基于小波变换与神经网络的孤岛检测技术

为保障安全与电力用户供电质量,基于并网逆变器的分布式发电(distributed generation DG)系统要求具备孤岛检测功能。针对被动式孤岛检测法检测盲区(non-detection zone,NDZ)大、检测时间长以及主动式孤岛检测法影响分布式发电系统供电质量的缺点,提出了一种新的被动式孤岛检测方法。该方法利用小波变换从公共耦合点(point of common coupling,PCC)处的电压信号及逆变器输出电流信号中提取特征量,再通过BP神经网络进行模式识别来判断是否出现孤岛现象。仿真与实验结果表明,该方法比传统的被动式孤岛检测方法检测速度快,检测盲区小。同时,由于所提供的孤岛检测法没有向控制信号中加入扰动量,因而不会对电能质量产生不良影响,克服了主动式孤岛检测方法的不足,并具有很高的准确性与可靠性。     

基于小波变换与神经网络的孤岛检测技术EI北大核心CSCD

为保障安全与电力用户供电质量,基于并网逆变器的分布式发电(distributed generation DG)系统要求具备孤岛检测功能。针对被动式孤岛检测法检测盲区(non-detection zone,NDZ)大、检测时间长以及主动式孤岛检测法影响分布式发电系统供电质量的缺点,提出了一种新的被动式孤岛检测方法。该方法利用小波变换从公共耦合点(point of common coupling,PCC)处的电压信号及逆变器输出电流信号中提取特征量,再通过BP神经网络进行模式识别来判断是否出现孤岛现象。仿真与实验结果表明,该方法比传统的被动式孤岛检测方法检测速度快,检测盲区小。同时,由于所提供的孤岛检测法没有向控制信号中加入扰动量,因而不会对电能质量产生不良影响,克服了主动式孤岛检测方法的不足,并具有很高的准确性与可靠性。     

基于小波包能量熵和BP神经网络的孤岛检测法

非计划性孤岛会对电网造成严重的冲击以及人身伤害,实现孤岛检测必须准确快速。针对目前的基于信号处理的孤岛检测技术,提出了小波包能量熵和BP神经网络的孤岛检测法。通过小波包变换分解重构公共点电压与逆变器输出电流,得到重构序列,对其进行熵运算,得到更稳定,且更具有代表性的特征向量,可以更有效地区分孤岛发生前后的能量分布。通过BP神经网络对孤岛进行判断,实现了孤岛检测。通过MATLAB/Simulink仿真,表明了此方法的有效性,并且响应速度非常快,未引入扰动,故不会产生电能质量的问题,其稳定性高,检测盲区小。     

基于阻抗辨识的下垂控制并网逆变器孤岛检测方法

为了保障安全及并网电能质量,基于并网逆变器的分布式发电系统需要具备孤岛检测功能。传统孤岛检测方法不适用于下垂控制并网逆变器,而现有适用于下垂控制并网逆变器的孤岛检测方法需要改变下垂特性且存在检测盲区的问题。为了解决上述问题,提出一种基于阻抗辨识的下垂控制并网逆变器孤岛检测方法。该方法在公共耦合点注入电压扰动,通过电压、电流扰动信号辨识阻抗,进而依据阻抗变化判定是否出现孤岛效应。利用谐波扰动注入放大孤岛前后特征量差异,提高检测灵敏性。另外,通过递归离散傅里叶变换提取扰动信号,提高了阻抗辨识的准确度和时效性。实验结果验证了所提方法的有效性。     

SVD和神经网络在孤岛检测中的应用

针对传统被动式检测方法存在较大检测盲区(Non-detection Zone, NDZ)、阈值难以确定以及易受电能质量扰动影响的缺陷,研究了一种基于奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)和神经网络的被动式孤岛检测方法。该方法首先对公共连接点(Point of Common Coupling, PCC)处电压和逆变器输出电流进行S变换,提取相应的谐波幅值后,对其进行SVD并构成特征向量,最后运用BP神经网络对孤岛以及非孤岛情况进行分类识别。仿真结果表明,该方法可以有效检测出功率平衡情况下发生的孤岛,而且能防止电能质量扰动对检测准确性的影响,具有很高的准确性、可靠性和实用性。     

基于电网阻抗测量的新型主动式孤岛检测法

对一种针对单相并网系统的基于电网阻抗测量的主动式孤岛检测方法进行了深入分析。详细阐明了该检测方法的检测盲区,绘制了检测盲区分布图。新型孤岛检测法通过在参考电流相位中加入一个幅值很小的二倍频扰动信号,检测电网阻抗变化实现反孤岛保护。具有实现简单、对电能质量影响小、理论上几乎不存在检测盲区、响应时间短、抗干扰性好、可测量网侧阻抗并可用于多台逆变器并网系统等优点。在并网变换器实验平台上对该方法进行了实验验证,实验结果表明其检测性能优越,满足IEEE929-2000标准。     

基于有功功率盲区估计的孤岛检测方法

分布式发电系统孤岛检测中,被动检测法存在较大盲区,主动移频法可以减小盲区,但影响电能质量。针对上述问题,提出一种基于盲区估计的孤岛检测方法。以负载等效电阻值是否处于有功功率盲区范围作为引入主动移频法的依据,将被动式和主动式结合来进行孤岛判断。该方法能实现无盲区检测,同时降低主动移频法的谐波注入频率,减少对分布式发电系统输出电能质量的影响。通过Matlab建模仿真验证了方法的可靠性,并网逆变器能迅速、有效地检测到孤岛现象。     

改进的负序电流扰动孤岛检测方法

工程中采用三相光伏并网系统负序电流扰动法进行孤岛检测,会由于负载变化和浪涌电流等因素造成公共连接(PCC)电压出现负序高频分量而导致孤岛误判。在研究负序电流扰动下负序分量提取和孤岛判断原理基础上,利用离散小波变换对时域信号高频分量变化有良好解析能力的特点,实时检测分析PCC电压高频分量并判断孤岛效应。基于Matlab/Simulink建立并网系统模型,在逆变器输出功率与负载输入功率相匹配的情况下进行孤岛模拟试验,应用Daubechies小波对PCC电压信号进行量化分析,选择出有效的小波高频信号域值作为孤岛检测量进行孤岛检测。试验结果表明该方法能快速、有效地检测到孤岛,并能有效防止对伪孤岛现象的误判。     

基于双向谐波电压变动的光伏并网孤岛检测

针对传统的被动式光伏并网孤岛检测存在的检测死区问题,提出一种基于双向谐波电压变化量的光伏并网孤岛检测方法。通过分析孤岛前后谐波电压的变动及传统谐波电压检测法的失效机理,提出基于双向谐波电压的孤岛检测策略。利用加窗傅里叶变换同步计算光伏集中并网发电系统送出线路电流及所接母线电压的谐波,从而获得各次谐波功率;由并网运行时谐波功率的正负极性判断各次谐波源方向,并根据正、负最大谐波功率值选择系统侧、光伏侧谐波的特征频次;利用滑动加窗傅里叶变换分析这2个频次的母线谐波电压变化量,建立孤岛检测判据,若系统侧谐波电压减小量和光伏侧谐波电压增加量均满足判据,则发生孤岛。仿真结果验证了所提方法的有效性。该方法不影响并网逆变器输出的电能质量,且能在较严重背景谐波下有效检测孤岛,检测死区较小。     

基于dq变换和正反馈的孤岛效应检测策略

孤岛检测是分布式发电并网研究的难点,特别是在逆变器输出与负载功率平衡时难以检测出孤岛.为了检测孤岛效应,本文提出了基于由变换和正反馈的新检测策略,基于这个策略,提出了基于dq变换的电压正反馈和频率正反馈两种检测方法.该两种方法具有无检测盲区,对电能质量影响小,检测速度快等优点.仿真结果证实了两种方法的有效性.     

低压微电网中并网逆变器主动移频式孤岛检测技术

在低压微电网中,线路阻抗、逆变器输出阻抗呈阻性,可以采用有功调幅、无功调频的间接电流型并网逆变器控制策略,该控制策略具有一定的反孤岛能力。推导了电阻、电感和电容负载的幅值和相角的表达式,给出了并网逆变器在孤岛运行时的无功表达式,由此得到电网故障后逆变器输出电压的频率变化数学模型,得到了有功调幅、无功调频的控制策略下逆变器孤岛检测盲区图。提出了频率正反馈的逆变器孤岛检测方法,通过在无功调频控制策略中引入频率正反馈环节,可大大减小逆变器孤岛检测盲区,给出了频率正反馈系数的选取原则。仿真结果表明,理论分析正确,所提出的孤岛检测方法可行。     

Harmonics-Based Enhanced Passive Islanding Method for Grid-Connected System

Now a day, distributed sources are emerging widely due to their advantages owing to renewable-based power generation. In this paper, a novel passive islanding method for the inverter-based grid-connected system is presented. This method can be suitably applied along with the conventional passive methods like under/over voltage and under/over frequency islanding techniques. Total harmonic distortion (THD) at the point of common coupling (PCC) is used to discriminate the islanding condition, and to safely disconnect the grid. This method has an advantage that it is able to discriminate non-detection zone (NDZ) when the local load matches the inverter output power. The results using MATLAB simulations and laboratory prototype have been presented.     

间歇性双边无功功率扰动孤岛检测策略

孤岛检测是分布式并网发电系统的必备功能,因为孤岛的发生一般不可预测且危害极大。分析了恒功率控制模式下的并网逆变器在孤岛运行时的电压和频率,计算得出逆变器输出含无功时的非检测区。然后,给出了间歇性双边无功功率扰动的孤岛检测方法,得到消除非检测区的条件并设计了扰动参数。最后进行实验验证,结果表明该孤岛检测策略满足检测要求,对并网功率因数影响很小。     

改进的主动频率偏移孤岛检测算法

针对被动孤岛检测存在检测盲区以及传统主动频率偏移(AFD)孤岛检测算法会带来有功电流波动的不足,提出一种改进的AFD孤岛检测算法。该算法通过控制无功电流的大小来实现电流频率偏移,从而实现孤岛状态下接入点电压频率的正反馈,进而检测出孤岛。为了减小无功电流对电力系统的污染,需将该AFD算法与传统的被动孤岛检测算法结合使用。仿真和实验结果表明,该孤岛检测算法不仅消除了被动孤岛检测算法在负载功率和逆变器功率匹配时存在的检测盲区,而且克服了传统AFD算法有功电流波动的缺点,提高了直流母线电压的稳定性。     

基于带不平衡度非线性正反馈的负序电流扰动孤岛检测方法

孤岛检测是并网逆变器必须具备的功能,其基本要求是在电网规定的时间内无盲区的检测到孤岛状态,同时要尽量降低对电能质量的影响。负序电流扰动法因其能够实现快速有效的孤岛检测而备受关注。针对带不平衡度线性正反馈的负序电流扰动法在电网电压不平衡度存在波动时会对并网电流的对称性造成较大影响的缺陷,提出一种更少注入负序电流的孤岛检测方案——带不平衡度非线性正反馈的负序电流扰动法。该算法所选的反馈函数值大于孤岛发生后形成正反馈的临界值,且在电网电压允许的最大不平衡度下小于限定值,因此既能保证成功检测到孤岛,又能使得并网电流的不平衡度得到定量限制。理论分析、仿真和实验结果验证了该方法的正确性和可行性。     

一种低谐波畸变量的快速主动移频式孤岛检测方法

孤岛检测是并网逆变器必备的一种功能。针对传统主动移频(Active Frequency Drift, AFD)孤岛检测法存在的检测时间较长和检测盲区(Nondetection Zone, NDZ) 较大的问题,提出一种新型的AFD孤岛检测法。通过在原始电流参考波形中注入接近余弦的扰动波形,使参考波形在产生孤岛检测所需无功功率相同时,能有效减小对电能质量的影响。对参考波形进行数值分解,分析该方法的THD与Q/P之间关系以及NDZ分布情况,并与传统AFD法进行比较。仿真结果表明,该方法具有检测时间更短和NDZ更小,同时对电能质量影响小的特点。     

带电压频率正反馈的主动移频式孤岛检测方法

主动移频式孤岛检测(Active Frequency Drift Method,AFD)算法简单、有效,但由于给电流施加了扰动信号,所以输出的电能质量受到影响,同时它的检测盲区(Non-Detection Zone,NDZ)也较大。对AFD算法进行了改进,采用电压频率正反馈,且电流扰动量为改变部分电流幅值的方法。分析了孤岛检测的总谐波特性,采用f 0 normQ?C坐标平面对改进算法的检测盲区进行了描述。仿真实验表明,与传统的主动移频式孤岛检测算法相比,改进的孤岛检测算法提升了检测速度,改善了电能质量,并有效地减小了检测盲区。     

光伏并网发电系统孤岛检测技术

介绍了孤岛产生原理及其带来的不良影响,分析了传统的无源孤岛检测方法和有源孤岛检测方法,针对已有孤岛检测方法的不足,提出了电压前馈正反馈扰动孤岛检测方法,使公共耦合点电压趋于不稳定,从而通过欠电压/过电压检测判断孤岛的发生.该方法具有无检测盲区,对电能质量影响小,检测速度快等优点.此外,对于多台光伏发电系统并网运行的情况,该方法同样适用.根据IEEE Std.2000-929标准对提出的检测方法进行仿真测试.仿真结果验证了提出的孤岛检测方法的有效性.