Page 73 - 电力与能源2024年第五期

于 雷，等：基于无功扰动的分布式电源孤岛运行检测方法研究 605

当发生孤岛故障时，分布式电源的输出电压
幅值、频率、相位等均会发生偏移，而注入的无功
功率也失去了大电网的支撑，导致电压幅值、频
［6］
率、相位等进一步发生偏移 。
分布式电源孤岛运行的注入式检测方法主要

有频移法、阻抗测量法等。频移法通过向并网逆
变器的电流内环注入电流扰动信号，使公共耦合
点处的频率发生较大偏移，并且随注入的扰动信
号的变化而变化。然而，该方法会增加并网逆变
器输出电流的谐波含量 。
［7］
阻抗测量法指的是，当分布式电源的并网逆
变器并网运行时，电网可等效为一个理想的电压
源，即此时公共耦合点处的阻抗等于就地负荷与
电网小内阻的并联阻抗，即此时公共耦合点处的
阻抗较小。一旦并网逆变器脱网运行，公共耦合
点处的阻抗约等于就地负荷，远大于并网时的阻
抗。然而，对于多分布式电源并入电网，逆变器之

［8］
间的扰动使孤岛特征弱化，检测难度增加 。
主动式无功注入法通过向并网逆变器注入具
有固定波动规律的无功功率，当并网逆变器并网
工作时，其公共耦合点处的电气参数会受到大电
网信号的钳制，而当并网逆变器脱网孤岛运行时， 图 1 典型的分布式电源结构

公共耦合点处由于注入了无功功率导致功率不均 三相电流在 d，q 坐标系下的 d 轴分量参考值和 q
衡，频率偏移。该方法具有较高的可靠性，能够快 轴分量参考值； L，fd，i L，fq 分别表示并网滤波器的输
i
速识别分布式电源的孤岛运行。 出三相电流在 d，q 坐标系下的 d 轴分量实时 r 值
和 q 轴分量实时值；V C0d，V C0q 分别为并网侧三相
1 分布式电源结构
电压在 d，q 坐标系下的 d 轴分量实时值和 q 轴分
典型的分布式电源结构如图 1 所示，主要由 量实时值；v dref，v qref 分别为并网逆变器的输出电压
RLC 就地负荷、分布式电源、断路器、控制器、逆 在 d，q 坐标系下 d 轴分量的参考值和 q 轴分量的
变器、电压互感器、电流互感器等构成。 参考值；K 1P，K 1I 分别表示有功功率环 PI 调节器的

图 1 中，PCC 表示公共耦合点。L f，C f 分别为 比例系数与积分系数；K 2P，K 2I 分别表示无功功率
并网滤波器的滤波电感与滤波电容；R f 为 LC 滤波 环 PI 调节器的比例系数与积分系数；K 3P，K 3I 分别
i
器的寄生电阻； L，f 为并网滤波器的输出电流；i G 为 表示 d 轴电流环 PI 调节器的比例系数与积分系
i
电网侧电流； L，L 为 RLC 负载中的电流；V C0 为并网 数；K 4P，K 4I 分别表示 q 轴电流环 PI 调节器的比例
侧三相电压，V C0dq 为并网侧三相电压在 d，q 坐标 系数与积分系数。

系下的分量；P，Q 分别表示分布式电源输出的有 由图 1 可知，分布式电源通过逆变器并网，并
功功率实时值和无功功率实时值；P ref，Q ref 分别表 通过断路器与大电网互联。当断路器合闸时，分
示分布式电源输出的有功功率参考值与无功功率 布式电源并网运行；当断路器分闸时，分布式电源
i
参考值； L，fd_ref，i L，fq_ref 分别表示并网滤波器的输出 孤岛运行。