光伏并网发电系统孤岛检测检测技术的光伏并网发电系统孤岛检测检测技术的研究研究姓名指导老师专业 学号近期状况近期状况l阅读文献 l完成调研报告 l完成开题报告 l对孤岛检测主动式中的AFD的学习和研究 l对Matlab中的simulink仿真模块的学习 (正在进行)l编写S-function，进行对AFD方法的仿真研究孤岛效应孤岛效应l光伏系统（PV. photovoltaic） 独立PV：带蓄电池可独立运行的PV系统 并网PV：与电网连接并向电网输送电力的PV系统l孤岛效应 孤岛现象是指当电网由于电气故障或自然因素等原因中断供电时，光伏并网发电系统仍然向周围的负载供电，从而形成一个电力公司无法控制的自给供电孤岛，容易造成设备损坏和人员伤亡。光伏并网发电系统框图光伏并网发电系统框图l系统正常工作时，逆变器分别向交流负载和电网输电。l当电网故障时，即框图中开关断开，此时，逆变器向局部电网负载供电，不再受到电网控制，即产生孤岛效应。注：PPV,QPV为逆变器的有功和无功功率PL，QL为负载获得的有功和无功功率P Q为电网获得的有功和无功功率检测标准检测标准IEEE Std.2009-929/UL1741 对孤岛检测时间的限制 状态分类断电后电网电压幅值断电后电网频率最大检测时间AV0.5Vn fn6 cycles B0.5VnV0.88Vn fn2 seconds C0.88VnV1.10Vn fn2 seconds D1.10VnV1.37Vnfn2 seconds E1.37VnV fn2 seconds FVnffn+0.5 6 cycles 注：Vn指的是电网幅值的额定值；fn指电网的频率的额定值。孤岛检测孤岛检测l被动式 原理：原理：被动式检测方法是利用电网发生断电时逆变器的输出电压幅值、相位、频率或谐波的改变来直接甄别系统是否发生孤岛状况的。 优点：优点：检测方法简单，对系统运行无干扰等。 缺点：缺点：当光伏系统输出功率与负载功率平衡时，被动式检测方法将失去孤岛效应检测能力，因此存在较大的非检测区域(Non-Detection Zone，NDZ)。被动式检测分类被动式检测分类l电压、频率检测 原理：原理：当并网逆变器输出功率(有功功率、无功功率)与负载需求功率不匹配，电压或频率将产生变化，一旦超出正常范围，保护电路使并网逆变器停止运行。 l相位检测 原理：原理：电网出现故障时，光伏发电系统所带的负载阻抗会发生变化，导致电网故障前后逆变器输出电压和输出电流之间相位发生明显变化，系统可以根据相位的变化情况来判断电网是否出现故障。l电压谐波检测 原理：原理：当系统与电网断开时，其输出电流在经过变压器等非线性设备时将会产生大量的谐波，监测线路电压的谐波量，当发现谐波量突然增加时，就可以认为发生了孤岛现象 孤岛检测孤岛检测l主动式 原理：原理：在控制变量：电流幅值、频率或相位中加入了适当的扰动量，同时检测逆变器的输出情况。l当电网正常工作时,由于电网的平衡作用, 扰动信号不足以改变并网逆变器的输出特性；l当电网故障或者掉电时，由于扰动信号的反馈作用，并网逆变器的输出特性就会快速累积并且超出允许范围,从而实现了快速检测。 优点：优点：精度高，检测盲区小等。 缺点：缺点：当局部电网存在多个分布式能源系统时，主动检测效果下降主动式检测分类主动式检测分类l有功功率扰动法 就是周期性的改变并网逆变器输出电流值的大小，同时检测逆变器公共连接点a点的电压大小变化情况。l在电网正常工作的情况下，电流的扰动不会改变电网电压的波动l当孤岛发生时逆变器检测到的逆变器输出电压将会发生大的变动，从而可以判断孤岛的发生。 优点：优点：实现简单，另外不会增大并网电流的谐波失真值的优点 缺点：缺点： 对于大功率集中型并网装置而言，人为的改变有功功率的输出会对局部电网产生不可小视的冲击。 当孤岛中同时存在多个光伏并网系统供电时，难以做到对多个并网系统功率的同步干扰。 主动式检测分类主动式检测分类l主动频率扰动法（Active frequency drift：AFD） 对并网输出电流的频率施加一个扰动信号，使得并网电流的频率发生变化。l当电网正常工作时,由于电网的平衡作用, 扰动信号不足以改变逆变器输出电流的频率l当电网故障或者掉电时，由于扰动信号的反馈作用，逆变器输出电流的频率就会快速累积并且超出允许范围,从而实现了快速检测。这种方法由于人为加入扰动信号会影响并网逆变器输出电流的质量。对于RLC负载存在检测盲区 主动式检测分类主动式检测分类l滑模频率偏移法 该方法与主动频率扰动法的工作原理类似，两者主要区别在于AFD法对频率引入了扰动，而滑模频率偏移法是对逆变器输出电压的相角进行扰动。AFD原理原理fv逆变器频率f50hz电网频率cf扰动频率思想思想：通过锁相环(PPL)确定公共点的电压和频率，调整光伏逆变器输出电流的给定频率，试其略高（低）于公共点频率。若电流半波已完成，而电压未过零点，择强制电流给定为零，知道电压过零出发到来，电流才进入下一个半波电网控制框图电网控制框图MATLABSIMULINK仿真仿真l品质因数的确定l常用并联RLC谐振负载代表局部负载，从而模拟一种最严重的孤岛状况。负载品质因数Qf的选择很重要Qf太小将导致逆变器在测试平台上能通过反孤岛测试，而在现场却检测不到孤岛效应：而选择太大的Qf又是不切实际，将导致逆变器不能做出正确的判断。一般认为Qf取2 5。lRLC参数的确定l输出功率和负载功率相等；lRLC谐振频率和电网频率相等。 得： R=24L=0.03H C=338 u F负载谐振频率为50Hz仿真结构图仿真结构图S-function编写编写后续工作后续工作l小论文的书写l实验方案的研究l大论文的研究结 束