電力系統(tǒng)反孤島保護(hù)的基本原理匯報(bào)人：AA2024-01-22AAREPORTING2023WORKSUMMARY目錄CATALOGUE孤島現(xiàn)象及危害反孤島保護(hù)基本原理反孤島保護(hù)技術(shù)方法反孤島保護(hù)設(shè)備及應(yīng)用反孤島保護(hù)性能評估與改進(jìn)總結(jié)與展望AAPART01孤島現(xiàn)象及危害孤島現(xiàn)象是指當(dāng)電力系統(tǒng)的某一部分因故障或維修而停電時(shí)，與該部分相連的分布式電源（DG）繼續(xù)向停電區(qū)域供電，形成一個(gè)自給自足的孤島系統(tǒng)。在孤島系統(tǒng)中，DG與本地負(fù)載形成一個(gè)獨(dú)立的電力網(wǎng)絡(luò)，不再與主電網(wǎng)相連。孤島現(xiàn)象定義分布式電源的接入隨著可再生能源的廣泛應(yīng)用，分布式電源（如太陽能、風(fēng)能等）越來越多地接入電力系統(tǒng)，使得孤島現(xiàn)象的發(fā)生概率增加。電網(wǎng)故障或維修當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障或進(jìn)行維修時(shí)，需要切斷部分區(qū)域的電力供應(yīng)，此時(shí)如果該區(qū)域內(nèi)有分布式電源，就可能形成孤島系統(tǒng)。自動重合閘裝置的動作在電力系統(tǒng)中，為了提高供電可靠性，通常會采用自動重合閘裝置。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障后，自動重合閘裝置會自動重合斷路器，恢復(fù)供電。但如果重合不成功或重合后再次跳閘，就可能導(dǎo)致孤島現(xiàn)象的發(fā)生。孤島現(xiàn)象產(chǎn)生原因影響系統(tǒng)穩(wěn)定性孤島系統(tǒng)的存在會改變電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式，可能導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，甚至引發(fā)系統(tǒng)崩潰。影響電能質(zhì)量孤島系統(tǒng)中的電能質(zhì)量可能受到影響，如電壓波動、諧波等問題，會對用戶用電設(shè)備造成不良影響。干擾電網(wǎng)正常運(yùn)行孤島系統(tǒng)可能與主電網(wǎng)產(chǎn)生非同期并列，導(dǎo)致嚴(yán)重的沖擊電流和電壓波動，干擾電網(wǎng)的正常運(yùn)行。危及設(shè)備和人員安全孤島系統(tǒng)中的電壓和頻率可能不穩(wěn)定，會對電力設(shè)備和人員安全造成威脅。例如，電壓過高可能導(dǎo)致設(shè)備損壞，頻率不穩(wěn)定可能導(dǎo)致電機(jī)等設(shè)備運(yùn)行異常。孤島現(xiàn)象對電力系統(tǒng)危害PART02反孤島保護(hù)基本原理在電力系統(tǒng)中，當(dāng)電網(wǎng)供電因故障事故或停電維修而跳脫時(shí)，各個(gè)用戶端的分布式電源未能即時(shí)檢測出停電狀態(tài)而將自身切離市電網(wǎng)絡(luò)，而形成由分布式電源向周圍負(fù)載供電的孤島現(xiàn)象。孤島現(xiàn)象反孤島保護(hù)是一種電力裝置，當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)孤島現(xiàn)象時(shí)，可以快速準(zhǔn)確地切除并網(wǎng)逆變器與電網(wǎng)的連接，保證整個(gè)電站系統(tǒng)與電網(wǎng)的安全。反孤島保護(hù)反孤島保護(hù)概念通過檢測公共點(diǎn)電壓的頻率、幅值等異常來判斷孤島現(xiàn)象的發(fā)生。當(dāng)逆變器并網(wǎng)工作時(shí)，其輸出電流與市電電壓同頻、同相。如果市電斷電，逆變器后端負(fù)載功率（P+jQ）和逆變器輸出功率（P+j0）之間出現(xiàn)大的不平衡，將引起輸出電壓和頻率的波動。被動式反孤島保護(hù)對逆變器的輸出功率、端電壓或頻率加入一定的擾動信號（如頻率偏移、功率擾動）來破壞系統(tǒng)功率平衡，從而降低孤島現(xiàn)象發(fā)生概率。主動式反孤島保護(hù)反孤島保護(hù)工作原理過/欠壓、過/欠頻反孤島策略01通過檢測并網(wǎng)點(diǎn)電壓幅值和頻率變化來判斷是否出現(xiàn)孤島現(xiàn)象。當(dāng)檢測到電壓或頻率超出允許范圍時(shí)，即觸發(fā)反孤島保護(hù)動作。主動頻率偏移（AFD）反孤島策略02通過控制逆變器輸出頻率，使其與電網(wǎng)頻率產(chǎn)生一定的偏移，從而破壞孤島系統(tǒng)的功率平衡，達(dá)到反孤島的目的?；ｎl率偏移（SMS）反孤島策略03根據(jù)并網(wǎng)逆變器的輸出功率和負(fù)載功率之間的不平衡程度，動態(tài)調(diào)整逆變器輸出頻率的偏移量，使得孤島系統(tǒng)無法維持穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。反孤島保護(hù)實(shí)現(xiàn)方式PART03反孤島保護(hù)技術(shù)方法03功率擾動法主動對并網(wǎng)逆變器輸出功率進(jìn)行擾動，檢測PCC點(diǎn)電壓頻率變化來判斷孤島效應(yīng)。01頻率偏移法（AFD）通過主動引入頻率擾動，使孤島系統(tǒng)頻率發(fā)生變化，從而觸發(fā)保護(hù)動作。02滑模頻率偏移法（SMS）在AFD基礎(chǔ)上改進(jìn)，通過滑模控制實(shí)現(xiàn)頻率擾動的平滑過渡，減小對系統(tǒng)的影響。主動式反孤島保護(hù)技術(shù)01監(jiān)測并網(wǎng)點(diǎn)電壓，當(dāng)電壓超過或低于設(shè)定閾值時(shí)觸發(fā)保護(hù)動作。過/欠壓保護(hù)（OVP/UVP）02監(jiān)測并網(wǎng)點(diǎn)頻率，當(dāng)頻率超過或低于設(shè)定閾值時(shí)觸發(fā)保護(hù)動作。過/欠頻保護(hù)（OFP/UFP）03檢測并網(wǎng)點(diǎn)電壓相位突變，判斷孤島效應(yīng)發(fā)生。電壓相位突變檢測被動式反孤島保護(hù)技術(shù)功率擾動與被動保護(hù)的結(jié)合在功率擾動的基礎(chǔ)上加入被動保護(hù)技術(shù)，減小對系統(tǒng)的影響并提高檢測可靠性。多重判據(jù)綜合應(yīng)用綜合應(yīng)用多種判據(jù)，如電壓、頻率、相位等，提高孤島效應(yīng)檢測的準(zhǔn)確性和可靠性。主動頻率偏移與被動電壓保護(hù)的結(jié)合同時(shí)采用主動頻率偏移和被動電壓保護(hù)技術(shù)，提高孤島效應(yīng)檢測速度和準(zhǔn)確性?；旌鲜椒垂聧u保護(hù)技術(shù)PART04反孤島保護(hù)設(shè)備及應(yīng)用反孤島保護(hù)裝置主要用于檢測電網(wǎng)狀態(tài)，當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)故障或異常時(shí)，自動切斷分布式電源與電網(wǎng)的連接，防止孤島效應(yīng)的發(fā)生。裝置功能通過實(shí)時(shí)監(jiān)測電網(wǎng)電壓、頻率等參數(shù)，采用主動或被動方式判斷電網(wǎng)是否出現(xiàn)故障。一旦檢測到故障，裝置會立即啟動斷開動作。工作原理高靈敏度、快速響應(yīng)、準(zhǔn)確判斷及可靠的斷開能力是反孤島保護(hù)裝置的關(guān)鍵技術(shù)特點(diǎn)。技術(shù)特點(diǎn)反孤島保護(hù)裝置

反孤島保護(hù)在分布式發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用應(yīng)用場景分布式發(fā)電系統(tǒng)如光伏、風(fēng)電等接入電網(wǎng)時(shí)，需要配置反孤島保護(hù)裝置，以確保在電網(wǎng)故障時(shí)及時(shí)斷開與電網(wǎng)的連接。技術(shù)要求分布式發(fā)電系統(tǒng)中的反孤島保護(hù)需滿足電網(wǎng)的接入標(biāo)準(zhǔn)，具備低電壓穿越能力，并能在電網(wǎng)故障時(shí)快速斷開。實(shí)現(xiàn)方式通過加裝反孤島保護(hù)裝置或采用具有反孤島功能的并網(wǎng)逆變器等方式實(shí)現(xiàn)。微電網(wǎng)系統(tǒng)作為一個(gè)小型的電力系統(tǒng)，在與主電網(wǎng)連接時(shí)也需要考慮反孤島保護(hù)的問題。應(yīng)用場景微電網(wǎng)系統(tǒng)中的反孤島保護(hù)需根據(jù)微電網(wǎng)的運(yùn)行模式和控制策略進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保在微電網(wǎng)孤島運(yùn)行時(shí)能夠安全穩(wěn)定地供電。技術(shù)要求通過在微電網(wǎng)的并網(wǎng)接口處配置反孤島保護(hù)裝置，或在微電網(wǎng)控制系統(tǒng)中集成反孤島保護(hù)功能來實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)方式反孤島保護(hù)在微電網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用PART05反孤島保護(hù)性能評估與改進(jìn)檢測時(shí)間衡量反孤島保護(hù)系統(tǒng)對孤島現(xiàn)象的反應(yīng)速度，即系統(tǒng)從孤島發(fā)生到正確動作的時(shí)間。誤動率在正常運(yùn)行條件下，反孤島保護(hù)系統(tǒng)錯(cuò)誤動作的概率，反映系統(tǒng)的可靠性。拒動率在孤島現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，反孤島保護(hù)系統(tǒng)未能正確動作的概率，反映系統(tǒng)的靈敏性。反孤島保護(hù)性能評估指標(biāo)通過優(yōu)化算法，提高檢測精度和速度，降低誤動率和拒動率。改進(jìn)檢測算法利用人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)的反孤島保護(hù)，提高系統(tǒng)性能。引入智能技術(shù)綜合電壓、頻率、相位等多源信息，提高孤島現(xiàn)象檢測的準(zhǔn)確性和可靠性。多源信息融合提高反孤島保護(hù)性能方法未來反孤島保護(hù)技術(shù)發(fā)展趨勢利用大數(shù)據(jù)、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)反孤島保護(hù)的智能化決策和自適應(yīng)調(diào)整。多能源系統(tǒng)融合隨著分布式能源、儲能技術(shù)的發(fā)展，未來電力系統(tǒng)將呈現(xiàn)多能源融合的趨勢，反孤島保護(hù)技術(shù)需要適應(yīng)這一變化，實(shí)現(xiàn)多能源系統(tǒng)下的有效保護(hù)。通信技術(shù)融合借助5G、物聯(lián)網(wǎng)等通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)反孤島保護(hù)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，提高系統(tǒng)的可用性和可維護(hù)性。智能化發(fā)展PART06總結(jié)與展望檢測技術(shù)局限性現(xiàn)有反孤島保護(hù)技術(shù)主要基于電壓、頻率等電氣量的檢測，對于非計(jì)劃性孤島和微電網(wǎng)內(nèi)部的動態(tài)變化，其檢測準(zhǔn)確性和可靠性有待提高。多源異構(gòu)數(shù)據(jù)處理隨著分布式能源和微電網(wǎng)的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)源呈現(xiàn)出多源異構(gòu)的特點(diǎn)，如何有效處理這些數(shù)據(jù)并提取有用信息，是反孤島保護(hù)技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)之一。保護(hù)與控制的協(xié)同反孤島保護(hù)需要與電力系統(tǒng)的其他保護(hù)和控制措施相協(xié)同，如何在保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，實(shí)現(xiàn)反孤島保護(hù)與控制的優(yōu)化協(xié)同，是當(dāng)前亟待解決的問題。當(dāng)前反孤島保護(hù)技術(shù)挑戰(zhàn)與問題未來反孤島保護(hù)技術(shù)發(fā)展方向綜合利用電氣量、非電氣量以及多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，通過信息融合技術(shù)提高反孤島保護(hù)的可靠性和魯棒性?；诙嘣葱畔⑷诤系姆垂聧u保護(hù)利用人工智能技術(shù)對電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行深度學(xué)習(xí)和模式識別，提高反孤島保護(hù)的準(zhǔn)確性和自適應(yīng)能力?；谌斯ぶ悄艿姆垂聧u保護(hù)利用廣域測量系統(tǒng)提供的全局信息，實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測和評估，為反孤島保護(hù)提供更加全面和準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持?；趶V域測量信息的反孤島保護(hù)保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行反孤島保護(hù)是防止分布式電源在電網(wǎng)故障時(shí)與主網(wǎng)解列形成孤島運(yùn)行的重要措施，對于保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。推動分布式能源和微電網(wǎng)發(fā)展隨著分布