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第六章分布式光伏并网变压器的孤岛效应
孤岛效应是指条件的分布式生成发电机继续发电位置虽然从电力功率不再存在。考虑例如分布式太阳能设备，太阳能电池板供电恢复电网；在停电的情况下，如果太阳能板持续功率分布太阳能设备，太阳能设施将成为一个“孤岛”与权力包围的“海”无动力分布式太阳能设施在分布式太阳能并网系统。这种情况可能危险，人类如果没有适当的监测和控制，有时甚至是致命的。
有两种类型的孤岛：
1.运转中的孤岛也被称为独立电力系统能够提供的功率从供应商到客户在可接受的范围内的电压和频率变化。这样的岛屿是这种标准网络正常运行的一部分。目前的网格操作必须提供这些岛屿。
2.意外产生的孤岛，产生断开从网络断开自动在一定时间保护运营商网络和分布式光伏并网变压器（DPV -GTS）和其他设备的损坏。这是论述在入门款是讨论的主要议题。
孤岛可能是危险的实用程序工作者，谁可能没有意识到，太阳能设施仍然供电，即使没有电网的权力。 出于这个原因，分布式发电机必须检测孤岛和立即停止生产功率。出于这个原因，分布式发电机必须检测孤岛和立即停止生产功率。出于这个原因，分布式发电机必须检测孤岛和立即停止生产功率。机制插入和中断等事件的发生，现在已经被开发的行业。
在孤岛，客户从电网断开的建筑和部队的分布式发电机功率的建筑或负载。的方法来检测孤岛下面描述与检测区（NDZ）为一个度量评估或使用任何方法的弱点。NDZ有助于评估一个孤岛检测方法的不足，将无法检测到孤岛的情况。
一个典型的dpv-gt光伏发电系统如图所示，在光伏发电连接到逆变器一点公共耦合（PCC）
分布式光伏并网变压器
图6.1在dpv-gt系统孤岛
通过dpv-gt，其次是局部荷载和一个开关，它关系到电网。典型的RLC负载高Q值的因素造成严重的问题孤岛检测。Q因子定义为
大多数的孤岛预防方法通常涉及高Q RLC负载。电路中的dpv-gt介绍增加了他的电感值的电感变压器电路除了提供额外的阻力。高Q负载通常具有较大的电容和电感和相关电阻的小值。在同一时间，谐波产生的负载或恒功率电阻负载不构成这样的问题在孤岛检测。
6.1 欧洲标准规范EN61000-3-2谐波电流
相应的IEC 61000-3-2对从主电源引起的谐波电流。本标准要求电器进行型式试验，以确保它们符合标准要求。
这是适用于具有输入电流和包括16a每相可连接到公用低压配电系统的电气和电子设备（如电源电压230V交流或名义上415v交流三期）。
该标准根据不同类型的设备定义了四类波形。例如，B类之一适用于便携式工具，而典型的开关模式波形一般在D类。每个类有不同的谐波限制高达第四十，不能超过。某些类有动态限制，根据设备绘制的功率设置。
EN61000-3-2标准的范围包括产品如照明设备、便携式工具，所有的电子设备，消费电子产品和家用电器，工业设备。该标准不包括标称电源电压低于220V交流电的设备。超过1千瓦的专业设备没有规定限制。
虽然这些要求只包括产品在欧共体国家出售，类似的IEEE文档存在的美国，和日本也考虑类似的立法。UL 1741提供了一些安全指南。
本标准适用于实用程序互联光伏发电系统并联运行的实用程序，并利用静态（固态）非孤岛逆变器的直流到交流的转换。本文档描述了额定值在10千伏安或以下的系统的具体建议，如可用于单独的住宅作为单或三相。本标准适用于低压配电系统的互联。
本标准的目的是为光伏配电系统与实用程序配电系统的互连规定要求。
注1：与型式认证会议标准为本标准详细的应被视为可以接受的安装没有任何进一步的测试逆变器。
本标准不处理电磁兼容性（EMC）或保护机制，防止孤岛。
注2:接口的要求可能会有所不同，当存储系统合并或当光伏系统运行控制信号由实用工具提供。
6.2范围的一致性
一般的效用将开发范围模板保持一致性研究。在这样的研究中涉及的方面如下：
- 提出了一种峰值负荷的阈值方法。峰值负载监测和记录由实用程序为所有配电电路。最低负荷没有传统的监测，但已在最近几年，通过远程计量的一些安装。径向电路的最小负载通常是峰值负载的30%。数据采样周期至少为一年，应代表典型的系统加载条件。
2.孤岛成为电能质量和保护问题时，最大骨料产生的径向分布电路的方法50%的最小负荷。因此，规划工程师使用15%负载屏峰（50% 30%）迅速确定如果互连的要求构成了潜在的并网电能质量问题。 如果互连请求和聚合生成超过峰值负载的15%，该实用程序可以重新评估此屏幕使用最小负载，如果可用，而不是峰值负载。第二次失败将表明进一步的研究是必要的，可能会导致特殊的保护要求，使互连。
6.3检测DPV GTS，并网孤岛检测方法
孤岛可以检测到被动和有源方法驻留在逆变器，并通过方法不驻留在逆变器，但目前在实用程序水平。
被动方法描述和评估如下[ 1-3 ]。
6.3.1过/欠电压（OVP/UVP）和超高频/低频（OFP/UFP）
并网dpv-gt系统需要（OVP/UVP）和/或（OFP/UFP）检测系统，将导致光伏逆变器停止向dpv-gt和供电电网如果在顾客之间的PCC频率或电压的幅值（负荷）和效用变化超出规定限制的。这些服务，以保护客户的设备，也作为反孤岛检测方法。
在很让真正的力量流入PCC的效用是
并让从效用流入PCC的无功功率
从PV发电机到PCC和表观功率从PCC到负载相应的表观功率分量如图6.2所示。如果光伏逆变电源工作在单位功率因数（UPF），和此外，整个dpv-gt系统的行为将取决于与一个开关打开从岛前的几个瞬间。此外，如果在PCC电压幅值和改变（OVP/UVP）可以检测和防止孤岛效应的变化。
任何这样的孤岛的活动不是避免将主体dpv-gt在电压水平，需要适当注意绝缘配合的变化。如果，负载电压将显示一个突然的阶段，这将导致逆变器控制系统的逆变器电流频率的转变，并在负载的电压频率，直到（即，负载谐振频率达到）。这一变化的频率可以由OFP/UFP检测。这就需要一个有效的锁相环（PLL）系统的要求，以保持适当的谐振频率接近指定的效用。较慢的锁相环电路将导致电压等于功率因数的步进相移。许多严格的OVP/UVP和OFP/UFP指标一般都是在使用或指定的效用。因此，如果负载的真实功率和光伏系统（逆变器输出）不匹配，或负载的谐振频率不位于附近的实用程序频率，孤岛将不会发生。这样一个反孤岛系统的强度是OVP/UVP和OFP/UFP用于其他的一些原因，最终是有效的逆变电路的失活和孤岛检测的一个低成本的选择。该系统还可以帮助保护dpv-gt。同时在孤岛的预防这种系统的缺点是较大的检测盲区。一个典型的NDZ度量是如图6.3所示
6.3.2电压相位突变检测（PJD）
电压相位突变检测法(Phase Jump Detection，PJD)是通过检测光伏并网逆变器的输出电压与电流的相位差变化来检测孤岛现象的发生。光伏并网发电系统并网运行时通常工作在单位功率因数模式，即光伏并网发电系统输出电流电压(电网电压)同频同相。当电网断开后，出现了光伏并网发电系统单独给负载供电的孤岛现象，此时，a点电压由输出电流Io和负载阻抗Z所决定。由于锁相环的作用，Io与a点电压仅仅在过零点发生同步，在过零点之间，Io跟随系统内部的参考电流而不会发生突变，因此，对于非阻性负载，a点电压的相位将会发生突变，如图6.3所示，从而可以采用相位突变检测方法来判断孤岛现象是否发生。 相位突变检测算法简单，易于实现。但当负载阻抗角接近零时，即负载近似呈阻性，由于所设阀值的限制，该方法失效。被动检测法一般实现起来比较简单，然而当并网逆变器的输出功率与局部电网负载的功率基本接近，导致局部电网的电压和频率变化很小时，被动检测法就会失效，此方法存在较大的非检测区。
图6.3典型映射NDZ与地区OVP/UVP和OFP/UFP孤岛检测方案。
图6.4相移跳到PID方案相关；相位误差是由电压跳变引起的孤岛。
6.3.3电压谐波检测法
电压谐波检测法(Harmonic Detection)通过检测并网逆变器的输出电压的总谐波失真(totalharmonic distortion-THD)是否越限来防止孤岛现象的发生，这种方法依据工作分支电网功率变压器的非线性原理。如图6.2，发电系统并网工作时，其输出电流谐波将通过公共耦合点a点流入电网。由于电网的网络阻抗很小，因此a点电压的总谐波畸变率通常较低，一般此时Va的THD总是低于阈值(一般要求并网逆变器的THD小于额定电流的5%)。当电网断开时，由于负载阻抗通常要比电网阻抗大得多，因此a点电压(谐波电流与负载阻抗的乘积)将产生很大的谐波，通过检测电压谐波或谐波的变化就能有效地检测到孤岛效应的发生。但是在实际应用中，由于非线性负载等因素的存在，电网电压的谐波很大，谐波检测的动作阀值不容易确定，因此，该方法具有局限性。
6.3.4电流谐波检测
6.3.4.1阻抗测量
这些也被称为功率转移，电流开槽，或输出变化。图6.1和 6.2光伏逆变器可以表现为一个电流源的
有三个参数可以变化：和。在输出的变化是对光伏逆电流幅值施加。当连接到实用程序通过dpv-gt，从目前的幅度变化引起的电压扰动，最终也导致功率扰动，给出
当电网断开，它会导致在PCC的电压变化，可用于防止孤岛。如果分析评估，这种变化基本上是一个阻抗的变化，如下图所示：
方程（6.6）基本上是由逆变器的阻抗，因而命名为阻抗法[ 1 ]。变化可以通过加载逆变器的UVP / OVP的极限了。最小电流转移需要检测孤岛等于UVP / OVP窗口的大小。因此，对于10%的变化，一个20%的变化是必要的。这种方法是高度推荐的单逆变器结构，因为NDZ较小地方的任何负载，负载阻抗大于电网阻抗。当电网断开和逆变器的功率和负载均衡，在逆变电压的变化会导致UVP运行。然而，多逆变器的阻抗方法的有效性失败，因为在PCC及其变化所产生的电压扰动不会引起UVP运行。
6.3.4.2特定频率的阻抗检测
这也称为谐波幅值跳变法，是谐波检测法的一种特例。它是积极的，因为一个特定频率的电流谐波注入到由逆变器的PCC。当电网连接，如果电网阻抗小于负载阻抗，谐波电流在一个特定的频率流过电网，并没有注意到电压的变化。当电网断开，此电流流过负载是线性的（即，如RLC并联组合），则可能为PCC注入谐波电流。然后一个电压特定的频率，这就是所谓的阻抗检测在特定的频率，这是类似的特征为NDZ空间谐波检测方法，检测盲区空间类似于谐波检测方法以及。一个次谐波电流可以被注入，但电网/实用程序可能有这个注入问题。
图6.5 50逆变器异步阻抗法故障
6.3.4.3滑模频漂检测法
滑模频率漂移检测法(Slip-Mode Frequency Shift，SMS)是一种主动式孤岛检测方法。它控制逆变器的输出电流，使其与公共点电压间存在一定的相位差，以期在电网失压后公共点的频率偏离正常范围而判别孤岛。正常情况下，逆变器相角响应曲线设计在系统频率附近范围内，单位功率因数时逆变器相角比RLC负载增加的快。当逆变器与配电网并联运行时，配电网通过提供固定的参考相角和频率，使逆变器工作点稳定在工频。当孤岛形成后，如果逆变器输出电压频率有微小波动逆变器相位响应曲线会使相位误差增加，到达一个新的稳定状态点。新状态点的频率必会超出OFR/UFR动作阀值，逆变器因频率误差而关闭。此检测方法实际是通过移相达到移频，与主动频率偏移法AFD一样有实现简单、无需额外硬件、孤岛检测可靠性高等优点，也有类似的弱点，即随着负载品质因数增加，孤岛检测失败的可能大。
6.3.4.4频率偏移检测法
频率偏移检测法(Active Frequency Drift,AFD)是目前一种常见的主动扰动检测方法。采用主动式频移方案使其并网逆变器输出频率略微失真的电流，以形成一个连续改变频率的趋势，最终导致输出电压和电流超过频率保护的界限值，从而达到反孤岛效应的目的。
6.3.4.5频移
传统的频移方法为并网光伏逆变器孤岛检测DPV GTS和是
1.主动频率漂移法
2.滑模频移法
上述两个可以成为无效的某些并联RLC负载下。自动移相方法是用来缓解这个问题。该方法是基于正弦逆变器输出电流的相移。当实用程序发生故障时，移相算法保持逆变器终端电压的频率偏离，直到保护电路被触发。
6.3.4.6偏移电压（Vs）
这也被称为积极的电压或跟随羊群的方法。如建议，这是第三个方法，其中一个正反馈施加在PCC的电压。如果有一个减少的均方根（RMS）的逆变器的值降低的电压的振幅，从而减少由逆变器提供的电源，以及。然而，如果它是连接，这个差别不大时，功率降低。如果它被断开，在振幅减少，然后用欧姆定律反应的RLC电路，这将导致电流导致在振幅可以通过扩展方案检测最终的还原电流的光伏逆变器的减少减少。有一种可能性的OVP/UVP方案，而是由UVP创造旅行更有吸引力因为断开将防止造成负载设备的损坏。方案适用于单个或多个用OVP/UVP或OFP/UFP机制与方案operation.this逆变器方案的高效在逆变器易于实现单片机为基础的方法的多逆变器串联的UVP和UFP。VS和FS的方法是预防与NDZ dpv-gt系统
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