二、主动检测方法
主动式孤岛检测方法是指通过控制逆变器,使其输出功率、频率或相位存在一定的扰动。电网正常工作时,由于电网的平衡作用,检测不到这些扰动。一旦电网出现故障,逆变器输出的扰动将快速累积并超出允许范围,从而触发孤岛效应检测电路。该方法检测精度高,非检测区小,但是控制较复杂,且降低了逆变器输出电能的质量。目前并网逆变器的反孤岛策略都采用被动式检测方案加上一种主动式检测方案相结合。
1)频率偏移检测法(AFD) 频率偏移检测法(Active Frequency Drift,AFD)是目前一种常见的主动扰动检测方法。采用主动式频移方案使其并网逆变器输出频率略微失真的电流,以形成一个连续改变频率的趋势,最终导致输出电压和电流超过频率保护的界限值,从而达到反孤岛效应的目的。
2)滑模频漂检测法(SMS) 滑模频率漂移检测法(Slip-Mode Frequency Shift,SMS)是一种主动式孤岛检测方法。它控制逆变器的输出电流,使其与公共点电压间存在一定的相位差,以期在电网失压后公共点的频率偏离正常范围而判别孤岛。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负载增加的快。当逆变器与配电网并联运行时,配电网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逆变器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动作阀值,逆变器因频率误差而关闭。此检测方法实际是通过移相达到移频,与主动频率偏移法AFD一样有实现简单、无需额外硬件、孤岛检测可靠性高等优点,也有类似的弱点,即随着负载品质因数增加,孤岛检测失败的可能性变大。
3)周期电流干扰检测法(ACD) 周期电流扰动法(Alternate CurrentDisturbances,ACD)是一种主动式孤岛检测法。对于电流源控制型的逆变器来说,每隔一定周期, 减小光伏并网逆变器输出电流, 则改变其输出有功功率。当逆变器并网运行时, 其输出电压恒定为电网电压;当电网断电时, 逆变器输出电压由负载决定。每每到达电流扰动时刻,输出电流幅值改变,则负载上电压随之变化,当电压达到欠电压范围即可检测到孤岛发生。
4)频率突变检测法(FJ) 频率突变检测法是对AFD的修改,与阻抗测量法相类似。FJ检测在输出电流波形(不是每个周期)中加入死区,频率按照预先设置的模式振动。例如,在第四个周期加入死区,正常情况下,逆变器电流引起频率突变,但是电网阻止其波动。孤岛形成后,FJ通过对频率加入偏差,检测逆变器输出电压频率的振动模式是否符合预先设定的振动模式来检测孤岛现象是否发生。这种检测方法的优点是:如果振动模式足够成熟,使用单台逆变器工作时,FJ防止孤岛现象的发生是有效的,但是在多台逆变器运行的情况下,如果频率偏移方向不相同,会降低孤岛检测的效率和有效性。
三、其他方法
孤岛效应检测除了上述普遍采用的被动法和主动法,还有一些逆变器外部的检测方法。如“网侧阻抗插值法”,该方法是指电网出现故障时在电网负载侧自动插入一个大的阻抗,使得网侧的阻抗突然发生显著变化,从而破坏系统功率平衡,造成电压、频率及相位的变化。 还有运用电网系统的故障信号进行控制。一旦电网出现故障,电网侧自身的监控系统就向光伏发电系统发出控制信号,以便能够及时切断分布式能源系统与电网的并联运行。
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