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分布式并网发电系统的孤岛检测方法性能评价

导读: 对于以风力发电、光伏发电、生物发电等为基础的分布式电源(dg)并网发电系统而言,当电网断电或dg从电网断开时,并网发电子系统继续工作并与周围的负载形成一个独立供电的孤岛系统。

  1 引言

  对于以风力发电、光伏发电、生物发电等为基础的分布式电源(dg)并网发电系统而言,当电网断电或dg从电网断开时,并网发电子系统继续工作并与周围的负载形成一个独立供电的孤岛系统。孤岛的发生对操作人员和用电设备带来潜在的危险,主要表现在:对公网线路进行维修的人员存在一定的安全危害;孤岛区域的供电电压和频率可能不稳定而发生波动甚至崩溃,从而会造成对负载用电设备的损坏;电力公司恢复供电时,孤岛系统重新并网引起大的电流冲击;因单相供电造成系统三相负载的欠相问题;由于孤岛状态脱离了电力管理部门的监控而使系统看起来不可控,具有高隐患安全问题[1]。

  随着分布式并网发电系统的日益增多,发生孤岛效应的概率显然会增加,必须对这种现象进行保护,以免发生孤岛问题,因此解决孤岛问题显得尤为重要。目前,人们提出了不同的孤岛检测方法。总体上,孤岛检测方法分为两类:远程技术和本地技术。下面详细地介绍各方法的原理和特点。

  2 远程技术

  远程技术是通过电网与各dg之间通讯完成检测的。它是指电网和分布式电源之间通过通讯来联系,实现的孤岛检测具有很高的可靠性。但是,因为需要通讯设备,所以其成本要高于本地技术。远程技术包括电力线路载波(plc)法、传输断路器跳闸方法和scada技术等[2,3]。该类方法适合于大功率分布式电源并网电站。

  电力线路载波法是采用连接在变电站母线二次侧的信号发生器不断地给所有的配电线路发送信号,各dg都有自己的信号接收器,通过判断接收到信号的连续性来判别孤岛的发生,通讯线路是电网线路。该方法的优点是可靠性高,同时不用考虑配电网络拓扑结构变化。缺点是需要额外的信号发送器和dg接收器装置,而信号发生器通常为中压设备,因而需要降压变压器设备。如果只有少量的分布式电源,则大大增加了系统的成本,同时也会干扰其他电力线路载波通讯信号。

  传输断路器跳闸方法是通过检测各dg与电网之间所有的断路器以及自动重合闸的状态来进行。该方法需要无线通讯方式来传送状态信息。其缺点是在断路器上安装检测和无线电发送装置需要得到电力部门的许可,同时也存在断路器上的高电压和拉弧对上述装置的安全和干扰问题。

  监控与数据采集scada技术是从系统的角度出发进行孤岛检测的,它是一个主控单元与多个dg自带的远端单元rtu进行通讯完成的。孤岛检测与保护动作的速度受通讯方式影响较大。

  3 本地技术

  本地技术是各dg本身通过检测公共耦合点电压的信息来判断孤岛是否发生。本地技术分为两大类:被动式检测法和主动式检测法。

  3.1 被动式检测法

  被动式检测法只是通过实时检测公共耦合点(pcc)处的电压参数是否超过阈值来识别孤岛现象,而无需向电网注入任何扰动信号,因此被动式检测法对供电质量无影响。检测方法包括过/欠压保护以及过/欠频保护,电压相位突变检测,电压谐波检测以及频率变化率检测等。

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