光伏逆变器并联孤岛测试技术方案

光伏逆变器并联孤岛测试技术方案

杨智1缪磊2

无锡市产品质量监督检验院江苏省无锡市214101

摘要：近年来分布式发电快速发展，源源不断的光照资源被转换成电能并通过光伏并网逆变器输送至电网。光伏并网逆变器具备孤岛检测功能，并且通常采用对输出施加一定的干扰方式来提高岛检测能力。目前，光伏并网逆变器的孤岛技术研究主要集中在单机上，本文从多机并联并网运行的角度研究了孤岛检测方法。

关键词：并网逆变器?;光伏;孤岛检测

一、范围

该测试技术方案适用于由2个或更多光伏并网逆变器组成的光伏发电系统的防岛保护检测。

二、实验室测试

2.1试验设备及相关要求

1）光伏方阵模拟器（当负载变化5%，应在小于1ms以内，将输出电流稳定在其终值的10%以内）；

2）电网模拟电源（电压：±2%；电压THD：＜2.5%；频率：±0.1Hz；相位角偏差：120°±1.5°）；

3)防孤岛检测装置（RLC负载）（阻抗误差:≤1%；容抗误差：≤1%；感抗误差：≤1%）；

4）示波器（至少8个测试通道）；

5）功率分析仪（至少4个测试通道）；

6）电流互感器（精度：不低于0.1%）；

7）电压互感器（精度：不低于0.1%）；

2.2测试条件

表1检测条件

2.3测试流程

2.3.1测试平台

2.3.2测试步骤

a）根据表1，确定被测设备的最大输出功率PEUT。

b）调节光伏方阵模拟器，闭合开关S1，被被测设备正常运行并达到a）条件中的输出功率PEUT（此时防孤岛检测装置不接入，S2开路），测量基频（50Hz/60Hz）下的有功功率PAC和无功功率QAC（无功功率QAC将在下一次测试中用作QEUT）。

c)闭合开关S2，设置防孤岛检测装置中RLC电路参数值，使Qf满足Qf=1.0±0.05

1）使用关系表达式QL=Qf×PEUT来确定使RLC电路谐振所需的电感量;

2）将电感量调整到QL;

3）将电容量调整到QC+QL=-QEUT;

4）调节电阻，使RLC电路消耗的功率等于PEUT;

d）断开开关S1启动试验，使用示波器记录从S1开始到被测设备输出降低并保持在其额定输出电流值的±1％范围内的时间。记为孤岛运行时间T。

e）对于表1中的检测条件A，调整负载的有功功率和无功功率，使其达到表3中给出的阴影区域。各个负载不平衡条件（阴影区域之外的负载不平衡条件可选取部分点进行验证）。

f）检测条件B和C，仅控制负载无功功率。

表3检测条件A的负载不平衡条件

三、电站现场测试

3.1试验设备

1）防孤岛检测装置（RLC负载）（阻抗误差:≤1%；容抗误差：≤1%；感抗误差：≤1%）；

4）示波器(至少8个通道)；

3）功率分析仪(至少4个通道)；

4）电流互感器（精度：不低于1%）；

5）电压互感器（精度：不低于1%）；

3.2测试流程

3.2.1测试平台

3.2.2试验步骤

a）关闭开关S1和S3并打开开关S2以保持光伏发电系统稳定;

b）通过配电网侧功率分析仪测量待测光伏发电系统的有功功率PEUT和无功功率QEUT;

c）关闭开关S2，调整防孤岛检测装置，依次输入电感L，电容C和电阻R负载，以便：

1）LC消耗的无功功率QEUT'等于被测光伏系统的无功功率QEUT;

2）RLC消耗的有功功率PEUT'等于被测光伏系统发射的有功功率PEUT;

3）RLC谐振电路的品质因数Qf为1±0.1（通过防孤岛检测装置处的功率分析仪计算Qf匹配程度）；

d）断开开关S3并记录从开关S3到光伏发电系统停止通过示波器向防孤岛检测装置供电的时间。如果被测PV系统在2s内停止向防孤岛检测设备供电，则检测不会继续：否则，进行下一步检测；

e）根据表5的规定，调节电感L和电容C，使L和C的无功功率每次变化±2％。正号表示电力从测量的光伏发电系统流向配电网，负号表示来自配电网的光伏发电系统;

f）每次调整后，断开开关S3，记录示波器测量的光伏发电系统的岛保护时间，如果记录的时间继续上升，然后以2％的增量保持调整范围，直到记录的时间显示下降趋势。

表5负载不匹配检测条件

有功功率偏差百分比（%）无功功率偏差百分比（%）

0-1

0-3

0-5

0+1

0+3

0+5

4结论

光伏并网逆变器均具备孤岛检测功能，通常情况下在被动式孤岛检测的基础上对光伏并网逆变器输出再实施一定扰动来进一步提高孤岛检测能力。本文对光伏并网逆变器多机并联孤岛检测方法进行了研究，针对光伏并网逆变器常用的调频与调相两种主动孤岛检测技术在多机并联工作中的相互联系及内在影响进行了深入分析。

参考文献:

[1]郭小强，赵清林，邬伟扬.光伏并网发电系统孤岛检测技术[J].电工技术学报,2017,22(4):157-162.

[2]张纯江,郭忠南,孟慧英,等.主动电流扰动法在并网发电系统孤岛检测中的应用[J].电工技术学报,2017,22(7):176-180.