一种基于正反馈的有源频率偏移孤岛检测改进算法

刘传洋，孙　佐

（池州学院 机电工程学院，安徽 池州 247000）

一种基于正反馈的有源频率偏移孤岛检测改进算法

刘传洋，孙佐

（池州学院 机电工程学院，安徽 池州 247000）

在分析了光伏发电并网有源频率偏移孤岛检测方法影响电网电能质量较大、检测盲区大的基础上，设计了基于正反馈的有源频率偏移孤岛检测改进算法，该算法可以对不同性质的负载进行快速检测，具有电网电能质量影响小、检测盲区小的优点，实验验证了该算法的有效性。

孤岛检测；光伏并网；频率偏移；检测盲区

太阳能发电并网运行时，当电网因供电故障或维修断电，太阳能发电并网系统不能及时检测出电网断电，使得太阳能发电并网系统单独向本地负载供电，形成自给供电的孤岛。因此，为了保证电网的供电安全，需要对太阳能发电并网系统进行孤岛检测。有源频率偏移法是比较常用的一种主动孤岛检测方法［1］。

1　有源频率偏移检测方法

有源频率偏移（AFD）孤岛检测方法是周期性地向并网逆变器的输出电流i增加扰动信号tZ，在电网断电时，通过打破并网逆变器与本地负载的功率平衡，利用频率超出阈值来检测孤岛的发生［2］。

图1　有源频率偏移波形图

2　改进的有源频率偏移检测方法

为了减小并网逆变器并网电流的谐波含量，减小扰动量对电能质量的影响，可以快速检测孤岛现象的发生，减小检测检测盲区，对有源频率偏移检测方法进行改进。

3　实验分析

为了验证改进的有源频率偏移孤岛检测方法可以快速地检测孤岛的发生，搭建3kW光伏并网发电系统样机，进行孤岛检测性能验证，电网电压为220V、频率为50Hz，频率保护动作阈值为50.5Hz 和49.5Hz。如图3所示，在扰动量 cf=5%，R=68Ω，L=86.6mH，C=165.9uF本地负载与并网逆变器功率平衡时，电网在2.72S断电后发生孤岛现象，并网逆变器在3.519S停止工作，孤岛检测时间为0.799S，并网逆变器输出电流的总谐波含量（THD）为3.72%。

图4给出了容性负载的孤岛检测波形，其中R=68Ω，L=86.6mH，C=182.5uF，电网在2.405S断电，并网逆变器经过1.156S检测孤岛发生，并网逆变器在3.561S停止工作。图5给出了感性负载的孤岛检测波形，其中R=68Ω，L=86.6mH，C=149.5uF，电网在3.094S断电，并网逆变器在3.398S检测孤岛发生后停止并网运行，孤岛检测时间为0.305S。

图3　功率平衡的孤岛检测波形

图4　容性负载孤岛检测波形

图5　感性负载孤岛检测波形

4　结论

本文针对有源频率偏移孤岛检测方法的扰动量影响电网电能质量且存在较大的检测盲区的缺陷，提供一种基于正反馈的有源频率偏移孤岛检测方法，该方法可以避免扰动量与频率变化量相互抵消，对于不同的负载，本方法可以快速检测到孤岛现象的发生，同时具有扰动量对电网质量影响小、检测盲区小的优点。

［1］Xuancai Zhu，Guoqiao Shen and Dehong Xu，Evaluation of AFD islanding detection methods based on NDZs described in power mismatch space［J］IEEE Energy Conversion Congress and Exposition，2009，2733-2739.

［2］Yiding Jin，Qiang Song and Wenhua Liu，Anti-islanding protection for distributed generation systems based on reactive power drift ［J］35th Annual Conference of IEEE Industrial Electronics Society［J］，2009，3970-3975.

［3］邓燕妮，桂卫华.一种低畸变的主动移频式孤岛检测算法［J］.电工技术学报，2009，24（4）：219-223.

［责任编辑：桂传友］

TM464

A

1674-1102（2016）03-0055-02

10.13420/j.cnki.jczu.2016.03.0012

2015-12-22

安徽省教育厅自然科学研究项目（KJ2013B168）；池州学院研究中心研究项目（XKY201514）；池州学院自然科学研究项目（2014ZRZ004，2015ZRZ004）。

刘传洋（1982-），男，山东邹城人，池州学院机电工程学院讲师，硕士，研究方向为新能源发电技术。