下载文档原格式
逆变器孤岛检测方法全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：随着太阳能光伏发电系统的快速发展，逆变器作为将直流电转换为交流电的核心设备，扮演着至关重要的角色。
由于电力系统中可能存在的各种故障，逆变器孤岛问题成为了影响发电系统稳定性和安全性的重要因素之一。
逆变器孤岛检测方法的研究和实施对于确保太阳能光伏发电系统的稳定性和安全运行至关重要。
一、逆变器孤岛检测方法的意义逆变器孤岛是指发电系统在断开与主电网连接的情况下，由于逆变器的存在而形成的一个孤岛状态。
如果不及时检测和处理，逆变器孤岛会导致多个问题，如逆变器过载、电网波动、设备损坏、甚至对电网造成严重影响等。
逆变器孤岛检测方法的研究和应用对于发电系统的正常运行至关重要。
1. 电压频率漂移法：通过监测逆变器输出端的电压频率，并与主电网的标准电压频率进行比对，来判断是否存在孤岛状态。
2. 差动电流检测法：通过监测逆变器输出端的差动电流，当差动电流超过设定阈值时，认为存在孤岛状态。
5. 逆变器内部参数监测法：通过监测逆变器内部的参数变化，如电流、电压、功率等，来判断是否存在孤岛状态。
以上是常见的逆变器孤岛检测方法，不同的方法适用于不同的场景和系统，可以根据实际情况进行选择和应用。
以某地某太阳能光伏发电系统为例，通过部署电压频率漂移法和差动电流检测法，成功检测出了逆变器孤岛问题。
在监测到孤岛状态后，系统自动切断逆变器与主电网的连接，有效避免了孤岛状态可能引发的问题，保证了系统的安全和稳定运行。
随着太阳能光伏发电系统的不断发展和应用，逆变器孤岛检测方法也将不断完善和提高。
未来，可以通过人工智能技术、大数据分析、云计算等先进技术，进一步提高逆变器孤岛检测方法的准确性和可靠性，为发电系统的稳定和安全提供更好的保障。
逆变器孤岛检测方法是保障太阳能光伏发电系统稳定性和安全性的重要环节。
通过不断研究和应用逆变器孤岛检测方法，可以有效预防和解决逆变器孤岛问题，确保发电系统的正常运行，为可再生能源发展和电力系统安全提供有力支持。
几种常见的孤岛检测方法摘要：关键词：孤岛是指当电网由于电器故障、误操作或自然因素等原因中断供电时，发电系统未能及时检测出停电状态并脱离电网，使发电系统和周围的负载组成一个电力公司无法控制的自供给供电系统。
发电系统并网运行时如果处于孤岛状态将会对设备造成损坏，影响电力系统安全正常运行，严重时甚至可能威胁线路检修人员的人身安全。
因此，研究孤岛检测方法及保护措施，将孤岛产生的危害降低到最小，具有重要的现实意义。
1．布式同步发电机孤岛的本地检测1.1 基于频率的无源孤岛检测方法分布式发电系统与大电网并网运行时，频率基本不变。
当孤岛形成时，电源与负载之间可能存在严重的功率失衡，系统的频率会发生变化，因此可通过测量频率偏差和变化速率探测孤岛。
基于频率检测的继电器可分为：频率继电器、频率变化率继电器(Rate of Change of Frequency，ROCOF)和相位突变继电器(Vector Surge Relay，VSR)。
频率继电器测量DG端电压的频率，根据频率是否高于或低于频率阈值来检测孤岛。
当孤岛中有多个分布式发电机时，频率继电器可能互相干扰，影响其它继电器测量准确性；该方法NDZ很大，如果孤岛中负荷功率缺额低于10%-30%，则不能有效地检测到孤岛。
ROCOF测量发电设备的频率变化率。
频率变化率的阈值一般整定在0.10 Hz/s-1.20 Hz/s之间。
ROCOF的一个重要特性是具有最小电压闭锁功能，如果电压低于，ROCOF输出的跳闸信号将被闭锁，可避免当发电机处于启动或短路时，ROCOF受到干扰信号的激励而误动作。
三种继电器中ROCOF非检测区最小，灵敏度最高，但也最容易产生误动作。
VSR检测发电机端电压波形与参考电压波形之间的相角偏移。
此方法也可通过测量频率来间接实现。
1.2 阻抗测量孤岛检测阻抗测量孤岛检测法是当分布式发电系统与电网并网时，发电机端的等效阻抗很小，而当孤岛时等效阻抗很大，通过检测电阻的变化就能检测到系统是否处于孤岛状态。
孤岛测试方法
孤岛测试方法主要包括被动式孤岛检测和主动式孤岛检测。
被动式孤岛检测主要是通过监测电网的运行状态，如电压、频率等参数来判断电网是否停电。
这种方法主要依赖于系统的正常运行状态，因此可能无法在电网故障时及时检测到孤岛效应。
主动式孤岛检测是指系统主动、定时地对电网施加一些干扰信号，然后通过检测电网的各项指标来判断是否发生了孤岛效应。
这种方法可以在电网故障时及时检测到孤岛效应，但可能会对电网产生一定的影响。
此外，还有频率突变检测法等具体方法，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，防止孤岛现象的发生是有效的，但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。
如需更多孤岛测试相关信息，可以查阅电力电子、通信控制相关书籍，或咨询该领域专家。
1.IEEE Std 929-2000孤岛最大检测时间限制.IEEE标准还以性能为基础，定义了“无孤岛”逆变器：当向下列两种典型负载中的任一种供电时，能够在10个电网周期内检测出孤岛状态并停止供电的并网逆变器：a)负载有功与并网逆变器有功输出存在至少50%的差别（即有功负载小于并网逆变器输出有功的50%或大于其150%）；b)孤岛负载的功率因数小于0.95（超前或滞后）；除上述两种负载情况外，如果负载有功与并网逆变器输出有功的比值在50%到150%之间，且功率因数大于0.95，那么在孤岛负载的品质因数Qf小于或等于2.5时，具有反孤岛功能的并网逆变器也应该能在2s内检测出孤岛状态并停止向输电线路供电。
2孤岛测试电路IEEE Std 929-2000给出了一套标准的测试方法。
测试电路主要由电网，RLC负载和并网逆变器以及电网隔离开关组成。
检测点在电网隔离开关和负载开关之间，其中在选择RLC 参数时牵涉到电路品质因数Q值的选取问题，因为高Q值使电路有朝着并保持于谐振频率处工作的趋势。
在使用频率扰动反孤岛检测时,Q值越高，频率漂移的困难越大。
因此在进行反孤岛测试时，太小或太大的Q值都是不实际和不可取的。
IEEE Std 929工作组成员和十几位电网工程师经过讨论认为选取Qf=2.5符合电网的实际情况。
图2-1为基于逆变器的孤岛效应测试电路图，当电网隔离开关断开时，发电系统处于孤岛状态。
3.孤岛测试流程及方法测试流程基于如图2-1所示的测试电路，IEEE Std 929-2000中给出了对频率和电压保护功能的测试流程：（1）将并网逆变器输出连接到一个模拟的电网环境中，该电网环境可以吸收逆变器发出的能量（频率和电压限制测试中不需要逆变器处于满负荷运行状态）；（2）调整模拟电网的电压幅值和频率，验证并网逆变器正常情况下具有输出有功功率的功能；（3）升高或降低模拟电网的电压幅值，逐一验证表2-1中给出的电压波动情况下的响应时间；（4）以不超过0.5Hz∕s的速率升高或降低模拟电网的频率，验证表2-1中给出的频率波动情况下的响应时间；（5）在与模拟电网断开后，储存当前并网逆变器的输出频率和电压，验证：a.对逆变器进行手动复位不改变其与模拟电网的断开状态；b.具有自动复位功能的逆变器能保持其与模拟电网的断开状态，直到电网的频率和电压恢复正常5分钟后。
专利名称：一种孤岛检测方法及装置
专利类型：发明专利
发明人：依力扎提·吐尔汗,张明,李德存,李斌,王庆平,薄志谦,马晓伟,赵颖科,王林,郑灏
申请号：CN201710121297.0
申请日：20170302
公开号：CN107703378A
公开日：
20180216
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种孤岛检测方法及装置，将电压偏移标准差、频率偏移标准差、电压变化率绝对值、频率变化率绝对值及电压谐波总畸变率中至少两个指标作为输入变量，建立模糊推理系统中的相关隶属函数，当任一输入变量的相关隶属函数输出的值隶属于PB时，判定可能发生孤岛；将电压幅值突变偏移率、频率突变偏移率作为输入变量建立相关隶属函数，当相关隶属函数的输出值都不隶属于ZO时，判定并网点发生孤岛。
本发明利用模糊推理的思想，在决策边界区域以概率的形式表现特征电气量所反映的情况与微网孤岛状态之间的隶属关系，缩小被动式孤岛检测法存在的检测盲区，在微网正常时无需对逆变器输出量加入扰动信号，不影响微网正常运行时的电能质量。
申请人：新疆电力建设调试所,国网新疆电力公司电力科学研究院,许继集团有限公司,许昌许继软件技术有限公司
地址：830000 新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市贵州路13号
国籍：CN
代理机构：郑州睿信知识产权代理有限公司
代理人：崔旭东
更多信息请下载全文后查看。
第38卷 第19期 电力系统保护与控制 Vol.38 No.19 2010年10月1日 Power System Protection and Control Oct. 1, 2010一种新颖的孤岛检测方法研究高金辉，李迎迎，苏军英（河南师范大学物理与信息工程学院，河南 新乡 453007）摘要：为了解决分布式发电系统中存在的孤岛检测问题，在总结已有孤岛检测方法不足之处的基础上，通过分析孤岛效应发生前后相关电量变化之比，提出了一种新型孤岛检测方法。
该方法以频率变化和负荷功率变化之比LfP ΔΔ为检测指标，通过将其计算值与所给的门槛值相比较来判定是否发生孤岛现象。
为了验证所提方法的有效性，在考虑负荷突变对孤岛检测影响的基础上进行了仿真实验验证，仿真结果显示该方法既能快速、准确地检测出孤岛现象，又不影响电能质量。
关键词：分布式发电；并网；逆变器；孤岛检测；仿真The research on a novel islanding detection methodGAO Jin-hui ，LI Ying-ying ，SU Jun-ying（College of Physics and Information Engineering ，Henan Normal University ，Xinxiang 453007，China ）Abstract ：In order to solve the islanding detection problem in distributed generation systems ，by analyzing the ratio of some related power quantity before and after the islanding ，a new islanding detection algorithm is proposed based on summarizing the shortcoming of traditional islanding detection methods. The value of L f P ΔΔis regarded as detection index ，and the islanding identification is realized by comparing the evaluated value with the given threshold value ．Taking the impacts of local load change of grid on islanding detection into account ，simulation study is made to validate the proposed method ．The experimental results show that the proposed method is simple and feasible, can detect the islanding fast and accurately and does not affect power quality ． Key words ：distributed generation ；grid-connected ；inverter ；islanding detection ；simulation 中图分类号： TM76 文献标识码：A 文章编号： 1674-3415(2010)19-0122-030 引言近年来，随着科技进步和经济发展，人们对环境的要求日益提高，光伏发电、风力发电、燃料电池发电等新能源的开发利用得到不断发展。
将可再生能源组成的分布式发电系统并联在电网上使用，可以实现分布式发电系统与电网间的功率互补[1]。
然而孤岛效应是分布式发电并网中存在的一个重要问题，所谓孤岛效应是指当电力公司因供电故障或停电维修而跳脱时，各个用户端的并网发电系统和周围的负载形成一个电力公司无法掌控的自给供电孤岛。
这种自给的孤岛现象会对维修人员和用电设备甚至电网产生严重的后果，因此分布式发电系统要能及时地检测到孤岛效应的发生[2-3]。
通过逆变器并网运行是分布式发电系统最常见的方式。
逆变器侧的孤岛检测方法一般可分为两类：主动式检测方法和被动式检测方法。
主动式孤岛检基金项目：河南省重点科技攻关项目（102102310041）测方法是指通过控制并网逆变器，使输出功率、频率或相位存在一定的扰动，从而在电网断电时检测到孤岛发生。
主动式检测方法无检测盲区，但输出谐波较大，致使输出电能质量下降。
并且其控制算法较复杂，实际应用中难以实现。
被动式检测方法不加入扰动，利用电网断电时逆变器输出端电压、频率、相位或谐波变化进行孤岛检测[4-5]，被动式孤岛检测方法容易实现，但检测盲区较大。
1 新方法推导分布式发电系统与电网并网运行时，由于大电网的均衡作用，一般情况下，频率和电压等相关电量的值基本保持不变。
只有在系统出现扰动（如产生孤岛，本地负荷突变等）时，频率或电压才会发生变化。
传统的被动式孤岛检测方法正是根据电量变化判断孤岛的发生。
但是当分布式发电系统输出功率与负载功率匹配时，即电网提供的功率为零，即使发生孤岛效应，输出电压或频率的变化很小，保护电路会因电压和频率未超出正常范围而检测不高金辉，等 一种新颖的孤岛检测方法研究 - 123 -到孤岛的发生[6]。
此时传统的被动式检测方法失效。
孤岛效应发生时，系统变得不稳定，功率、频率等电量都比较敏感，其变化率将增大，考虑到相关电量变化之比有可能会更大，本文提出了一种新型孤岛检测方法，该方法通过监测L f P ΔΔ的变化来判断孤岛效应的发生。
图1给出了分布式发电系统并网运行结构图。
图1 分布式发电系统并网运行结构 Fig.1 Structure of distributed generation system由图1可以看出，将分布式并网发电系统划分为子系统1和2，子系统1只包含电网，子系统2包含分布式发电系统及其本地负载。
其中1P Δ ，2P Δ分别为系统1和2功率的变化；1f Δ，2f Δ分别为系统1和2的频率变化。
若子系统2中负载突然变化，假设此时负载上功率的变化L P Δ，此时系统1到系统2的功率变化为P Δ。
可以认为L P Δ引起的分布式发电系统功率变化可忽略不计[7]，由此可推出：111f P f P ΔΔ=ΔΔ （1） 2L L2222P P P P P f f f f ΔΔ+ΔΔΔ==+ΔΔΔΔ （2） 首先考虑分布式发电系统和电网正常并网工作的情况。
由于系统1和2是并联工作的，因此系统1的频率变化和系统2的频率变化是相同的，即：f f f Δ=Δ=Δ21 （3）由式（1）、（2）、（3）可以推导出：21L 212P P Pf f f ΔΔΔ==+ΔΔΔ （4） 式（4）可以转化为：1221L 21 f P P P f f ⎛⎞ΔΔΔ=−⎜⎟ΔΔΔ⎝⎠- （5） 其中f P ΔΔ正比于其子发电系统容量，由于子系统1包含电网，所以11f P ΔΔ远远大于22f P ΔΔ，则式（5）可以转化为：1211L 11f P fP f P ⎛⎞ΔΔΔ≈−=⎜⎟ΔΔΔ⎝⎠-- （6） 孤岛效应发生后，系统1和2断开，系统1、2各自独立，若在系统2中负载上的功率有L P Δ变化，负载上功率变化就是系统2中功率变化，即：2L P P Δ=Δ （7）因此，孤岛效应发生后，有式（8）成立：22L 2f fP P ΔΔ=ΔΔ （8） 由于11P f ΔΔ远远小于22P f ΔΔ，比较式（6）、式（8）可以很明显地看出来，尽管系统2中的LP Δ变化很小时，但L f P ΔΔ在孤岛效应发生前后的变化却很大，因此可以利用它来判断孤岛是否发生。
2 算法流程为了表示方便，将L f P ΔΔ用检测指标D 表示。
th D 为预先设定的检测指标的门槛值，用于判定是孤岛发生还是其他扰动，若D >th D 则认为可能是孤岛效应发生，继续向下执行。
设定th N 为试验中次数的门槛值。
同时设定th D 和th N 两个门槛值是为了保证孤岛检测的准确性。
th D 和th N 的大小与具体的实验条件有关，其值设定的越大则误报的概率越小，但检测时间会很长。
为了快速准确地检测出孤岛效应，通过多次实验验证，th D 的最佳取值为0.98，th N 的最佳取值为4。
图2为孤岛检测流程图。
图2 孤岛检测流程图Fig.2 Flow chart of islanding detection- 124 - 电力系统保护与控制从图2中可以看出来，首先采样电压和电流值经过带通滤波器，带通滤波器的作用是排除外界干扰引起的突变，从而可以防止孤岛误判的发生。
然后通过检测电压过零点计算得出f 的值。
由f 的值可以计算出D ，并与预先设定的门槛值th D 做比较。
最后如果N >th N ，则判定孤岛发生。
3 仿真分析在Matlab6.5.1中有专门用于电气控制系统的Power System Blockset 工具箱，为了验证本文所提出方法的可行性，使用Power System Blockset 建立系统主电路进行仿真实验。
仿真模型如图3所示。
node 10DCIGBTLCBAg I2VvCON TROLOut1In1In2O u t 1I n 1O u t 2L2RPI2121Subsystem PIControllerBreakergridTransformer图3 系统仿真模型Fig.3 Simulation model of the system选取参考正弦波频率为50 Hz ，分布式电源采用光伏系统，可以用直流电源表示，大小为25 kV ，仿真时间为2 s 。
针对电压和频率变化都较小的情况对检测指标D 的变化进行研究。
t =0.9 s 时电网断开发生孤岛效应，检测指标D 的变化如图4所示。
图4 电网断电时D 的变化曲线Fig.4 Variation curve of D following the loss of grid从仿真结果可以看出，孤岛效应发生后尽管频率和电压变化很小，但检测指标L f P ΔΔ的值有很大变化。
能够快速准确地检测到孤岛。
为了研究正常并网时负荷突变的影响，对本地负荷突然减少一半时做了仿真研究，图5给出了t =0.9 s 时本地负荷突然减少50%时的仿真结果。
从仿真结果可以明显看出此时D 的变化最大为0.04，远远小于孤岛效应发生时的门槛值，因此只要是门槛值选择恰当，就可以排除负载突变或其他因素引起的孤岛误判。
图5 负荷突变时D 的变化曲线Fig.5 Variation curve of D following the change of local load4 结语本文提出了一种以L f P ΔΔ为检测指标来判定孤岛发生的新型孤岛检测方法，并给出了详细的推导过程。
