光伏系统在并网发电运行时通常工作于单位功率因数,则Qpv=0而△Q=Qload。则图中是RLC负载的有功和无功功率的计算公式。
其中Va为节点a处的电压值。当电网还没有断开时,电压的频率及幅值始终受电网控制基本保持不变。当电网断开时,即孤岛发生后,若△P或△Q很大,表明PV系统输出功率与负载功率不匹配,则PV系统输出电压或频率会发生很大的变化,当电压或频率变化超出正常范围,保护电路即可检测到孤岛的发生。但是,当△P或△Q较小时,保护电路会因电压和频率未超出正常范围而检测不到孤岛的发生。
2.2.2相位突变检测 如图1所示,在PV系统并网运行时,通常工作在单位功率因数模式,即PV系统输出电流.,与a点电压(电网电压)同频同相。当电网断开后,出现了PV系统单独给负载供电的孤岛现象,此时,a点电压Va由输出电流I0和负载阻抗Z所决定。由于锁相环的作用,电流的频率和相位被系统内部锁定,使得电流和电压在过零点同步。在过零点外,电压超前于或者落后于电流,由此导致电压相位的突变。所以可以采用相位突变检测方法来判断孤岛现象是否产生。 相位突变检测算法简单、易于实现。但是如果在负载近似阻性负载时,由于阀值的限制,该方法失效。 2.2.3电压谐波检测 这种方法主要基于/0系统并网运行时电网网络阻抗小的特性。当与电网断开时,由于负载阻抗相比电网网络阻抗大很多,流入负载的电流会在&点产生较大的谐波。监测线路电压的谐波含量,当发现谐波含量突然增加时,就可以认为发生了孤岛现象。 但是在实际运用时,由于非线性负载等因素的存在,电网电压谐波很大,谐波检测的阀值也很难确定,因此,该方法有较大的局限性。 综上所述,被动式(无源)检测方法具有原理简单,容易实现,对电力系统无谐波影响等优点。但是,由于光伏电源的功率与局部电网负载的功率在基本平衡的状态下而导致并网逆变器的输出电压和频率变化很小,所以采用被动式孤岛检测方法时,会出现较大的检测盲区。所以在考虑采用被动式检测法的时候,应该避免这种状况出现。 2.3主动式(有源)孤岛检测方法 主动式(有源)检测方法通过在并网逆变器的输出加以电流、频率或者相位干扰信号,并检测其对线路电压的影响,在孤岛运行状态,扰动信号会在线路电压上体现并累积,从而检测出孤岛状态。 常见的主动式(有源)检测方法有有源频率偏移(Active Frequency Drift,AFD)、滑模频率偏移(Slip Mode Frequency Shift, SMS)、输出功率扰动方法。
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