[发明专利]光伏逆变器的孤岛检测方法及装置

说明书

本发明公开了一种光伏逆变器的孤岛检测方法及装置，该方法包括：判断光伏逆变器在正常并网运行情况下的输出功率与本地负载消耗的功率是否平衡；如果不平衡，使用被动检测方法进行孤岛检测；如果平衡，使用主动检测方法进行孤岛检测；主动检测方法包括：根据langevin函数计算光伏逆变器输出电流的起始相位；根据负载相位角和起始相位判断公共点电压的相位是否始终超前或落后于输出电流的相位，如果是，则确定公共点频率超过预设频率范围，出现孤岛。本发明中主动检测法与被动检测法相配合，能有效检测孤岛，可靠性高；同时应用langevin函数计算起始相位，能加快正反馈过程，尽快检测出孤岛状态，且对电能质量影响极小。

技术领域

本发明涉及电网孤岛检测技术领域，尤其涉及一种光伏逆变器的孤岛检测方法及装置。

背景技术

光伏发电及其他分布式发电系统接入公共电网时，孤岛检测是光伏发电及其他分布式发电系统必备的重要功能。“孤岛”是指公共电网停止供电后，由于分布式发电的存在(与电网相连并输送电能)，使电网停电区的部分线路仍维持带电状态，形成自给电力供应的孤岛。在孤岛状态下电力公司失去对线路电压、频率的控制，会带来一系列的安全隐患及事故纠纷，同时孤岛检测的快速性直接影响逆变器的安全运行。

目前，孤岛检测方法主要有主动式和被动式两种。被动式检测方法是通过检测公共连接点(Point of Common Coupling，简称为PCC)电压的幅值、频率、相位或谐波等是否偏离并网标准规定的阈值来判断孤岛效应的发生。但是被动式孤岛检测方法存在以下缺点：阈值难以整定、有检测盲区。为弥补被动式检测方法的不足，提出了多种主动式检测方法来提高孤岛检测的准确率，主动式检测方法是向逆变器的输出注入扰动，一旦电网发生故障，注入的扰动将快速累积并超出规定的范围，从而触发检测电路，进行相应的孤岛保护。主动式检测方法的优点是可以减小或消除检测盲区，缺点是引入的扰动会对电能质量带来负面影响。

现有的几种孤岛检测方法如下：

(1)主动频率偏移法(Active Frequency Drift，简称为AFD)

该方法的缺点是：电流波形的畸变会造成系统供电的不稳定以及输出功率因数降低，降低电能质量；减小Δf可减小电流总谐波失真(Total Harmonic Distortion，简称为THD)，但会增大检测盲区(Non Detection Zone，简称为NDZ)；对非阻性负荷，存在NDZ；在多逆变器并网时，若频率偏移方向不一致，输出会相互抵消，降低检测效率。

(2)滑膜频率偏移法(Slip-Mode Frequency Shift，简称为SMS)

该方法的缺点是：由于修正逆变器输出电流的相位，会影响输出电能质量，在设计时要折中考虑检测效率和输出电能质量；此方法建立在外部扰动的基础上，孤岛发生后分布式发电(Distributed Generation，简称为DG)系统所需的断开时间无法预测；对阻性负载以及大多数的负载均有效，但是若负荷曲线的倾斜幅度大于SMS曲线，则可能在频率上下限的非动作区内有稳定运行点，导致孤岛漏检。

(3)Sandia频率偏移法(Sandia Frequency Shift，简称为SFS)

该方法的缺点是：使用Sandia频率偏移法，逆变器输出的电能质量下降，对弱电网会影响系统的暂态响应，可通过降低正反馈增益K来调节，但会增加NDZ；对于多DG系统，扰动必须同步，否则降低有效性。

(4)特定频率阻抗测量法(Specific Frequency Impedance Measurement，简称为SFIM)