【摘要】：用戶側(cè)并網(wǎng)的分布式電源發(fā)生孤島運(yùn)行的可能性較大,從用電安全和電能質(zhì)量考慮,必須快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)出孤島。提出一種外加20Hz低頻電源注入式主動(dòng)孤島檢測(cè)方案,把相當(dāng)于零序分量的20Hz分量注入380V系統(tǒng),根據(jù)孤島發(fā)生前后20Hz分量的變化特征識(shí)別孤島。對(duì)方案的構(gòu)成、檢測(cè)原理、參數(shù)設(shè)計(jì)及對(duì)電能質(zhì)量的影響進(jìn)行詳細(xì)描述和分析,并用MATLAB進(jìn)行建模仿真,驗(yàn)證了分析結(jié)果的正確性。根據(jù)分析結(jié)果提出基于絕對(duì)值幅值比較原理的孤島識(shí)別判據(jù),并在分布式電源并網(wǎng)接口裝置中進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。最后,在某小型屋頂分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)中進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
【圖文】：

容抗；ＺＴｓ０′為１０ｋＶ配電變壓器零序阻抗。各參數(shù)均為２０Ｈｚ下折算到接地單相小變壓器二次側(cè)的值。圖２低頻電源注入式孤島檢測(cè)方案零序等效電路圖Ｆｉｇ．２Ｚｅｒｏｓｅｑｕｅｎｃｅｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｃｉｒｃｕｉｔｄｉａｇｒａｍｏｆｉｓｌａｎｄｉｎｇｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｂａｓｅｄｏｎｌｏｗｆｒｅｑｕｅｎｃｙｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｉｎｊｅｃｔｉｏｎ相比其他參數(shù)，激磁阻抗和負(fù)荷零序阻抗數(shù)值很大，對(duì)孤島檢測(cè)影響不大，為便于分析將零序等效電路圖進(jìn)一步簡(jiǎn)化，如圖３所示。圖３簡(jiǎn)化零序等效電路圖Ｆｉｇ．３Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄｚｅｒｏｓｅｑｕｅｎｃｅｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｃｉｒｃｕｉｔｄｉａｇｒａｍ設(shè)低頻電源電壓幅值為Ｅ，當(dāng)ＱＦ１和ＱＦ３合閘運(yùn)行時(shí)，檢測(cè)單元測(cè)量的２０Ｈｚ電壓、電流幅值為：ＵＪ＝（ＺＴｓ０′／／ＺＣ′＋ＺＴ０′）／／Ｒｎ（ＺＴｓ０′／／ＺＣ′＋ＺＴ０′）／／Ｒｎ＋ＲｉＥ（１）ＩＪ＝ＵＪＺＴｓ０′／／ＺＣ′＋ＺＴ０′（２）由于３８０Ｖ系統(tǒng)為直接接地系統(tǒng)，系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)電纜的對(duì)地容性電流非常小，可以忽略，式（１）、式（２）可簡(jiǎn)化為：ＵＪ＝（ＺＴｓ０′＋ＺＴ０′）／／Ｒｎ（ＺＴｓ０′＋ＺＴ０′）／／Ｒｎ＋ＲｉＥ（３）ＩＪ＝ＵＪＺＴｓ０′＋ＺＴ０′（４）１１５李瑞生，等低頻電源注入式主動(dòng)孤島檢測(cè)方案

（１６）此外，由式（８）可得：κ≈ＲｎＺＣ′（ＺＣ′＋ＺＴ０′＋Ｒｉ）Ｒｎ＋Ｒｉ（ＺＣ′＋ＺＴ０′）（１７）可見，Ｒｎ值大，κ值小，也就是在確定注入頻率ｆｄ和額定輸出電壓Ｅ的情況下，Ｒｎ值大有利于降低對(duì)電能質(zhì)量的影響，同時(shí)有助于限制檢測(cè)回路中的工頻不平衡電流，提高孤島檢測(cè)的精確性。３仿真驗(yàn)證本文在ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ環(huán)境下進(jìn)行仿真分析驗(yàn)證。仿真模型系統(tǒng)依照?qǐng)D１、圖２搭建，如圖４所示。圖中，，ＳＶＰＷＭ表示空間矢量脈寬調(diào)制。根據(jù)２．１節(jié)、２．２節(jié)中的分析，仿真驗(yàn)證最終選擇各元件參數(shù)如下：三相電網(wǎng)電壓／頻率為３８０Ｖ／５０Ｈｚ，２０Ｈｚ電源模塊容量Ｓｄ為３０Ｗ、輸出電壓Ｅ為１５Ｖ，低頻電源內(nèi)阻Ｒｉ為３０Ω；單相接地變壓器二次側(cè)并聯(lián)電阻Ｒｎ為６Ω，單相接地小變壓器變比為２２０ｋＶ／３６ｋＶ，逆變器額定功率為１０ｋＷ，并聯(lián)ＲＬＣ負(fù)載有功功率為１０ｋＷ、無功功率為８０ｖａｒ。圖４仿真模型Ｆｉｇ．４Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌ仿真結(jié)果圖見附錄Ａ圖Ａ１�？芍�，在并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)由于１０ｋＶ配電變壓器零序阻抗ＺＴｓ０′遠(yuǎn)小于并聯(lián)電阻Ｒｎ，２０Ｈｚ測(cè)量電壓很小，該值經(jīng)單相接地小變壓器升壓后也小于２％的３８０Ｖ系統(tǒng)額定相電壓，２０Ｈｚ測(cè)量電流較大，約０．５Ａ，所以注入３８０Ｖ系統(tǒng)的２０Ｈｚ低頻分量對(duì)電能質(zhì)量基本沒影響，系統(tǒng)電壓、電流波形很好。０．３ｓ時(shí)ＱＦ１斷開，分布式電源及其就地

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