光伏并网发电系统孤岛检测方法研究

关注热度：119 来源：新能源学术论文作者：方小妹

【摘要】：进入21世纪,传统能源危机问题突出,新能源的开发与利用已成为人们关注的焦点。其中,光伏并网发电是有效利用新能源的重要形式,并且得到了快速的发展和广泛的应用。但光伏并网发电系统存在孤岛效应(Islanding effect),如果不及时消除,会危害人员的安全、损坏设备以及破坏系统的稳定性,因此,孤岛检测是光伏并网发电必须要解决的重要问题,且近年来有效的孤岛检测方法研究一直是颇受关注的课题。根据本课题研究的背景,首先,梳理总结了孤岛发生的机理、国内外检测标准、有效性评估及孤岛检测方法的分类,并对各类孤岛检测方法的概念及检测的优缺点进行了重点分析与总结,为后面深入研究新的孤岛检测方法做好了准备。然后,在深入分析主动移相孤岛检测法(Active phase shift, APS)和基于小波变换的被动孤岛检测法的基础上,完成了如下两项工作：(1)针对经典主动移相式孤岛检测方法检测盲区(Non-detection Zone, NDZ)大,以及对电能质量影响也较大的问题,基于模糊控制理论,提出了一种改进的主动移相式孤岛检测方法。该方法通过对改进方法中的反馈系数七进行自适应调整,与经典方法相比,不仅提高了检测速度,减小了检测盲区,而且将逆变器输出的电流畸变降低了0.48%,即减小了所施加的扰动对电能质量的影响。同时,本文还详细分析了该检测方法的参数与检测盲区间的关系。基于Matlab/simulink的仿真结果验证了该检测方法的有效性和优越性能。(2)针对实小波变换和小波包变换应用于孤岛检测时存在特征量分层繁琐、特征量阈值确定过程复杂等问题,提出了一种基于Morlet复小波变换的孤岛检测方法。该方法通过提取并分析公共耦合点(the Point of Common Coupling, PCC)相电压的复小波系数幅值和相位的变化情况,实现了孤岛的检测。该检测方法具有检测速度快、阂值确定简单和无谐波干扰的优点。基于Matlab/simulink的仿真结果验证了该检测方法在谐波干扰、负载突变、电力系统故障等情况下的有效性和优越性能。综上所述,本论文研究的基于模糊控制的主动移相式检测法和基于Morlet复小波变换的检测法均能有效实现孤岛效应的检测,提高了孤岛的检测性能,在孤岛检测方面具有一定的理论意义和应用价值。

【关键词】：光伏并网发电系统 孤岛检测 检测盲区 模糊控制 Morlet复小波变换
【学位授予单位】：广西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615
【目录】：

摘要3-4
Abstract4-8
第1章绪论8-15
1.1 研究背景和意义8
1.2 分布式光伏发电的概念8-9
1.3 光伏并网发电系统的孤岛效应及研究现状9-13
1.3.1 孤岛效应的概念及危害9-12
1.3.2 孤岛检测的研究现状12-13
1.4 本论文的结构安排13-15
第2章孤岛检测方法的简介15-28
2.1 基于电网侧通信的远程孤岛检测方法16-17
2.1.1 电力线载波通信方式16
2.1.2 开关信号传送法16-17
2.1.3 监控与数据采集法17
2.2 基于并网逆变器侧的本地孤岛检测方法17-22
2.2.1 被动式孤岛检测方法17-18
2.2.2 主动式孤岛检测方法18-22
2.3 孤岛检测相关标准22-24
2.4 孤岛检测盲区的描述方法24-27
2.4.1 基于△P×△Q坐标系的检测盲区评估24-25
2.4.2 基于L×C_(norm)坐标系的检测盲区评估25-26
2.4.3 基于Q_f×f_0坐标系的检测盲区评估26
2.4.4 基于Q_(f0)×C_(norm)坐标系的检测盲区评估26-27
2.5 本章小结27-28
第3章基于模糊控制的主动移相式孤岛检测新方法28-43
3.1 主动移相式孤岛检测方法28-32
3.1.1 改进的APS检测方法28-31
3.1.2 改进的APS检测方法NDZ分析31-32
3.2 模糊控制系统的选取32-37
3.2.1 模糊控制结构的确定32-33
3.2.2 模糊控制系统的实现33-37
3.3 建模与仿真分析37-42
3.3.1 单相光伏并网发电系统模型的建立37-39
3.3.2 数值仿真结果分析39-42
3.4 本章小结42-43
第4章基于Morlet复小波变换的孤岛检测新方法研究43-59
4.1 Morlet复小波变换43-44
4.2 基于Morlet复小波变换的孤岛检测方法44-51
4.2.1 基于复小波变换孤岛检测的理论与方法44-46
4.2.2 建模与仿真分析46-51
4.3 复小波与实小波变换在孤岛检测中的对比研究51-56
4.3.1 复小波与实小波变换孤岛检测方法的有效性对比53
4.3.2 复小波与实小波变换孤岛检测方法的可实现性对比53-56
4.4 电力系统故障影响下孤岛检测新方法的有效性研究56-58
4.4.1 电力系统故障概述56-57
4.4.2 电力系统故障影响下孤岛检测的有效性分析57-58
4.5 本章小结58-59
第5章结论与展望59-61
5.1 工作结论59-60
5.2 不足及展望60-61
注释61-62
参考文献62-67
攻读硕士期间参与的项目及研究成果67-68
致谢68-69

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关键词： 光伏并网发电系统

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