General Solution Method for Non-detection Zone of Droop-controlled Islanding Detection in Microgrid

Yuqi WU; Yuqing YE; Xiao MA; Zhengtian LI; Xiangning LIN; Haibo XU

doi:10.7500/AEPS20201103008

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

General Solution Method for Non-detection Zone of Droop-controlled Islanding Detection in Microgrid

Basic Research | 更新时间：2025-06-16

- General Solution Method for Non-detection Zone of Droop-controlled Islanding Detection in Microgrid
- Automation of Electric Power Systems Vol. 45, Issue 10, Pages: 106-114(2021)
- 作者机构：
  
  1.强电磁工程与新技术国家重点实验室（华中科技大学），湖北省武汉市 430074
  2.易事特集团股份有限公司，广东省东莞市 523808
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  Introduction of Innovative Research Teams in Dongguan
- DOI：10.7500/AEPS20201103008
  CLC：
- Received：03 November 2020，
  
  Revised：2021-01-31，
  
  Published Online：23 February 2021，
  
  Published：25 May 2021
- 稿件说明：
移动端阅览
吴宇奇,叶雨晴,马啸等.下垂控制型微电网孤岛检测盲区通用性求解方法[J].电力系统自动化,2021,45(10):106-114.

WU Yuqi,YE Yuqing,MA Xiao,et al.General Solution Method for Non-detection Zone of Droop-controlled Islanding Detection in Microgrid[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(10):106-114.
吴宇奇,叶雨晴,马啸等.下垂控制型微电网孤岛检测盲区通用性求解方法[J].电力系统自动化,2021,45(10):106-114. DOI： 10.7500/AEPS20201103008.

WU Yuqi,YE Yuqing,MA Xiao,et al.General Solution Method for Non-detection Zone of Droop-controlled Islanding Detection in Microgrid[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(10):106-114. DOI： 10.7500/AEPS20201103008.

摘要

目前孤岛检测研究中针对下垂控制策略下过/欠电压检测法与过/欠频率检测法的检测盲区分析尚不完备，相关参数对检测盲区的分布影响不清晰且分析方法难以适用于复杂实际微电网。为此，面向下垂控制型微电网实际运行工况，首先分析得到下垂控制方程、负荷等效方程、线路功率方程、稳态功率平衡方程4类通用性方程，并将其联立采用牛顿-拉夫逊法迭代求解检测盲区。然后，以可视化方式探究了负荷等效模型、线路阻抗参数及下垂控制特性对检测盲区的分布影响，揭示了下垂控制的检测盲区特性。最后，利用仿真软件验证了检测盲区分析的正确性，并证实了检测盲区求解算法适应求解不同工况的优异性能。

Abstract

The problems in existing islanding detection research is that the analysis of the non-detection zone of the over/under voltage detection method and the over/under frequency detection method in the droop control strategy are not complete

the influence of related parameters on the non-detection zone is not clear and the analysis method is difficult to be applied to the complicated actual microgrid. Firstly

four general equations of the droop control equation

the load equivalent equation

the line power equation and the steady-state power balance equation are obtained based on the analysis of actual microgrid operation conditions equipped with distributed resources in the droop control strategy

and solved iteratively by Newton-Raphson method. Then the influence of the load equivalent model

line impedance parameter and droop control performance on the non-detection zone distribution is explored in a visual way

and the characteristics of the non-detection zone are revealed. Finally

using the simulation software

the correctness and accuracy of the analysis of the non-detection zone are verified

and the excellent performance of solving algorithm for the non-detection zone is proven to be suitable for different operation conditions.

关键词

Keywords

references

陈永华，唐冠军，王森，等 . 基于谐波电压与基波频率的被动式孤岛检测方法［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 14 ）： 200 - 206 .

CHEN Yonghua ， TANG Guanjun ， WANG Sen ， et al . Passive islanding detection method based on harmonic voltage and fundamental frequency ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 14 ）： 200 - 206 .

孔祥瑞，严正，徐潇源，等 . 计及高阶统计量和深度学习的抗噪孤岛检测方法［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 1 ）： 58 - 64 .

KONG Xiangrui ， YAN Zheng ， XU Xiaoyuan ， et al . Anti-noise islanding detection approach based on high-order statistics and deep learning ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 1 ）： 58 - 64 .

张黎明，侯梅毅，朱国防，等 . 基于电压电流协同控制的微网运行模式无缝切换策略［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 5 ）： 129 - 135 .

ZHANG Liming ， HOU Meiyi ， ZHU Guofang ， et al . Seamless transfer strategy of operation mode for microgrid based on collaborative control of voltage and current ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 5 ）： 129 - 135 .

吴宇奇，马啸，叶雨晴，等 . 适应多控制逆变器不同工况的混合式孤岛检测策略［J］. 高电压技术， 2020 ， 46 （ 11 ）： 3887 - 3895 .

WU Yuqi ， MA Xiao ， YE Yuqing ， et al . Hybrid islanding detection strategy suitable for different operating conditions of multi-control inverters ［J］. High Voltage Engineering ， 2020 ， 46 （ 11 ）： 3887 - 3895 .

分布式电源并网技术要求： GB/T 33593—2017 ［S］. 北京：中国电力出版社， 2017 .

Technical requirements for grid connection of distributed resources ： GB/T 33593—2017 ［S］. Beijing ： China Electric Power Press ， 2017 .

张沛超，陈琪蕾，李仲青，等 . 具有增量学习能力的智能孤岛检测方法［J］. 电力自动化设备， 2018 ， 38 （ 5 ）： 83 - 89 .

ZHANG Peichao ， CHEN Qilei ， LI Zhongqing ， et al . Intelligent islanding detection method with incremental learning capability ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2018 ， 38 （ 5 ）： 83 - 89 .

MLAKIC D ， BAGHHAEE HR ， NIKOLOVSKI S . Gibbs phenomenon-based hybrid islanding detection strategy for VSC-based microgrids using frequency shift， THD U and RMS U ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2018 ， 10 （ 5 ）： 5479 - 5491 ．

LI Yan ， ZHANG Peng ， LI Wenyuan ， et al . Nondetection zone analytics for unintentional islanding in a distribution grid integrated with distributed energy resources ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2019 ， 10 （ 1 ）： 214 - 225 .

邓聪，江亚群，黄纯 . 基于不同次数谐波下品质因数一致性的孤岛检测方法［J］. 电力自动化设备， 2020 ， 40 （ 12 ）： 204 - 210 .

DENG Cong ， JIANG Yaqun ， HUANG Chun . Islanding detection method based on consistency of quality factor under different harmonic orders ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2020 ， 40 （ 12 ）： 204 - 210 .

唐忠廷，粟梅，刘尧，等 . 带负载阻抗角反馈的主动频移孤岛检测技术［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 7 ）： 199 - 207 .

TANG Zhongting ， SU Mei ， LIU Yao ， et al . Active frequency drift islanding detection technology with feedback of load impedance angle ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 7 ）： 199 - 207 .

ZEINELDIN H H ， SAIF A ， SALAMA M M A ， et al . Three-dimensional non-detection zone for assessing anti-islanding detection schemes ［J］. Electric Power Components and Systems ， 2010 ， 38 （ 6 ）： 621 - 636 .

徐玉琴，方楠 . 基于稳压控制的独立光储微电网控制策略研究及仿真分析［J］. 电力系统保护与控制， 2020 ， 48 （ 21 ）： 67 - 74 .

XU Yuqin ， FANG Nan . Control strategy research and simulation analysis of an independent optical storage microgrid based on voltage stabilizing control ［J］. Power System Protection and Control ， 2020 ， 48 （ 21 ）： 67 - 74 .

张俊 . 基于间歇性双边无功率扰动的三相并网逆变器孤岛检测研究［D］. 杭州：浙江大学， 2011 .

ZHANG Jun . Research on islanding detection of three-phase grid-connected inverter based on intermittent bilateral reactive power variation ［D］. Hangzhou ： Zhejiang University ， 2011 .

ZEINELDIN H H ， KIRTLEY J L . Performance of the OVP/UVP and OFP/UFP method with voltage and frequency dependent loads ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2009 ， 24 （ 2 ）： 772 - 778 .

王素娥，吴永斌，熊连松，等 . 光伏并网发电系统的虚拟惯量控制策略［J］. 高电压技术， 2020 ， 46 （ 11 ）： 3743 - 3751 .

WANG Su’e ， WU Yongbin ， XIONG Liansong ， et al . Virtual inertia control strategy for grid-tied photovoltaic power generation system ［J］. High Voltage Engineering ， 2020 ， 46 （ 11 ）： 3743 - 3751 .

LISSANDRON S ， SGARBOSSA R ， DALLA Santa L ， et al . Impact of non-simultaneous P/f and Q/V grid code requirements on PV inverters on unintentional islanding operation in distribution network ［C］// IEEE 6th International Symposium on Power Electronics for Distributed Generation Systems （PEDG）， June 22 - 25 ， 2015 ， Aachen， Germany： 1 - 7 .

王晓寰，张旭东，郭红强 . 基于相位簇扰动的下垂控制并网逆变器孤岛检测［J］. 电工技术学报， 2020 ， 35 （ 8 ）： 1728 - 1738 .

WANG Xiaohuan ， ZHANG Xudong ， GUO Hongqiang . Islanding detection of droop-controlled grid-connected inverters on phase cluster disturbance ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2020 ， 35 （ 8 ）： 1728 - 1738 .

陈巧地，张兴，李明，等 . 基于阻抗辨识的下垂控制并网逆变器孤岛检测方法［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 7 ）： 123 - 129 .

CHEN Qiaodi ， ZHANG Xing ， LI Ming ， et al . Impedance identification based islanding detection method for grid-connected inverter with droop control ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 7 ）： 123 - 129 .

张孝军，徐宇新，王阳光，等 . 下垂控制下考虑负荷电压与频率特性时过欠电压与过欠频率检测盲区分析［J］. 电力自动化设备， 2020 ， 40 （ 7 ）： 218 - 224 .

ZHANG Xiaojun ， XU Yuxin ， WANG Yangguang ， et al . Non-detection zone analysis of OUV and OUF considering load voltage and frequency characteristics under droop control ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2020 ， 40 （ 7 ）： 218 - 224 .

苏虎，曹炜，孙静，等 . 基于改进下垂控制的微网协调控制策略［J］. 电力系统保护与控制， 2014 ， 42 （ 11 ）： 92 - 98 .

SU Hu ， CAO Wei ， SUN Jing ， et al . Micro-grid coordinated control strategy based on improved droop control ［J］. Power System Protection and Control ， 2014 ， 42 （ 11 ）： 92 - 98 .

刘子文，苗世洪，范志华，等 . 基于自适应下垂特性的孤立直流微电网功率精确分配与电压无偏差控制策略［J］. 电工技术学报， 2019 ， 34 （ 4 ）： 795 - 806 .

LIU Ziwen ， MIAO Shihong ， FAN Zhihua ， et al . Accurate power allocation and zero steady-state error voltage control of the islanding DC microgrid based on adaptive droop characteristics ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2019 ， 34 （ 4 ）： 795 - 806 .

梁海峰，郑灿，高亚静，等 . 微网改进下垂控制策略研究［J］. 中国电机工程学报， 2017 ， 37 （ 17 ）： 4901 - 4910 .

LIANG Haifeng ， ZHENG Can ， GAO Yajing ， et al . Research on improved droop control strategy for microgrid ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2017 ， 37 （ 17 ）： 4901 - 4910 .

诸骏伟 . 电力系统分析（上册）［M］. 北京：中国电力出版社， 1995 ．

ZHU Junwei . Power system analysis （first volume）［M］. Beijing ： China Electric Power Press ， 1995 .

秦本双，徐永海 . 多虚拟同步机并网系统功频振荡模态分析［J/OL］. 中国电机工程学报［ 2020-12-14 ］. http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.TM.20201201.1407.003.html http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.TM.20201201.1407.003.html .

QIN Benshuang ， XU Yonghai . Modal analysis of multi-virtual synchronous machine grid-connected power-frequency oscillation ［J/OL］. Proceedings of the CSEE ［ 2020-12-14 ］. http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.TM.20201201.1407.003.html http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.TM.20201201.1407.003.html .

姚骏，杜红彪，周特，等 . 微网逆变器并联运行的改进下垂控制策略［J］. 电网技术， 2015 ， 39 （ 4 ）： 932 - 938 .

YAO Jun ， DU Hongbiao ， ZHOU Te ， et al . Improved droop control strategy for inverters parallel operation in micro-grid ［J］. Power System Technology ， 2015 ， 39 （ 4 ）： 932 - 938 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

孤岛检测的关键特征识别及元学习方法

改进的主动频率偏移孤岛检测算法

Deep Learning Based Stability Analysis of DC Microgrid with Constant Power Loads

Islanding Detection Method for Multiple Distributed Generators Based on Fixed Frequency Control of Inverter

Related Author

ZHANG Peichao

ZHANG Xueguang

WANG Rui

LIU Xinlong

XU Dianguo

YANG Jian

LIU Xiao

DONG Mi

Related Institution

Key Laboratory of Control of Power Transmission and Conversion, Ministry of Education, School of Electronic Information and Electrical Engineering, Shanghai Jiao Tong University

Department of Electrical Engineering， Harbin Institute of Technology

Guodian Nanjing Automation Co. Ltd.

School of Automation, Central South University

Institute of Plasma Physics, Chinese Academy of Sciences

⁰