CN113030618B - 一种发电系统的孤岛检测方法、装置及发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种发电系统的孤岛检测方法、装置及发电系统，方法包括：基于扰动函数计算发电系统中逆变器输出电流的扰动量；根据扰动量调节逆变器输出的电流，以在逆变器输出的电流中增加扰动；获取负载与发电系统的公共耦合点处当前的电压频率；判断公共耦合点处当前的电压频率是否超出预设阈值范围；若超过，则确定发电系统发生孤岛，并控制发电系统中的逆变器停止输出电流。本发明实施例提供孤岛检测方法，当公共耦合点处电压频率在电网正常频率波动范围内时，该方法扰动角较小，对电网的电能质量影响小；公共耦合点处电压频率超出电网正常频率波动范围，扰动角迅速增加，实现快速检测出孤岛，提高了孤岛检测的可靠性和准确性。

Description

一种发电系统的孤岛检测方法、装置及发电系统

技术领域

本发明实施例涉及电力检测技术领域，尤其涉及一种发电系统的孤岛检测方法、装置及发电系统。

背景技术

在分布式发电系统中，发电单元产生的电能通过逆变器接入电网，电网会连接本地负载，由于故障、人为原因或自然原因导致电网停止运行，分布式发电系统未能及时检测出电网停止运行状态，导致分布式发电系统与本地负载形成一个不受控制的独立供电系统就是孤岛效应。

发生孤岛效应后，当电网重新合闸运行时，电网与分布式发电系统在电信号的频率和角度上可能不同步，导致产生很高的冲击电流，从而损坏并网发电系统，甚至导致电网重新跳闸。同时，很高的冲击电流也会对维修人员造成安全隐患，因此需要通过孤岛检测方法准确检测孤岛效应的发生。孤岛检测方法分为主动式检测与被动式检测，被动式检测主要通过检测并网发电系统的电压幅值、频率、谐波等物理量来间接判断是否发生孤岛效应，存在很大的检测盲区，可靠性和准确性很低。滑膜频率偏移法(slip mode frequencyshift，SMS)是一种常用的主动移相式孤岛检测方法，传统的主动式检测方法相对于被动式检测，在一定程度上可减小检测盲区，但是SMS法在电网正常时引入的扰动角较大，对电网的电能质量影响大，孤岛检测时间较长，因此可靠性和准确性依然较低。

发明内容

本发明实施例提供了一种发电系统的孤岛检测方法、装置及发电系统，以降低对电网的电能质量的影响，减小孤岛检测时间，提高孤岛检测的可靠性和准确性。

第一方面，本发明实施例提供了一种发电系统的孤岛检测方法，包括：

基于扰动函数计算发电系统中逆变器输出电流的扰动量；

根据所述扰动量调节所述逆变器输出的电流，以在所述逆变器输出的电流中增加扰动；

获取负载与发电系统的公共耦合点处当前的电压频率；

判断所述公共耦合点处当前的电压频率是否超出预设阈值范围；

若超过，则确定所述发电系统发生孤岛，并控制所述发电系统中的逆变器停止输出电流；

其中，所述扰动量包括扰动角，所述扰动函数基于以下确定：

其中f≥f_g；或

其中f＜f_g；式中a和b为正常数；f_g为额定电网电压频率；f为所述公共耦合点处的电压频率。

可选的，所述基于扰动函数计算发电系统中逆变器输出电流的扰动量之前，还包括；

获取负载与发电系统的公共耦合点处上一时刻的电压频率；

a的值取2.3，b的值取2.1，fg的值取50HZ。

可选的，所述基于扰动函数计算发电系统中逆变器输出电流的扰动量之前，还包括：

计算负载相角，并根据所述负载相角以及所述逆变器输出电流的扰动角，确定所述发电系统在负载品质因数-负载谐振频率坐标系下的检测盲区。

可选的，所述计算负载相角基于以下确定：

式中，

为负载品质因素；

为负载谐振频率，R为电阻、C为电容，L为电感；

所述根据所述负载相角以及所述逆变器输出电流的扰动角，确定所述发电系统在负载品质因数-负载谐振频率坐标系下的检测盲区基于以下确定：

可选的，所述判断所述公共耦合点处当前的电压频率是否超出预设阈值范围；

若没有超过，则基于扰动函数计算下一时刻发电系统中逆变器输出电流的扰动量，并根据所述扰动量调节所述逆变器输出的电流，以在所述逆变器输出的电流中增加扰动。

可选的，发电系统的公共耦合点处的预设阈值范围为49.5HZ～50.5HZ。

可选的，所述发电系统包括多个并联连接的逆变器，所述基于扰动函数计算发电系统中逆变器输出电流的扰动量包括：

基于所述扰动函数计算发电系统中每个逆变器输出电流的扰动量；

根据每个逆变器输出电流的扰动量的矢量和确定多个所述逆变器输出总电流的扰动量。

第二方面，本发明实施例提供了一种发电系统的孤岛检测装置，执行第一方面任一所述的发电系统的孤岛检测方法，包括：

扰动量计算模块，用于基于扰动函数计算发电系统中逆变器输出电流的扰动量；

电流调节模块，用于根据所述扰动量调节所述逆变器输出的电流，以在所述逆变器输出的电流中增加扰动；

获取模块，用于获取负载与发电系统的公共耦合点处当前的电压频率；

判断模块，用于判断所述公共耦合点处当前的电压频率是否超出预设阈值范围；

控制模块，用于在所述公共耦合点处当前的电压频率若超过预设阈值范围时确定所述发电系统发生孤岛，并控制所述发电系统中的逆变器停止输出电流；

其中，所述扰动量包括扰动角，所述扰动函数基于以下确定：

其中f≥f_g；或

其中f＜f_g；式中a和b为正常数；f_g为额定电网电压频率；f为所述公共耦合点处的电压频率。

可选的，还包括：

检测盲区确定模块，用于计算负载相角，并根据所述负载相角以及所述逆变器输出电流的扰动角，确定所述发电系统在负载品质因数-负载谐振频率坐标系下的检测盲区。

第三方面，本发明实施例提供了一种发电系统，包括发电单元、逆变器和电网，第二方面所述的发电系统的孤岛检测装置集成在所述逆变器中；

所述发电单元与所述逆变器连接，所述逆变器与所述电网连接，所述孤岛检测装置用于检测所述电网侧的开闭并根据所述电网侧的开闭控制所述逆变器的工作状态。

本发明实施例提供了一种发电系统的孤岛检测方法、装置及发电系统，方法包括：基于扰动函数计算发电系统中逆变器输出电流的扰动量；根据扰动量调节逆变器输出的电流，以在逆变器输出的电流中增加扰动；获取负载与发电系统的公共耦合点处当前的电压频率；判断公共耦合点处当前的电压频率是否超出预设阈值范围；若超过，则确定发电系统发生孤岛，并控制发电系统中的逆变器停止输出电流。本发明实施例提供的新的主动移相式孤岛检测方法，基于扰动函数计算发电系统中逆变器输出电流的扰动量；根据扰动量调节逆变器输出的电流，以在逆变器输出的电流中增加扰动，检测到公共耦合点处电压频率在电网正常频率波动范围内时，该方法扰动角较小，对电网的电能质量影响小；公共耦合点处电压频率超出电网正常频率波动范围，扰动角迅速增加，实现快速检测出孤岛，从而提高了孤岛检测的可靠性和准确性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种发电系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种发电系统的孤岛检测方法的流程图；

图3是本发明实施例提供的一种扰动角相频曲线和负载相频曲线的对比图；

图4是本发明实施例提供的另一种发电系统的孤岛检测方法的流程图；

图5是本发明实施例提供的一种不同扰动角下的检测盲区图；

图6是本发明实施例提供的另一种发电系统的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的一种发电系统的孤岛检测装置的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

SMS法是一种常用的主动移相式孤岛检测方法，SMS法的基本原理是控制逆变器输出电流与公共耦合点(point of common coupling，PCC)电压同频率，但超前电压一相位θ_SMS(θ_SMS即为引入的扰动角)。通过相位扰动使PCC处的电压频率发生变化而检测出孤岛。发电系统正常并网运行时，逆变器输出电流和PCC处的电压同频同相。孤岛发生后，逆变器输出电流与PCC处电压同频但不完全同相。

逆变器输出电流为

其中

式中：θ_m为最大相位偏移；f_m为对应最大相位偏移θ_m的频率；f_g为电网电压频率；f为PCC处电压频率。发电系统正常并网运行时，锁相环检测到PCC处电压频率f等于电网电压频率f_g，逆变器输出电流与PCC处电压之间没有相位差。一旦发生孤岛，PCC处电压频率不再受电网的钳制而发生变化，如果此时PCC处电压频率增大，即θ_SMS>0，电流相位将超前电压，导致电流到达下个过零点的时间变短。孤岛状态下PCC处电压和逆变器输出电流的关系为：

式中Z为负载阻抗。

由此可知，在电流相角大于负载相角情况下，PCC处电压到达下一个过零点的时间也将变短，频率增大。PCC处电压频率增大使扰动角进一步增大，在这种扰动的不断作用下，PCC处电压频率也不断增大，直到超过限定阈值，实现孤岛保护。孤岛发生后，PCC处电压频率减小情况，同理可得，这里不再赘述。SMS法相对于被动式检测，在一定程度上可减小检测盲区，但是SMS法在电网正常时引入的扰动角较大，对电网的电能质量影响大，孤岛检测时间较长，因此可靠性和准确性依然较低。

鉴于此，为解决上述问题，首先，本发明实施例提供了一种发电系统，图1是本发明实施例提供的一种并网逆变器的结构示意图。如图1所示，发电系统包括发电单元4、逆变器6和电网3，发电系统的孤岛检测装置集成在逆变器6中；发电单元4与逆变器6连接，逆变器6与电网3连接，孤岛检测装置用于检测电网侧的开闭并根据电网侧的开闭控制逆变器3的工作状态。

逆变器3可以包括孤岛检测器和锁相环。孤岛检测器具体可以包括存储器以及耦接至存储器的处理器，处理器被配置为基于存储在存储器中的指令执行孤岛检测方法。存储器例如可以包括系统存储器、固定非易失性存储介质等。系统存储器例如存储有操作系统、应用程序、引导装载程序(Boot Loader)以及其他程序等。孤岛检测器还可以包括输入输出接口、网络接口、存储接口等。这些接口以及存储器和处理器之间例如可以通过总线连接。其中，输入输出接口为显示器、鼠标、键盘、触摸屏等输入输出设备提供连接接口。网络接口为各种联网设备提供连接接口。存储接口为SD卡、U盘等外置存储设备提供连接接口。锁相环的输入信号为逆变器交流端电压。锁相环被配置为检测并网逆变器交流端(负载5与发电系统的公共耦合点PCC处)电压的频率。

本发明实施例提供了一种发电系统的孤岛检测方法，图2是本发明实施例提供的一种发电系统的孤岛检测方法的流程图，参考图2，方法包括：

S110、基于扰动函数计算发电系统中逆变器输出电流的扰动量。

具体的，GB/T15945-2008《电能质量》中规定：电网额定频率50HZ，频率允许偏差为±0.2Hz，从实际电力系统运行情况来看，电网频率偏差保持在(-0.1～0.1)HZ内。因此，电网频率在波动时，应尽可能让逆变器输出电流与PCC处电压之间的扰动角小，减小对电网的电能质量影响；当PCC处电压频率超出上述范围时，扰动角应随PCC处电压频率偏移值的增加而迅速增加，增大扰动强度，从而能快速检测出孤岛状态。本发明实施例提出一种新型主动移相式孤岛检测方法，扰动量为扰动角，扰动函数基于以下确定：

式中θ为扰动角，a和b为正常数；f_g为额定电网电压频率；f为公共耦合点处的电压频率。在计算a和b时，可设定(50.1，0.9°)为一拐点，则令f＝50.1Hz时，θ＝0.9°，d²θ/df²＝0，计算得到a＝2.3137，b＝2.071。将a和b值代入上式中，从而可以实现根据锁相环检测到的公共耦合点处的电压频率计算得到发电系统中逆变器输出电流的扰动量。公共耦合点处的电压频率在(50±0.1)Hz范围内波动时扰动角θ较小，超出其范围则θ随f快速变化。

需要注意的是，当并联RLC负载的谐振频率f₀与电网的额定频率f_g相当时，电网断电后，PCC处电压频率变化较小，从而导致无法判断是否发生孤岛。若要在此工况下准确检测出孤岛，则需要满足f＝f_g＝f₀时，逆变器输出电流与PCC处电压之间的扰动角θ比并联RLC负载相角θ_load增加得更快，即

其中，

为负载品质因素；R、L、C分别为并联负载的电阻、电感和电容；

为负载谐振频率。

由

其中f≥f_g；或

其中f＜f_g：计算可得到：

由此可知，本发明实施例提供的扰动角的计算公式满足公式

的要求。因而孤岛发生后，PCC处电压频率会迅速发生变化。

图3是本发明实施例提供的一种扰动角相频曲线和负载相频曲线的对比图，如图3所示，根据本发明实施例提供的扰动角的计算公式，SMS法的扰动角计算公式，以及负载相角的计算公式可得本文检测方法的扰动角θ、SMS法扰动角θ_SMS，以及负荷相角θ_load随频率变化的曲线。检测到PCC电压频率在电网正常频率波动范围内时，本发明实施例提供的扰动角的计算公式计算得到的扰动角较小，对电网的电能质量影响小，PCC电压频率超出电网正常频率波动范围，扰动角增加速度较快，加快孤岛发生后的检测速度，从而能快速检测出孤岛。

S120、根据扰动量调节逆变器输出的电流，以在逆变器输出的电流中增加扰动。

具体的，孤岛检测器根据本发明实施例提出的扰动角计算公式计算出扰动角，调节逆变器输出的电流，以在逆变器输出的电流中增加扰动，使逆变器输出电流的相位的角度调节为当前计算出的扰动角。

S130、获取负载与发电系统的公共耦合点处当前的电压频率。

具体的，根据扰动量调节逆变器输出的电流，以在逆变器输出的电流中增加扰动，在电流相角大于负载相角情况下，PCC处电压到达下一个过零点的时间也将变短，频率增大。孤岛检测器可以获取锁相环检测到的负载与发电系统的公共耦合点处当前的电压频率。

S140、判断公共耦合点处当前的电压频率是否超出预设阈值范围。

可选的，电系统的公共耦合点处的预设阈值范围为49.5HZ～50.5HZ。即若孤岛检测器获取锁相环检测到的负载与发电系统的公共耦合点处当前的电压频率超过49.5HZ～50.5HZ，则确定发电系统发生孤岛。

S150、若超过，则确定发电系统发生孤岛，并控制发电系统中的逆变器停止输出电流。

具体的，确定发电系统发生孤岛后，孤岛检测器控制发电系统中的逆变器停止输出电流，以停止发电系统向负载供电。避免当电网重新合闸运行时，电网与分布式发电系统在电信号的频率和角度上不同步，导致产生很高的冲击电流，从而损坏并网发电系统，甚至导致电网重新跳闸的情况发生。同时，也可降低冲击电流对维修人员造成的安全隐患。

基于本发明实施例提供的扰动角的计算公式可知，PCC处电压频率增大使扰动角进一步增大，在这种扰动的不断作用下，PCC处电压频率也不断增大。直到超过限定阈值，实现孤岛保护。本发明实施例提供的新的主动移相式孤岛检测方法，基于扰动函数计算发电系统中逆变器输出电流的扰动量；根据扰动量调节逆变器输出的电流，以在逆变器输出的电流中增加扰动，检测到公共耦合点处电压频率在电网正常频率波动范围内时，该方法扰动角较小，对电网的电能质量影响小；公共耦合点处电压频率超出电网正常频率波动范围，扰动角迅速增加，实现快速检测出孤岛，从而提高了孤岛检测的可靠性和准确性。

可选的，基于扰动函数计算发电系统中逆变器输出电流的扰动量之前，还包括；

获取负载与发电系统的公共耦合点处上一时刻的电压频率。

具体的，通过锁相环获取公共耦合点处的电压频率，判断公共耦合点处的电压频率是否超过预设阈值范围，若超过，判断为有孤岛现象发生，若果有孤岛现象发生则结束，控制逆变器停止向外输出电流；若没有发生孤岛现象，则根据采集到的电压频率计算逆变器输出电流的扰动量。

可选的，方法还包括：判断所述公共耦合点处当前的电压频率是否超出预设阈值范围；

若没有超过，则基于扰动函数计算下一时刻发电系统中逆变器输出电流的扰动量，并根据扰动量调节所述逆变器输出的电流，以在逆变器输出的电流中增加扰动。

具体的，通过锁相环获取公共耦合点处的电压频率，判断公共耦合点处的电压频率是否超过预设阈值范围，若超过，判断为有孤岛现象发生，若果有孤岛现象发生则结束，控制逆变器停止向外输出电流；若没有发生孤岛现象，则根据采集到的电压频率计算逆变器输出电流的扰动量，使逆变器输出扰动电流，再次通过锁相环获取公共耦合点处的电压频率，重新判断公共耦合点处的电压频率是否超过预设阈值范围，若果有孤岛现象发生则结束，如果没有则返回执行基于扰动函数计算发电系统中逆变器输出电流的扰动量的步骤。

图4是本发明实施例提供的另一种发电系统的孤岛检测方法的流程图，参考图4；方法包括：

S210、获取负载与发电系统的公共耦合点处当前的电压频率。

S220、判断所述公共耦合点处当前的电压频率是否超出预设阈值范围；若超过，则执行步骤S230；若没有超过，则执行步骤S240。

S230、确定发电系统发生孤岛，并控制发电系统中的逆变器停止输出电流。

S240、基于扰动函数计算发电系统中逆变器输出电流的扰动量。

S250、根据扰动量调节所述逆变器输出的电流，以在逆变器输出的电流中增加扰动。返回执行步骤S210。

本发明实施例提供的新的主动移相式孤岛检测方法，发电系统正常并网运行时，逆变器输出电流和公共耦合点的电压同频同相；孤岛发生后，逆变器输出电流与PCC处电压同频但不完全同相，在PCC处电压相位上叠加了一个扰动角。在这种扰动的不断作用下，PCC处电压频率也不断增大，直到超过限定阈值，实现孤岛保护。

可选的，基于扰动函数计算发电系统中逆变器输出电流的扰动量之前，还包括：

计算负载相角，并根据负载相角以及所述逆变器输出电流的扰动角，确定发电系统在负载品质因数-负载谐振频率坐标系下的检测盲区。

具体的，公共耦合点的电压过零时刻的提前或推后受电流移相算法和负载相角这两个因素的影响，如果两者的大小相等，并且方向相反，电压频率保持不变达到失压后的稳定状态，若果达到稳态前频率一直都在正常范围，则孤岛无法顺利检出，即存在检测盲区。计算负载相角基于以下确定：

式中，

为负载品质因素；

为负载谐振频率，R为电阻、C为电容，L为电感。

参考图3，对于传统的主动移相式孤岛检测方法SMS法，系统正常并网运行时，锁相环检测到PCC电压频率即为电网电压频率，系统工作在O点。当PCC电压频率发生微小变化时，若f>50HZ，即θ_SMS>θ_load，锁相环检测到PCC电压频率增大，基于SMS法计算出的θ_SMS进一步增大，在这种扰动的不断作用下，PCC电压频率也不断增大，直到系统达到稳定运行点E。同理，若f<50HZ，系统达到稳定运行点F，若E点、F点处于(49.5，50.5)Hz内，则孤岛检测失败。由图3可知，本发明实施例提供的方法与SMS法相比，扰动角随电压频率偏移量变化的更快，且只在f＝f_g时，逆变器输出电流的扰动角等于负载相位角，因而本发明实施例提供的方法比SMS法有着更小的检测盲区。

可选的，根据负载相角以及逆变器输出电流的扰动角，确定发电系统在负载品质因数-负载谐振频率坐标系下的检测盲区基于以下确定：

其中

具体的，检测盲区的描述方法包括多种，可选的，本申请采用品质因数-谐振频率构成的坐标平面对检测盲区进行描述(该方法由加拿大学者Luiz.A.C.Lopes提出)。

将

代入式子

中，化简后可得：

进一步可得：

将不同扰动角代入式子

中，得到基于Q_f×f₀坐标系的孤岛检测盲区。

图5是本发明实施例提供的一种不同扰动角下的检测盲区图，如图5所示；曲线A为基于传统的SMS法得到的曲线，θ_m＝5°，f_m-f_g＝1Hz；曲线B为本发明实施例提供的方法，其中a＝2.3,b＝2.1；曲线C为本发明实施例提供的方法，其中a＝3,b＝2.1；曲线D为本发明实施例提供的方法，其中a＝2.3,b＝3。优选地，a取2.3；b取2.1。由曲线B与曲线C、曲线B与曲线D相比可知，本发明实施例提供的方法中，a和/或b的值增加，检测盲区(曲线包围的面积)减小，但是a和/或b的值增加，扰动角越大；扰动角越大，系统正常运行时对电网电能质量影响也越大。IEEE Std.929-2000标准下只需满足负载Q_f不大于2.5下无检测盲区即可，因此，本发明实施例中a取2.3，b取2.1。

可选的，发电系统包括多个并联连接的逆变器，基于扰动函数计算发电系统中逆变器输出电流的扰动量包括：

基于扰动函数计算发电系统中每个逆变器输出电流的扰动量；

根据每个逆变器输出电流的扰动量的矢量和确定多个逆变器输出总电流的扰动量。

具体的，为了便于分析，本发明实施例对2台逆变器并联运行的发电系统进行研究，图6是本发明实施例提供的另一种发电系统的结构示意图，如图6所示；

设第一逆变器1为并联RLC负载提供比例为m的有功功率，则2台逆变器的输出电流可分分别定义为：

i₁＝m·Isin(2πf₁t+θ₁)；

i₂＝(1-m)·Isin(2πf₂t+θ₂)。

式中：f₁、f₂分别为第一逆变器1和第二逆变器2检测到PCC电压频率，即f₁＝f₂＝f；θ₁、θ₂分别为第一逆变器1和第二逆变器2输出电流与PCC电压之间的相位差(扰动角)。将第一逆变器1和第二逆变器2等效为一台逆变器，则输出总电流为：

式中：

从而可以化简得到：

由此可得：

也就是说，m取任何值，

总介于θ₁与θ₂之间。因而单台逆变器单独运行时能检测出孤岛，则2台逆变器并联运行后仍可以检测出孤岛。对2台以上逆变器并联运行的情况，可先将其中的2台逆变器等效为1台逆变器，再与第3台逆变器等效为一台逆变器，分析其检测性能；同理可知，均采用本发明实施例提供的方法的多逆变器并网系统的孤岛检测性能不变。

本发明实施例还提供了一种发电系统的孤岛检测装置，执行上述任一实施例所述的发电系统的孤岛检测方法，图7是本发明实施例提供的一种发电系统的孤岛检测装置的结构框图，参考图7，装置包括：

扰动量计算模块10，用于基于扰动函数计算发电系统中逆变器输出电流的扰动量；

电流调节模块20，用于根据扰动量调节所述逆变器输出的电流，以在逆变器输出的电流中增加扰动；

获取模块30，用于获取负载与发电系统的公共耦合点处当前的电压频率；

判断模块40，用于判断公共耦合点处当前的电压频率是否超出预设阈值范围；

控制模块50，用于在公共耦合点处当前的电压频率若超过预设阈值范围时确定发电系统发生孤岛，并控制发电系统中的逆变器停止输出电流。

其中，扰动量包括扰动角，扰动函数基于以下确定：

其中f≥f_g；或

其中f＜f_g；式中a和b为正常数；f_g为额定电网电压频率；f为所述公共耦合点处的电压频率。

具体的，并网逆变器可以包括孤岛检测器和锁相环。孤岛检测器具体可以包括存储器以及耦接至存储器的处理器，处理器被配置为基于存储在存储器中的指令执行孤岛检测方法。锁相环的输入信号为逆变器交流端电压。锁相环被配置为检测并网逆变器交流端电压的频率。发电系统的孤岛检测装置集成在逆变器的孤岛检测器中。发电系统的孤岛检测装置包括：扰动量计算模块10、电流调节模块20、获取模块30、判断模块40和控制模块50。扰动量计算模块10用于基于扰动函数计算发电系统中逆变器输出电流的扰动量；其中，扰动量包括扰动角，扰动函数基于公式

确定，其中f≥f_g；或基于公式

确定，其中f＜f_g；式中a和b为正常数；f_g为额定电网电压频率；f为公共耦合点处的电压频率。

电流调节模块20根据扰动角调节逆变器输出的电流，以在逆变器输出的电流中增加扰动。获取模块30获取负载与发电系统的公共耦合点处当前的电压频率；判断模块30判断公共耦合点处当前的电压频率是否超出预设阈值范围；公共耦合点处当前的电压频率若超过预设阈值范围时，控制模块40确定发电系统发生孤岛并控制发电系统中的逆变器停止输出电流。公共耦合点处电压频率在电网正常频率波动范围内时，计算得到的扰动角较小，对电网的电能质量影响小；公共耦合点处电压频率超出电网正常频率波动范围，扰动角迅速增加，实现快速检测出孤岛，从而提高了孤岛检测的可靠性和准确性。

可选的，装置还包括：

检测盲区确定模块，用于计算负载相角，并根据负载相角以及逆变器输出电流的扰动角，确定发电系统在负载品质因数-负载谐振频率坐标系下的检测盲区。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种发电系统的孤岛检测方法，其特征在于，包括：

基于扰动函数计算发电系统中逆变器输出电流的扰动量；

根据所述扰动量调节所述逆变器输出的电流，以在所述逆变器输出的电流中增加扰动；

获取负载与发电系统的公共耦合点处当前的电压频率；

判断所述公共耦合点处当前的电压频率是否超出预设阈值范围；

若超过，则确定所述发电系统发生孤岛，并控制所述发电系统中的逆变器停止输出电流；

其中，所述扰动量为扰动角θ，所述扰动函数基于以下确定：

其中f≥f_g；或

其中f<f_g；式中a和b为正常数；f_g为额定电网电压频率；f为所述公共耦合点处的电压频率。

2.根据权利要求1所述的发电系统的孤岛检测方法，其特征在于，所述基于扰动函数计算发电系统中逆变器输出电流的扰动量之前，还包括；

获取负载与发电系统的公共耦合点处上一时刻的电压频率；

a的值取2.3，b的值取2.1，f_g的值取50HZ。

3.根据权利要求2所述的发电系统的孤岛检测方法，其特征在于，所述基于扰动函数计算发电系统中逆变器输出电流的扰动量之前，还包括：

计算负载相角，并根据所述负载相角以及所述逆变器输出电流的扰动角，确定所述发电系统在负载品质因数-负载谐振频率坐标系下的检测盲区。

4.根据权利要求3所述的发电系统的孤岛检测方法，其特征在于，所述计算负载相角基于以下确定：

式中，

为负载品质因素；

为负载谐振频率，R为电阻、C为电容，L为电感；

所述根据所述负载相角以及所述逆变器输出电流的扰动角，确定所述发电系统在负载品质因数-负载谐振频率坐标系下的检测盲区基于以下确定：

5.根据权利要求1所述的发电系统的孤岛检测方法，其特征在于，所述判断所述公共耦合点处当前的电压频率是否超出预设阈值范围，还包括：

若没有超过，则基于扰动函数计算下一时刻发电系统中逆变器输出电流的扰动量，并根据所述扰动量调节所述逆变器输出的电流，以在所述逆变器输出的电流中增加扰动。

6.根据权利要求1所述的发电系统的孤岛检测方法，其特征在于，发电系统的公共耦合点处的预设阈值范围为49.5HZ～50.5HZ。

7.根据权利要求1所述的发电系统的孤岛检测方法，其特征在于，所述发电系统包括多个并联连接的逆变器，所述基于扰动函数计算发电系统中逆变器输出电流的扰动量包括：

基于所述扰动函数计算发电系统中每个逆变器输出电流的扰动量；

根据每个逆变器输出电流的扰动量的矢量和确定多个所述逆变器输出总电流的扰动量。

8.一种发电系统的孤岛检测装置，其特征在于，执行权利 要求1-7任一所述的发电系统的孤岛检测方法，其特征在于，包括：

扰动量计算模块，用于基于扰动函数计算发电系统中逆变器输出电流的扰动量；

电流调节模块，用于根据所述扰动量调节所述逆变器输出的电流，以在所述逆变器输出的电流中增加扰动；

获取模块，用于获取负载与发电系统的公共耦合点处当前的电压频率；

判断模块，用于判断所述公共耦合点处当前的电压频率是否超出预设阈值范围；

控制模块，用于在所述公共耦合点处当前的电压频率若超过预设阈值范围时确定所述发电系统发生孤岛，并控制所述发电系统中的逆变器停止输出电流；

其中，所述扰动量为扰动角θ，所述扰动函数基于以下确定：

其中f≥f_g；或

其中f<f_g；式中a和b为正常数；f_g为额定电网电压频率；f为所述公共耦合点处的电压频率。

9.根据权利要求8所述的发电系统的孤岛检测装置，其特征在于，还包括：

检测盲区确定模块，用于计算负载相角，并根据所述负载相角以及所述逆变器输出电流的扰动角，确定所述发电系统在负载品质因数-负载谐振频率坐标系下的检测盲区。

10.一种发电系统，其特征在于，包括发电单元、逆变器和电网，权利要求9所述的发电系统的孤岛检测装置集成在所述逆变器中；

所述发电单元与所述逆变器连接，所述逆变器与所述电网连接，所述孤岛检测装置用于检测所述电网侧的开闭并根据所述电网侧的开闭控制所述逆变器的工作状态。

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