微電網孤島檢測理論及方法研究

張繼紅+++吉喆

摘 要：微電網孤島檢測的方法，一般情況下可分為三類：主動檢測方法、被動檢測方法和開關狀態檢測方法。其中主動式頻率偏移孤島效應檢測法作為一種相對較為成熟的技術，兼有檢測效率高、靈敏度高、實現簡單的優點。但是此技術也具有相應的弊端，系統的品質因數較高時，主動頻率偏移檢測法會產生一些延遲，這將不利于孤島檢測，導致檢測失敗。針對傳統主動頻率偏移法的缺點，對擾動波形實行進一步的優化，研發了一種新型的檢測方法。與傳統的檢測法方法相比，采取新方法進行孤島檢測時，產生的總諧波失真量減小了，而且檢測速度提高，改善了檢測盲區。

關鍵詞：微電網；孤島檢測；主動頻率偏移法

1 概述

在全球氣候變暖和環境污染嚴重的問題之下，世界各國將研究的重點投向風能、太陽能等等這些新能源的領域，進而實現節能減排、綠色可持續發展的道路。微電網技術地提出能夠很好地順應我國的基本國情，是近幾年發展起來的比較新型的電網模式[1]。

本文主要針對微電網孤島檢測理論及方法進行研究，面對著地球資源的日趨浪費、枯竭，順應了國家的可持續發展道路，提出了分布式發電技術中的新型孤島檢測方法以順應國家發展新能源的政策。

2 微電網的定義及優勢

微電網它也叫為微網，它通常由分布式電源、儲能裝置、負荷、能量轉換裝置等組成的一種規模不大的新型供配電系統。它可以不借助外力實現自我控制、自我保護、自我管理的一種自治系統，微電網不僅能夠和大電網配合使用，也能夠自己獨自工作[2]。

同集中式大電網相比較，微電網系統主要利用是“自發自用、余量上網、電網調劑”的有運行機制。它與負荷側接近，這就在很大程度上減少了遠程輸送的費用并且降低了在傳輸過程中的線路損耗，不僅如此還節約了電力的投資及運行成本[3]。

3 微電網的孤島效應

近幾年，孤島成為了電力系統研究界的新寵兒，即使提出微電網技術，但是孤島依然是問題的核心。伴隨著分布式發電和微電網在技術方面越來越成熟，孤島運行越來越成為研究學者感興趣的課題。

由分布式電源和微電網組成的系統當出現系統故障或者是系統檢修而跳閘時，每個獨立的分布式電源沒能很快的感應到停電，從主系統中脫離出來形成一個通過分布式電源持續的給周圍負荷供電的這樣一個孤島。孤島運行它又被叫做孤島效應，它是從主系統中脫離出來的某部分配電網絡。通過一個或幾個分布式電源單獨供電，以系統固定的電壓頻率持續工作。孤島它主要包含分布式電源、負荷、獨立的有源配電網[4]。

4 孤島檢測方法

微電網孤島檢測的方法，一般情況下可分為三類：主動檢測方法、被動檢測方法和開關狀態檢測方法[5]。其中應用最廣泛的方法是主動檢測法中的頻率偏移檢測法（AFD）。由于傳統的AFD法存在著檢測盲區，所以為了降低檢測盲區的存在以及擾動對電能質量的危害，也為了降低由負載性質導致的孤島檢測失敗，提出了帶判斷負載性質的正反饋頻率偏移檢測法。

圖1所描述的是判斷負載并施加正反饋改進AFD微電網孤島檢測方法流程圖，從上圖可以看出，首先給系統施加一定的擾動，當投入擾動，觀察注入的電網電流以及正常的電網電壓頻率的多少，通過大小的比較進而決定以下的流程走向。

帶判斷負載性質的正反饋頻率偏移法有效的把孤島檢測的被動法和主動法有效的結合。此種方法主要是利用控制并網逆變器從而達到控制系統的輸出擾動實現系統的孤島檢測。換句話即是在改進的頻率偏移法的一種新算法。他的主要工作原理即是：首先利用數據采集模塊然后對公共連接點的電壓進行采集，此后通過鎖相環的作用來得到電壓的具體相位和頻率。在此種孤島檢測的方法中首先建模，然后對新算法改寫，這在其中有：過/欠電壓、過/欠頻率和帶判斷負載性質的正反饋主動頻率偏移法；PWM驅動模塊的作用主要能夠產生PWM波動，用來通過改變電力電子器件來實現電流的改變。在此系統中，將會投入突變量的擾動，此突變量擾動的目的即為通過基波分量用來產生出一定的偏移相角，并且沒有大的擾動來對系統進行干擾。當系統工作在并網運行中時，公共連接點因為在大電網的作用下，即使存在著多種的電流擾動也不可能使公共連接點的電壓發生改變，因此逆變器與大電網的頻率保持同步，輸出的電流和電網的電壓也會存在相同的相位。若是系統突然出現故障時，此時負載的阻抗與并網逆變器的輸出電流將會對逆變器的輸出電壓、頻率造成影響。利用此種檢測方法，它通常會對鄰近的兩個周期進行比較，同時觀察注入的電網電流以及正常的電網電壓頻率的多少，從而對系統所帶的負載的性質進行判斷。最后利用上述確定的負載性質對擾動信號實施正反饋的作用。此種檢測方法能夠很好地減少了由負載性質對系統造成的影響，同時這在一定程度上提高了電能的質量，符合用電的安全可靠性，實現了用戶對用電的需求，關鍵的一點還減少了孤島檢測所需要的時間。

參考文獻

[1]熊陽.關于優化電網運行技術的探討[J].科技風，2012，07：147.

[2]牛沖宣.微電網的孤島檢測與孤島劃分[D].天津大學，2008

[3]閆立偉.微電網中光伏發電動態特性研究[D].重慶大學，2010.

[4]韓文源.基于逆變器的分布式發電孤島檢測方法研究[D].華北電力大學，2012.

[5]張穎媛.微網系統的運行優化與能量管理研究[D].合肥工業大學，2011.