光伏并网发电系统孤岛检测技术的研究及实现(6)
2.2.3 孤岛效应检测方法
目前已经研究出多种反孤岛方案，其中一些已经应用于实际或集成在并网逆变器的控制中。已有的反孤岛方案主要有两类，即基于通信的反孤岛策略和局部反孤岛策略。第一类基于通信的反孤岛策略主要是利用无线电通信来检测孤岛效应；第二类局部反孤岛策略是通过监控并网发电装置的端电压以及电流信号来检测孤岛效应。
局部反孤岛策略可进一步分为被动式和主动式两种：被动式方案仅根据所测量的系统电压或频率的异常来判断孤岛的发生，通常被动式方案存在较大的不可检测区（NDZ）；而主动式方案则通过向电网注入扰动，并利用扰动引起的系统电压、频率以及阻抗等的相应变化来判断孤岛的发生，主动式方案虽然有效减少了不可检测区，但会或多或少地影响电能质量。
（1） 被动式反孤岛策略：
（A）过/欠压、过/欠频反孤岛策略
（a）过/欠压反孤岛策略（OVP/UVP）
过/欠压反孤岛策略是指当并网逆变器检测出逆变器输出的电网公共耦合点PCC出的电压幅值超出正常范围（Umin,Umax）时，停止逆变器并网运行以实现反孤岛的一种被动式方法，其中Umin、Umax为并网发电系统标准规定的电压最小值和最大值。
对于图2-2中的光伏并网系统，当电网正常工作时，公共耦合点电压的幅值由电网决定，不会发现异常现象。断路器断开瞬间，如果 ，则逆变器输出有功功率与负载有功功率不匹配，PCC点电压幅值将发生变化，如果这个偏移量足够大，孤岛状态就能被检测出来，从而实现孤岛保护；否则，则孤岛检测失败。
（b）过/欠频反孤岛策略（OFP/UFP）
过/欠频反孤岛策略是指当并网逆变器检测出PCC点的电压频率超出正常范围（fmin,fmax）时，通过控制命令停止逆变器并网运行以实现反孤岛的一种被动方法，其中fmin、fmax分别为电网频率正常范围的上下限值。
对于图2中的光伏并网系统，当电网正常工作时，公共耦合点电压的频率由电网决定，不会发现异常现象。断路器断开瞬间，如果 ，则逆变器输出无功功率与负载无功功率不匹配，PCC点电压频率将发生变化，如果这个偏移量足够大，孤岛状态就能被检测出来，从而实现孤岛保护；否则，则孤岛检测失败。
（c）优缺点
过/欠压、过/欠频反孤岛策略的作用不只限于检测孤岛效应，还可以用来保护设备，并且其他产生异常电压或频率的反孤岛方案也可依靠此来触发并网逆变器停止工作；成本低且不会影响电网的电能质量；多台逆变器运行时，不会产生稀释效应。
本方案的不可检测区（NDZ）相对较大，并且这种方案的反应时间不可预测。
（B）基于相位跳变的反孤岛策略
（a）基本原理
相位跳变反孤岛策略是通过监测并网逆变器端电压与输出电流之间的相位差来检测孤岛效应的一种被动式反孤岛策略。
为实现单位功率因数运行，正常情况下并网逆变器总是控制器输出电流与电网电压同相：当与电网连接时，并网逆变器通过检测电网电压的上升或下降过零点，利用锁相环技术使输出电流与电网电压同步；当电网跳闸时，逆变器输出端电压不再受电网控制，而逆变器输出电流跟随逆变器锁相环提供的波形固定不变，这必然导致逆变器端电压的相位发生跳变。如果相位差比方案中规定的相位阈值 大，并网逆变器停止工作，反之，则该方案失效。
（b）优缺点
方案主要优点容易实现；不会影响电能质量，也不会干扰系统的暂态响应；和其他被动方案一样，不会产生稀释效应。