王 雪 ，雷勝華 ，胡文平 ，趙 瑩

（1.華北電力大學(xué) 新能源電力系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 保定 071003；2.國(guó)網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院，河北 石家莊 050021）

0 引言

光伏發(fā)電（PV）裝機(jī)容量在各區(qū)域電網(wǎng)中所占比重越來(lái)越大，其并網(wǎng)運(yùn)行將給電力系統(tǒng)帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。當(dāng)電網(wǎng)側(cè)由于故障或檢修跳閘時(shí)，并入大電網(wǎng)的光伏電站與本地負(fù)載形成不受大電網(wǎng)控制的供電回路，即孤島，這會(huì)給電力設(shè)備以及檢修工作人員帶來(lái)潛在的威脅。最新頒布的GB／T 19964—2012［1］和 Q／GDW 618—2011［2］標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，并網(wǎng)光伏電站必須具備孤島檢測(cè)能力。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)光伏逆變器的孤島檢測(cè)方法進(jìn)行了大量的研究，逆變器的孤島檢測(cè)方法根據(jù)其檢測(cè)原理可以大致分為2類：被動(dòng)檢測(cè)法和主動(dòng)檢測(cè)法。常見(jiàn)的被動(dòng)檢測(cè)法通過(guò)檢測(cè)并網(wǎng)點(diǎn)電壓［3-4］、頻率［5］、電壓諧波畸變率［6］等電氣量，并判斷該電氣量是否在正常運(yùn)行范圍內(nèi)，從而判斷逆變器是否處于孤島運(yùn)行狀態(tài)。被動(dòng)檢測(cè)法雖然不會(huì)對(duì)并網(wǎng)點(diǎn)的電能質(zhì)量造成影響，但存在孤島檢測(cè)盲區(qū)。主動(dòng)檢測(cè)法通過(guò)在逆變器的控制回路中加入擾動(dòng)信號(hào)或正反饋環(huán)節(jié)，一旦逆變器處于孤島運(yùn)行狀態(tài)，逆變器并網(wǎng)點(diǎn)的電氣量會(huì)加速偏離正常運(yùn)行范圍，進(jìn)而檢測(cè)出逆變器處于孤島運(yùn)行狀態(tài)，但是以破壞并網(wǎng)點(diǎn)的電能質(zhì)量為代價(jià)［7-13］。隨著微電網(wǎng)的建設(shè)與發(fā)展，希望光伏逆變器在檢測(cè)出孤島運(yùn)行狀態(tài)后能盡可能地為本地負(fù)載提供電壓和頻率支撐，進(jìn)而提高供電可靠性。為了避免逆變器在孤島和并網(wǎng)2種運(yùn)行狀態(tài)的變換過(guò)程中產(chǎn)生較大的沖擊電流，要求孤島檢測(cè)過(guò)程中盡量減小對(duì)并網(wǎng)點(diǎn)電能質(zhì)量的影響，實(shí)現(xiàn)非破壞性檢測(cè)。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)無(wú)盲區(qū)非破壞性孤島檢測(cè)方法進(jìn)行了一些研究。其中，負(fù)序電流注入法［14-15］在正常運(yùn)行時(shí)會(huì)持續(xù)向大電網(wǎng)注入負(fù)序擾動(dòng)；負(fù)序電壓正反饋法［16-18］、負(fù)序功率正反饋法［19］本質(zhì)相同，當(dāng)大電網(wǎng)存在較小負(fù)序分量時(shí)這2種方法也會(huì)向大電網(wǎng)持續(xù)注入負(fù)序擾動(dòng)，且相關(guān)文獻(xiàn)沒(méi)有對(duì)正反饋系數(shù)的選取進(jìn)行理論分析；周期性無(wú)功電流擾動(dòng)法［20-21］會(huì)導(dǎo)致逆變器輸出功率波動(dòng)，降低能源利用率；基于負(fù)序電壓分配因子的孤島檢測(cè)方法［22］需要額外的負(fù)序電源和電抗設(shè)備投入，增加了逆變器并網(wǎng)系統(tǒng)的投資成本；非特征諧波正反饋的孤島檢測(cè)方法［23］中非特征諧波的提取原理較復(fù)雜，且利用根軌跡法得到的正反饋系數(shù)不具有普遍適應(yīng)性。

本文從理論上推導(dǎo)出負(fù)序電壓正反饋孤島檢測(cè)方法的正反饋系數(shù)應(yīng)該滿足的邊界條件，并提出了自適應(yīng)反饋系數(shù)的方案，通過(guò)理論分析與仿真驗(yàn)證得出：對(duì)于具有不同實(shí)時(shí)輸出功率的逆變器，改進(jìn)方法均具有足夠的孤島檢測(cè)能力，且在并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)能夠盡量減小逆變器注入大電網(wǎng)的負(fù)序擾動(dòng)。

1 自適應(yīng)負(fù)序電壓正反饋

逆變器并網(wǎng)系統(tǒng)示意圖如圖1（a）所示，其等效電路如圖1（b）所示。并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，逆變器處于電流控制模式，IPV為并網(wǎng)逆變器等效電流源，RPV、LPV分別為逆變器出口濾波電感的等效電阻和電感，并聯(lián)RLC支路為等效本地負(fù)載［24-25］，配電網(wǎng)等效成一個(gè)電壓源Es，Rs、Ls分別為逆變器出口升壓變壓器和配電網(wǎng)的總等效電阻和電感，斷路器K閉合、斷開(kāi)分別表示并網(wǎng)運(yùn)行和孤島運(yùn)行。

負(fù)序電壓正反饋法的基本原理是將提取得到的并網(wǎng)點(diǎn)負(fù)序電壓unpcc乘以一個(gè)反饋系數(shù)kf，作為擾動(dòng)量加入到逆變器控制回路的電流參考值中。孤島發(fā)生后，逆變器輸出的負(fù)序電流全部注入本地負(fù)載，并網(wǎng)點(diǎn)負(fù)序電壓unpcc在正反饋的作用下持續(xù)增大并超過(guò)4%，即可判斷孤島發(fā)生。逆變器出口濾波電感的阻抗ZPV遠(yuǎn)小于本地負(fù)載阻抗Zload，忽略ZPV的影響，孤島狀態(tài)下負(fù)序電壓正反饋控制原理圖如圖2所示。

圖1 逆變器并網(wǎng)系統(tǒng)等效電路圖Fig.1 Equivalent circuit diagram of grid-connected inverter system

圖2 孤島運(yùn)行時(shí)負(fù)序電壓正反饋控制原理圖Fig.2 Schematic diagram of positive feedback control of negative-sequence voltage during islanding operation

圖2中，kT 表示第 k個(gè)時(shí)刻；i*dq（kT）為電流給定值；idq（kT）為逆變器輸出電流值；upcc（kT）為并網(wǎng)點(diǎn)電壓；unpcc（kT）為并網(wǎng)點(diǎn)負(fù)序電壓；F（U）為負(fù)序電壓提取環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)；kf為負(fù)序電壓正反饋的系數(shù)；C（s）為電流環(huán)的等效傳遞函數(shù)；Zload（s）為本地負(fù)載的復(fù)頻域阻抗。則有：

負(fù)序電壓正反饋系統(tǒng)的特征方程為：

在控制系統(tǒng)中，C（s）是一個(gè)時(shí)間常數(shù)為毫秒級(jí)的欠阻尼二階系統(tǒng)，其穩(wěn)態(tài)誤差為0；F（U）一般不作為單獨(dú)環(huán)節(jié)進(jìn)行考慮，可以忽略其計(jì)算延時(shí)，認(rèn)為C（s）≈1、F（U）≈1。 則孤島發(fā)生后，要使系統(tǒng)失去穩(wěn)定，并網(wǎng)點(diǎn)負(fù)序電壓不斷增大并最終超過(guò)4%，必須滿足即：

孤島發(fā)生時(shí)滿足 Zload（s）=upcc（z） ／idq（z），將其代入式（3）可得：

其中，upcc（z）近似等于并網(wǎng)點(diǎn)處額定電壓；idq（z）由逆變器實(shí)時(shí)輸出功率決定。所以反饋系數(shù)的大小取決于逆變器的實(shí)時(shí)輸出功率。

圖3 逆變器并網(wǎng)系統(tǒng)負(fù)序網(wǎng)絡(luò)Fig.3 Negative-sequence network of grid-connected inverter system

逆變器并網(wǎng)系統(tǒng)的負(fù)序網(wǎng)絡(luò)見(jiàn)圖3，斷路器K斷開(kāi)、閉合表示2種運(yùn)行狀態(tài)。2種運(yùn)行狀態(tài)下負(fù)序網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別是：并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，逆變器輸出負(fù)序電流注入一個(gè)等效阻抗Zs∥Zload；而孤島發(fā)生后，逆變器輸出負(fù)序電流全部注入本地負(fù)載。將式（3）的 Zload（s）用 Zs（s）∥ Zload（s）替代，可以求出并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)保證并網(wǎng)點(diǎn)負(fù)序電壓不會(huì)發(fā)生累積的正反饋系數(shù)的上限為：

由于 Zs（s）? Zload（s），則有：

聯(lián)立式（4）和式（5）可得負(fù)序電壓正反饋系數(shù)的取值范圍為：

只要正反饋系數(shù)滿足式（7），就可以保證孤島發(fā)生后能準(zhǔn)確檢測(cè)出孤島運(yùn)行狀態(tài)，且并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)并網(wǎng)點(diǎn)負(fù)序電壓不會(huì)發(fā)生累積而導(dǎo)致孤島誤判。

為了保證孤島發(fā)生后并網(wǎng)點(diǎn)負(fù)序電壓在2 s內(nèi)超過(guò)規(guī)定的閾值，提高逆變器的孤島檢測(cè)能力，在臨界正反饋系數(shù)的基礎(chǔ)上乘以一個(gè)大于1的可靠系數(shù)krel。

根據(jù)式（8）建立一個(gè)自適應(yīng)系數(shù)的負(fù)序電壓正反饋系統(tǒng)，使逆變器的孤島檢測(cè)能力隨著逆變器實(shí)時(shí)輸出功率變化而自適應(yīng)地改變，其控制原理如圖4所示。同時(shí)，為了避免三相負(fù)載不對(duì)稱或并網(wǎng)側(cè)發(fā)生不對(duì)稱故障時(shí)注入負(fù)序電流擾動(dòng)過(guò)大，krel取值不宜過(guò)大。

圖4 基于自適應(yīng)負(fù)序電壓正反饋孤島檢測(cè)原理圖Fig.4 Schematic diagram of islanding detection based on adaptive positive feedback of negative-sequence voltage

2 多機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的分析

一般在大型光伏電站中，往往采用多臺(tái)逆變器并聯(lián)運(yùn)行、通過(guò)公共并網(wǎng)點(diǎn)接入大電網(wǎng)的運(yùn)行方式，其等效電路如圖5所示。

圖5 多臺(tái)逆變器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的等效電路圖Fig.5 Equivalent circuit diagram of multiple inverters operating in parallel

每臺(tái)逆變器的負(fù)序擾動(dòng)分量均從公共并網(wǎng)點(diǎn)獲取，假設(shè)并聯(lián)運(yùn)行的n臺(tái)逆變器具有相同的傳遞函數(shù) C（s），則：

式（9）兩邊同時(shí)乘以 F（U），化簡(jiǎn)得：

由式（10）得到n臺(tái)逆變器并聯(lián)運(yùn)行的邊界條件為：

其中，式（11）等號(hào)右側(cè)多項(xiàng)式恰好為各臺(tái)逆變器根據(jù)自身實(shí)時(shí)輸出功率確定的正反饋系數(shù)。此時(shí)，多臺(tái)逆變器并聯(lián)運(yùn)行系統(tǒng)的等效自適應(yīng)負(fù)序電壓正反饋系數(shù)可取為各臺(tái)逆變器的自適應(yīng)負(fù)序正反饋系數(shù)之和，與各臺(tái)逆變器實(shí)時(shí)輸出功率之和有關(guān)。

由于輻照強(qiáng)度、溫度等環(huán)境因素的變化，可能導(dǎo)致逆變器的實(shí)時(shí)輸出功率也發(fā)生變化，每臺(tái)逆變器采用自適應(yīng)負(fù)序電壓正反饋系數(shù)后，各臺(tái)逆變器的負(fù)序電壓正反饋系數(shù)可以隨著其實(shí)時(shí)輸出功率作相應(yīng)變化，此時(shí)各臺(tái)逆變器輸出的負(fù)序電流之和為：

若直接根據(jù)各臺(tái)逆變器的額定容量來(lái)確定正反饋系數(shù)，各臺(tái)逆變器輸出負(fù)序電流之和由所有逆變器額定容量之和決定。當(dāng)外界環(huán)境變化導(dǎo)致逆變器總的實(shí)時(shí)輸出功率減小時(shí)，各臺(tái)逆變器輸出的負(fù)序電流仍保持不變，大于滿足孤島檢測(cè)條件下的最小負(fù)序擾動(dòng)電流。

3 算法實(shí)現(xiàn)

3.1 控制原理及參數(shù)選擇

基于自適應(yīng)負(fù)序電壓正反饋孤島檢測(cè)方法的控制原理如圖6所示，分布式電源（DG）采用帶前饋解耦的電流雙環(huán)控制策略，通過(guò)鎖相環(huán)（PLL）實(shí)時(shí)跟蹤并網(wǎng)點(diǎn)電壓upcc的頻率 f和相位θ，對(duì)逆變器輸出電流iPV進(jìn)行Park變換，得到逆變器輸出電流的有功分量iP和無(wú)功分量iQ，將提取得到的并網(wǎng)點(diǎn)電壓upcc的負(fù)序分量變換成與幅值對(duì)應(yīng)成比例的有功分量和無(wú)功分量有功分量的給定值與分別作差、作和后經(jīng)過(guò)PI環(huán)節(jié)、前饋環(huán)節(jié)解耦環(huán)節(jié)ωLPViQ得到d軸電壓的控制分量ud。無(wú)功分量的給定值（逆變器功率因數(shù)一般取1）與分別作差、作和后經(jīng)過(guò)PI環(huán)節(jié)、前饋環(huán)節(jié)解耦環(huán)節(jié)ωLPViP得到q軸電壓的控制分量uq。其中，“變換”環(huán)節(jié)中的自適應(yīng)系數(shù)根據(jù)圖4所示原理實(shí)現(xiàn)。

圖6 負(fù)序電壓正反饋檢測(cè)方法的控制回路Fig.6 Control loop of islanding detection based on positive feedback of negative-sequence voltage

孤島發(fā)生后，逆變器輸出的負(fù)序電流全部注入本地負(fù)載Zload，由式（12）可得并網(wǎng)點(diǎn)的負(fù)序電壓為：

不計(jì) C（s）和 F（U）對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，孤島發(fā)生后并網(wǎng)點(diǎn)負(fù)序電壓的變化軌跡只取決于可靠系數(shù)krel和初始負(fù)序電壓而與逆變器實(shí)時(shí)輸出功率無(wú)關(guān)。分別搭建不同實(shí)時(shí)輸出功率的逆變器并網(wǎng)系統(tǒng)，大電網(wǎng)所含負(fù)序電壓與正序電壓的比值為0.5%，其反饋系數(shù)根據(jù)式（8）確定，繪制孤島檢測(cè)時(shí)間t隨krel的變化曲線，見(jiàn)圖7。圖7中所有點(diǎn)描述的情況中，當(dāng)逆變器實(shí)時(shí)輸出功率為9 kW、krel=2.5時(shí)，反饋系數(shù)最大kf=0.1550，小于反饋系數(shù)上限kfmax=10，因此，并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)不會(huì)導(dǎo)致并網(wǎng)點(diǎn)負(fù)序電壓發(fā)生累積。由圖7可知，當(dāng)krel≥1.5時(shí)，不同實(shí)時(shí)輸出功率的逆變器的孤島檢測(cè)時(shí)間之差在2個(gè)周期內(nèi)，孤島檢測(cè)時(shí)間受 C（s）、F（U）、鎖相環(huán)等環(huán)節(jié)的影響較小，且對(duì)每一個(gè)確定的krel，實(shí)時(shí)輸出功率較大的逆變器孤島檢測(cè)時(shí)間總是略小于實(shí)時(shí)輸出功率小的；當(dāng)krel≥2.3時(shí)，孤島檢測(cè)時(shí)間幾乎不受C（s）、F（U）、鎖相環(huán)等環(huán)節(jié)的影響，隨著逆變器實(shí)時(shí)輸出功率的增加，孤島檢測(cè)時(shí)間之差在10 ms內(nèi)。本文取krel=1.5，在保證逆變器實(shí)時(shí)輸出功率增大而孤島檢測(cè)速度變化不大的前提下，盡量減少注入大電網(wǎng)的負(fù)序擾動(dòng)。

圖7 孤島檢測(cè)時(shí)間t隨krel的變化曲線Fig.7 Curve of islanding detection time vs.krel

3.2 負(fù)序電壓的提取

并網(wǎng)點(diǎn)電壓 upcc=［uA，uB，uC］T包含正序分量和負(fù)序分量，根據(jù)對(duì)稱分量法可得負(fù)序分量為：

αβ靜止坐標(biāo)系下的電壓可以表示為：

聯(lián)立式（14）、（15）可以求得 αβ 靜止坐標(biāo)系下的負(fù)序分量為：

其中，q表示移相90°，本文采用基于二階廣義積分器的帶通濾波器（SOGI-BPF）的方法實(shí)現(xiàn)，其傳遞函數(shù)為：

獲得αβ靜止坐標(biāo)系下的負(fù)序分量后可以通過(guò)鎖相環(huán)環(huán)節(jié)獲取負(fù)序分量的幅值。基于二階廣義積分器的帶通濾波器和負(fù)序電壓提取的原理如圖8所示。

圖8 負(fù)序電壓提取原理Fig.8 Schematic diagram of negative-sequence voltage extraction

4 仿真驗(yàn)證

本文基于MATLAB／Simulink搭建了并網(wǎng)逆變器的孤島檢測(cè)仿真平臺(tái)。其中，配電網(wǎng)的參數(shù)為380 V／50 Hz（含少量負(fù)序分量、5次諧波電壓、7次諧波電壓），升壓變壓器與大電網(wǎng)等效阻抗（歸算到低壓側(cè)）為0.1+j0.0019 Ω。逆變器直流側(cè)母線電壓為800 V，逆變器出口濾波電感為12 mH。選取孤島發(fā)生后成功檢測(cè)到孤島運(yùn)行狀態(tài)的時(shí)間（即孤島檢測(cè)時(shí)間）為孤島檢測(cè)能力的指標(biāo)，孤島檢測(cè)時(shí)間越短表明孤島檢測(cè)能力越強(qiáng)，反之越弱。分別設(shè)定不同容量的逆變器及與逆變器容量匹配的負(fù)載，采用改進(jìn)前后的正反饋系數(shù)分別對(duì)其孤島檢測(cè)能力進(jìn)行仿真驗(yàn)證。為了說(shuō)明改進(jìn)前的正反饋系數(shù)應(yīng)該隨著容量增大而增大，本文取文獻(xiàn)［16］中的正反饋系數(shù) kf=0.0964固定不變作參照，逆變器容量及與之匹配的負(fù)載的參數(shù)如表1所示，孤島檢測(cè)時(shí)間隨逆變器功率的變化曲線如圖9所示。

表1 逆變器和負(fù)載參數(shù)Table 1 Parameters of inverter and loads

圖9 孤島檢測(cè)時(shí)間隨逆變器功率變化曲線Fig.9 Curve of islanding detection time vs.inverter power

由圖9可知，正反饋系數(shù)kf=0.096 4確定后隨著逆變器容量增加，其孤島檢測(cè)能力逐漸減弱，當(dāng)逆變器容量為13 kW時(shí)，雖然能夠使并網(wǎng)點(diǎn)負(fù)序電壓超過(guò)閾值，但孤島檢測(cè)時(shí)間已經(jīng)超過(guò)規(guī)定時(shí)間2 s。而采用自適應(yīng)正反饋系數(shù)方法時(shí)，隨著逆變器容量變化，孤島檢測(cè)時(shí)間基本不變，其孤島檢測(cè)能力始終保持不變。因此，負(fù)序電壓正反饋系數(shù)應(yīng)根據(jù)逆變器實(shí)時(shí)輸出功率確定，而自適應(yīng)系數(shù)環(huán)節(jié)可以有效地跟蹤逆變器實(shí)時(shí)輸出功率對(duì)反饋系數(shù)作調(diào)整。

為簡(jiǎn)化多機(jī)并聯(lián)運(yùn)行情況，假設(shè)只有2臺(tái)容量相等的逆變器并聯(lián)運(yùn)行，每臺(tái)逆變器容量為14.52 kW，并聯(lián)RLC負(fù)載的額定功率為29.4 kW（Rload=5 Ω，Lload=6.35 mH，Cload=1600 μF），諧振頻率為 50 Hz，仿真時(shí)長(zhǎng)0.3 s，在t=0.1 s時(shí)孤島發(fā)生，孤島發(fā)生后并網(wǎng)點(diǎn)電壓、頻率、負(fù)序電壓變化情況如圖10所示（圖中 unpcc為標(biāo)幺值）。 其中，圖10（a）—10（c）分別是設(shè)定kf=0.096 4（略小于臨界值）時(shí)孤島檢測(cè)的仿真圖，圖10（d）—10（f）分別是采用自適應(yīng)負(fù)序電壓正反饋島檢測(cè)的仿真圖。由圖10（a）—10（c）可知，并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)并網(wǎng)點(diǎn)存在一定負(fù)序電壓分量，孤島發(fā)生后，由于負(fù)序電壓的反饋系數(shù)設(shè)定過(guò)小，并網(wǎng)點(diǎn)負(fù)序電壓一直在一個(gè)較小值附近波動(dòng)而無(wú)法累積。由圖10（d）—10（f）可知，當(dāng)反饋系數(shù)改為自適應(yīng)系數(shù)后（此時(shí)2臺(tái)逆變器的實(shí)時(shí)負(fù)序電壓正反饋系數(shù)均為0.1500），孤島發(fā)生時(shí)并網(wǎng)點(diǎn)負(fù)序電壓能持續(xù)增大并超過(guò)4%，且孤島檢測(cè)成功時(shí)，并網(wǎng)點(diǎn)電壓和頻率均在正常運(yùn)行范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了非破壞性無(wú)盲區(qū)孤島檢測(cè)。

當(dāng)這2臺(tái)逆變器的實(shí)時(shí)輸出功率在t=0.2 s時(shí)變?yōu)?0%額定容量，各臺(tái)逆變器正反饋系數(shù)分別采用kf=0.1500和自適應(yīng)系數(shù)（輸出功率減小后2臺(tái)逆變器的實(shí)時(shí)負(fù)序電壓正反饋系數(shù)均為0.0300）時(shí)，逆變器輸出的總負(fù)序電流如圖11所示。由圖11可知，在t=0.2 s之前，采用2種方案時(shí)逆變器注入大電網(wǎng)的負(fù)序擾動(dòng)相同；逆變器實(shí)時(shí)輸出功率減小后，采用自適應(yīng)反饋系數(shù)的逆變器注入大電網(wǎng)的負(fù)序擾動(dòng)較小。在大型光伏電站中，并聯(lián)運(yùn)行的逆變器臺(tái)數(shù)較多，采用自適應(yīng)反饋系數(shù)后，能有效減小光伏電站實(shí)時(shí)輸出功率減小時(shí)光伏電站注入大電網(wǎng)的負(fù)序擾動(dòng)。

此外，電力系統(tǒng)中含大型電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷在啟動(dòng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生電壓跌落的暫態(tài)過(guò)程。該過(guò)程會(huì)給并網(wǎng)逆變器的孤島檢測(cè)能力帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。當(dāng)并網(wǎng)點(diǎn)的電壓幅值降到額定值的15%時(shí)，要求逆變器具有持續(xù)并網(wǎng)工作625 ms的低電壓穿越能力。電壓跌落后，根據(jù)式（8）可以求得此時(shí)2臺(tái)逆變器并網(wǎng)系統(tǒng)的等效正反饋系數(shù)為2，仍小于并網(wǎng)系統(tǒng)等效正反饋系數(shù)的上限kfmax=10。圖12為并網(wǎng)點(diǎn)電壓幅值降到額定值的15%時(shí)，基于自適應(yīng)負(fù)序電壓正反饋的孤島檢測(cè)仿真結(jié)果（圖中unpcc為標(biāo)幺值）。在t=0.1 s時(shí)電壓跌落，負(fù)序電壓經(jīng)過(guò)約2個(gè)周期變化后迅速減小至0.04 p.u.以下，判斷為偽孤島，孤島保護(hù)不會(huì)誤動(dòng)。

圖11 并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)逆變器注入大電網(wǎng)的負(fù)序電流Fig.11 Negative-sequence current injected from grid-connected inverter into grid

圖12 電壓跌落仿真結(jié)果Fig.12 Simulative waveforms of voltage drop

5 結(jié)論

本文推導(dǎo)出負(fù)序電壓正反饋孤島檢測(cè)方法成功檢測(cè)的邊界條件，在負(fù)序電壓正反饋孤島檢測(cè)方法的基礎(chǔ)上加入了自適應(yīng)正反饋系數(shù)環(huán)節(jié)。無(wú)論是單臺(tái)逆變器并網(wǎng)運(yùn)行，還是多臺(tái)逆變器并聯(lián)并網(wǎng)運(yùn)行，加入自適應(yīng)正反饋系數(shù)后均能有效減小逆變器正常并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)注入大電網(wǎng)的負(fù)序擾動(dòng)，孤島發(fā)生后能在規(guī)定時(shí)間2 s內(nèi)實(shí)現(xiàn)孤島檢測(cè)。仿真驗(yàn)證的過(guò)程中，成功檢測(cè)到逆變器處于孤島運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，并網(wǎng)點(diǎn)電壓幅值與頻率均處于正常運(yùn)行范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了無(wú)盲區(qū)非破壞性檢測(cè)，能夠降低逆變器模式變化過(guò)程中的沖擊電流，完成無(wú)縫變換。

參考文獻(xiàn)：

［1］國(guó)家電網(wǎng)公司.光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定：GB／T 19964—2012［S］. 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2013.

［2］國(guó)家電網(wǎng)公司.光伏電站接入電網(wǎng)測(cè)試規(guī)程：Q／GDW 618—2011［S］. 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.

［3］趙清林，郭小強(qiáng)，鄔偉揚(yáng).光伏發(fā)電系統(tǒng)孤島保護(hù)建模與仿真研究［J］. 太陽(yáng)能學(xué)報(bào)，2007，28（7）：721-726.ZHAO Qinglin，GUO Xiaoqiang，WU Weiyang.Modelingand simulation for islanding protection of photovoltaic systems［J］.Acta Energiae Solaris Sinica，2007，28（7）：721-726.

［4］劉芙蓉，康勇，段善旭，等.電壓正反饋式孤島檢測(cè)方法的邊界條件及改進(jìn)算法［J］. 電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2012，27（3）：247-251.LIU Furong，KANG Yong，DUAN Shanxu，et al.Boundary conditions of voltage shift techniques forislanding detection［J］.Transactions of China Electrotechnical Society，2012，27（3）：247-251.

［5］LIU F，KANG Y，ZHANG Y，etal.ImprovedSMSislanding detection method for grid-connected converters［J］.Renewable Power Generation，2010，4（1）：36-42.

［6］馬靜，米超，王增平.基于諧波畸變率正反饋的孤島檢測(cè)新方法［J］. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2012，36（1）：47-50.MA Jing，MI Chao，WANG Zengping. A novel islanding detection method based on positive feedback of voltage harmonic distortion ［J］.Automation of Electric Power Systems，2012，36（1）：47-50.

［7］劉方銳，余蜜，張宇，等.主動(dòng)移頻法在光伏并網(wǎng)逆變器并聯(lián)運(yùn)行下的孤島檢測(cè)機(jī)理研究［J］.中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2009，29（12）：47-51.LIU Fangrui，YU Mi，ZHANG Yu，etal.Islanding detection evaluation foractive frequency drifting methodsin multiple photovoltaic grid-connected converters［J］.Proceedings of the CSEE，2009，29（12）：47-51.

［8］劉方銳，康勇，張宇，等.帶正反饋的主動(dòng)移頻孤島檢測(cè)法的參數(shù)優(yōu)化［J］. 電工電能新技術(shù)，2008，27（3）：22-25.LIU Fangrui，KANG Yong，ZHANG Yu，et al.Parameter optimization for active frequency drift with positive feedback islanding detection strategy［J］.Advanced Technology of Electrical Engineering and Energy，2008，27（3）：22-25.

［9］肖龍，楊國(guó)華，鮑麗芳，等.基于改進(jìn)滑模頻率偏移法的光伏孤島檢測(cè)研究［J］. 電測(cè)與儀表，2012，49（6）：52-57.XIAO Long，YANG Guohua，BAO Lifang，et al.Islanding detection forPV grid-connected system based on improved slip-mode frequency shift［J］.Electrical Measurement& Instrumentation，2012，49（6）：52-57.

［10］陳衛(wèi)民，陳國(guó)呈，吳春華，等.基于分布式并網(wǎng)發(fā)電的新型孤島檢測(cè)研究［J］. 電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2007，22（8）：114-118.CHEN Weimin，CHEN Guocheng，WU Chunhua，et al.Research on a novel islanding detection based on grid-connected distributed generations［J］.Transactions of China Electrotechnical Society，2007，22（8）：114-118.

［11］劉洋，王明渝，高文祥，等.微電網(wǎng)新型孤島檢測(cè)技術(shù)的研究［J］.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2012，40（12）：146-150.LIU Yang，WANG Mingyu，GAO Wenxiang，et al.Research on a novel islanding detection for micro-grid connected inverters［J］.Power System Protection and Control，2012，40 （12）：146-150.

［12］鳳勇.基于鎖相環(huán)的主動(dòng)移相式微電網(wǎng)孤島檢測(cè)技術(shù)研究［J］.華東電力，2014，41（13）：2462-2467.FENG Yong. PLL-based active phase drift method for microgrid islanding detection ［J］.East China Electric Power，2014，41（13）：2462-2467.

［13］丁浩，魏艷君，漆漢宏，等.基于自適應(yīng)有功電流擾動(dòng)的孤島檢測(cè)［J］. 電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2014，29（8）：294-300.DING Hao，WEI Yanjun，QI Hanhong，et al.A novel islanding detection based on adaptive active currentdisturbance ［J］.Transactions of China Electrotechnical Society，2014，29（8）：294-300.

［14］陳鋼，劉瑋，陳苗，等.負(fù)序電流擾動(dòng)孤島檢測(cè)方法在微電網(wǎng)中的應(yīng)用［J］. 電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)，2013，25（6）：154-159.CHEN Gang，LIU Wei，CHEN Miao，etal.Application of negative-sequence current disturbance based islanding detection method in micro-grid［J］.Proceedings of the CSU-EPSA，2013，25（6）：154-159.

［15］崇志強(qiáng)，戴志輝，焦彥軍.基于負(fù)序電流注入的光伏并網(wǎng)逆變器孤島檢測(cè)方法［J］. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2014，42（24）：65-72.CHONG Zhiqiang，DAI Zhihui，JIAO Yanjun.Islanding detection method based on grid-connected photovoltaic converterand negative sequence current injection ［J］. Power System Protection and Control，2014，42（24）：65-72.

［16］郭小強(qiáng)，鄔偉揚(yáng).微電網(wǎng)非破壞性無(wú)盲區(qū)孤島檢測(cè)技術(shù)［J］.中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2009，29（25）：7-12 GUO Xiaoqiang，WU Weiyang.Non-devastating islanding detection for micro-grids without non-detection zone［J］.Proceedings of the CSEE，2009，29（25）：7-12.

［17］王曉剛，肖立業(yè).不平衡情況下基于電壓正反饋的孤島檢測(cè)方法［J］. 電力自動(dòng)化設(shè)備，2015，35（4）：104-108.WANG Xiaogang，XIAO Liye.Islanding detection method based on voltage positive feedback in unbalance condition［J］.Electric Power Automation Equipment，2015，35（4）：104-108.

［18］孫博，鄭建勇，梅軍.基于電壓不平衡度正反饋的孤島檢測(cè)新方法［J］. 電力自動(dòng)化設(shè)備，2015，35（2）：121-125.SUN Bo，ZHENG Jianyong，MEI Jun.Islanding detection based on positive feedback of voltage unbalance factor［J］.Electric Power Automation Equipment，2015，35（2）：121-125.

［19］馬靜，米超，夏冰陽(yáng)，等.基于負(fù)序功率正反饋的孤島檢測(cè)新方法［J］. 電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2013，28（4）：191-195.MA Jing，MIChao，XIA Bingyang，etal.A novelislanding detection method based on negative-sequence power positive feedback［J］.Transactions of China Electrotechnical Society，2013，28（4）：191-195.

［20］楊滔，王鹿軍，張沖，等.基于無(wú)功電流-頻率正反饋的孤島檢測(cè)方法［J］. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2012，36（14）：193-199.YANG Tao，WANG Lujun，ZHANG Chong，et al.A novel island detection method based on positive feedback between reactive current and frequency［J］.Automation of Electric Power Systems，2012，36（14）：193-199.

［21］鐘誠(chéng)，井天軍，楊明皓.基于周期性無(wú)功電流擾動(dòng)的孤島檢測(cè)新方法［J］. 電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2014，29（3）：270-276.ZHONG Cheng，JING Tianjun，YANG Minghao.A new islanding detection method with periodic reactive current disturbance［J］.Transactions of China Electrotechnical Society，2014，29（3）：270-276.

［22］馬靜，米超，王增平，等.基于負(fù)序電壓分配因子的孤島檢測(cè)新原理［J］. 電網(wǎng)技術(shù)，2012，36（8）：239-242 MA Jing，MI Chao，WANG Zengping，et al.A novel islanding detection method based on negative sequence voltage distribution factor［J］.Power System Technology，2012，36（8）：239-242.

［23］梁建鋼，金新民，吳學(xué)智，等.基于非特征諧波正反饋的微電網(wǎng)變流器孤島檢測(cè)方法［J］. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2014，38（10）：24-29.LIANG Jiangang，JIN Xinmin，WU Xuezhi，et al.An islanding detection method for microgrid converters based on positive feedback of uncharacteristic harmonics［J］.Automation of Electric Power Systems，2014，38（10）：24-29.

［24］賀眉眉，李華強(qiáng)，甘立勇，等.RLC負(fù)荷模型分布式發(fā)電孤島檢測(cè)方法研究［J］. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2011，39（6）：7-11.HE Meimei，LI Huaqiang，GAN Liyong，et al. Islanding detection scheme evaluation for RLC load distributed generation［J］.Power System Protection and Control，2011，39（6）：7-11.

［25］朱珂，盧曉惠，于青，等.基于可控短路技術(shù)的系統(tǒng)阻抗測(cè)量方法在孤島檢測(cè)中的應(yīng)用［J］. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2013，37（2）：119-124.ZHU Ke，LU Xiaohui，YU Qing，etal.A novelmethod of impedance measurement used in islanding detection based on controllable short-circuit technology［J］.Automation of Electric Power Systems，2013，37（2）：119-124.