，其將位于或指派給該網(wǎng)絡(luò)的變電站的變電站控制裝置連接到該網(wǎng)絡(luò)的分布式發(fā)電(DG)單元(例如光電板、風(fēng)力渦輪機(jī)或充電電池)和開關(guān)裝置。該系統(tǒng)檢測電力網(wǎng)絡(luò)中的島，島包括負(fù)載和DG單元，其在電力網(wǎng)絡(luò)的相同電壓水平上互相互連并且從經(jīng)由變電站供應(yīng)電力網(wǎng)絡(luò)的主電網(wǎng)斷開。該變電站控制裝置適應(yīng)于_接收拓?fù)湫畔?，即變電站間連接線和下游饋電線中的開關(guān)裝置的動(dòng)態(tài)開關(guān)狀態(tài)，其代表電力網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)絡(luò)，
-從拓?fù)湫畔⒆R別子網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的島，
-發(fā)送信號給所識別的島的所有DG單元，而不依賴于是否連接單獨(dú)的DG，這些信號斷開DG單元，或在準(zhǔn)許所述識別的島的情況下將DG單元的控制模式從電力注入改變到電壓和頻率控制。自動(dòng)化和控制系統(tǒng)進(jìn)一步適應(yīng)于從開關(guān)裝置接收拓?fù)湫畔?，以識別島并且發(fā)送信號給DG單元，使得后者在開關(guān)裝置的發(fā)起關(guān)斷/閉合動(dòng)作后小于兩秒的延遲內(nèi)被接收。
在自動(dòng)化和控制系統(tǒng)中，位于兩個(gè)或更多相鄰開關(guān)裝置中間的DG單元形成防孤島組(AIG)作為所有可想到的島的原子構(gòu)件。變電站控制裝置適應(yīng)于發(fā)送單個(gè)信號給所述AIG,所述AIG代表它的所有構(gòu)成DG單元。


在下面，將參考附圖通過優(yōu)選實(shí)施例更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中 圖1a和Ib圖示電網(wǎng)-連接模式和孤島模式之間的不同；
圖2圖示其中兩個(gè)變電站通過開關(guān)互連的情況的一示例；以及 圖3圖示包括設(shè)備和用于檢測電力網(wǎng)絡(luò)中孤島狀況的一示范性布置。
具體實(shí)施例方式本公開提出用于檢測電力網(wǎng)絡(luò)中孤島狀況的方法，其中該電力網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)子網(wǎng)絡(luò)。這些子網(wǎng)絡(luò)可由開關(guān)裝置與供應(yīng)該網(wǎng)絡(luò)的主電網(wǎng)分開并且彼此分開。每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)包括至少一個(gè)電力電單元。電力電單元可例如是分布式發(fā)電單元(DG)，諸如光電板、風(fēng)力渦輪機(jī)或諸如電池的能量存儲(chǔ)裝置。這些子網(wǎng)絡(luò)可例如是由主電網(wǎng)經(jīng)由變電站供應(yīng)的低壓(LV)電網(wǎng)，其中主電網(wǎng)是中壓(MV)電網(wǎng)，并且該變電站包括MV/LV變壓器。備選地，這些子網(wǎng)絡(luò)可處于高于IOkV的中壓水平，其中連接的DG單元包括適合的升壓變壓器。該方法包括確定感興趣的至少一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫畔ⅰ４_定該拓?fù)湫畔⒖衫缤ㄟ^確定至少一個(gè)開關(guān)裝置的操作狀態(tài)來執(zhí)行。此外，該拓?fù)湫畔⒖晒_電力網(wǎng)絡(luò)和/或所討論的子網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)。該結(jié)構(gòu)可例如由真值表表示。該真值表可告知開關(guān)裝置操作狀態(tài)的哪些組合在特定子網(wǎng)絡(luò)內(nèi)生成孤島狀況。當(dāng)拓?fù)湫畔⒁阎獣r(shí)，感興趣的至少一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)中的孤島狀況通過對感興趣的每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)使用單獨(dú)的檢測部件根據(jù)拓?fù)湫畔頇z測。換句話說，本地、彼此獨(dú)立地計(jì)算感興趣的每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)的孤島狀況。子網(wǎng)絡(luò)中的一些或全部的孤島狀況可采用分散化方式確定。因?yàn)樵摲椒ň窒抻诰W(wǎng)絡(luò)中的僅一部分，它可以實(shí)際上實(shí)時(shí)地操作，從而滿足由標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)加的斷開的要求。從而，確定孤島狀況可以在自拓?fù)渥兓膬擅雰?nèi)執(zhí)行，如在典型標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的。檢測部件可例如在網(wǎng)絡(luò)變電站計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。這些變電站計(jì)算機(jī)可例如從上級(例如配電控制中心)得到網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。網(wǎng)絡(luò)變電站計(jì)算機(jī)然后可監(jiān)測沿饋電線和與相鄰變電站的互連線的開關(guān)裝置的狀態(tài)，并且在來自開關(guān)裝置的斷開信號上，執(zhí)行邏輯操作以用于決定在孤島的情況下它應(yīng)該發(fā)送斷開信號給哪些分布式發(fā)電機(jī)。變電站計(jì)算機(jī)可還具有其他功能，例如饋電線重新配置、恢復(fù)、保護(hù)和控制、能量使用的最優(yōu)化。此外，在智能電網(wǎng)中，公開的方法可能夠使用在該智能電網(wǎng)中部署的通信基礎(chǔ)設(shè)施，例如用于計(jì)量、饋電線自動(dòng)化等。從而，可以減少實(shí)現(xiàn)公開的方法的成本。變電站計(jì)算機(jī)只是檢測部件的一個(gè)示例?？墒褂媚軌蚋鶕?jù)拓?fù)湫畔碛?jì)算子網(wǎng)絡(luò)的孤島狀況的任何部件。最后，可根據(jù)通過使用檢測部件確定的孤島狀況將斷開信號發(fā)送給感興趣的至少一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)中的至少一個(gè)電力電單元。根據(jù)所述信號，電力電單元從網(wǎng)絡(luò)斷開。電力電單元可形成防孤島組(AIG)。換句話說，感興趣的至少一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)包括形成防孤島組的相同LV水平上互連的至少兩個(gè)電力電單元。當(dāng)檢測到孤島狀況時(shí)，相同的斷開信號發(fā)送給防孤島組中的所有電單元。這些組在徑向饋電線的情況下可例如包括位于兩個(gè)連續(xù)開關(guān)裝置之間的所有分布式發(fā)電機(jī)。在具有多個(gè)電力路徑的網(wǎng)狀電網(wǎng)的情況下，AIG可以限定在具有直接連接的兩個(gè)或更多開關(guān)之間，即沒有任何另外的細(xì)分開關(guān)。防孤島組的目的是加速檢測孤島中的處理時(shí)間。例如，一旦饋電線的一部分由于開關(guān)的關(guān)斷而斷開，連接到網(wǎng)絡(luò)的該部分的分布式發(fā)電機(jī)的組(建模為一個(gè)AIG)可從變電站計(jì)算機(jī)接收共同斷開信號。圖3圖示包括用于檢測電力網(wǎng)絡(luò)12中孤島狀況的設(shè)備10和11的一示范性布置。網(wǎng)絡(luò)12可例如是低壓(LV)網(wǎng)絡(luò)。在圖3中，網(wǎng)絡(luò)12包括兩個(gè)子網(wǎng)絡(luò)13和14。子網(wǎng)絡(luò)13和14由主電網(wǎng)15經(jīng)由變電站16和17供應(yīng)。主電網(wǎng)可例如是中壓(MV)電網(wǎng)，并且變電站16和17可包括MV/LV變壓器。子網(wǎng)絡(luò)的數(shù)量不限于兩個(gè)。它可包括任意多個(gè)子網(wǎng)絡(luò)。具有通信網(wǎng)絡(luò)(虛線)的通信系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)子網(wǎng)絡(luò)的裝置和設(shè)備10、11之間的消息的交換。子網(wǎng)絡(luò)13和14可由開關(guān)裝置18、19和20彼此分開和與供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的主電網(wǎng)15分開。子網(wǎng)絡(luò)13和14包括至少一個(gè)電力電單元。電力電單元可例如是負(fù)載或分布式發(fā)電機(jī)。在圖3中，電力電單元在相同的LV水平上互相互連。在圖3中，子網(wǎng)絡(luò)13和14可以進(jìn)一步分成可由開關(guān)裝置分開的組。第一子網(wǎng)絡(luò)13分成可由開關(guān)裝置24和25分開的三個(gè)組21、22和23。第二子網(wǎng)絡(luò)14包括組26。根據(jù)本公開的設(shè)備包括用于確定感興趣的至少一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫畔⒌牟考?。在圖3中，用于確定拓?fù)湫畔⒌牟考凇ぷ冸娬居?jì)算機(jī)10和11中實(shí)現(xiàn)。這些變電站計(jì)算機(jī)分別是變電站16和17的部分?！ぷ冸娬居?jì)算機(jī)10和11可例如從上級(例如配電控制中心27)接收關(guān)于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的信息。此外，變電站計(jì)算機(jī)10和11接收電力網(wǎng)絡(luò)12的部分的開關(guān)裝置的操作狀態(tài)的信息。變電站計(jì)算機(jī)10和11還可具有與網(wǎng)絡(luò)12有關(guān)的其他功能。由于孤島狀況應(yīng)該典型地在拓?fù)渥兓膬擅雰?nèi)檢測到，要求的最大響應(yīng)時(shí)間可對網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模強(qiáng)加一些限制。因此，去中心化的方式允許響應(yīng)時(shí)間的減少。根據(jù)本公開的設(shè)備包括根據(jù)拓?fù)湫畔⒋_定感興趣的子網(wǎng)絡(luò)中的孤島狀況的感興趣的每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)的單獨(dú)檢測部件。檢測感興趣的每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)的孤島狀況局限于網(wǎng)絡(luò)的小部分。從而，檢測部件可以實(shí)際上實(shí)時(shí)地操作，滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。在圖3中，變電站計(jì)算機(jī)10和11作為檢測部件操作并且執(zhí)行用于決定在孤島的情況下它們應(yīng)該發(fā)送斷開信號給哪些電力電單元的邏輯操作。拓?fù)湫畔⒖衫缬烧嬷当肀硎?。表I圖示組23中的電力電單元的孤島狀況的一示范性真值表。在表I中，孤島狀況根據(jù)開關(guān)18、19、20和25的操作狀態(tài)來確定?！甀’代表閉合開關(guān)并且‘0’代表關(guān)斷開關(guān)。開關(guān)24對組23的孤島狀況不具有影響。表權(quán)利要求
1.一種低或中壓電力網(wǎng)絡(luò)(12)的自動(dòng)化和控制系統(tǒng)，包括通信系統(tǒng)(28)，其將位于所述網(wǎng)絡(luò)的變電站(16 ;17)的變電站控制裝置(10、11)連接到開關(guān)裝置(18、19、20、24、25)和所述網(wǎng)絡(luò)的分布式發(fā)電DG單元，以用于檢測所述電力網(wǎng)絡(luò)中的島，島包括負(fù)載和DG單元，其在所述電力網(wǎng)絡(luò)的相同電壓水平上互相互連并且從經(jīng)由所述變電站供應(yīng)所述電力網(wǎng)絡(luò)的主電網(wǎng)斷開，其特征在于，所述變電站控制裝置適應(yīng)于: -接收代表所述電力網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)絡(luò)(13 ；14)的拓?fù)湫畔ⅲ? -從所述拓?fù)湫畔⒆R別所述子網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的島(22、23)，以及 -發(fā)送信號給所識別的島的所有所述DG單元，所述信號斷開所述DG單元，或?qū)⑺鯠G單元的控制模式從電力注入改變到電壓和頻率控制。
2.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)化和控制系統(tǒng)，其特征在于，它適應(yīng)于接收所述拓?fù)湫畔ⅲ宰R別所述島并且在開關(guān)裝置的關(guān)斷/閉合后小于兩秒的延遲內(nèi)發(fā)送所述信號給所述DG單元。
3.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)化和控制系統(tǒng)，其特征在于，位于相鄰開關(guān)裝置中間的DG單元形成防孤島組AIG，并且所述變電站控制裝置適應(yīng)于發(fā)送信號給所述AIG，所述AIG代表它的所有構(gòu)成DG單元。
4.如權(quán)利要求1至3中的一項(xiàng)所述的自動(dòng)化和控制系統(tǒng)，其中所述子網(wǎng)絡(luò)是低壓(LV)電力網(wǎng)絡(luò)，并且其中所述主電網(wǎng)是中壓(MV)電網(wǎng)。
5.一種用于檢測低或中壓電力網(wǎng)絡(luò)中孤島狀況的方法，所述低或中壓電力網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)子網(wǎng)絡(luò)，其中所述子網(wǎng)絡(luò)包括至少一個(gè)電力電單元并且可由開關(guān)裝置彼此分開和與供應(yīng)所述網(wǎng)絡(luò)的主電網(wǎng)分開，所述方法包括 確定感興趣的至少一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫畔ⅲ? 通過對感興趣的每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)使用單獨(dú)的檢測部件根據(jù)所述拓?fù)湫畔頇z測感興趣的至少一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)中的孤島狀況，以及 根據(jù)通過使用所述檢測部件檢測的所述孤島狀況，發(fā)送信號給感興趣的至少一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)中的至少一個(gè)電力電單元，所述信號導(dǎo)致從所述電力網(wǎng)絡(luò)斷開所述電力電單元，或?qū)е聦⑺鲭娏﹄妴卧目刂颇Ｊ綇碾娏ψ⑷敫淖兊诫妷汉皖l率控制。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中確定所述拓?fù)湫畔? 確定至少一個(gè)開關(guān)裝置的操作狀態(tài)。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其中感興趣的至少一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)包括在相同的低或中壓水平上互連的至少兩個(gè)電力電單元并且形成防孤島組，并且發(fā)送所述斷開信號包括發(fā)送所述斷開信號給所述防孤島組中的所有電單元。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其中至少一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)由所述主電網(wǎng)經(jīng)由變電站供應(yīng)。
9.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述子網(wǎng)絡(luò)是低壓(LV)電力網(wǎng)絡(luò)，并且其中所述主電網(wǎng)是中壓(MV)電網(wǎng)并且所述變電站包括MV/LV變壓器。
10.如權(quán)利要求5至9中任一項(xiàng)所述的方法，其中發(fā)送給所述至少一個(gè)電力電單元的所述信號在自拓?fù)渥兓膬擅?內(nèi)被接收。
全文摘要
用于檢測低壓(LV)電力網(wǎng)絡(luò)中孤島狀況的方法，其中該電力網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)子網(wǎng)絡(luò)。這些子網(wǎng)絡(luò)包括至少一個(gè)電力電單元并且可由開關(guān)裝置彼此分開和與供應(yīng)該網(wǎng)絡(luò)的主電網(wǎng)分開。該方法包括確定感興趣的至少一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫畔ⅲㄟ^對感興趣的每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)使用單獨(dú)的檢測部件根據(jù)拓?fù)湫畔頇z測感興趣的至少一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)中的孤島狀況，以及根據(jù)通過使用檢測部件檢測的孤島狀況，發(fā)送斷開信號給感興趣的至少一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)中的至少一個(gè)電力電單元。
文檔編號H02J13/00GK103081274SQ201180043345
公開日2013年5月1日 申請日期2011年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月9日
發(fā)明者A.蒂姆布斯, A.奧達(dá)洛夫, M.拉森, C.袁 申請人:Abb研究有限公司