一种直流互联配电系统的孤岛检测方法以及装置

文献发布时间：2023-06-19 10:48:02

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，更具体地说涉及一种直流互联配电系统的孤岛检测方法以及检测装置。

背景技术

电力系统中，柔性直流互联技术主要用于帮助交直流混合配电网灵活控制输送功率，常态运行时保障交直流发用电设备的高效接入，故障状态下快速的实现跨区域功率支撑，对于提高城市高负荷片区的供电可靠性和供电质量有着良好的效果。

柔性直流互联配电系统在运行过程中，可能存在故障工况从而导致系统出现孤岛现象，所谓的孤岛现象指的是指电网断电时,交流系统仍向本地负载供电,从而形成一个公共电网系统无法控制的自给供电孤岛。孤岛现象可能对整个配电网的系统设备及用户端的设备造成不利的影响，因此在系统运行过程中需要检测其是否出现孤岛现象。

现有技术中配电系统的孤岛检测方案主要是针对交直流并列运行的互联配电网系统，对于完全用直流线路连接的输电系统(即直流互联配电系统)并不适用，传统的孤岛检测方案需要采集频率变化的累计值，往往需要较长时间，此时系统频率可能超出正常值过多而崩溃。孤岛后，频率上升很快，设置功率调整环节，不断更新功率定值，会使受端系统的电压波动较大，影响受端系统的供电质量。

发明内容

本发明目的在于提供一种直流互联配电系统的孤岛检测方法以及检测装置，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

为解决上述技术问题所采用的技术方案：

一种直流互联配电系统的孤岛检测方法，所述直流互联配电系统包括主网电源、负载电网、连接变压器、换流站以及若干个用于向所述负载电网供电的交流系统，所述主网电源向所述负载电网供电，若干个所述交流系统均通过所述换流站与所述连接变压器的原边绕组相连接，所述连接变压器的副边绕组与所述负载电网相连接，所述孤岛检测方法包括以下步骤：

步骤100，设置采样频率、最大相位变化量、最小相位变化量以及频率变化率阈值；

步骤200，检测所述连接变压器的电压参数，分析所述电压参数的相位以及频率；

步骤300，计算所述电压参数当前时刻的相位与所述电压参数前一时刻的相位的差值，将该差值定义为实时相位变化量；

步骤400，对所述实时相位变化量与所述最大相位变化量进行比较，若所述实时相位变化量大于所述最大相位变化量，证明所述直流互联配电系统产生孤岛现象，控制所述直流互联配电系统切换为孤岛运行模式，否则继续往下执行；

步骤500，对所述实时相位变化量与所述最小相位变化量进行比较，若所述实时相位变化量大于所述最小相位变化量，计算所述电压参数的当前时刻的频率变化率，记为实时频率变化率；

步骤600，对所述实时频率变化率以及所述频率变化率阈值进行比较，若所述实时频率变化率大于所述频率变化率阈值，证明所述直流互联配电系统产生孤岛现象，控制所述直流互联配电系统切换为孤岛运行模式。

作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤100还包括设置时间阈值，所述步骤600还包括若所述实时频率变化率大于所述频率变化率阈值，计算该状态下的持续时间，对所述持续时间与所述时间阈值进行比较，若所述持续时间大于所述时间阈值，证明所述直流互联配电系统产生孤岛现象，控制所述直流互联配电系统切换为孤岛运行模式。

作为上述技术方案的进一步改进，所述采样频率设置为每秒1000次，所述时间阈值设置为40毫秒，所述最大相位变化量设置为50度，所述最小相位变化量设置为25度，所述频率变化率阈值设置在50。

本发明同时还公开了一种直流互联配电系统的孤岛检测装置，所述直流互联配电系统包括主网电源、负载电网、连接变压器、换流站以及若干个交流系统，所述主网电源向所述负载电网供电，若干个所述交流系统均通过所述换流站与所述连接变压器的原边绕组相连接，所述连接变压器的副边绕组与所述负载电网相连接，所述孤岛检测装置包括：

初始化模块，用于设置采样频率、最大相位变化量、最小相位变化量以及频率变化率阈值；

采集模块，用于检测所述连接变压器的电压参数，分析所述电压参数的相位以及频率；

第一计算模块，用于计算所述电压参数当前时刻的相位与所述电压参数前一时刻的相位的差值，将该差值定义为实时相位变化量；

第一比较模块，对所述实时相位变化量与所述最大相位变化量进行比较；

第二比较模块，用于对所述实时相位变化量与所述最大相位变化量进行比较；

第二计算模块，用于计算所述电压参数的当前时刻的频率变化率，记为实时频率变化率；

第三比较模块，用于对所述实时频率变化率以及所述频率变化率阈值进行比较；

控制模块，用于当所述实时相位变化量大于所述最大相位变化量时，控制所述直流互联配电系统切换为孤岛运行模式，或者当所述实时相位变化量小于所述最大相位变化量，且所述实时相位变化量大于所述最小相位变化量，且所述实时频率变化率大于所述频率变化率阈值时，控制所述直流互联配电系统切换为孤岛运行模式。

作为上述技术方案的进一步改进，本技术方案还包括第三计算模块，所述第三计算模块用于当所述实时频率变化率大于所述频率变化率阈值时，计算该状态下的持续时间；

所述初始化模块还用于设置时间阈值；

所述控制模块被配置为当所述实时相位变化量小于所述最大相位变化量，且所述实时相位变化量大于所述最小相位变化量，且所述实时频率变化率大于所述频率变化率阈值，且所述持续时间大于所述时间阈值时，控制所述直流互联配电系统切换为孤岛运行模式。

本发明的有益效果是：本技术方案采用被动检测的方式对直流互联配电系统的孤岛状况进行检测，通过对直流互联配电系统中连接变压器的电压参数进行检测，并分析电压参数的相位变化量以及频率变化率，从而识别直流互联配电系统是否产生孤岛现象，与现有技术相比较，本技术方案避免了采集频率变化的累计值和设置功率调整环节，直接考虑频率变化率，提高了检测的准确性和灵敏度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明；

图1是本发明的直流互联配电系统的结构示意图；

图2是本发明的孤岛检测方法的流程示意图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，如果具有“若干”之类的词汇描述，其含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1和图2，本申请公开了一种直流互联配电系统的孤岛检测方法，所述直流互联配电系统包括主网电源、负载电网、连接变压器、换流站以及若干个用于向所述负载电网供电的交流系统，所述主网电源向所述负载电网供电，若干个所述交流系统均通过所述换流站与所述连接变压器的原边绕组相连接，所述连接变压器的副边绕组与所述负载电网相连接。

本申请所述孤岛检测方法的第一实施例，包括以下步骤：

步骤100，设置采样频率、最大相位变化量、最小相位变化量以及频率变化率阈值；

步骤200，检测所述连接变压器的电压参数，分析所述电压参数的相位以及频率，其中所述电压参数可以是来自所述连接变压器的原边绕组，也可以是来自所述连接变压器的副边绕组；

步骤300，计算所述电压参数当前时刻的相位与所述电压参数前一时刻的相位的差值，将该差值定义为实时相位变化量；

具体地，本实施例中，采用被动检测的方式对直流互联配电系统的孤岛状况进行检测，避免向电网注入谐波，进而影响电能质量的缺点；本实施例通过对直流互联配电系统中连接变压器的电压参数进行检测，并分析电压参数的相位变化量以及频率变化率，从而识别直流互联配电系统是否产生孤岛现象，与现有技术相比较，本实施例避免了采集频率变化的累计值和设置功率调整环节，直接考虑频率变化率，提高了检测的准确性和灵敏度。

进一步作为优选的实施方式，本实施例中，所述步骤100还包括设置时间阈值，所述步骤600还包括若所述实时频率变化率大于所述频率变化率阈值，计算该状态下的持续时间，对所述持续时间与所述时间阈值进行比较，若所述持续时间大于所述时间阈值，证明所述直流互联配电系统产生孤岛现象，控制所述直流互联配电系统切换为孤岛运行模式。

具体地，本实施例中需要计算所述实时频率变化率大于所述频率变化率阈值这种状态下的持续时间，并以此作为依据判断所述直流互联配电系统是否产生孤岛现象，能够进一步地提高本实施例孤岛现象检测的准确性。

进一步作为优选的实施方式，本实施例中，所述采样频率设置为每秒1000次，所述时间阈值设置为40毫秒，所述最大相位变化量设置为50度，所述最小相位变化量设置为25度，所述频率变化率阈值设置在50。

本申请同时还公开了一种直流互联配电系统的孤岛检测装置，所述直流互联配电系统包括主网电源、负载电网、连接变压器、换流站以及若干个交流系统，所述主网电源向所述负载电网供电，若干个所述交流系统均通过所述换流站与所述连接变压器的原边绕组相连接，所述连接变压器的副边绕组与所述负载电网相连接；

所述孤岛检测装置的第一实施例，包括：