一种考虑分布式电源孤岛运行与频率振荡特性的配电网低频减载装置闭锁方法与流程

本发明涉及新能源并网与电力系统安全稳定控制，具体涉及一种考虑分布式电源孤岛运行与频率振荡特性的配电网低频减载装置闭锁方法。

背景技术：

1、低频减载是电力系统防止频率崩溃的重要安全措施。当系统发生功率缺额导致频率下降至设定阈值时，低频减载装置自动切除部分负荷，以恢复系统功率平衡和频率稳定。然而，随着配电网中分布式光伏、小水电等分布式电源的大量接入，当上级电网发生故障导致配电网与主网断开时，分布式电源可能与局部负荷形成非计划孤岛。在孤岛运行初期，由于功率不平衡，系统频率和电压会发生偏移，此时低频减载装置可能误判为系统功率缺额而切除负荷，导致即使上级电网快速恢复供电或完成转供操作，被切除的负荷也无法立即恢复，严重降低了供电可靠性。

2、现有技术中，公开号cn120675097a的发明专利提出利用进线电流与零序电压作为闭锁判据，但该方法无法区分孤岛引起的频率变化与真正的系统功率缺额。公开号cn117849499a的发明专利提出了基于电压和频率的孤岛检测方案，但未将孤岛检测结果与低频减载装置的闭锁控制相结合。此外，现有低频减载装置普遍缺乏对系统振荡场景的识别能力，当系统发生功率振荡导致频率反复穿越减载动作阈值时，减载装置可能反复动作，造成不必要的负荷损失。公开号cn120497965b的发明专利，提出了一种基于过零点实时频率追踪的低频减载方法及系统，但该方法并未涉及频率闭锁问题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题：现有低频减载技术在含分布式电源配电网孤岛场景下存在误动问题，以及系统振荡导致减载装置反复动作的问题。

2、针对现有技术的上述问题，提供一种考虑分布式电源孤岛运行与频率振荡特性的配电网低频减载装置闭锁方法，通过故障检测启动、孤岛识别闭锁和频率振荡计数闭锁的多层防护机制，有效避免减载装置在非真正功率缺额场景下的误动作。

3、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

4、一种考虑分布式电源孤岛运行与频率振荡特性的配电网低频减载装置闭锁方法，包括以下步骤：

5、实时采集配电网中馈线电流信号、母线电压信号、系统频率、联络线功率，基于小波变换提取馈线电流信号的暂态高频细节系数，根据所述暂态高频细节系数计算暂态能量指标，在指定时间窗口内统计系统频率在减载动作阈值与正常频率之间往返穿越的振荡计数；

6、若暂态能量指标满足故障启动条件，根据母线电压信号、联络线功率以及系统频率检测对应的孤岛运行特征判据，若指定数量的孤岛运行特征判据成立且成立的持续时间超过时间阈值，则判断发生孤岛，向馈线上的低频减载装置发送闭锁信号；

7、若振荡计数大于或等于振荡闭锁阈值，向馈线上的低频减载装置发送闭锁信号；

8、当检测到系统频率满足闭锁解除条件，或者上级电网恢复供电时，向馈线上的低频减载装置发送闭锁解除信号。

9、进一步的，基于小波变换提取馈线电流信号的暂态高频细节系数时，具体是采用小波基函数对所述馈线电流信号进行指定层数的小波分解，得到各层高频细节系数；根据所述暂态高频细节系数计算暂态能量指标时，具体是计算各层高频细节系数在滑动时间窗口内的能量之和，作为暂态能量指标。

10、进一步的，暂态能量指标满足故障启动条件时，具体是暂态能量指标大于灵敏度系数与正常运行时暂态能量的基准值的乘积。

11、进一步的，根据母线电压信号、联络线功率以及系统频率检测对应的孤岛运行特征判据时，包括：

12、检测频率偏移判据是否成立，频率偏移判据成立条件为频率偏移量的绝对值大于频率偏移阈值，频率偏移量为实测系统频率与额定频率之差；

13、检测频率变化率判据是否成立，频率变化率判据成立条件为系统频率变化率的绝对值大于频率变化率阈值；

14、检测电压偏移判据是否成立，电压偏移判据成立条件为电压幅值偏移量大于电压偏移阈值，电压幅值偏移量是将母线电压偏移量的绝对值除以额定电压的结果；

15、检测联络线功率判据是否成立，联络线功率判据成立条件为联络线有功功率降至功率阈值以下。

16、进一步的，在指定时间窗口内统计系统频率在减载动作阈值与正常频率之间往返穿越的振荡计数时，振荡计数的数学表达式如下：

17、

18、其中，表示指定时间窗口内t时刻的振荡计数，为振荡检测函数，当检测到一次完整的频率振荡事件时δ(t)=1，否则δ(t)=0，一次完整的频率振荡事件具体是系统频率从正常频率下降至低于减载动作阈值，随后又恢复至正常频率。

19、进一步的，系统频率满足闭锁解除条件时，包括：

20、系统频率小于安全频率下限，且系统频率小于安全频率下限的持续时间大于或等于安全延时；

21、或者，联络线有功功率恢复至功率阈值以上，且系统频率恢复至正常范围的持续时间超过指定恢复时间；

22、或者，振荡计数大于或等于振荡闭锁阈值时的闭锁持续时间超过最大闭锁时间；

23、或者，系统频率持续稳定在正常范围超过指定稳定时间。

24、进一步的，向馈线上的低频减载装置发送闭锁信号之后，还包括：

25、计算孤岛内功率平衡评估指标，若孤岛内功率平衡评估指标小于指定预警值，预警功率不足，孤岛内功率平衡评估指标的数学表达式如下：

26、

27、其中，为分布式电源总出力；为储能出力；为孤岛内总负荷。

28、本发明还提出一种考虑分布式电源孤岛运行与频率振荡特性的配电网低频减载装置闭锁系统，包括互相连接的处理器和计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行以实现所述的考虑分布式电源孤岛运行与频率振荡特性的配电网低频减载装置闭锁方法。

29、本发明还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的考虑分布式电源孤岛运行与频率振荡特性的配电网低频减载装置闭锁方法。

30、本发明还提出一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的考虑分布式电源孤岛运行与频率振荡特性的配电网低频减载装置闭锁方法。

31、与现有技术相比，本发明的优点在于：

32、本发明针对含分布式电源配电网在上级电网故障后形成非计划孤岛时低频减载装置误切负荷的问题，以及系统振荡导致减载装置反复动作的问题，实时采集馈线电流、母线电压、系统频率及联络线功率，基于小波变换提取馈线电流暂态高频细节系数并计算暂态能量指标作为故障启动条件，通过指定数量的孤岛运行特征判据成立且持续时间超过时间阈值确认孤岛运行状态，并独立于孤岛判断逻辑统计系统频率在减载动作阈值与正常频率之间往返穿越的振荡计数，当满足相应阈值时向低频减载装置发送闭锁信号，构建了“信号采集、故障检测、孤岛识别、闭锁减载”的四级联动逻辑，结合频率振荡计数闭锁机制，实现了对低频减载装置的精准闭锁控制。该方法能够有效避免孤岛和振荡场景下的减载误动，在振荡场景下减少不必要负荷损失约50%以上，取得了兼顾供电可靠性与设备安全的技术效果。本发明适用于含高比例分布式电源的10kv及以下配电网，随着分布式电源渗透率的持续提高，具有广泛的工程应用前景。