反孤岛效应控制方法和标准

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1、反孤岛效应控制方法所谓孤岛现象[1]是指：当电网供电因故障事故或停电维修而跳脱时，各个用户端的分布式并网发电系统（如：光伏发电、风力发电、燃料电池发电等）未能即时检测出停电状态而将自身切离市电网络，而形成由分布电站并网发电系统和周围的负载组成的一个自给供电的孤岛，如图所示:孤岛一旦产生将会危及电网输电线路上维修人员的安全；影响配电系统上的保护开关的动作程序，冲击电网保护装置；影响传输电能质量，电力孤岛区域的供电电压与频率将不稳定；当电网供电恢复后会造成的相位不同步；单相分布式发电系统会造成系统三相负载欠相供电。因

2、此对于一个并网系统必须能够进行反孤岛效应检测。孤岛检测标准电压和频率触发标准根据专用标准IEEEStd.2000-929[2]和UL1741规定，所有的并网逆变器必须具有反孤岛效应的功能，同时这两个标准给出了并网逆变器在电网断电后检测到孤岛现象并将逆变器与电网断开的时间限制，如表1.孤岛分析模型此外，IEEEStd.2000-929还给出一套标准的孤岛测试模型[3]。具体的反孤岛逆变器测试电路如图2所示，测试电路主要由电网，RLC负载和并网逆变器以及电网隔离开关组成，检测点在电网隔离开关和负载开关之间，其中在选择

3、RLC参数时牵涉到电路的品质因数Q值的选取问题[4]，过高的Q值使电路有朝着并保持于谐振频率处工作的趋势。在使用相位或频率扰动反孤岛检测时，Q值越高，相应的漂移量越小。因此在进行反孤岛测试时，太小或太大的Q值都是不实际和不可取的。IEEEP929工作组成员和十几位电网工程师经过讨论认为选取Q=2.5符合电网的实际情况。孤岛检测方法孤岛检测方法分为两类:第一类称为被动检测,即通过观察电网的电压、频率以及相位的变化来判断有无孤岛产生。第二类为主动检测,如频率、相位偏移和输出功率变化测量等。如果光伏系统供电量与电网负载

4、需求相差较大，在孤岛产生后，负载端的电压及频率会发生较大的变动，此时可以利用被动式的检测方法来检测。若光伏系统供电量与负载需求匹配或差别不大时，则在孤岛产生以后，负载端的电压及频率变化量很小，被动式的检测方法就会失效，为此，必须采用主动式的检测方法。例如主动频率偏移法[5]（AFD），就是通过偏移市电电压采样信号的频率来作为逆变器的输出电流频率，造成对负载端电压频率的扰动，即而由频率保护电路来检测出孤岛现象。电流控制量为：其中，fk–1为上一周期电压频率值，Δf为频率偏移量，time为系统时间，1T为负载电压正弦

5、波正向穿越零点时间。对于功率因数为1的光伏并网系统，当孤岛产生以后，负载电压与电流的相位差φ由并联RLC电路参数和频率f决定：如图所示，在孤岛产生以后，稳定频率60Hz时，负载电压落后电流相位角为－16.72°，采用主动频率偏移后，输出电流起始角保持为0，减小逆变器输出电流频率从而负载端电压频率相应变小，最终导致频率保护电路动作。但是，随着电流频率的减小，负载曲线的φ角也越来越小，对于一定的负载，在频率保护电路动作之前，负载φ角可能已经为0，从而到达谐振频率处即负载稳定工作点，AFD检测失效。主动相位偏移法[6]

6、(APD),即通过改变输出电流起始相位来达到改变输出电压频率的目的.而对于特定的纯阻性负载,输出电流起始相位的变化不会改变输出电压的频率,频率保护电路不会动作,使得检测失效。笔者使用了一种正反馈频率扰动的反孤岛检测方法。该方法的主要思想是首先判断当前电网电压频率的漂移方向，然后周期性地对输出电流频率施以相应的扰动。同时观测实际输出电流频率。当输出电流频率跟随扰动信号变化即输出电流频率可由并网逆变器控制时，就成倍增加扰动量。以达到使输出电流频率快速变化而触发反孤岛频率检测的目的。