几种常见的孤岛检测方法

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1、几种常见的孤岛检测方法关键词：孤岛是指当电X由于电器故障、误操作或自然因素等原因中断供电时，发电系统未能及时检测出停电状态并脱离电X，使发电系统和周围的负载组成一个电力公司无法控制的自供给供电系统。发电系统并X运行时如果处于孤岛状态将会对设备造成损坏，影响电力系统安全正常运行，严重时甚至可能威胁线路检修人员的人身安全。因此，研究孤岛检测方法及保护措施，将孤岛产生的危害降低到最小，具有重要的现实意义。1．分布式同步发电机孤岛的本地检测1.1基于频率的无源孤岛检测方法分布式发电系统与大电X并X运行时，频率基

2、本不变。当孤岛形成时，电源与负载之间可能存在严重的功率失衡，系统的频率会发生变化，因此可通过测量频率偏差和变化速率探测孤岛。基于频率检测的继电器可分为：频率继电器、频率变化率继电器(RateofChangeofFrequency，ROCOF)和相位突变继电器(VectorSurgeRelay，VSR)。频率继电器测量DG端电压的频率，根据频率是否高于或低于频率阈值来检测孤岛。当孤岛中有多个分布式发电机时，频率继电器可能互相干扰，影响其它继电器测量准确性；该方法NDZ很大，如果孤岛中负荷功率缺额低于10%

3、-30%，则不能有效地检测到孤岛。ROCOF测量发电设备的频率变化率。频率变化率的阈值一般整定在0.10Hz/s-1.20Hz/s之间。ROCOF的一个重要特性是具有最小电压闭锁功能，如果电压低于，ROCOF输出的跳闸信号将被闭锁，可避免当发电机处于启动或短路时，ROCOF受到干扰信号的激励而误动作。三种继电器中ROCOF非检测区最小，灵敏度最高，但也最容易产生误动作。VSR检测发电机端电压波形与参考电压波形之间的相角偏移。此方法也可通过测量频率来间接实现。1.2阻抗测量孤岛检测阻抗测量孤岛检测法是当分

4、布式发电系统与电X并X时，发电机端的等效阻抗很小，而当孤岛时等效阻抗很大，通过检测电阻的变化就能检测到系统是否处于孤岛状态。由于等效电阻值相差很大，所以不需要测量精确的阻抗值。孤岛时，功率不平衡大小不会影响孤岛检测。当系统有多个分布式发电机时，注入的各干扰信号可能相互冲突，影响阻抗的测量；成本也是一个考虑的因素，因为该方法需要在每个分布式发电机侧安装一个专用的干扰信号发生器；另外，某些负荷的频率响应可能正好将此干扰信号滤除掉，而不能产生相应的电压和电流响应。2.逆变器本地孤岛检测方法2.1电压相位突变孤

5、岛检测电压相位突变孤岛检测(PhaseJumpDetection，PJD)是监测逆变器输出端电压和电流之间相位是否发生突变，若发生突变且超过设定阈值，则可以检测到孤岛。正常工作时，电流源型逆变器检测电压过零点，使输出电流波形(通常由锁相环来完成)与系统电压同步，如图2-1所示。电压源型逆变器正好相反。图2-1相位突变孤岛检测原理图对于电流源型逆变器，与电X断开后，逆变器端电压不再被电X电压所固定，而逆变器的电流由于PLL的作用是固定的，只有在过零点时输出电流和端电压是同步的。在过零点之间，逆变器工作在开

6、环状态，由于电流频率没有发生变化，负载相位必然与电X断开前相同，因此电压必须跳到新的相位。在下一个过零点，“新”电压和逆变器输出电流之间的相位差即可用来检测孤岛。此方法的优点是易于实现，只需要检测逆变器输出电流和端电压的相位误差，若超过阈值则关断逆变器。既不影响电能质量也不影响系统的暂态响应。而且对于具有多台逆变器的DG系统，孤岛检测的效果也不会减弱。缺点是PJD很难提供可靠的孤岛检测阈值。某些负荷启动时，尤其是电动机，可能会产生大幅度瞬间相位突变，阈值过低将会导致逆变器误动作。2.2滑模频率漂移(SM

7、S)滑模频率漂移检测方法是一种利用正反馈检测孤岛的方法。正常情况下，逆变器相角响应曲线设计在系统频率附近范围内，单位功率因数时逆变器相角比RLC负载增加得快。当逆变器与配电X并列运行时，配电X通过提供固定的参考相角和频率，使逆变器工作点稳定在工频。当孤岛形成后，如果逆变器输出电压频率有微小波动，根据正反馈机理，逆变器的S型相位响应曲线会使相位误差增加，到达一个新的稳定状态点。新状态点的频率必会超出OFR/UFR动作阈值，逆变器因频率误差而关闭。理论和实验都表明此检测方法具有很高的孤岛检测效率，NDZ很小

8、。但反馈环中有非常高的穿透率和高增益，可能会影响系统电能质量和暂态响应。2.3有源频率偏移(AFD)应用微处理控制器的逆变器很容易实现AFD。该方法的检测原理如图2-2所示。图2-2AFD法逆变电源输出电流波形图中是系统电压周期，T是逆变器输出电压周期。因逆变器的输出电流波形有少量畸变，前半周，逆变器输出电流的频率稍高于系统电压频率，逆变器输出电流先到零，并且在电压波形到达零之前的时间里一直保持为零。后半周，逆变器输出电流又先到零，并且一直