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申请/专利权人：国网湖北省电力有限公司电力科学研究院

摘要：本发明提供一种基于信号自同步注入的阻抗检测防孤岛保护方法，包括：基于电气突变量发现系统运行异常的分布式电源首先注入高频电流脉冲，并在电网中形成高频电压脉冲信号；系统中各分布电源检测到高频电压脉冲后利用其过零点同步注入包含三种不同频率的孤岛检测信号；各分布式电源采集系统电压、电流波形，计算三种频率下系统阻抗角；依据设定的判定阈值对系统阻抗角测量结果进行孤岛运行状态判断。本发明可直接集成于现有逆变电源类分布式电源成熟的控制平台之上，不涉及额外的硬件投资，成本低廉；同步注入孤岛检测信号保证了系统阻抗角测量结果的精度；用三种频率系统阻抗角的测量结果进行孤岛判断保证了孤岛检测可靠性。

主权项：1.一种基于信号自同步注入的阻抗检测防孤岛保护方法，其特征在于，包括如下步骤：依据测量的系统的电压电流信号判断系统电气量是否存在突变；检测到系统电气量发生突变以后，检测系统是否存在由高频电流脉冲信号形成的高频电压脉冲信号；检测到高频电压脉冲信号后，依据信号的过零点注入包含有三种不同频率正弦信号的孤岛检测信号，若未检测到高频电压脉冲信号，则注入高频电流脉冲信号；依据测量的系统的电压电流信号计算三种频率下的系统阻抗角；依据设定的孤岛判据分析系统阻抗角的测量结果是否满足孤岛运行状态；若装置判断当前为孤岛运行状态则断路器跳闸，装置退出运行，程序结束；所述依据测量的系统的电压电流信号判断系统电气量是否存在突变，包括：当电压相位突变量Δθu≥相位突变量阈值上限Δθumax，或电压频率变化率Δfdt≥电压频率变化率阈值上限Δfmax，或电压幅值U≥电压幅值上限Umax、电压幅值U≤电压幅值下限Umin，或电压畸变率THDu≥电压畸变率上限THDmax时，即判断系统电气量存在突变；所述检测到高频电压脉冲信号后，依据信号的过零点注入包含有三种不同频率正弦信号的孤岛检测信号，若未检测到高频电压脉冲信号，则注入高频电流脉冲信号，包括：检测系统电压中是否存在由其它分布式电源注入的高频电流脉冲引起的高频电压脉冲信号，若分布式电源测得脉冲信号则判定已有其他分布式电源先于本装置触发孤岛检测，并以检测到的高频电压脉冲信号过零点为参考基准，延时Δt注入孤岛检测信号，若分布式电源未在电压信号中检测到高频电压脉冲信号则判定本装置为系统中首台触发孤岛检测的装置，并执行注入高频电流脉冲信号st的指令；所述检测系统电压中是否存在由其它分布式电源注入的高频电流脉冲引起的高频电压脉冲信号，包括：设当前电压采样信号为un，采样频率为fk，则一工频周波前的电压采样信号为un-0.02fk，计算当前采样周期的电压突变量为：Δun＝un-un-0.02fk，当Δun≥设定阈值Δumax时判定检测到高频电压脉冲信号；注入的高频电流脉冲信号st由三段正负交替方波脉冲构成，其数学表达式如下： 其中S为脉冲的幅值，t1、t2、t3、t4为脉冲的四个边沿出现的时刻；所述依据信号的过零点注入包含有三种不同频率正弦信号的孤岛检测信号，包括：b1.分布式电源实时监测系统电压；b2.分布式电源在系统电压中发现高频电压脉冲后，以脉冲信号过零点作为时间参考等待Δt；b3.Δt延时结束后，装置内部生成旋转矢量计算变量θ，在Δt延时结束瞬间设置θ＝0，并在装置固有时钟频率下，令θ依次以f1＝125Hz、f2＝225Hz，f3＝325Hz的频率计算出注入信号所需矢量角，其中每个频率仅需维持四周期正弦波形；b4.生成孤岛检测信号i＝Isinθ，其中I为孤岛检测信号的强度，b5.孤岛检测信号的注入测率采用dq坐标系下的q轴作为信号注入轴；所述依据测量的系统的电压电流信号计算三种频率下的系统阻抗角时，对电压、电流采样数据进行截取，具体如下：c1.分布式电源实时记录其并网点电压、电流采样信息，并经park变换获取其在q轴下得波形；c2.孤岛检测程序触发后，高频电压脉冲在q轴电压采样通道上形成正负交替三角波，并提供过零点作为后续数据截取得时间参考基准；c3.以高频电压脉冲过零点作为时间参考点，延时Δt1作为频率f1注入信号第二周波形成起点，截获后续Δtc1周期内得q轴电压、电流波形，作为计算频率f1下系统阻抗角的电压、电流波形数据；以此类推以延时Δt2作为频率f2注入信号第二周波形成起点，截获Δtc2周期内得q轴电压、电流波形，作为计算频率f2下系统阻抗角的电压、电流波形数据；以延时Δt3作为频率f3注入信号第二周波形成起点，截获Δtc3周期内得q轴电压、电流波形，作为计算频率f3下系统阻抗角的电压、电流波形数据；所述依据设定的孤岛判据分析系统阻抗角的测量结果是否满足孤岛运行状态，具体包括：设频率f1、f2、f3的系统阻抗角分别为δ1、δ2、δ3，设孤岛判定阈值为：δ1min≤δ1≤δ1max、δ2min≤δ2≤δ2max、δ3min≤δ3≤δ3max，当三种频率系统阻抗角的测量结果有两种及以上频率判定为孤岛运行模式时，装置判定为孤岛运行模式并发出跳闸信号退出运行。

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