《DL-光伏發(fā)電站逆變器防孤島效應檢測技術(shù)規(guī)程》

ICS

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DL

中華人民共和國電力行業(yè)標準

XX/TXXXXX—XXXX

光伏發(fā)電站逆變器防孤島效應檢測

技術(shù)規(guī)程

Theanti-islandingtestprocedureforinverterofutility-interconnectedphotovoltaic

powerstation

（IEC62116:2008,MOD）

（征求意見稿）

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實施

發(fā)布

/TXXXXX—XXXX

目??次

前言.................................................................................II

1范圍...............................................................................1

2規(guī)范性引用文件.....................................................................1

3術(shù)語和定義.........................................................................1

4檢測電路...........................................................................2

5檢測設(shè)備...........................................................................3

6檢測方法...........................................................................5

7檢測文件記錄.......................................................................7

附錄A（資料性附錄）光伏系統(tǒng)的孤島效應..............................................12

附錄B（規(guī)范性附錄）含有獨立孤島檢測裝置的逆變器孤島檢測............................13

附錄C（資料性附錄）門阻信號........................................................15

I

/TXXXXX—XXXX

光伏發(fā)電站逆變器防孤島效應檢測技術(shù)規(guī)程

1范圍

本標準規(guī)定了光伏發(fā)電站逆變器孤島防護措施有效性的檢測條件、檢測設(shè)備和檢測方法。

本標準適用于并網(wǎng)型光伏逆變器，不適用于離網(wǎng)型光伏逆變器。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB/T19964-2012光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件：

3.1

孤島islanding

包含負荷和電源的部分電網(wǎng)，從主網(wǎng)脫離后繼續(xù)孤立運行的狀態(tài)。

3.2

計劃性孤島intentionalislanding

有計劃形成的孤島，用于恢復或維持受故障影響的某一局部電網(wǎng)的電力。供電電源和負載可以是用

戶側(cè)與和電網(wǎng)側(cè)的任意組合。

3.3

非計劃孤島unintentionalislanding

一種非計劃、不受控的孤島狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，孤島內(nèi)的供電電源如繼續(xù)向并入的電網(wǎng)供電將產(chǎn)

生一定的危害，詳見附錄A。

3.4

品質(zhì)因數(shù)qualityfactorQf

孤島測試負載諧振程度的一種表示：

L

QfRC.............................................................................(1)

1

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式中：

Qf—品質(zhì)因數(shù)；

R—有功負載阻抗；

C—無功負載電容量（包括并聯(lián)電容器）；

L—無功負載電感。

當將C和L調(diào)諧到電源系統(tǒng)基頻時，若以P表示諧振電路的有功功率；QL表示感抗負載中的無功功率；

QC表示容抗負載中的無功功率，則Qf可以用下式得出：

Qf(1P)QLQC.................................................................(2)

式中：

P—有功功率，單位為W；

QL—感性負載無功功率，單位為Var；

QC—容性負載無功功率，單位為Var。

注：如果被測設(shè)備輸出側(cè)有儲能元件，在計算Q值時，應將該儲能元件參數(shù)考慮進去。

3.5

孤島運行時間run-ontimetR

為開關(guān)S1（圖1）置于斷位到被測設(shè)備中止輸出電流之間的時間間隔。

3.6

中止信號stoppingsignal

由逆變器產(chǎn)生的信號，指示其與電網(wǎng)并網(wǎng)連接輸出端口的電能已經(jīng)被切斷。

4檢測電路

檢測使用如圖1所示的檢測電路。

如設(shè)備生產(chǎn)商需要外部連接或配置獨立變壓器，變壓器應為待測產(chǎn)品的一部分，并應接在被測設(shè)備

與圖1中所示的阻抗、感抗、容抗（RLC）負載之間。

表1和圖1規(guī)定了應檢測的項目參數(shù)。第7章規(guī)定了檢測報告應記載的檢測參數(shù)項目。

表1測試參數(shù)

參數(shù)符號單位

被測設(shè)備的直流輸入

直流電壓VDCV

直流電流IDCA

直流功率PDCW

被測設(shè)備交流輸出

a,b,c

交流電壓VEUTV

a,b,c

交流電流IEUTA

a

有功功率PEUTW

a

無功功率QEUTVar

2

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參數(shù)符號單位

電壓波形b,c,d,e

電流波形b,c,d,e

被測設(shè)備輸出控制信號

孤島作用時間tRS

中止信號fSS

測試負載a

阻性負載電流IRA

感性負載電流ILA

容性負載電流ICA

電網(wǎng)電源a

g

電網(wǎng)提供有功功率PACW

g

電網(wǎng)提供無功功率QACVar

g

電網(wǎng)提供電流IACA

a記錄打開開關(guān)S1前測量的值。

b電壓傳感器和電流傳感器的響應時間應該滿足測量設(shè)備采樣率的要求。

c應測量所有相的交流電壓和電流波形。

d波形數(shù)據(jù)應從孤島測試開始時記錄，直到被測設(shè)備停止輸出。時間測量的準確度和分辨率應大于1ms。

e記錄波形時，S1打開和中止信號的同步信號應同時記錄。

f如果被測設(shè)備的停止信號可被監(jiān)測，應使用此信號。

g信號應進行過濾以提供基波頻率值。基波值將忽略電網(wǎng)電壓失真引起的諧波干擾。

圖1逆變器孤島檢測的檢測電路

5檢測設(shè)備

5.1檢測儀器

3

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使用具有存儲功能的檢測裝置觀測波形。記錄時間從測試開始時刻到被測設(shè)備停止輸出為止。

對于三相被測設(shè)備，測試和監(jiān)測設(shè)備應記錄所有相位的電流以及相電壓或線電壓、有功功率、無功

功率的基頻值。宜使用10kHz或更高的采樣頻率，測量精度應至少為被測設(shè)備標稱輸出電壓和標稱輸出

電流的1％。

5.2直流電源

測試中宜使用可控直流電源，條件不具備時，也可使用光伏方陣。直流電源應能提供被測設(shè)備的最

大輸入電流。

直流電源應能提供滿足第六章所述檢測要求的電壓和電流。

5.2.1光伏方陣模擬器

光伏方陣模擬器應能模擬光伏方陣的電流電壓特性和時間響應特性。測試應在表2規(guī)定的輸入電壓

條件下進行，且輸入電流不超過額定光伏輸入電流1.5倍，測試方法中指定的特殊條件除外。

表2光伏方陣模擬器技術(shù)規(guī)范

項目條件

輸出功率應使被測設(shè)備產(chǎn)生最大輸出功率和表5檢測條件中規(guī)定的其他功率等級

當測試負載以5%變化時，響應時間應能在小于1ms的時間內(nèi)將輸出電流穩(wěn)定在其終值的

響應速度a

10%以內(nèi)

除了由被測設(shè)備最大功率跟蹤引起的變化外，模擬器的輸出功率在整個測試期間應穩(wěn)定在

穩(wěn)定度

規(guī)定的功率等級，偏差小于2％。

填充因子b0.25~0.8

a一定的響應速度可避免MPPT控制系統(tǒng)、被測設(shè)備直流側(cè)的脈動頻率或主動防孤島方法造成的影響。

b

填充因子=(Vmn×Imn)/(Voc×Isc),其中Vmn和Imn分別是最大功率點的電壓和電流。Voc是開路電壓，Isc是短路電流。

5.2.2串接阻抗限制電流電壓的直流電源

應能在被測設(shè)備的最小和最大輸入電壓下使被測設(shè)備達到最大輸入功率。

該直流電源提供的電流和電壓應可調(diào)節(jié)。

可選擇或調(diào)整串聯(lián)電阻（或并聯(lián)電阻）用來調(diào)整填充因子，使其達到表2所要求的范圍值。

5.2.3光伏方陣

應能在被測設(shè)備的最小和最大輸入電壓下使被測設(shè)備達到最大輸入功率，在整個測試期間，太陽光

輻照度的變化量應小于2%。

為了達到6.1條規(guī)定的輸入電壓和功率等級，可調(diào)整光伏方陣排列方式。

表3光伏方陣技術(shù)規(guī)范

項目條件

輸出功率滿足使被測設(shè)備產(chǎn)生最大輸出功率和表5檢測條件中規(guī)定的其他功率等級

4

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氣候條件輻照度，環(huán)境溫度等

5.3交流電源

可使用公共電網(wǎng)或交流電源，應符合表4規(guī)定的條件。

表4交流電源技術(shù)規(guī)范

項目條件

電壓標稱值的±2.0%

電壓諧波畸變率（THD）<2.5%

頻率標稱值的±0.1Hz

相角差a120°±5°

a僅適用于三相電源

5.4交流負載

應在被測設(shè)備和交流電源之間并接可以調(diào)整的電阻器，電容器和電抗器。也可以使用類似的負載源，

例如電子負載，但應能確保結(jié)果的一致性。

所有的交流負載必須滿足所有檢測條件規(guī)定的額定等級，并可以通過調(diào)節(jié)以滿足所有測試條件要

求。為確保Qf值的精確性，在檢測電路中應使用無感阻抗、低耗電感和具有低串聯(lián)有效內(nèi)阻和串聯(lián)有效

電感的電容器。如果使用鐵心電感，在標稱電壓條件下工作時，電感電流的THD不得超過2%。

6檢測方法

6.1檢測步驟

對于由單相和三相逆變器組成的被測設(shè)備，按以下要求進行檢測。測試使用RLC負載，使其在被測

設(shè)備的額定頻率上諧振，并與被測設(shè)備輸出功率匹配。對于三相被測設(shè)備，所有相上的負載應達到平衡，

圖1中的開關(guān)S1應斷開所有相。本測試應在被測設(shè)備處在表5給出的條件下進行測試，此時，功率和電

壓值應為被測設(shè)備額定值的某個百分比值。

對于具有獨立孤島檢測裝置的被測設(shè)備，應按照附錄B的要求進行測試。

被測設(shè)備設(shè)置的電壓和頻率跳閘參數(shù)（幅值和時間）會對測得的孤島運行時間產(chǎn)生影響。應能通過

此測試驗證被測設(shè)備在設(shè)定值上，包括更為嚴格的設(shè)定值上具有可靠的孤島防護（例如，如果被測設(shè)備

通過了標稱頻率跳閘設(shè)置為±1.5Hz的測試，對于±0.5Hz或更為嚴格的設(shè)置，在測得的最長運行時間內(nèi)也

會跳閘）。當把設(shè)定值調(diào)整到超出本測試的各設(shè)定值時，則被測設(shè)備的孤島運行時間可能會延長。本測

試步驟中推薦的標稱頻率±1.5Hz頻率設(shè)置以及標稱電壓±15%的電壓設(shè)置已可滿足大多數(shù)公用電網(wǎng)要

求。

表5檢測條件

cd

條件被測設(shè)備輸出功率，PEUT被測設(shè)備輸入電壓被測設(shè)備跳閘設(shè)置

A最大功率a大于額定輸入電壓范圍的90%生產(chǎn)商規(guī)定的電壓和頻

率跳閘設(shè)置

B最大功率的50%~66%額定輸入電壓范圍的50%±10%將電壓和頻率跳閘設(shè)置

設(shè)定為標稱值

5

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C最大功率的25%~33%b小于額定輸入電壓范圍的10%將電壓和頻率跳閘設(shè)置

設(shè)定為標稱值

a被測設(shè)備最大功率輸出條件應利用最大允許輸入功率實現(xiàn)。實際輸出功率可以超過標稱額定輸出功率。

b如果被測設(shè)備的最小輸出功率大于額定輸出功率的33%，該項測試使用被測設(shè)備的最小輸出功率進行。

c根據(jù)被測設(shè)備的輸入電壓范圍計算。例如，如果輸入電壓范圍在X和Y之間，那么額定輸入電壓的

90%=X+0.9×(Y-X)。在任何情況下，被測設(shè)備都不應在的允許輸入電壓范圍以外工作。

d生產(chǎn)商應提供被測設(shè)備的電壓和頻率跳閘幅值和時間。如果被測設(shè)備的電壓和頻率跳閘幅值和時間可設(shè)

置，宜將參數(shù)設(shè)置為下表要求的設(shè)置值，可滿足大多數(shù)公共電網(wǎng)的要求。

參數(shù)幅值時限（S）

過電壓115%的標稱電壓2

欠電壓85%的標稱電壓2

過頻率高于標稱頻率1.5Hz1

欠頻率低于標稱頻率1.5Hz1

如果被測設(shè)備可設(shè)置快速過壓/欠壓和過頻/欠頻，生產(chǎn)商應相應擴大值的范圍。

檢測步驟如下：

a)根據(jù)表5確定所測試被測設(shè)備的輸出功率，PEUT。在測試過程中，可按照測試方便的原則任意

安排條件A、B、C的測試順序；

b)調(diào)節(jié)直流電源，使被測設(shè)備工作在所確定的PEUT，按照以下步驟測量被測設(shè)備的無功功率QEUT。

合上開關(guān)S1。在本地負載不接入的情況下（S2開路，此時未連接RLC負載）將被測設(shè)備接

入測試系統(tǒng)，開啟被測設(shè)備，使其在a)步驟確定的輸出條件下運行，測量基頻（50Hz）下有

功功率和無功功率,PAC和QAC。本步驟測得的無功功率QAC在接下來的測試中將做為QEUT；

注：通過直流電源提供足夠的輸入功率使被測設(shè)備在不自動保護的前提下達到最高輸出，來實現(xiàn)條件A中被測設(shè)備

的輸出功率。條件B中的被測設(shè)備輸出功率宜通過調(diào)節(jié)直流電源來達到（如果被測設(shè)備允許該運行模式）。條

件C中的被測設(shè)備輸出功率宜利用逆變器自身的控制功能限制到規(guī)定的輸出（如果被測設(shè)備允許該運行模式）。

c)關(guān)閉被測設(shè)備并斷開開關(guān)S1；

注：如果RLC負載可實時調(diào)節(jié)，則可以將S1保持閉合。

d)按以下步驟調(diào)整RLC電路，使Qf滿足Qf=1.0±0.05：

1)利用關(guān)系式QL=Qf×PEUT=1.0×PEUT確定使RLC電路達到諧振所需的電感量；

2)將電感做為RLC電路的首先接入元件，將電感量調(diào)整到QL；

3)將電容器接入與電感并聯(lián)連接，將電容量調(diào)整至QC+QL=-QEUT；

4)接入電阻器，使RLC電路中消耗的功率等于PEUT；

注：先調(diào)節(jié)感抗使測量環(huán)境在低諧波狀態(tài)。其次調(diào)節(jié)容抗使阻抗增加時電壓保持穩(wěn)定。隨后接入并調(diào)節(jié)阻性并聯(lián)負

載。

e)閉合開關(guān)S2，將在步驟d)中確定的RLC負載電路與被測設(shè)備接合。再閉合開關(guān)S1，啟動被

測設(shè)備，確定輸出功率為步驟a)所確定的功率。按需要調(diào)整R、L、C，確保流過S1的每一相

電流IAC的基頻分量為0A，允許誤差為逆變器恒定狀態(tài)時額定電流的±1%；

注：以上步驟的目的是使有功功率和無功功率的基頻分量為零輸出，或者使流過開關(guān)S1的電流值為零。系統(tǒng)發(fā)生諧

振時將在檢測電路中產(chǎn)生諧波電流，這些諧波可能使流過開關(guān)S1的功率和電流值無法為零。由于檢測設(shè)備固有

的測量誤差以及可能受諧波電流的影響，應對檢測電路進行微調(diào)，以達到最平衡的孤島狀態(tài)。

f)切斷開關(guān)S1啟動試驗。記錄切斷S1開始直至被測設(shè)備輸出降低并維持在其額定輸出電流值

的±1%以內(nèi)所需的時間，記為孤島運行時間tR。附錄C給出了使用門阻信號的測量方法；

g)對于表5中的檢測條件A（100%），調(diào)整負載的有功功率和無功功率使其達到表6陰影區(qū)給

出的各個負載不平衡條件。表6中的值表征的是步驟d)和e)中所確定標稱值的變化量，以這

些標稱值的百分比表示。表6中的值給出的是流過圖1中S1的有功功率和無功功率，正值代

表功率流從被測設(shè)備到交流電源。每次調(diào)整之后都要進行孤島檢測和記錄孤島作用時間。如果

6

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任一次測得的孤島作用時間超過了額定平衡條件下測得的孤島作用時間，那么就需要按照非陰

影區(qū)的條件參數(shù)進行檢測。如果在不平衡條件下的孤島運行時間沒有超過平衡條件下測得的孤

島運行時間，可以認為本部分的測試已順利完成；

h)對于檢測條件B和C，只需調(diào)整負載的無功功率，在表7給出的工作點的95％至105％總范

圍內(nèi)調(diào)整，每次試驗調(diào)整量大約1.0%，表7中的值表示的是流過圖1是S1的無功功率，正值

代表功率流從被測設(shè)備到交流電源，每次調(diào)整之后都要進行孤島檢測和記錄孤島作用時間。如

果在95％至105％的各點上，孤島作用時間仍然增加，再以1％的增量繼續(xù)進行測試，直至孤

島作用時間開始下降。如果逆變器具備輸出功率調(diào)節(jié)功能，檢測條件C宜通過逆變器自身控

制措施控制輸出功率來實現(xiàn)，而不是通過限制直流電源的輸出來實現(xiàn)。

表6檢測條件A的負載不平衡

與負載有功功率、無功功率標稱值的百分比

-10，+10-5，+100，+10+5，+10+10，+10

-10，+5-5，+50，+5+5，+5+10，+5

-10，0-5，0+5，0+10，0

-10，-5-5，-50，-5+5，-5+10，-5

-10，-10-5，-100，-10+5，-10+10，-10

表7檢測條件B和檢測條件C的負載不平衡

與負載有功功率、無功功率標稱值的百分比

0，-5

0，-4

0，-3

0，-2

0，-1

0，+1

0，+2

0，+3

0，+4

0，+5

7檢測文件記錄

至少應在檢驗報告中記錄并保留下列信息：

a)被測設(shè)備的規(guī)格參數(shù)。表8給出了應記錄和說明的參數(shù)示例。

b)檢測結(jié)果，表9給出了應記錄和說明的實際測量結(jié)果示例。

c)檢測電路框圖。

d)檢測儀器和設(shè)備的技術(shù)規(guī)格。表10給出了應記錄和說明的參數(shù)示例。

e)所有檢測配置狀況和程序的細節(jié)信息，例如，達到規(guī)定的負載條件和被測設(shè)備輸出條件的方法。

f)檢測實驗室被認可要求的所有附加信息。

7

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表8生產(chǎn)商提供的被測設(shè)備規(guī)格參數(shù)（示例）

參數(shù)值備注

1）額定值

a)最大輸出功率

b)直流電壓范圍

c)直流電流限制

d)交流電壓范圍

e)頻率范圍

f)交流電流限制

g)效率

h)電壓和頻率跳閘設(shè)定值

（幅值和時間）

i)其他軟件設(shè)定值

j)軟件版本

2）其它

a)顯示

b)溫度范圍

c)濕度

d)尺寸

e)重量

表9檢測條件和孤島運行時間列表（示例）

輸出功率逆變器輸出負載無功孤島運實測直流電

設(shè)定負載無

次數(shù)指令信號有功功率偏功率偏移行時間PEUTQf壓

功功率（%）V

（%）移比例（%）比例（%）（ms）(W)DC

110010000

2666600

3333300

4100100-5-5

5100100-50

8

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輸出功率逆變器輸出負載無功孤島運實測直流電

設(shè)定負載無

次數(shù)指令信號有功功率偏功率偏移行時間PEUTQf壓

功功率（%）V

（%）移比例（%）比例（%）（ms）(W)DC

6100100-5+5

71001000-5

81001000+5

9100100+5-5

10100100+50

11100100+5+5

1266660-5

1366660-4

1466660-3

1566660-2

1666660-1

17666601

18666602

19666603

20666604

21666605

2233330-5

2333330-4

2433330-3

2533330-2

2633330-1

27333301

28333302

29333303

30333304

31333305

表10檢測儀器和設(shè)備的技術(shù)規(guī)格（示例）

項目規(guī)格參數(shù)備注

9

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項目規(guī)格參數(shù)備注

1）直流電源

a)電壓范圍

b)電流范圍

2）交流電源

a)輸出相

b)輸出容量

c)輸出電壓（含精度）

d)輸出頻率（含精度）

e)電壓穩(wěn)定性

f)輸出電壓失真

3）數(shù)字表

a)電壓測量范圍

b)電流測量范圍

c)頻率測量范圍

d)測試項目

4）波形記錄儀

a)采樣速率

b)記錄儀器

c)時間精度

5）交流負載

a)阻性負載

最大工作電壓

電流范圍

功率容量

b)感性負載

最大工作電壓

電流范圍

功率容量

10

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項目規(guī)格參數(shù)備注

c)容性負載

最大工作電壓

電流范圍

功率容量

11

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AA

附錄A

（資料性附錄）

光伏系統(tǒng)的孤島效應

孤島效應是指電網(wǎng)中的負載和發(fā)電電源的一部分與電網(wǎng)其余部分相互隔離后繼續(xù)工作的狀態(tài)。當為

負載提供的電力不受電力管理部門控制時（電壓、頻率等）非計劃孤島就發(fā)生了。這種狀態(tài)是不受控的

也是不允許的。

公共電網(wǎng)停電有多種原因，例如：

—電力公司檢測到某運行故障，控制斷路裝置切斷電力；

—由于設(shè)備故障導致正常的公共電源斷開；

—斷開公共電網(wǎng)的配電系統(tǒng)和用戶負載；

—人為失誤或惡意破壞；

—自然因素。

鑒于以上諸原因，應避免由用戶側(cè)的分布式電源產(chǎn)生的非計劃孤島現(xiàn)象：

—由于電力公司不能控制和管理孤島中的電壓和頻率，這種電力失控狀態(tài)可能會對用戶側(cè)的設(shè)備造

成損壞。對于連接電力線上的用戶設(shè)備，由于電壓或頻率超出可承受的范圍將可能造成設(shè)備損壞。

—孤島現(xiàn)象可能干擾電力部門恢復電網(wǎng)正常運行；

—如果出現(xiàn)孤島現(xiàn)象，會導致線路在應該與所有電源斷開的情況下仍然帶電，可能會給線路工作人

員帶來危險；

—孤島重新接入后，由于相位差的原因，可能使電網(wǎng)再次跳閘或損壞配電設(shè)備和其它接入設(shè)備。

監(jiān)控公共電力系統(tǒng)的電壓和頻率，且僅允許這些逆變器在其參數(shù)不超出規(guī)定限值的情況下并網(wǎng)工

作，可以較容易的避免大多數(shù)的孤島現(xiàn)象。然而，存在下述可能性：由用戶側(cè)的發(fā)電電源（或多個電源

的集合）提供的電力與負載完全匹配，以至于電壓和頻率都沒有超過規(guī)定限值。除非采用其它措施進行

控制，否則，只要用戶側(cè)電源和負載繼續(xù)維持相對匹配，該系統(tǒng)會繼續(xù)運行。盡管這種情況發(fā)生的概率

極低，但仍然是一個隱患。因此，有必要進行附加控制，監(jiān)控非計劃孤島的發(fā)生，將光伏系統(tǒng)從電力線

路中分離，直至公共電力系統(tǒng)恢復正常運行。

可以縮短電壓和頻率的異常跳閘范圍來進一步降低上述現(xiàn)象發(fā)生的概率，但是，該方法無法徹底避

免上述現(xiàn)象的發(fā)生，還會增加誤跳閘的次數(shù)。

徹底解決電源和負載完全匹配狀態(tài)下非計劃孤島的發(fā)生，比較有效解決辦法是使用帶有防孤島保護

程序的逆變器，該逆變器能在失去公共電網(wǎng)控制的情況下測量有效參數(shù)或能主動使孤島失去平衡。

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