孤島檢測(cè)方法

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)孤島現(xiàn)象檢測(cè)方法孤島現(xiàn)象的檢測(cè)方法根據(jù)技術(shù)特點(diǎn)，可以分為三大類：被動(dòng)檢測(cè)方法、主動(dòng)檢測(cè)方法和開(kāi)關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法(基于通訊的方法)。 一、被動(dòng)檢測(cè)方法被動(dòng)式方法利用電網(wǎng)斷電時(shí)逆變器輸出端電壓、頻率、相位或諧波的變化進(jìn)行孤島效應(yīng)檢測(cè)。但當(dāng)光伏系統(tǒng)輸出功率與局部負(fù)載功率平衡，則被動(dòng)式檢測(cè)方法將失去孤島效應(yīng)檢測(cè)能力，存在較大的非檢測(cè)區(qū)域(Non-Detection Zone，簡(jiǎn)稱NDZ)。并網(wǎng)逆變器的被動(dòng)式反孤島方案不需要增加硬件電路，也不需要單獨(dú)的保護(hù)繼電器。 1)過(guò)/欠壓和高

2、/低頻率檢測(cè)法過(guò)/欠電壓和高/低頻率檢測(cè)法是在公共耦合點(diǎn)的電壓幅值和頻率超過(guò)正常范圍時(shí)，停止逆變器并網(wǎng)運(yùn)行的一種檢測(cè)方法。逆變器工作時(shí)，電壓、頻率的工作范圍要合理設(shè)置，允許電網(wǎng)電壓和頻率的正常波動(dòng)，一般對(duì)220V/50Hz電網(wǎng)，電壓和頻率的工作范圍分別為194VV242V、49.5Hzf50.5Hz。如果電壓或頻率偏移達(dá)到孤島檢測(cè)設(shè)定閥值，則可檢測(cè)到孤島發(fā)生。然而當(dāng)逆變器所帶的本地負(fù)荷與其輸出功率接近于匹配時(shí)，則電壓和頻率的偏移將非常小甚至為零，因此該方法存在非檢測(cè)區(qū)。這種方法的經(jīng)濟(jì)性較好，但由于非檢測(cè)區(qū)較大，所以單獨(dú)使用OVR/UVR和OFR/UFR孤島檢測(cè)是不夠的。 2)電壓諧波檢測(cè)法電壓

3、諧波檢測(cè)法(Harmonic Hetection)通過(guò)檢測(cè)并網(wǎng)逆變器的輸出電壓的總諧波失真(totalharmonic distortion-THD)是否越限來(lái)防止孤島現(xiàn)象的發(fā)生，這種方法依據(jù)工作分支電網(wǎng)功率變壓器的非線性原理。如圖4-2，發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)工作時(shí)，其輸出電流諧波將通過(guò)公共耦合點(diǎn)a點(diǎn)流入電網(wǎng)。由于電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)阻抗很小，因此a點(diǎn)電壓的通常較低，一般此時(shí)Va的THD總是低于閾值(一般要求并網(wǎng)逆變器的THD小于額定電流的5%)。當(dāng)電網(wǎng)斷開(kāi)時(shí)，由于負(fù)載阻抗通常要比電網(wǎng)阻抗大得多，因此a點(diǎn)電壓(諧波電流與負(fù)載阻抗的乘積)將產(chǎn)生很大的諧波，通過(guò)檢測(cè)電壓諧波或諧波的變化就能有效地檢測(cè)到孤島效應(yīng)的發(fā)生

4、。但是在實(shí)際應(yīng)用中，由于非線性負(fù)載等因素的存在，電網(wǎng)電壓的諧波很大，諧波檢測(cè)的動(dòng)作閥值不容易確定，因此，該方法具有局限性。 3)電壓相位突變檢測(cè)法(PJD)電壓相位突變檢測(cè)法（Phase Jump Detection，PJD）是通過(guò)檢測(cè)光伏并網(wǎng)逆變器的輸出電壓與電流的相位差變化來(lái)檢測(cè)孤島現(xiàn)象的發(fā)生。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)通常工作在單位功率因數(shù)模式，即光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)輸出電流電壓(電網(wǎng)電壓)同頻同相。當(dāng)電網(wǎng)斷開(kāi)后，出現(xiàn)了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)單獨(dú)給負(fù)載供電的孤島現(xiàn)象，此時(shí)，a點(diǎn)電壓由輸出電流和負(fù)載阻抗Z所決定。由于鎖相環(huán)的作用，Io與a點(diǎn)電壓僅僅在過(guò)零點(diǎn)發(fā)生同步，在過(guò)零點(diǎn)之間，Io跟隨系統(tǒng)內(nèi)部的參

5、考電流而不會(huì)發(fā)生突變，因此，對(duì)于非阻性負(fù)載，a點(diǎn)電壓的相位將會(huì)發(fā)生突變，如圖4-3所示，從而可以采用相位突變檢測(cè)方法來(lái)判斷孤島現(xiàn)象是否發(fā)生。相位突變檢測(cè)算法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。但當(dāng)負(fù)載阻抗角接近零時(shí)，即負(fù)載近似呈阻性，由于所設(shè)閥值的限制，該方法失效。被動(dòng)檢測(cè)法一般實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較簡(jiǎn)單，然而當(dāng)并網(wǎng)逆變器的輸出功率與局部電網(wǎng)負(fù)載的功率基本接近，導(dǎo)致局部電網(wǎng)的電壓和頻率變化很小時(shí)，被動(dòng)檢測(cè)法就會(huì)失效，此方法存在較大的非檢測(cè)區(qū)。 二、主動(dòng)檢測(cè)方法主動(dòng)式孤島檢測(cè)方法是指通過(guò)控制逆變器，使其輸出功率、頻率或相位存在一定的擾動(dòng)。電網(wǎng)正常工作時(shí)，由于電網(wǎng)的平衡作用，檢測(cè)不到這些擾動(dòng)。一旦電網(wǎng)出現(xiàn)故障，逆變器輸出的擾動(dòng)

6、將快速累積并超出允許范圍，從而觸發(fā)孤島效應(yīng)檢測(cè)電路。該方法檢測(cè)精度高，非檢測(cè)區(qū)小，但是控制較復(fù)雜，且降低了逆變器輸出電能的質(zhì)量。目前并網(wǎng)逆變器的反孤島策略都采用被動(dòng)式檢測(cè)方案加上一種主動(dòng)式檢測(cè)方案相結(jié)合。 1）頻率偏移檢測(cè)法(AFD)頻率偏移檢測(cè)法(Active Frequency Drift,AFD)是目前一種常見(jiàn)的主動(dòng)擾動(dòng)檢測(cè)方法。采用主動(dòng)式頻移方案使其并網(wǎng)逆變器輸出頻率略微失真的電流，以形成一個(gè)連續(xù)改變頻率的趨勢(shì)，最終導(dǎo)致輸出電壓和電流超過(guò)頻率保護(hù)的界限值，從而達(dá)到反孤島效應(yīng)的目的。 2）滑模頻漂檢測(cè)法(SMS)滑模頻率漂移檢測(cè)法（Slip-Mode Frequency Shift，SM

7、S）是一種主動(dòng)式孤島檢測(cè)方法。它控制逆變器的輸出電流，使其與公共點(diǎn)電壓間存在一定的相位差，以期在電網(wǎng)失壓后公共點(diǎn)的頻率偏離正常范圍而判別孤島。正常情況下，逆變器相角響應(yīng)設(shè)計(jì)在系統(tǒng)頻率附近范圍內(nèi)，單位功率因數(shù)時(shí)逆變器相角比RLC負(fù)載增加的快。當(dāng)逆變器與配電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，配電網(wǎng)通過(guò)提供固定的參考相角和頻率，使逆變器工作點(diǎn)穩(wěn)定在工頻。當(dāng)孤島形成后，如果逆變器輸出電壓頻率有微小波動(dòng)逆變器相位響應(yīng)曲線會(huì)使相位誤差增加，到達(dá)一個(gè)新的穩(wěn)定狀態(tài)點(diǎn)。新?tīng)顟B(tài)點(diǎn)的頻率必會(huì)超出OFR/UFR動(dòng)作閥值，逆變器因頻率誤差而關(guān)閉。此檢測(cè)方法實(shí)際是通過(guò)移相達(dá)到移頻，與主動(dòng)頻率偏移法AFD一樣有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、無(wú)需額外硬件、孤島檢測(cè)

8、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，也有類似的弱點(diǎn)，即隨著負(fù)載品質(zhì)因數(shù)增加，孤島檢測(cè)失敗的可能性變大。 3）周期電流干擾檢測(cè)法（ACD）周期電流擾動(dòng)法（Alternate CurrentDisturbances，ACD）是一種主動(dòng)式孤島檢測(cè)法。對(duì)于電流源控制型的逆變器來(lái)說(shuō),每隔一定周期, 減小光伏并網(wǎng)逆變器輸出電流, 則改變其輸出有功功率。當(dāng)逆變器并網(wǎng)運(yùn)行時(shí), 其輸出電壓恒定為電網(wǎng)電壓；當(dāng)電網(wǎng)斷電時(shí), 逆變器輸出電壓由負(fù)載決定。每每到達(dá)電流擾動(dòng)時(shí)刻,輸出電流幅值改變,則負(fù)載上電壓隨之變化,當(dāng)電壓達(dá)到欠電壓范圍即可檢測(cè)到孤島發(fā)生。 4）頻率突變檢測(cè)法(FJ)頻率突變檢測(cè)法是對(duì)AFD的修改，與阻抗測(cè)量法相類似。FJ檢測(cè)在輸出電流波形(不是每個(gè)周期)中加入死區(qū)，頻率按照預(yù)先設(shè)置的模式振動(dòng)。例如，在第四個(gè)周期加入死區(qū)，正常情況下，逆變器電流引起頻率突變，但是電網(wǎng)阻止其波動(dòng)。孤島形成后，F(xiàn)J通過(guò)對(duì)頻率加入偏差，檢測(cè)逆變器輸出電壓頻率的振動(dòng)模式是否符合預(yù)先設(shè)定的振動(dòng)模式來(lái)檢測(cè)孤島現(xiàn)象是否發(fā)生。這種檢測(cè)方法的優(yōu)點(diǎn)是：如果振動(dòng)模式足夠成熟，使用單臺(tái)逆變器工作時(shí)，F(xiàn)J防止孤島現(xiàn)象的發(fā)生是有效的，但是在多臺(tái)逆變器運(yùn)行的情況下，如果頻率偏移方向不相同，會(huì)降低孤島檢測(cè)的效率和有效性。 三、其他方法孤島效應(yīng)檢測(cè)除了上述普遍采用的被動(dòng)法和主動(dòng)法，還有一些逆變器外部的檢測(cè)方法。如“網(wǎng)側(cè)阻抗插值法”，該