孤島檢測技術(shù)是微電網(wǎng)在特定情況下由并網(wǎng)運行模式向孤島運行模式轉(zhuǎn)換的必不可少的前提條件?？偨Y(jié)了目前孤島檢測的各種方法，詳細分析了各種常用的主動檢測法和被動檢測法在電能質(zhì)量和檢測盲區(qū)等方面的優(yōu)缺點。
一、孤島檢測的基本方法
孤島檢測技術(shù)起源于分布式電源的應(yīng)用，目前孤島檢測方法主要有三類：主動檢測法、被動檢測法和開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測法。開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測法是一種基于高速實時通信技術(shù)的方法，雖然其運行效果良好，但是由于需要大量安裝通信設(shè)備，導(dǎo)致造價較高，操作復(fù)雜，因此通常情況下不考慮這種方法。下面主要介紹依靠本地檢測的主動檢測法和被動檢測法。
1、 主動檢測法
主動檢測法是指通過逆變器人為的向系統(tǒng)中加入1個有源擾動信號。并網(wǎng)運行時，由于受到大電網(wǎng)的制約，擾動信號作用非常小，不會對測量產(chǎn)生影響;當孤島產(chǎn)生時，逆變器輸出的擾動會迅速累積，超出允許范圍時觸發(fā)孤島檢測裝置。該方法優(yōu)點在于可以減小檢測盲區(qū)，但引入的有源擾動會對微電網(wǎng)孤島運行產(chǎn)生負面影響。
1.1 阻抗測量檢測法
阻抗測量檢測方法是指控制逆變器給其輸出電流施加一個周期性擾動，使其輸出功率發(fā)生變化，進而導(dǎo)致其輸出電壓的變化。當微電網(wǎng)并網(wǎng)運行時，由于大電網(wǎng)的作用，輸出電壓變化不明顯。當孤島產(chǎn)生時，由于微電網(wǎng)中負荷的存在，輸出電壓會隨電流產(chǎn)生一個周期性波動。通過對電壓變化的過/欠壓保護，完成孤島檢測。該方法適用于局部負載阻抗大于電網(wǎng)阻抗的單臺并網(wǎng)逆變器，檢測盲區(qū)非常小。當微電網(wǎng)中存在多個分布式電源時，除非其輸出波動同步，否則相互干擾會導(dǎo)致電壓的變化很小，不足以被檢測到。
1.2 主動移頻法
分布式電源并網(wǎng)逆變器輸出一個略微失真的電流，形成一個連續(xù)改變頻率的趨勢。當微電網(wǎng)并網(wǎng)運行時，由于大電網(wǎng)的作用，網(wǎng)絡(luò)中電壓的頻率基本不變。當孤島產(chǎn)生時，逆變器輸出的電壓頻率由于失真電流的影響會向上或者向下偏移，增加了系統(tǒng)因?qū)で筘摵芍C振頻率而產(chǎn)生的頻率偏移。主動移頻法優(yōu)點在于易用于基于微處理器的并網(wǎng)逆變器。但是這種方法會對電能質(zhì)量造成影響，且當主動移頻造成的相位差與負荷的阻抗角在工頻附近相等時，該方法將會失效。在多分布式電源輸入的情況下，必須要保證使逆變器輸出頻率偏移方向一致，否則會相互抵消，導(dǎo)致檢測失敗。
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1.3 轉(zhuǎn)差頻率漂移檢測法
轉(zhuǎn)差頻率漂移是指控制并網(wǎng)逆變器輸出電流與電壓之間的相位差為頻率的函數(shù)，當孤島產(chǎn)生后促使該頻率偏離額定值。該方法檢測盲區(qū)相對較小，在安裝有多個分布式電源的微電網(wǎng)系統(tǒng)中，不會產(chǎn)生稀釋效應(yīng)，并且保證了檢測的可靠性。由于該方法需要對逆變器輸出電流的相位進行不停地修正，因此對電能質(zhì)量有一定的影響。如果并網(wǎng)逆變器發(fā)電量較高，反饋環(huán)增益較大，使用該方法可能造成整體供電質(zhì)量下降和暫態(tài)響應(yīng)。
1.4 Sandia電壓偏移法
此方法對分布式電源逆變器輸出電壓引入正反饋。當微電網(wǎng)并網(wǎng)運行時，逆變器輸出電壓受大電網(wǎng)制約，不會發(fā)生變化。當孤島產(chǎn)生時，由于正反饋作用，逆變器輸出電壓的微小變化都會一直循環(huán)地被放大，直到超出檢測閥值，孤島被檢測出來。這種方法可以減小對微電網(wǎng)正常運行時電能質(zhì)量的影響，并且在多分布式電源的情況下也不會降低檢測效率。但是對于弱電網(wǎng)來說，采用Sandia電壓偏移法的逆變器不可使用過多，以免造成電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定，降低電能質(zhì)量。
1.5 Sandia頻率偏移法
Sandia頻率偏移法是對逆變器輸出電壓的頻率引入正反饋，正反饋的加速作用可以實現(xiàn)孤島狀態(tài)下逆變器輸出頻率的快速偏移。此方法檢測盲區(qū)很小，但是使用Sandia頻率偏移法的逆變器與弱電網(wǎng)相連時，會響應(yīng)系統(tǒng)的暫態(tài)響應(yīng);對于多分布式電源的微電網(wǎng)而言，必須同步各逆變器的擾動，否則會降低檢測的有效性。
2、被動檢測法
在孤島產(chǎn)生的前后，網(wǎng)絡(luò)中的電氣量如電壓、頻率、相位一般會發(fā)生變化，通過檢測這些變化，可以判斷有無孤島產(chǎn)生。當微電網(wǎng)中分布式電源的輸出功率與孤島狀態(tài)下負荷的需求相差較大時，孤島產(chǎn)生后，上述電氣量會產(chǎn)生很明顯的變動，此時可以使用被動檢測法。被動檢測法不會對系統(tǒng)產(chǎn)生影響，但是其檢測盲區(qū)較大。常用的被動檢測法有以下3種。
2.1 過/欠電壓和高/低頻率檢測法(OVP/UVP，OFP/UFP)
微電網(wǎng)并網(wǎng)運行時，網(wǎng)內(nèi)負荷所需的電能由分布式電源和大電網(wǎng)共同提供。通常情況下，微電網(wǎng)內(nèi)分布式電源和負荷的功率無法達到完全平衡，因而需要大電網(wǎng)提供一部分負荷功率。當孤島產(chǎn)生后，大電網(wǎng)無法繼續(xù)向微電網(wǎng)中負荷提供功率，因此微電網(wǎng)中會產(chǎn)生功率缺額現(xiàn)象，有功功率缺額產(chǎn)生頻率變化，無功功率缺額產(chǎn)生電壓變化。當變化達到孤島檢測設(shè)定的閥值時，就認為是孤島。這種方法具有良好的經(jīng)濟性，易于實現(xiàn)，然而，當微電網(wǎng)中的本地負荷與各分布式電源輸出的功率接近匹配時，電壓和頻率的偏移會非常小甚至為零，檢測盲區(qū)較大，過/欠電壓和高/低頻率檢測法會失效。
2.2 電壓相位突變檢測法
電壓相位突變檢測法是指監(jiān)測逆變器輸出端電壓和電流之間的相位角是否發(fā)生突然變化，如果突然變化并且超出設(shè)定的閥值，則孤島被檢測到。電壓突變相位檢測法易于實現(xiàn)，只需要檢測逆變器輸出電流和端電壓之間的相位差，若超過閥值就可以判定孤島，不會影響到電能質(zhì)量和系統(tǒng)的暫態(tài)響應(yīng)。而且對于含多個分布式電源的微電網(wǎng)，孤島檢測效果也不會減弱。其缺點是對于純阻性負荷，相位差不會發(fā)生變化，不能檢測。此外，相位差檢測的閥值難以確定，某些負荷(尤其是電動機)啟動時，會造成大幅度瞬間相位突變，導(dǎo)致逆變電源誤動作。
2.3 電壓諧波檢測法
電壓諧波檢測法是指監(jiān)控逆變器端電壓總的諧波畸變(THD)，當THD超出設(shè)定的閥值時，就可以實現(xiàn)孤島檢測。逆變器的輸出電流中含有一定的諧波，微電網(wǎng)并網(wǎng)運行時，網(wǎng)絡(luò)中電壓受到大電網(wǎng)的制約，諧波含量相對比較少，為低失真的正弦波。而當孤島發(fā)生時，逆變器向負荷中注入諧波電流，并且非線性負荷也會加重電壓的諧波畸變。因此，通過檢測逆變器輸出電壓的諧波畸變就可以判斷是否有孤島發(fā)生。電壓諧波檢測法的優(yōu)點是孤島檢測范圍較廣，對多逆變器的情況檢測效果基本不變。其缺點在于容易引起逆變器誤動作。在實際運行中，大電網(wǎng)電壓的失真不為零，還有類似于整流器這樣的負荷會產(chǎn)生諧波電流，這些都會增大THD 值，而檢測系統(tǒng)可能會誤認為THD的增加是由于孤島的產(chǎn)生。當逆變器質(zhì)量較高時，電壓諧波畸變較低，該方法會失效。更多技術(shù)請訪問: http://m.29332.cn/news_jswz.asp
二、 結(jié)束語
孤島檢測技術(shù)是微電網(wǎng)在特定情況下由并網(wǎng)運行模式向孤島運行模式轉(zhuǎn)換的必不可少的前提條件。上面總結(jié)了目前孤島檢測的各種方法，詳細分析了各種常用的主動檢測法和被動檢測法在電能質(zhì)量和檢測盲區(qū)等方面的優(yōu)缺點。
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