摘要：当前，最常见的分布型并网发电结构孤岛检测方式包括远程测量法、本地被动方式和本地主动法，文章介绍了这三种孤岛检测方式的基本原理与性能。
关键词：分布式并网；发电结构；孤岛检测方式
近些年，分布式行发电科技由于其经济迅速、清洁绿化而备受关注，但诸多分布式发电实现并网之后出现了很多不足，孤岛效应便是最严重的情况之一，所以孤岛检测属于分布型发电并网的重要功能。
1.远程孤岛测量方式
远程孤岛测量方式都是在电力系统侧完成孤岛测量的，其工作原理是采取通信途径来测量并网断路设备等保护器的状态，或是利用设置在电力系统侧与DG侧的信号收发器来判定是否出现孤岛。当前，常见的远程测量方式有SPD法、PLCC法、SCADA方式等等。
1.1PLCC法
PLCC法采取电力线用作通讯信号载体。基本设施是一个衔接在变电所母线次级的信息产生其，该设施经过PLCC逐渐给全部配电电路传递载波通讯信号，所有DG设施均安装了信号接收设备，如果有接收器未测量到信号，就表示该DG处在孤岛状态[1]。该方式的优势是对逆变器传出的电能质量没有影响；缺点在于需要设置一个价格很贵的信号发生设备，其输出的孤岛测量信号可能影响其他电力电路载波通讯设施的信号。
1.2SPD法
SPD法的运行原理是通过检测全部能让DG脱离电力系统的断路器与智能重合开关的状态来识别是否出现了孤岛。当某一断路器断开之后，管理器借助相关算法判定出现孤岛的位置并朝DG传送相关指令。
SPD法的优势在于可以加强电力系统对DG的操控，令电网与DG配合更为紧密，其缺点是需要很多通讯支持，方案制定比较繁琐，当系统规模增大时，这些问题更为突出。
1.3依靠SCADA系统的方式
SCADA结构是依靠SCADA孤岛测量方式的实现前提。SCADA结构可以直接获得并网短路设备的接入状态，孤岛出现时，SCADA结构直接判定孤岛范围，并给DG和保护器传送指令，出发运动。
依靠SCADA系统的方式尽管较为直接，且可以使电力系统对DG附加相关控制；但针对多DG系统，要求很多解裂设备与通信设备，且安装复杂，成本增多，针对小型结构的实用性与经济性下降。
2.被动检查法
2.1过/欠电压与高/低频率测量法
该法是通过测量PCC的电压与频率来判定孤岛。当DG传输功率和本地负载功率不均衡时，电力系统断开后，DG结构传输的电压和频率将会出现改变。如果变化大于设计阈值，将会检查到孤岛[2]。优势在于原理简单、经济效益好，极易实现，对电力质量没有影响；缺点在于，当DG并网逆变设备与本地负荷功率匹配度很好时，系统电压与频率的改变不会超过检查阈值，存在很大的NDZ。
2.2电压相位突变测量法
该法是通过测量DG逆变设备传输端电压和电流的相位差对孤岛进行判定。DG并网运作时，其传输电流和电压同频同相；电力系统断开之后，逆变设备传输端电压相位会出现跳变。当变化大于一定范围就可以检查出孤岛。优点在于算法简答，容易实现；缺点在于，当本地负荷是阻性时，相位差没有变化，无法检测。
2.3电压谐波测量法
该法是通过及时检查并网逆变设备传输的THD实现的。DG并网运行后，PCC处和电力系统的THD几乎相等，电力系统断开后，因为负载阻抗超过电力系统阻抗，在PCC处将会出现很强的谐波电压。若谐波畸变量大于设置的阈值，就能够判断孤岛。优点在于简单易行，检查范围大；缺点在于，因为非线性负载等问题的存在，测量的预制很难确定。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.4CRDKP法
孤岛产生后，因为惯性很小，系统失稳，功率、频率等核心电量的改变率将加大。CRDKP法基于功率浮动率、频率改变率、频率改变对功率变动之比和频率浮动对PCC处电压浮动之比等视为检测孤岛的基础。
该种方法能够提升孤岛检查的精度，但检测成本会不断增加，并且在DG传输功率与负载匹配的条件下，也有NDZ。
3.本地主动方式
3.1频移法
该方法是最常见的主动型孤岛测量手段，针对AFD法依旧具有很大的NDZ，在AFS内添加频率正反馈，出现Sandia频率移动SFS方式。为了应对稀释效应，针对电流相位采取正反馈的SMF法。
AFD的基本原理为周期性的朝系统引入频率有细微改变的电流，促使PCC处电压在断网以后有个持续朝上或是持续朝下变化，进而最终超过设计的阈值，进而检测出孤岛效应。而针对并联RLC荷载，AFD可能有NDZ，例如，如果荷载是阻感性，那么工作于单位功率参数的DG将令系统的频率朝上偏移，这时若采取向下移频，那么二者的效果会出现抵消现象，导致孤岛在指定时间内无法被测量出来[3]。AFD尽管比被动式孤岛测量方式存在更小的NDZ，但针对过DG系统，如果有些DG采取朝上移频，另一些采取朝下移频，那么其移频效果出现抵消，即出现常见的稀释效应，将减少孤岛测量的高效性。
SFS即对频率采用正反馈AFD计划，当测量到系统细微的频率改变，将会试图加速频率的改变，DG并网工作时，电力系统的稳定性制约到频率的改变，DG断网后，因为正反馈的影响，系统的频率将快速超过阈值，令孤岛被测量出来。SFS尽管处理了AFS的负载阻抗性能可能制约频率偏移的性质，但正反馈加大了对电力系统的干扰。
SMF与SFS机制相似，其差别在于SMF是对DG传输电流的相位实施正反馈干扰。SMF不会出现稀释效应，且基于锁相环极易实现，但是要求持续扰动传输电流的相位，下降了电力质量。
3.2传输功率扰动方式
当DG传输功率与负载功率都匹配时，PCC点的电压幅值与频率在出现孤岛前后是不出现改变的，这时出现孤岛也很难检测出。为打破孤岛时的均衡状况，能够通过管理DG的传输，周期性的扰动有功功率与无功功率，导致孤岛状况下电压幅值与频率的明显改变，进而测量出孤岛。
针对电流管理型的逆变设备来说，有功功率扰动即周期性的调整电流的设定值，进而调整其传输有功功率。并网工作时，逆变设备的传输电压由电力系统决定；电力系统脱网后，PCC点电压由逆变设备传输电流与负载决定；当传输电流出现扰动时，传输电压将会随之改变，当变化超出阈值时孤岛将会被测量出来。相较于频移法来说，有功功率扰动朝着电力系统引入的谐波含量很小，但是并网工作时会由于有功功率扰动而降低发电量，所以选用无功功率扰动方式。
基于无功功率扰动法，逆变设备既向电力系统传输有功功率，还提供很多无功功率。而且，在并网状态下，PCC点电压受到电力系统制约，不受扰动的作用，孤岛条件下，如果扰动损坏了平衡性，PCC点的电压幅值与频率均会出现改变。无功功率扰动方式不会限制电力质量，也不会减少发电量，但当系统内含有很多逆变设备时，需要处理各个逆变设备间扰动的同频同相情况，否则将失效，这加大了实现的成本和繁琐性。
4、结束语
总之，孤岛检测属于分布式并网发电结构中必须具有的功能。文章介绍了目前常用的几种孤岛测量方式，阐述了其原理与优缺点。综合思考孤岛测量的性能与对电力质量的选取，将自动算法与模式判断使用与被动式测量方式是今后发展的主要趋势。
参考文献：
[1]周晨，徐华电，刘欢，李春来.分布式并网发电系统孤岛检测方法研究[J].电源学报，2017，15（01）：125-131.
[2]党克，杨富磊，宫译淳，严干贵.分布式并网发电系统孤岛检测方法综述[J].电力电子技术，2016，50（01）：45-48.
[3]王西伟，熊炜，袁旭峰.分布式并网发电系统孤岛效应分析及检测方法的研究[J].电工电气，2012（06）：47-52.
作者简介：
于春来，1981-，男，籍贯黑龙江，汉族，博士研究生，高级工程师，副主任，研究方向：电力电子技术，单位：国网黑龙江省电力有限公司电力科学研究院。邮编：150030。
论文作者:于春来,朱学成,高自伟,李国兴,张健,郭跃男,孙
论文发表刊物:《电力设备》2018年第22期
论文发表时间:2018/12/5
标签：孤岛论文; 测量论文; 功率论文; 频率论文; 电压论文; 电力系统论文; 方式论文; 《电力设备》2018年第22期论文;