PDF《IDG 孤岛保护与故障穿越协调运行方法》

1 9 ] 提出一种基于电 压有效值的故障穿越和孤岛检测协调运行算法, 但 没有 考虑I I D G 与本地负载功率平衡时的孤岛情况, 由于功率平衡, 孤岛系统的电压和频率维持在正 常运行范围, 所提算法无法检测出孤岛. 针对上述问题, 本文考虑I I D G 在电压穿越期 间的动态无功支撑, 根据孤岛和电压暂态扰动情况 下公共连接点( P C C) 阻抗的特性差异, 提出一种基 于PCC阻抗特性的孤岛保护与故障穿越协调运行 方法.该方法可以有效辨识孤岛和电压暂态扰动现 象, 在功率平衡的情况下, 也可以正确执行孤岛保护 和故障穿越功能.基于 P S C A D / EMT D C软件平台 的仿真结果验证了所提方法的有效性.

1 I I D G 的孤岛保护与故障穿越问题概述 1.

1 孤岛保护要求 为了防止给相关设备和人员造成潜在的危害, 当电网故障发生断网时, 孤岛保护要求I I D G 具有 快速而准确的孤岛检测能力, 并能够在并网标准[

2 G 4] 规定的时限范围内从电网解列, 停止供电.目前已

7 6 第4 1卷第1 8期2017年9月2 5日Vol.41N o .

1 8S e p t .

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8 有的检测方法中, 被动式检测方法基于电压、 频率等 状态量 的变化判断孤岛, 如过/欠压(over/underGvoltage,OUV) 和过/欠频(over/underGfrequency,OU F) 法.由于 P C C 处的电压幅值和频 率分别与 无功功率 和有功功率不匹配量相关[

2 0 ] , 孤岛发生后, 若I I D G 和本地负载之间满足功率匹配, 则PCC处电压幅值和频率几乎不发生变化, OUV / OU F检 测方法失效.国内外研究人员提出通过注入扰动驱 使电压和频率偏离正常范围的主动式孤 岛检测方 法[

2 1 G

2 3] , 以消除功率匹配时的孤岛检测盲区, 主要有 频率扰动、 电压扰动和功率扰动等几类. 1.

2 故障穿越要求 为改善系统稳定性, 配电网中I I D G 呈高渗透 率情形下, 新的并网标准将要求I I D G 具备故障穿 越能力[ 5] , 为故障期间电网电压提供一定支撑.中 国在新的并网规则中已经规定光伏发电站应具备故 障穿越能力, 且在故障穿越期间为电网提供动态无 功支撑[

2 4] .中国光伏系统并网标准 G B / T1

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1 2中对光伏系统的故障穿越要求如下.

1 ) 电压穿越要求: 当光伏系统 P C C电压跌落在 附录 A 图A1红色曲线以下时, 光伏系统应在规定 的时间要求内从电网切除, 否则应能不脱网连续运 行规定的一段时间.

2 ) 动态无功支撑能力: 当电网发生短路故障引 起电压跌落时, 光伏系统在进行电压穿越期间应向 电网吸收或注入动态无功电流, 以支撑 P C C电压尽 快恢复. 1.

3 孤岛保护与故障穿越之间的矛盾 在同一I I D G 中执行孤岛保护和故障穿越存在 运行冲突问题.一方面, 故障穿越要求较宽松的电 压和频率允许运行范围和时限, 会增加孤岛检测期 间的运行时间;

另一方面, 动态无功支撑通过控制无 功分量调整电压, 会改变被动孤岛检测法的检测盲 区, 降低基于频率、 电压或功率正反馈扰动等典型主 动孤岛检测法的检测性能.因此, 需要对I I D G 的 孤岛保护和故障穿越两种功能进行协调控制.

2 并网和孤岛运行状态下PCC等效阻抗模型 为简化分析, 本文假设直流侧母线电压恒定, 将 一次侧可再生能源用直流电压源代替, 本地负载用 并联 R L C电路来模拟, I I D G 的并网结构如图1所示.功率控制采用电网电压定向、 基于 P I控制器的 电流追踪控制策略.其中, i d r e f和i q r e f由外环功率控 制给定.正常运行情况下, 考虑单位功率因数运行, i q r e f=0;