正反馈孤岛检测方法对基于逆变器的分布式发电系统稳定性的影响.pdf

第３９卷第ｌ９期２０１１年ｌ０月１日电力系统保护与控制ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＶ０ｌ＿３９Ｎｏ．１９０ｃｔ．１．２０１１正反馈孤岛检测方法对基于逆变器的分布式发电系统稳定性的影响王小宇，韩文源。，郑涛。（１．榆配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室，重庆大学电气工程学院，重庆４０００４４；２．电力系统国家重点实验室，清华大学电机系，北京１０００８４；３．华北电力大学四方研究所，北京１０２２０６）摘要：研究了频率正反馈孤岛检测方法对基于逆变器的分布式并网发电系统稳定性的影响。通过建立分布式发电系统的模型，进而得出分析系统稳定性的小信号模型，以分布式电源输出功率作为系统稳定性指标，利用分布式电源输出功率与孤岛检测正反馈增益之间的关系曲线作为工具进行稳定性分析。分析结果表明，正反馈方法对系统稳定性有消极作用，且正反馈增益越大，系统越不稳定。并对影响分布式并网发电系统稳定性的重要参数进行灵敏度分析；最后通过仿真验证了理论分析结果。关键词：分布式发电；孤岛检测；正反馈；灵敏度分析；小信号稳定Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｐｏｓｉｔｉｖｅｆｅｅｄｂａｃｋａｎｔｉ－ｉｓｌａｎｄｉｎｇｓｃｈｅｍｅｏｎｉｎｖｅｒｔｅｒ－ｂａｓｅｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｇｅｎｅｒａｔｏｒｓｔａｂｉｌｉｔｙＷＡＮＧＸｉａｏ．ｙｕ，＿，ＨＡＮＷｅｎ．ｙｕａｎ，ＺＨＥＮＧＴａｏ（１．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰｏｗｅｒＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＥｑｕｉｐｍｅｎｔ＆ＳｙｓｔｅｍＳｅｃｕｒｉｔｙａｎｄＮｅｗＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ．Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００４４，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４，Ｃｈｉｎａ；３．ＳｉｆａｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０２２０６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｉｓＰ印ｅｒｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｓｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｐｏｓｉｔｉｖｅｆｅｅｄｂａｃｋａｎｔｉ．ｉｓｌａｎｄｉｎｇｓｃｈｅｍｅｏｎｉｎｖｅｒｔｅｒ－ｂａｓｅｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｇｅｎｅｒａｔｏｒｓｔａｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｍｏｄｅｌｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ｂｙｗｈｉｃｈｔｈｅｓｍａｌｌｓｉｇｎａｌｍｏｄｅｌｆｏｒａｎａｌｙｚｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓｔａｂｉｌｉｔｙｉｓｏｂｔａｉｎｅｄ．ＴｈｅｏｕｔｐｕｔｐｏｗｅｒｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｉＳｔａｋｅｎａｓｓｙｓｔｅｍｓｔａｂｉｌｉｔｙｉｎｄｅｘａｎｄｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｃｕｒｖｅｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｕｔｐｕｔｐｏｗｅｒａｎｄｐｏｓｉｔｉｖｅｆｅｅｄｂａｃｋｇａｉｎｏｆｉｓｌａｎｄｉｎｇｄｅｔｅｃｔｉｏｎｉＳｕｓｅｄａｓａｔｏｏｌｆｏｒｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ—ｔｈｅｐｏｓｉｔｉｖｅｆｅｅｄｂａｃｋａｎｔｉｉｓｌａｎｄｉｎｇｓｃｈｅｍｅｄｏｅｓｈａｖｅｔｈｅｐｏｔｅｎｔｉａｌｔｏｄｅｓｔａｂｉｌｉｚｅｔｈｅＤＧｓｙｓｔｅｍ．ＩｆｔｈｅｐｏｓｉｔｉｖｅｆｅｅｄｂａｃｋｇａｉｎｉＳｔｏｏｈｉｇｈ，ｔｈｅＤＧｓｙｓｔｅｍｗｉｌｌｂｅｃｏｍｅｕｎｓｔａｂｌｅ．ＳｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｓｔｕｄｉｅｓｏｆｉｍｐｏｒｔａｎｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｒｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄｆｏｒＤＧｓ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｖｅｒｉｆｙｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔ．ＴｈｉｓｗｏｒｋｉＳｓｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ（Ｎｏ．５１００７０４４）ａｎｄＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰｏｗｅｒＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＥｑｕｉｐｍｅｎｔ＆ＳｙｓｔｅｍＳｅｃｕｒｉｔｙａｎｄＮｅｗＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｎｏ．２００７ＤＡ１０５１２７０９４０７）．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ；ｉｓｌａｎｄｉｎｇｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；ｐｏｓｉｔｉｖｅｆｅｅｄｂａｃｋ：ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓ：ｓｍａｌｌｓｉｇｎａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙ中图分类号：ＴＭ９１文献标识码：Ａ—文章编号：１６７４．３４１５（２０１１）１９．００２４０６０引言分布式发电（ＤＧ）并网中的孤岛效应是指当电网的部分线路因故障或维修而停电时，停电的线路由与其所连的分布式电源继续供电，并连同周围负载构成一个自给供电的孤岛的现象¨。出于对ＤＧ系统电能质量、ＤＧ设备以及运行人员安全方面的基金项目：国家自然科学基金（５１００７０４４）；输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室开放课题（２００７ＤＡ１０５１２７０９４０７）考虑，目前的ＤＧ应用要求避免分布式电源运行在孤岛状态，因此为分布式电源提供有效的孤岛检测成为ＤＧ并网的关键研究问题之一［２－３１。国际能源机构（１ＥＡ）组织了包括美国、日本、欧洲等国在内的各国研究机构对此问题展开了广泛而又深入的研究，不同国家在各自分布式电源并网标准中也对ＤＧ的孤岛检测提出了相应的指标要求。国内外研究人员提出了许多孤岛检测方法，其中针对基于逆变器的ＤＧ系统应用较多的是正反馈孤岛检测方法ｌ～ｌ。正反馈检测方法的原理是在分布式电源的内部形成一个反馈增益较小的正反馈控ｔｄ，宇，等正反馈孤岛检测方法对基于逆变器的分布式发电系统稳定性的影响．２５．制，这种正反馈会对分布式电源产生一种不稳定因素。当分布式电源及其负荷与电网相连时，由于分布式电源的容量远远小于电网容量，小增益正反馈产生的不稳定影响会被电网的强稳定性抵消，因此不会对ＤＧ系统的运行产生大的影响。而当孤岛现象发生时，电网对ＤＧ系统的强稳定作用消失，此时正反馈增益产生的不稳定影响开始起作用并迅速破坏孤岛的稳定性，从而使孤岛的电压和频率趋于正常工作范围之外，最终使得孤岛现象被安装于分布式电源的电压和频率继电器检测到【ｏＪ。由于正反馈检测方法总是会试图破坏ＤＧ系统的稳定性，当正反馈增益较大时，可能会造成弱并网ＤＧ系统的失稳，因此对正反馈增益的合理设计是该方法能否成功应用的关键所在。文献［５］以Ｓａｎｄｉａ频移（ＳＦＳ）方法为例量化研究了正反馈孤岛检测方法对并网ＤＧ系统稳定性的影响，为正反馈增益的设计提供了理论基础。本文在文献［５】工作基础上，补充研究了逆变器控制参数在正反馈孤岛检测方法作用下对并网ＤＧ系统稳定性的影响，并通过仿真验证了理论分析结果。１系统数学模型图１为三相并网ＤＧ系统的单线等效电路，其中基于逆变器的分布式电源带本地ＲＬＣ负载在公共连接点（ＰＣＣ）与配电网相连，Ｒ和Ｌ分别为配电线路的电阻和电感，ＣＢ为断路器。分布式电源采用恒功率控制，其输出功率为Ｐ十｛Ｏ，流入电网的功率为尸Ｎ＋ｊＱＮ，三相并联ＲＬＣ负荷功率为尸Ｌ＋ｊ。ＰＣＣ电压为电网等效为无穷大电源，其电压为。图１三相并网ＤＧ系统单线等效电路Ｆｉｇ．１Ｓｉｎｇｌｅ－ｌｉｎｅｄｉａｇｒａｍｏｆａｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ（ＤＧ）ｓｙｓｔｅｍ图１中当ＣＢ断开时，ＤＧ将会与ＲＬＣ负载构成一个电气孤岛。如果在ＣＢ断开前ＤＧ输出的功率与负载消耗功率不匹配，那么ＰＣＣ电压幅值或频率在ＣＢ断开后会产生远离并网额定值的变化，以满足孤岛内的功率平衡。当ＰＣＣ电压幅值或频率超出并网额定值的上下误差范围时，ＤＧ内的电压或频率保护继电器会检测到相应变化从而切断ＤＧ，实现分布式电源的防孤岛保护。然而如果ＣＢ断开前Ｐ＋ｊ魁＋ｊ或＋ｊＱＮ￣０，当ＣＢ断开后孤岛内ＰＣＣ电压幅值或频率会在并网额定值附近实现新的功率平衡，这会使得电压或频率保护继电器无法检测到孤岛的发生。为了克服这一缺陷，正反馈孤岛检测方法被用来提高分布式电源的孤岛检测准确性和效率。ＳＦＳ方法是正反馈孤岛检测的代表方法，本文以ＳＦＳ方法为例对正反馈孤岛检测方法进行研究。ＳＦＳ方法的原理可由图２说明，图２（ａ）中ＳＦＳ将∞逆变器端电压频率ＰＬＬ经过高通滤波器（滤掉电网基频）后进行正反馈比例（比例系数为）放大，产生一个正反馈信号。这个正反馈信号在图２（ｂ）所示的逆变器控制器中通过相角变化矩阵模块被叠加在恒功率控制下逆变器输出电流参考值ｆｄｆ和’ｌｑｒｅｆ上，从而得到新的电流参考值ｆ。ｆ和ｆｆ。图２中为了便于分析，将三相静止坐标系中的交流量通过变换，变换为同步旋转坐标系下的直流量，因此控制量均为ｄｑ旋转坐标系下的变量。其中ＣＯＰＬＩ由逆变器锁相环量测出；Ｐｒｅｆ；￣ｆ为逆变器输出功率ｆａ１ＳＦＳ模型框图ｆｂ）逆变器控制框图图２分布式发电系统控制器和孤岛检测电路原理框图Ｆｉｇ．２ＢｌｏｃｋｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒａｎｄｉｓｌａｎｄｉｎｇｄｅｔｅｃｔｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔｓｏｆｔｈｅＤＧｓｙｓｔｅｍ。２６一电力系统保护与控制设定参考值，Ｐ和Ｑ为逆变器输出端量测的有功、无功功率；ｉｄ和为逆变器输出端量测的电流值；Ｕｄ和Ｕ。为逆变器输出电压，ａｂｃ坐标系下为。、Ｕｂ和Ｕｓｃ；粕、Ｕ。为图１中ＰＣＣ电压；Ｓ为拉普拉斯变换算符；和分别是功率控制中比例积分（ＰＩ）控制器的比例和积分系数；ｉ和盔ｉ分别是电流控制中ＰＩ控制器的比例和积分系数；是高通滤波器的时间常数；是ＳＦＳ方法中的初始截断系数。根据上述孤岛检测方法和逆变器控制器的控制框图，可得出图１系统的小信号模型，模型推导过程具体见文献［５］，模型可由式（１）所示的广义系统矩阵方程描述为△印Ａｘ＝ＡＡｘ＋Ｂ［ＡＰｆｆ】（１）其中：Ｐ为导数符号；上标Ｔ为向量转置；矩阵为方阵且为奇异阵；矩阵为非奇异阵；为输入矩阵；为状态变量；ＡＰｒ。ｆ和ＡＱｆ为系统输入变量。２系统稳定性分析如引言中所述，由于正反馈孤岛检测方法在分布式电源并网时会对ＤＧ系统产生不稳定影响，因此如何量化分析这种不稳定影响是正反馈孤岛检测方法应用中的备受关注的一个问题。２．１系统稳定性分析工具ＤＧ并网后与电网之间存在实时的能量交换，由于两者之问联络线路的功率传输极限的限制，并不能无限大地传送功率，如果ＤＧ向电网传输功率大于联络线传输极限，会造成系统不稳定。因此ＤＧ输出功率的大小直接影响系统的稳定性。本文采用分布式电源输出功率的大小作为衡量系统稳定性的指标，利用正反馈增益与分布式电源输出功率尸的关系曲线（Ｐ曲线）来考察正反馈方法对系统稳定性的影响。Ｐ－Ｋ曲线的获得过程如下：１）式（１）描述的广义系统矩阵方程即为系统分析的数学模型，若正反馈增益、电源输出功率Ｐ以及ＤＧ系统其他参数（如、、Ｃ和控制参数等）已知，则系数矩阵、、确定，通过求解该方程，得出系统的所有特征根，作为分析系统稳定性的依据。在ＤＧ系统其他参数确定的情况下，取定正反馈增益和电源输出功率Ｐ的值，即可得到唯一的Ｊ组特征值；改变二者中任一值，便可得到另一组特征值。图３（ａ）为当Ｋ＝０．０１９７，Ｐ由０．１８ｐ．ｕ．变化到０．８ｐ．ｕ．时，系统所有特征值变化的根轨迹。图３（ｂ）描述的是相同条件下虚轴附近区域的主要特征根变化的根轨迹。２）由图３（ｂ）可知，当固定为０．０１９７时，随着Ｐ的增加，系统的一对特征根连续变化，根轨迹从左半平面穿过虚轴进入右半平面。在Ｋ＝０．０１９７的情况下，当逆变器输出功率增加到０．４９４ｐ－ｕ．时，主要特征值穿过虚轴，记录对应穿越虚轴时的正反馈增益值和输出功率的临界值。之后改变正反馈增益值，同理，可得出输出功率的另一临界值。因此对于每个正反馈增益，根据特征值分析法可以得出一个对应的功率极限。根据该方法即可绘制尸一曲线，如图４所示。㈨。｝’：毒●■■■■■■■■－—▲．∞●■■■■■■■●一一０鼻——，—一●●＿ｌ０００。丑．・。（ａ１所有特征值根轨迹凡：一丑：－●＾。．（ｂ１主要特征值根轨迹图３分布式发电系统根轨迹Ｆｉｇ．３ＲｏｏｔｌｏｃｉｏｆｔｈｅＤＧｓｙｓｔｅｍｅｉｇｅｎｖａｌｕｅｓ１２…００００．０ｌ０．０２０．０３０．０４正反馈增益图４分布式发电系统的Ｐ－Ｋ曲线—Ｆｉｇ．４ＰＫｃｕｒｖｅｏｆｔｈｅＤＧｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ图４由０变化到０．０４，当较小时，分布式电源向电网输送较多功率，随着的增加，输送功Ｏ８６Ｏｎ—ｒｒｄ／娶糌琶０口王小宇，等正反馈孤岛检测方法对基于逆变器的分布式发电系统稳定性的影响一２７．率极限逐渐减小。当增加到一定程度，分布式电源输送的功率接近最小极限值，如果进一步增加，分布式发电系统便不能在运行点处稳定运行。由图４中的Ｊｐ曲线可知，正反馈增益越大，分布式电源输出功率极限越小，而分布式电源输出功率的大小是衡量系统稳定性的指标，因此，正反馈增益对系统的稳定性有不利影响。２．２主要参数灵敏度分析上一小节中明确指出Ｐ－Ｋ曲线是在固定ＤＧ系统所有参数而只改变正反馈增益Ｋ＊Ｄ电源输出功率Ｐ的值的情况下获得的。在已得出的Ｐ－Ｋ曲线基础上，进一步分析ＤＧ系统参数变化对系统稳定性的影响及影响程度。文献［５】中已经分析了初始截断系数，负荷水平，配电线路阻抗等参数对系统稳定性的影响，在其基础上本文着重补充分析了功率控制和电流控制中ＰＩ控制器增益对系统稳定性的影响。２．２．１功率控制中ＰＩ控制器增益当比例增益变化，其他参数保持不变时，随着的增加，ＤＧ输出功率极限逐渐减小，如图５（ａ）所示。在正反馈增益较小时，比例增益增大，ＤＧ输出功率极限变化不明显，当正反馈增益较大时，ＤＧ输出功率极限随着比例增益的增大ｊ爨褂督弓｜簿００晕褂督号｜簿０００．０００．０ｌ０．０２０．０３０．０４正反馈增益正反馈增益‰（ｂ）不同的Ｐ曲线图５功率控制中ＰＩ增益不同时的Ｐ－Ｋ曲线Ｆｉｇ．５Ｐ－ＫｃｕｒｖｅｓｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇａｉｎｓｏｆｔｈｅＰＩｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓｕｓｅｄｉｎｔｈｅｐｏｗｅｒｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ而增大。这是因为在功率控制环节中增大比例系数可以增大输出功率，同时减小稳态误差。因此，在适当的范围内增大。有利于系统的稳定。图５（ｂ）描述了三条不同盔。时的曲线，由图可知岛。的变化对Ｐ曲线几乎没有影响，因此系统的稳定性对ｋｉ。不敏感。２．２．２电流控制中ＰＩ控制器增益由图６（ａ）可知，电流控制中ＰＩ控制器比例增益ｊ不同时，Ｐ曲线几乎没有差异，因此系统稳定性对于比例增益ｉ的变化并不敏感。由图６（ｂ）可知，随着电流控制中ＰＩ控制器积分增益／ｑｉ的增大，ＤＧ输出功率极限反而逐渐减小，也就是说，系统愈发不稳定。这是因为积分控制环节的加入相当于在系统中增加了一个位于原点的开环极点，于是使得信号产生９０。的相角滞后，从而使系统不稳定。ｊ已鬟斟羽螺０凸。・０ｏｌｏ———Ｉ～一０＿＿Ｉ－０４正反馈增益（ａ）不同，的Ｐ．曲线０．Ｏ００．０ｌ０．０２０．０３００４正反馈增益（ｂ）不同岛￣Ｐ－Ｋｌｔｆｌ线图６电流控制中ＰＩ增益不同时的Ｐ－Ｋ曲线—Ｆｉｇ．６ＰＫｃｕｒｖｅｓｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇａｉｎｓｏｆｔｈｅＰＩｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓｕｓｅｄｉｎｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ３仿真验证上一小节中，Ｐ曲线明确量化了ＳＦＳ方法对ＤＧ系统稳定性的影响，并由此得出随着正反馈增益的增加，ＤＧ输出功率极限逐渐减小，系统稳定性逐渐降低，也就是说，正反馈环节的加入会对系统产生不利影响，因此的取值要尽量减小。但正反馈增益减小会增大孤岛检测的盲区，降低孤岛检测的效率。综合上述原因，正反馈增益取值不能一２８．电力系统保护与控制太大，也不能太小。图７为不同正反馈增益情况下ＤＧ端电压频率的动态行为。断路器在０．８Ｓ时断开，孤岛发生。当Ｋ＝０．０１时，ＤＧ端电压频率经过短暂的暂态过程后进入另～个稳态情况，整个过程中频率偏离正常值始终未达到频率继电器的动作值，不能检测出孤岛发生。而当Ｋ＝０．０３时，发生孤岛的ＤＧ系统在强正反馈的作用下失稳，频率短时间内超出频率继电器限定值，使得孤岛检测迅速被检测出。图７验证了正反馈增益的增加有利于提高孤岛检测的效率。０．６０．７０．８０．９１．０ｌ１１．２ｆ／ｓ图７孤岛情况时的频率变化Ｆｉｇ．７ＦｒｅｑｕｅｎｃｙｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｉｓｌａｎｄｅｄＤＧｓｙｓｔｅｍ由上一小节中不同参数变化时的Ｐ．曲线可知，对于某一固定的增益，不同的控制系数对应的ＤＧ输出功率极限也不相同，也就是系统的稳定极限不相同。以ｐ为例，利用Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ对。取值不同、其他参数均相同的情况进行验证。上一小节中‰图５（ａ）描述的是变化时，ＤＧ输出功率极限与之间的关系。在固定Ｋ＝０．０３５情况下，由图５（ａ）可得与ＤＧ输出功率极限对应关系，如表１所示。表ｌ与ＤＧ输出功率极限对应关系（０．０３５）Ｔａｂ．１ＴｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎａｎｄＤＧｏｕｔｐｕｔｐｏｗｅｒ—１—１３功率（稳定）极限，ｐ．Ｕ．０．３０４０．５５１在Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中取定Ｋ＝０．０３５。对于。＝３的情况，当ＤＧ输出功率Ｐ＝－０．８６ｐ．ｕ．（大于０．５５１Ｄ．ｕ．）时，仿真结果如图８（ａ），可知此时系统不稳定，说明ＤＧ输出功率超出稳定极限。当ＤＧ输出功率Ｐ＝０．５Ｐ－ｕ．（介于０．３０４ｐ－ｕ．和０．５５１ｐ．ｕ．之间）时，如‰图８（ｂ）所示，对于＝３，系统稳定，并未超出稳定极限；而对于＝ｌ，系统已经出现振荡，表明输出功率超出了稳定极限。当注入功率Ｐ＝０．２５Ｐ－ｕ＿（小于０．３０４ｐ．ｕ．）时，对于ｐ＝ｌ和ｐ＝３系统均稳定，如图８（ｃ）所示。与上小节中图５（ａ）描述的规律完全一致。宙堇槲骚磐００黾褂邕磐害毫瓣娌３０８一－一一～０．４０６０．８１．０１２１４１６ｆ／ｓ３２５“（ａ）ｐ，Ｐ。・ｐ・时角率变化情况删３１２藩３１０３０８０．４０６０．８１．０１．２ｌ４１．６ｓ（ｃ）ｐ＝３和１，Ｐ＝０．２５ｐ．ｕ时角频率变化情况图８不同注入功率Ｐ时的角频率变化情况’Ｆｉｇ．８ＦｒｅｑｕｅｎｃｙｖａｒｉａｔｉｏｎｓｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｏｗｅｒＰｓ４结论本文以ＳＦＳ方法为例研究了正反馈孤岛检测方法对基于逆变器的并网ＤＧ系统稳定性的影响。通过建立装有ＳＦＳ方法的ＤＧ系统的小信号模型，求解得出描述系统特性的特征根，利用特征值分析方法得———出了分析系统稳定性的工具Ｐ曲线，其中Ｐ为分布式电源输出功率，作为衡量系统稳定性的指标。由Ｐ曲线可知，正反馈增益越大，系统的功率极限越小，系统越不稳定，因此正反馈方法的引入对系统的稳定性有不利因素。但仿真验证结果表明正反馈增益越大，孤岛检测的效率越高。综合这些因素，在实际的并网ＤＧ系统中应选取适当的正反馈增况｜＿情一一频．一一２角．一一时＿一一ｍ居一一ｎ｜Ｉ．－和一：。．～如王小宇，等正反馈孤岛检测方法对基于逆变器的分布式发电系统稳定性的影响．２９．益，这样不但能保证孤岛检测的快速性，同时不会对系统的稳定性有严重的威胁。通过对参数的灵敏［４］度分析量化了正反馈方法对ＤＧ系统的不稳定影响，得出增大。或者减ｄｘｋｉｉ可使分布式发电系统输出功率增加，而ｉ和盔的变化对系统稳定性并不敏感，仿真结果也验证了此规律的正确性。参考文献［５］［１］曹海燕，田悦新．并网逆变器孤岛控制技术［Ｊ］．电力—系统保护与控制，２０１０，３８（９）：７２７５．—ＣＡＯＨａｉｙａｎ，ＴＩＡＮＹｕｅ・ｘｉｎ．Ｉｓｌａｎｄｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｆｏｒ—ｇｒｉｄｃｏｎｎｅｃｔｅｄｉｎｖｅｒｔｅｒｓ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１０，３８（９）：７２－７５．［２］袁超，吴刚，曾祥君，等．分布式发电系统继电保护技—术［Ｊ］．电力系统保护与控制，２００９，３７（２）：９９１０５．ＹＵＡＮＣｈａｏ，ＷＵＧａｎｇ，ＺＥＮＧＸｉａｎｇ－ｊｕｎ，ｅｔａ１．Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓ【Ｊ】．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２００９，３７（２）：９９．１０５．［３］程启明，王映斐，程尹曼，等．分布式发电并网系统中孤岛检测方法的综述研究［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１１，３９（６）：１４７－１５４—ＣＨＥＮＧＱｉｍｉｎｇ，ＷＡＮＧＹｉｎｇ－ｆｅｉ，ＣＨＥＮＧＹｉｎ－ｍａｎ，ｅｔａｌＯｖｅｒｖｉｅｗｓｔｕ＃ｏｎｉｓｌａｎｄｉｎｇｄｅｔｅｃｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．Ｐｏｗｅｒ［６］ＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１１，３９（６）：１４７－１５４．董密，罗安．光伏并网发电系统中逆变器的设计与控制方法［Ｊ］．电力系统自动化，２００６，３０（２０）：９７－１０２．Ｄ０ＮＧＭｉ．ＬＵＯＡｎ．Ｄｅｓｉｇｎａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｏｆｉｎｖｅｒｔｅｒｆｏｒａｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，２００６，３０（２０）：９７．１Ｏ２．—ＷＡＮＧＸｉａｏｙｕ，ＷＡＬＭＩＲＦｒｅｉｔａｓ．Ｉｍｐａｃｔｏｆｐｏｓｉｔｉｖｅｆｅｅｄｂａｃｋａｎｔｉ．．Ｉｓｌａｎｄｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓｏｎｓｍａｌ１．．ｓｉｇｎａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｉｎｖｅｒｔｅｒ－ｂａｓｅｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓ—ｏｎＥｎｅｒｇｙＣｏｎｖｅｒｓｉｏｎ，２００８，２３（３）：９２３９３１．ＬＵＩＳＳ，ＭＡＲＴＩＮＳＮ，ＬｉｍａＬＴＧＡＮｅｗｔｏｎ－Ｒａｐｈｓｏｎｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｅｉｇｅｎｖａｌｕｅｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｉｅｓｔｏｉｍｐｒｏｖｅｈａｒｍｏｎｉｃｖｏｌｔａｇｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓｏｎＰｏｗｅｒＤｅｌ，２００３，１８（１）：３３４．３４２．收稿日期：２０１卜０４－１９；修回日期：２０１１－０５－２９作者简介：王小宇（１９７８－），男，博士，助理研究员，主要研究方—向为分布式发电与电能质量分析；Ｅｍａｉｌ：ｘｉａｏｙｕｗ＠ｍａｉｌ．ｔｓｉｎｇｈｕａ．ｅｄｕ．ｃｎ韩文源（１９８６－），男，硕士研究生，主要研究方向为微网孤岛检测等；郑涛（１９７５－），男，博士，副教授，主要研究方向为电力系统继电保护。（上接第２３页ｃｏｎｔｉｎｕｅｄｆｒｏｍｐａｇｅ２３）［１５］言茂松，邹斌．电力系统随机生产模拟的有效容量分布的累积量法【Ｊ］．控制与决策，１９９２，７（１）：４１．４７．—ＹＡＮＭａｏｓｏｎｇ，ＺＯＵＢｉｎ．Ｔｈｅｃｕｍｕｌａｎｔｍｅｔｈｏｄｕｓｉｎｇａｖａｉｌａｂｌｅｃａｐａｃｉｔｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｃｈｒｏｎｏｌｏｇｉｃａｌｌｏａｄｃｕｒｖｅｆｏｒｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］ＣｏｎｔｒｏｌａｎｄＤｅｃｉｓｉｏｎ，１９９２，１７（１）：４１－４７．［１６］张新松，王胜锋，郭晓丽．基于蒙特卡洛模拟的电力市场风险评估研究『Ｊ１．继电器，２００７，３５（１８）：３０．３３．—ＺＨＡＮＧＸｉｎｓｏｎｇ，ＷＡＮＧＳｈｅｎｇ－ｆｅｎｇ，ＧＵＯＸｉａｏ－ｌｉ．ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｅｖａｌｕａｔｉｎｇｒｉｓｋｏｆｐｏｗｅｒｍａｒｋｅｔｂａｓｅｄｏｎＭｏｎｔｅＣａｒｌｏｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｒｅｌａｙ，２００７，３５（１８）：３０．３３．［１７］秦绪彬，邹斌．市场环境下容量补偿机制对投资的影响分析［Ｊ］．继电器，２００７，３５（１４）：２２．２７．ＱＩＮＸｕ－ｂｉｎ，ＺＯＵＢｉｎ．Ｉｍｐａｃｔｏｆｃａｐａｃｉｔｙｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓｏｎｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ［Ｊ］．Ｒｅｌａｙ，２００７，３５—（１４）：２２２７．［１８］宋正强，侯志俭，王承民，等．长期合约电量对电力市场价格影响的定量分析［Ｊ］．继电器，２００７，３５（４）：５８．６０．ＳＯＮＧＺｈｅｎｇ－ｑｉａｎｇ，ＨＯＵＺｈｉ－ｊｉａｎ，ＷＡＮＧＣｈｅｎｇ－ｍｉｎ，’ｅｔａ１．ＱｕａｎｔｉｔｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｆｏｒｗａｒｄｃｏｎｔｒａｃｔＳｅｆｆｅｃｔｏｎｐｏｗｅｒｐｒｉｃｅ［Ｊ］．Ｒｅｌａｙ，２００７，３５（４）：５８－６０．收稿日期：２０１０－１０－０９；修回日期；２０１０－１２－１５作者简介：黄铖（１９８６－），男，硕士研究生，主要从事电力系统规划和电力市场等方面的研究工作；Ｅ．ｍａｌｌ：ａｒｃｈｅｒ１３＠ｓｈｕ．ｅｄｕ．ｃａ邹斌（１９６５－），男，博士，教授，主要从事电力市场与电源规划领域的工作；Ｅ．ｍａｉｌ：ｚｏｕｂｉｎ＠ｓｈｕ．ｅｄｕ．ｃｎ李冬（１９８９－），女，硕士研究生，主要从事电力市场等方面的研究工作。