分布式能源系统孤岛检测控制器

1、August 29, 2022分布式发电系统孤岛检测控制器分布式发电系统孤岛检测控制器“国家大学生创新性实验计划”项目组成员：滕菲 何志强 李昕同指导教师：孙秋野August 29, 2022分布式发电系统孤岛检测控制器“国家大学生创新性实验计划” 团队介绍立项背景 特色创新 实施方案预期成果August 29, 2022分布式发电系统孤岛检测控制器项 目 成 员 滕菲，曾多次获得蔡冠森一等命名奖学金、东北大学优秀学生一等奖学金、二等奖学金、三等奖学金。以优异成绩通过英语四、六级考试。申请国家专利3项，发表论文3篇。曾参加全国大学生数学建模大赛并获二等奖，全美大学生数学建模大赛并获二等奖；东北

2、大学“牛牛”机器人仿真大赛并获一等奖。 中共党员，现任信息学院团委副书记，曾获得沈阳市优秀团学干部，东北大学优秀学生干部标兵，东北大学优秀团员等荣誉称号。 有较好的英文读写能力，能够深层次理解文章内容并且加以灵活运用；擅于构建系统整体框架并进行功能模块划分，并能够有效调节团队工作进度及队员情绪。August 29, 2022 何志强，曾获得东北大学入学奖学金，优秀学生三等奖学金两次。申请国家专利3项，发表论文3篇；曾参加全国大学生数学建模大赛并获二等奖，全美大学生数学建模大赛并获二等奖；东北大学“牛牛”机器人仿真大赛一等奖。 具有极佳的钻研能力，项目相关理论知识扎实，并有较强的将理论知识转化为

3、实际应用的能力。掌握一定的硬件基础，有制版经验，动手能力强。项 目 成 员分布式发电系统孤岛检测控制器August 29, 2022 李昕同，高中时期曾参加全国高中生竞赛并获一等奖。对编程有浓厚的兴趣，曾自学C、C#、Basic等编程语言，能够熟练运用。英语基础扎实，在入学考试中取得优异成绩。 现任信息学院2011年级会副主席，军训期间曾被评为“优秀学员”。 对待科研严肃认真，拥有极强的自学能力，掌握多种编程语言，运用C语言进行编程能力尤佳，能够实现一些简单应用系统设计，具有较好的面向对象程序编程经验。项 目 成 员分布式发电系统孤岛检测控制器August 29, 2022分布式发电系统孤岛检

4、测控制器团 队 优 势学科交叉科研基础配合默契August 29, 2022分布式发电系统孤岛检测控制器团 队 优 势学科交叉科研基础配合默契August 29, 2022分布式发电系统孤岛检测控制器滕菲 何志强 孙秋野 小型风光互补型并网发电系统一体化控制器的设计第五届ABB杯全国自动化系统工程师论文大赛。科研基础August 29, 2022分布式发电系统孤岛检测控制器团 队 优 势学科交叉科研基础配合默契August 29, 2022分布式发电系统孤岛检测控制器指 导 教 师 孙秋野，辽宁省百千万人才，IEEE Member。主要研究方向为分布式发电系统的网络控制，输配电系统的故障诊断等

5、。曾在国内外重要学术期刊及会议上发表论文50余篇。作为主编出版著作7部（其中专著2部，译著1部）。曾获得东北大学学生创新活动优秀指导教师等荣誉称号。曾作为负责人或主要参加人完成国家自然科学基金重点基金，国家863高科技重大专项，辽宁省科技攻关项目，沈阳市科技攻关项目，东北电力公司重大科技攻关项目等多项课题，获得或公开国家科技发明专利40余项（其中美国专利4项，专利转让2项），获得国家科技进步二等奖，辽宁省技术发明一等奖，教育部科技进步二等奖，电子学会及沈阳市科技进步一等奖各一项。August 29, 2022分布式发电系统孤岛检测控制器立 项 背 景电子电路无线通讯 分布式发电系统孤岛效应Au

6、gust 29, 2022分布式发电系统孤岛检测控制器立 项 背 景 当电力公司的供电系统，因故障事故或停电维修等原因停止工作时，安装在各个用户端的光伏并网发电系统未能及时检测出停电状态而不能迅速将自身切离市电网络，而形成的一个由光伏并网发电系统向周围负载供电的一种电力公司无法掌控的自给供电孤岛现象美国桑迪亚国家实验室（Sandia National Laboratories） 提出：分布式发电系统孤岛效应August 29, 2022分布式发电系统孤岛检测控制器立 项 背 景 当电力系统停止供电时，本地分布式发电系统继续向本地负载提供有功和无功功率现象IEEE929-2000定义：分布式发电

7、系统孤岛效应August 29, 2022分布式发电系统孤岛检测控制器立 项 背 景针对直接并网运行的同步发电机或基于逆变器并网运行的分布式发电系统，在电网因为故障等原因停止运行，检测控制装置能及时检测出该状态并能在规定的时间将其从电网中切除 孤岛检测August 29, 2022分布式发电系统孤岛检测控制器研 究 意 义孤岛发生后由于分布式发电系统还带有电流，危害检修人员的生命安全孤岛发生后由于分布式发电系统的电压和频率失去了电网的控制，很有可能损坏孤岛系统中的电力设备孤岛发生后，由于系统的电压和频率有可能超出并网标准，当系统重新并网后，会带来相位不同步的问题孤岛运行后果严重August 2

8、9, 2022分布式发电系统孤岛检测控制器研 究 现 状根据孤岛检测的地点远程检测：检测点在电网侧本地检测：检测地点在逆变器根据孤岛检测的技术主动检测：通过控制逆变器，使其输出功率、频 率或相位存在一定的扰动。若电网出 现故障，逆变器输出的扰动将快速累 积并超出允许范围，从而触发孤岛效 应检测电路被动检测：利用电网断电时逆变器输出端电压、 频率、相位或谐波的变化进行孤岛效 应检测基于通讯的孤岛检测August 29, 2022分布式发电系统孤岛检测控制器研 究 现 状主动检测：频率偏移检测法、滑模频漂检测法、频率突变检测法等 优势：检测精度高，检测区小 在Luiz.A.C.Lopes等人研究结

9、果表明，主动检测方式在负载品质因数很低时，检测盲区几乎为0，当负载品质因数很大时，检测方式的检测盲区才近似为被动检测中过/欠压和过/欠频保护的检测盲区相同。 不足：控制较复杂，降低了逆变器输出电能的质量孤岛检测技术分析Performance Assessment of Active Frequency Drifting Islanding Detection Methods, IEEE Transactions on Energy Conversion, 2006 August 29, 2022分布式发电系统孤岛检测控制器研 究 现 状被动检测：过/欠压和过/欠频检测、相位突变检测法、电压谐波

10、检测、 功率/频率变化率检测等 优势：建造费用小，实施技术难度低，操作简单 不足：存在较大的检测盲区 Francesco De Mango等人对现有的被动孤岛检测技术的检测盲区进行了总结研究，结果表明：在IEEE929-2000标准下过/欠压检测盲区是-17%-24%，过/欠频检测盲区是-5%-5%，相位突变检测法的检测盲区是-5%-5%。孤岛检测技术分析Overview of Anti-Islanding Algorithms for PV Systems. Part 1: Passive Methods, Power Electronics and Motion Control Confe

11、rence, 2006August 29, 2022分布式发电系统孤岛检测控制器研 究 现 状在日本，要求至少有一种被动检测方法和一种主动检测方法在北美，要求制造商采用基于频率、相位或电压偏移的主动 式孤岛检测方式；在中国，GB/T19939-2005光伏系统并网技术要求中要求至 少各一种主动和被动孤岛检测装置 国内外技术要求August 29, 2022分布式发电系统孤岛检测控制器采用主动检测与被动检测相结合的孤岛检测方式 被动检测：过/欠压和过/欠频检测、功率/频率变化率检测并行 主动检测：频率偏移检测法引入频率偏移检测法 检测装置对系统状态进行主动监测，实现对于已发生孤岛的分布式发电系

12、统进行重合闸操作，而且通过调节PCC点的频率实现对电网的无功调节既能对系统进行主动的孤岛状态检测，也能对已 检测出的孤岛状态进行再次检验 特 色 创 新分布式发电系统孤岛检测控制器 August 29, 2022分布式发电系统孤岛检测控制器实 施 方 案 分布式发电系统孤岛检测试验系统图以风光互补发电系统为例August 29, 2022分布式发电系统孤岛检测控制器实 施 方 案 孤岛检测控制器结构示意图August 29, 2022分布式发电系统孤岛检测控制器实 施 方 案二次互感器连接图August 29, 2022分布式发电系统孤岛检测控制器实 施 方 案由三级高性能运算放大器TL084

13、构成的交流信号调理电路将双极性的-5V-+5V正弦电压信号转变为03V内的单极性交流电压信号信号调制电路（以A相为例）August 29, 2022分布式发电系统孤岛检测控制器实 施 方 案触发脉冲PWM波生成电路D0-D11为12位计数器传送来的二进制数值Phase0-Phase11为DSP输出的晶闸管控制角二进制数值U11、U12构成12位数值比较器，TP+为触发脉冲August 29, 2022分布式发电系统孤岛检测控制器实 施 方 案通讯模块August 29, 2022分布式发电系统孤岛检测控制器实 施 方 案孤岛检测软件程序编写流程图August 29, 2022分布式发电系统孤岛

14、检测控制器实 施 方 案孤岛检测被动检测子程序August 29, 2022分布式发电系统孤岛检测控制器实 施 方 案孤岛检测主动检测子程序August 29, 2022分布式发电系统孤岛检测控制器可行性分析项目实施具有良好的理论及前期工作基础项目实施前期，团队成员对分布式发电系统孤岛检测进行了基础 研究，大量阅读相关文献，了解国内外研究现状； 项目实施前期，团队成员对分布式发电系统孤岛检测控制器所涉 及到的算法进行了计算机仿真验证，证明了其算法的正确性及适 用性；项目实施前期，团队成员已完成分布式发电系统孤岛检测控制器 所在系统的搭建工作；项目实施前期，团队成员已在相关领域申请国家专利2项，

15、发表会 议论文1篇。August 29, 2022分布式发电系统孤岛检测控制器 可行性分析选取风能和太阳能互补发电作为分布式发电系统的代表，能源资源丰富，学校具有实现风能发电和太阳能发电的资源基础August 29, 2022分布式发电系统孤岛检测控制器实测数据可行性分析August 29, 2022分布式发电系统孤岛检测控制器起止年月 研究内容2012.62012.7 进行调研，收集资料，拟定研究详细孤岛检测控制器的实 施方案。2012.72012.9 根据实施方案购进相关的设备仪器。2012.92013.2 进行孤岛检测控制器的软件和硬件的仿真与研究。2013.22013.3 通过硬件检验

16、后，将孤岛检测控制器接入已构建好的分布 式发电系统中，进行调试。2013.32013.4 根据调试的结果对孤岛检测控制器的缺陷进行进一步的修 正，再进行调试。2013.42013.5 结合实际的调试效果，全面分析孤岛检测控制器的性能， 并撰写孤岛检测控制器的整体性能评价说明书。2013.52013.6 整理实验成果，撰写论文。项目研究进度安排August 29, 2022分布式发电系统孤岛检测控制器预 期 成 果1.研制出一个分布式发电系统孤岛检测控制器。2.在分布式发电系统孤岛检测控制器的整体构建、控制流程、 硬件电路设计以及实际应用等方面，申请国家发明专利2-3 项，申请美国专利1项。3.在核心期刊上发表3篇以上有关论文。August 29, 2022分布式发电系统孤岛检测控制器经 费 预 算序号支出项目金额（元）依据或理由1书籍材