[发明专利]一种光伏并网系统的孤岛检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及到一种光伏并网系统的孤岛检测方法，使电网异常或者断开时，可以快速准确的检测到孤岛效应的发生，属于光伏发电系统检测领域。具体地说涉及到一种采用过/欠压、过/欠频结合改进的阻抗检测方式来精确判断系统是否发生孤岛效应，主要运用于光伏并网逆变器中。

背景技术

21世纪，能源的需求问题越来越紧迫，而太阳能作为可再生能源之一，在近些年来引起了世界各国政府和能源专家的日益重视。在国内，电能紧缺已经是一个非常严峻的问题。光伏发电作为理想环保的发电形式之一，已被越来越广泛的应用。当越来越多的光伏发电系统并接到电网上时，就带来了电网保护的新现象——孤岛现象。所谓孤岛现象是指：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未能即时检测出停电状态而自身切离市电网络，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1所示。光伏并网发电系统处于孤岛运行状态时会产生严重的后果，如孤岛中的电压和频率无法控制，可能会对用户的设备造成损坏；孤岛中的线路仍然带电，可能会危及检修人员的人身安全等。可见，研究孤岛检测方法及保护措施，消除孤岛产生的危害具有十分重要的现实意义。

常用的孤岛检测分为两大类：被动式检测方法和主动式检测方法。被动式检测方法通过检测并网发电系统与电网连接处PCC的参数，包括电压、频率、相位、功率、谐波等，参数波动超过设定值时，逆变器自动与电网断开。但是单独使用被动式孤岛检测方法，检测盲区比较大，且应用于负载功率变动不大，且与逆变器的输出不匹配的场合。被动式检测法主要包括过/欠压和过/欠频(OVP/OUP和OFP/UFP)、电压谐波检测、电压相位突变检测、给予谐波模式识别的检测法等。主动式孤岛检测方法是指对逆变器输出电流的复制、频率、相位和输出的有功无功功率进行一定的干扰，从而在电网断电时检测到孤岛效应。主要包括电流干扰法、主动频率偏移法(AFD)、正反馈主动频率偏移(AFDPF)、电压偏移法、滑膜频率偏移(SMS)等。但这种扰动将会造成系统的不稳定，检测出孤岛的时间比较长，不宜单独使用。基于单独的使用被动或主动监测法的不足，GB/T19939-2005对光伏逆变器并网的孤岛检测的设置进行了规定，即至少采用主动被动检测方法各一种，并在电网失压后2S内动作。

发明内容

本发明的目的是为了快速准确的检测出孤岛效应的发生，实现在高速自动重合闸动作之前停止逆变器的并网运行，消除检测盲区并最大程度的减小检测方法对电能质量的影响和总谐波的失真。提出了一种采用过/欠压、过/欠频结合改进阻抗检测的方式来精确检测孤岛效应的方法，主要运用于光伏并网逆变器中。本发明可以精确快速的检测孤岛效应，提高了安全性能。并且弥补了单独采用主动或被动措施的不足，最大程度的减少了检测盲区和总谐波失真。

本发明基于单相全桥逆变器的拓扑结构，逆变器采用无差拍控制，并连接电网、光伏电池、L型滤波器、并联RLC负载，PWM驱动，数字锁相环PLL。防孤岛保护措施采用过/欠压、过/欠频措施和改进阻抗检测措施共同完成。

第1步、利用过/欠压、过/欠频方法检测孤岛效应

先利用被动式检测方法即过/欠压、过/欠频对系统进行孤岛检测，测量公共耦合点PCC的频率，如频率在49HZ<f_pcc<51HZ内则继续进行检测，否则已检测出孤岛效应，即可进行孤岛保护；

所有并网逆变器都需要有一个过/欠压、过/欠频保护。大部分国家对电压和频率的限制,如表1所示。

表1