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分布式并网发电系统的孤岛检测方法性能评价

放大字体 缩小字体 发布日期:2018-09-04 19:34:30   来源:新能源网  编辑:全球新能源网  浏览次数:330


  (3)

  (3)电压谐波检测法

  该方法是检测pcc处电压总的谐波畸变率(thd),如果超过预定值,则认为孤岛发生。在孤岛发生时,将有如下原因导致pcc处电压谐波增大。一个原因是逆变器本身,逆变器输出电流会产生一些电流谐波,该谐波成分流入负载,而负载的阻抗通常比电网高,因而pcc处电压会含有较高的谐波含量。另一个原因是针对有工频变压器隔离的电路拓扑,当在变压器的主绕组侧断开电网的开关时,逆变器输出电流流过它的次级绕组。因为磁滞和变压器的非线性特性,变压器上的电压呈现出很大失真,增加了耦合点电压的失真。此外,局部非线性负载的存在,也会对交流电压产生较大的失真。所以可以通过检测pcc处电压thd来判断是否发生孤岛。

  该方法的优点是检测范围大,不影响电网电能质量,即使多个逆变器同时工作时,因相互干扰小,也可以保证检测基本有效。缺点为电网电压本身具有一定的谐波含量,因此很难设定谐波保护动作阈值;如果孤岛系统中不包含变压器,或逆变器具有高质量、低失真电流输出,或者非线性负荷需要的输入谐波电流与逆变器输出电流匹配等情况时,该方法可能失效[6]。

  (4)频率变化率检测法(rocof)

  该方法的检测原理与电压相位突变检测法基本相同。当孤岛发生后,频率的变化率df/dt是很大的。各dg容量越小,频率变化率就越大[7]。如果在一定时间内,该变化率连续超过预定阈值,则可判断孤岛发生。该方法在dg容量与负载需求容量相当时,则无法识别孤岛。但是只要本地负载发生波动,就会引起两者容量不匹配,孤岛即可检测出来。

  3.2 主动式检测法

  基于本地技术的被动式孤岛检测方法存在较大的检测盲区,为了满足系统安全标准的要求,必须在逆变器控制策略中加入主动式检测方法。因此,孤岛检测经常将被动式和主动式结合起来使用。主动式检测方法一般是通过定时改变输出信号来达到对电网的扰动效果。根据逆变器输出电流公式 iinv=imsin(2πft+θ)可知,对幅值(im)、频率(f)或初始相位(θ)进行扰动,促使处于孤岛状态下的系统pcc处电压有效值、频率或谐波含量等超出正常范围,从而达到检测孤岛效应的目的。常用的主动检测法有电流幅值扰动法、滑动频率偏移法(sms)、自动移相偏移法(aps)、主动频率偏移法(afd)、正反馈频率偏移法(afdpf)、2n周期扰动法、无功功率扰动法等。由于主动检测法是向电网注入畸变的电流扰动信号,因此对供电质量有一定的影响。

  (1)电流幅值扰动法

  该方法从有功功率扰动角度出发,对并网电流幅值加入固定周期的扰动,通过检测pcc处电压幅值是否变化,从而判断出孤岛效应是否发生[8]。连接电网时,注入扰动的交流电流不会影响电网电压的波动,因此检测到的耦合点电压通常保持恒定。而在电网断开时,耦合点电压是由负载阻抗和逆变器输出电流共同决定。因此,根据检测pcc处电压是否跟随扰动电流进行变化来判断孤岛效应的发生。该方法的优点是软件实现简单,对单台并网逆变器而言,可以可靠地检测孤岛现象,识别被动检测方法下因电源与负载功率平衡而无法检测的区域。但缺点是因电流的扰动影响输送电能的质量,而且在多台逆变器同时工作情况下,每个逆变器注入的电流变化量可能引起冲突,降低检测可靠性,因此,该方法不适合多台逆变器并网运行。

  图3 sms法(θ》0和θ《0)

  图4 sms方法下的频率与相位关系图

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关键词: 孤岛 电压

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