基于WPT与A-RF的光伏并网孤岛检测方法研究
发布时间：2021-03-30 02:46
随着各国工业快速发展,能源需求愈加紧张,光伏并网发电成为研究热点之一,但也面临着并网运行时可能出现的孤岛效应问题。为了减轻孤岛效应对维修人员安全造成的危害,降低对整个电网系统运行稳定的影响,以及对电力设备的损害,研究高效的孤岛检测方法具有深远的现实意义。为了能够可靠识别孤岛效应,且提高孤岛辨识的准确率,提出了利用小波包变换（WPT）提取孤岛辨识特征量并与精确随机森林（A-RF）算法结合,应用到孤岛检测中。通过计算公共耦合点（PCC）电压信号各频段局部能量熵,优选出小波包基函数,并利用该小波包基函数对PCC电压信号进行分解和重构处理,并计算其特征能量值,组成辨识系统的输入特征向量。针对传统RF算法分类结果由决策树投票众数决定,分类准确率较低,提出依据决策树分类精度对其进行合理权重分配的改进算法,强化起作用的决策树表决能力,从而优化随机森林辨识模型的分类能力,实现孤岛效应的准确识别。在MATLAB/Simulink仿真软件中搭建光伏并网发电系统模型,设置了正常、孤岛以及三种干扰运行状态,将提取的孤岛辨识特征量分别输入到本文所提模型和传统检测模型中进行对比分析。结果表明相比于传统方法基于A-...
【文章来源】：辽宁工程技术大学辽宁省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
018年1-5月各省新增光伏装机容量Figure1.1NewPVinstalledcapacityinprovincesJanuary-May2018
辽宁工程技术大学硕士学位论文2图1.12018年1-5月各省新增光伏装机容量Figure1.1NewPVinstalledcapacityinprovincesJanuary-May2018图1.2全球及中国新增光伏装机容量Figure1.2NewPVinstalledcapacityworldwideandChina光伏发电系统主要包括独立发电系统、并网发电系统以及混合式发电系统。独立运行系统通常指不和传统的火电、水电厂有任何连接的封闭发电系统，现产现用为当地负载提供电能，通常与储能电池连在一起，光伏电能过剩时存储在储能电池中，光伏电能不足时，储能电池放电，确保对负载的持续可靠供电。主要包括偏远的农村生活用电光伏系统，社区公共设施光伏用电系统，通信及工业光伏用电系统，以及光伏产品等。但光伏发电受日照等外界因素影响发电量不稳定，将光伏发电系统与传统电网相连，实现光伏发电系统并网运行[12]。光伏发电系统并网运行解决了光伏系统不能为本地负载提供稳定电能的问题，但也面临着当传统电网出现故障或工作人员误操作等原因而断开时，光伏发电系统形成孤岛运行模式，即孤岛效应[13-14]。孤岛运行时若负载发生变化或光伏系统发电量不稳定，会导致本地负载的运行电压与频率偏离正常值，毁坏电力设备等。
辽宁工程技术大学硕士学位论文72并网系统孤岛检测及检测方法分析2.1并网系统孤岛检测原理图2.1所示为光伏并网发电系统结构。光伏（Photovoltaic，PV）发电系统通过变压器和断路器S与传统电网互联，并用RLC并联电路模拟本地负载运行情况。图2.1光伏并网发电系统结构Figure2.1StructureofPVgridconnectedpowergenerationsystem如图，当传统电网由于某种非计划性原因跳开断路器S后，并网系统处于孤岛运行状态，光伏系统若没有及时检测到孤岛运行状态，则会一直向本地负载及并网总线上的负载提供电能。孤岛效应将严重影响并网系统运行稳定，如带电线路可能被维修人员误认为是停电状态，形成触电隐患，且传统电网在恢复供电过程中，光伏系统与传统电网可能存在运行不同步情况，致使重合闸失败，导致并网系统中部分电气设备损坏。因此，针对这一类孤岛运行可能造成的严重问题，光伏并网系统需要具备较高的孤岛辨识能力，以及时脱离并网系统。当光伏并网系统处于稳定运行时，光伏系统与传统电网同时向本地负载提供电能，设本地负载消耗的有功功率为loadP和无功功率为loadQ。若设定光伏系统提供给本地负载的有功功率为P，无功功率为Q；剩余功率为传统电网所提供有功功率为P、无功功率为Q，此时光伏并网发电系统运行在供给功率和消耗功率平衡状态，本地负载所获功率即公共耦合点的功率方程如下式：QQQPPPloadload（2.1）随着运行状态的变化，并网系统本地负载所需功率也会发生相应变化。R、L和C分别代表与光伏并网发电系统相连的本地负载的电阻、电感和电容，公共耦合点电压设为PCCV，额定角频率设为T。当光伏并网发电系统运行于正常状态时，本地负载所需功率表
本文编号：3108701
【文章来源】：辽宁工程技术大学辽宁省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
018年1-5月各省新增光伏装机容量Figure1.1NewPVinstalledcapacityinprovincesJanuary-May2018
辽宁工程技术大学硕士学位论文2图1.12018年1-5月各省新增光伏装机容量Figure1.1NewPVinstalledcapacityinprovincesJanuary-May2018图1.2全球及中国新增光伏装机容量Figure1.2NewPVinstalledcapacityworldwideandChina光伏发电系统主要包括独立发电系统、并网发电系统以及混合式发电系统。独立运行系统通常指不和传统的火电、水电厂有任何连接的封闭发电系统，现产现用为当地负载提供电能，通常与储能电池连在一起，光伏电能过剩时存储在储能电池中，光伏电能不足时，储能电池放电，确保对负载的持续可靠供电。主要包括偏远的农村生活用电光伏系统，社区公共设施光伏用电系统，通信及工业光伏用电系统，以及光伏产品等。但光伏发电受日照等外界因素影响发电量不稳定，将光伏发电系统与传统电网相连，实现光伏发电系统并网运行[12]。光伏发电系统并网运行解决了光伏系统不能为本地负载提供稳定电能的问题，但也面临着当传统电网出现故障或工作人员误操作等原因而断开时，光伏发电系统形成孤岛运行模式，即孤岛效应[13-14]。孤岛运行时若负载发生变化或光伏系统发电量不稳定，会导致本地负载的运行电压与频率偏离正常值，毁坏电力设备等。
辽宁工程技术大学硕士学位论文72并网系统孤岛检测及检测方法分析2.1并网系统孤岛检测原理图2.1所示为光伏并网发电系统结构。光伏（Photovoltaic，PV）发电系统通过变压器和断路器S与传统电网互联，并用RLC并联电路模拟本地负载运行情况。图2.1光伏并网发电系统结构Figure2.1StructureofPVgridconnectedpowergenerationsystem如图，当传统电网由于某种非计划性原因跳开断路器S后，并网系统处于孤岛运行状态，光伏系统若没有及时检测到孤岛运行状态，则会一直向本地负载及并网总线上的负载提供电能。孤岛效应将严重影响并网系统运行稳定，如带电线路可能被维修人员误认为是停电状态，形成触电隐患，且传统电网在恢复供电过程中，光伏系统与传统电网可能存在运行不同步情况，致使重合闸失败，导致并网系统中部分电气设备损坏。因此，针对这一类孤岛运行可能造成的严重问题，光伏并网系统需要具备较高的孤岛辨识能力，以及时脱离并网系统。当光伏并网系统处于稳定运行时，光伏系统与传统电网同时向本地负载提供电能，设本地负载消耗的有功功率为loadP和无功功率为loadQ。若设定光伏系统提供给本地负载的有功功率为P，无功功率为Q；剩余功率为传统电网所提供有功功率为P、无功功率为Q，此时光伏并网发电系统运行在供给功率和消耗功率平衡状态，本地负载所获功率即公共耦合点的功率方程如下式：QQQPPPloadload（2.1）随着运行状态的变化，并网系统本地负载所需功率也会发生相应变化。R、L和C分别代表与光伏并网发电系统相连的本地负载的电阻、电感和电容，公共耦合点电压设为PCCV，额定角频率设为T。当光伏并网发电系统运行于正常状态时，本地负载所需功率表
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