CN104734176B - 一种孤岛检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种孤岛检测方法及装置，其根据电网三相电压计算得到实时电压角度，进而根据基于该实时电压角度的锁相环确定一同步电压角度；正常情况下，实时电压角度和同步电压角度接近相等；当孤岛发生、并网点电压的相位跳变时，实时电压角度亦随之突变，使其与同步电压角度之间存在一相位跳变值；若一个循环检测周期内并网点电压相位跳变值的平均值大于预设跳变阈值，则判定孤岛发生。本申请控制过程简单，便于实现；在孤岛发生后的一个循环检测周期内即可检测到，检测效率高；不需要向逆变器的输出加入扰动量，不会对逆变器的输出电能质量产生影响；根据相位跳变的平均值进行判断，排除了各种干扰因素，提高了检测精度；减小了检测盲区。

Description

一种孤岛检测方法及装置

技术领域

本申请涉及电网监控技术领域，尤其涉及一种孤岛检测方法及装置。

背景技术

孤岛效应，即当电力公司的供电***因故障事故或停电维修等原因停止工作时，安装在各个用户端的光伏并网发电***未能及时检测出停电状态而不能迅速将自身切离市电网络，导致由一个光伏并网发电***向周围负载供电的一种电力公司无法掌控的自给供电孤岛现象。孤岛效应可能对整个配电***设备及用户端的设备造成不利的影响，如危害电力维修人员的生命安全、影响配电***上的保护开关动作程序等；因此，必须及时检测出孤岛效应，

以避免其危害。常用的孤岛检测方法包括主动孤岛检测和被动孤岛检测。

主动孤岛检测即控制逆变器，使其输出的电流、频率或者相位存在一定的扰动，电网正常时，由于电网的平衡作用，检测不到这些扰动，当电网断开时，逆变器输出的这些扰动所带来效果就会快速累积，最后使得电压或者频率超过允许范围，从而检测出孤岛的发生；该类方法虽然检测精度高，但控制方法复杂，且增加的扰动降低了逆变器输出电能的质量。

被动孤岛检测即根据电网断电时逆变器输出端电压，频率的变化来进行孤岛效应检测；该类方法存在较大的检测盲区，如过/欠压和过/欠频检测法，当逆变器所带的本地负荷与其输出功率接近于匹配时，则电压和频率的偏移将非常小甚至为零，无法检测出孤岛。

发明内容

有鉴于此，本申请目的在于提供一种孤岛检测方法及装置，以在不降低电能质量的前提下，降低孤岛检测的复杂度、提高检测精度。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种孤岛检测方法，包括：

对逆变器并网点的三相电压进行周期性采样；

根据所述三相电压计算每个采样周期内所述并网点的实时电压角度θ；

基于所述实时电压角度θ构建一锁相环，并根据所述锁相环确定每个采样周期内所述实时电压角度θ的同步电压角度Φ_avg；

计算每个采样周期内所述实时电压角度θ和同步电压角度Φ_avg之差，得到每个采样周期内所述并网点的相位跳变值Ψ；

当所述同步电压角度Φ_avg大于2π时，计算所述相位跳变值Ψ在一个循环检测周期内的平均值Ψ_avg；

若所述相位跳变值的平均值大于预设跳变阈值，则判定孤岛发生。

优选的，所述基于所述实时电压角度θ构建一锁相环，包括：

对所述实时电压角度和所述锁相环输出的锁相角Φ_pll之差进行PI调节；

根据所述PI调节的输出和电网额定参考频率ω_step计算每个采样周期内所述锁相环的锁相频率ω_pll；

对所述锁相频率ω_pll进行累加，得到所述锁相角Φ_pll。

优选的，所述根据所述锁相环确定每个采样周期内所述实时电压角度θ的同步电压角度Φ_avg，包括：

根据上一个循环检测周期内所述相位跳变值的平均值Ψ_avg确定当前循环检测周期内所述同步电压角度Φ_avg的初始值及所述锁相频率的平均值ω_avg；

在所述同步电压角度Φ_avg的初始值的基础上，对所述锁相频率的平均值ω_avg进行累加，得到所述同步电压角度Φ_avg。

优选的，所述根据上一个循环检测周期内所述相位跳变值的平均值Ψ_avg确定当前循环检测周期内所述同步电压角度Φ_avg的初始值及所述锁相频率的平均值ω_avg，包括：

判断所述相位跳变值的平均值Ψ_avg的绝对值是否大于预设更新阈值；

如果是，则将上一个循环检测周期内的同步电压角度Φ_avg与2π相减，得到当前循环检测周期内所述同步电压角度Φ_avg的初始值，并将上一个循环检测周期内的锁相频率的平均值ω_avg作为当前循环检测周期内的锁相频率的平均值ω_avg；

如果否，则将所述锁相角Φ_pll作为当前循环检测周期内所述同步电压角度Φ_avg的初始值，并对所述锁相频率ω_pll在一个工频周期内进行累加及平均运算，得到所述锁相频率的平均值ω_avg。

优选的，所述预设更新阈值为所述预设跳变阈值的0.1～0.4倍。

优选的，所述根据所述三相电压计算每个采样周期内所述并网点的实时电压角度θ，包括：

对所述三相电压进行clarke坐标变换，得到所述并网点电压在两相静止坐标系的α轴分量和β轴分量；

对所述α轴分量和β轴分量进行高通滤波，以过滤直流分量；

根据滤波后的所述α轴分量和β轴分量计算所述并网点的实时电压角度θ。

一种孤岛检测装置，包括：

采样单元，用于对逆变器并网点的三相电压进行周期性采样；

实时电压角度计算单元，用于根据所述三相电压计算每个采样周期内所述并网点的实时电压角度θ；

同步电压角度计算单元，用于基于所述实时电压角度θ构建一锁相环，并根据所述锁相环确定每个采样周期内所述实时电压角度θ的同步电压角度Φ_avg；

相位跳变值计算单元，用于计算每个采样周期内所述实时电压角度θ和同步电压角度Φ_avg之差，得到每个采样周期内所述并网点的相位跳变值Ψ；

相位跳变平均值计算单元，用于当所述同步电压角度Φ_avg大于2π时，计算所述相位跳变值Ψ在一个循环检测周期内的平均值Ψ_avg；

孤岛判定单元，用于判断所述相位跳变值的平均值是否大于预设跳变阈值，如果是，则判定孤岛发生。

优选的，所述同步电压角度计算单元包括：锁相环模块和同步角度计算模块；其中，

所述锁相环模块包括：

PI调节模块，用于对所述实时电压角度和所述锁相环输出的锁相角Φ_pll之差进行PI调节，并输出PI调节结果；

锁相频率计算模块，用于根据所述PI调节结果和电网额定参考频率ω_step计算每个采样周期内所述锁相环的锁相频率ω_pll；

锁相角计算模块，用于对所述锁相频率ω_pll进行累加，得到所述锁相角Φ_pll；

所述同步角度计算模块包括：

初值确定模块，用于根据上一个循环检测周期内所述相位跳变值的平均值Ψ_avg确定当前循环检测周期内所述同步电压角度Φ_avg的初始值及所述锁相频率的平均值ω_avg；

累加计算模块，用于在所述同步电压角度Φ_avg的初始值的基础上，对所述锁相频率的平均值ω_avg进行累加，得到所述同步电压角度Φ_avg。

优选的，所述初值确定模块包括：

更新判断模块，用于判断所述相位跳变值的平均值Ψ_avg的绝对值是否大于预设更新阈值；

第一初值确定模块，用于当所述第一判断模块的判断结果为是时，将上一个循环检测周期内的同步电压角度Φ_avg与2π相减，得到当前循环检测周期内所述同步电压角度Φ_avg的初始值，并将上一个循环检测周期内的锁相频率的平均值ω_avg作为当前循环检测周期内的锁相频率的平均值ω_avg；

第二初值确定模块，用于当所述第一判断模块的判断结果为否时，将所述锁相角Φ_pll作为当前循环检测周期内所述同步电压角度Φ_avg的初始值，并对所述锁相频率ω_pll在一个工频周期内进行累加及平均运算，得到所述锁相频率的平均值ω_avg。

优选的，所述实时电压角度计算单元包括：

坐标变换模块，用于对所述三相电压进行clarke坐标变换，得到所述并网点电压在两相静止坐标系的α轴分量和β轴分量；

高通滤波模块，用于对所述α轴分量和β轴分量进行高通滤波，以过滤直流分量；

实时角度计算模块，用于根据滤波后的所述α轴分量和β轴分量计算所述并网点的实时电压角度θ。

从上述的技术方案可以看出，本申请通过将一个循环检测周期内并网点电压相位跳变值的平均值与预设跳变阈值进行比较，当所述相位跳变值的平均值大于所述预设跳变阈值时判定发生孤岛；该孤岛检测方法控制过程简单，便于实现；在孤岛发生后的一个循环检测周期内即可检测到，检测效率高；不需要向逆变器的输出加入扰动量，不会对逆变器的输出电能质量产生影响；根据相位跳变的平均值进行判断，排除了各种干扰因素，提高了检测精度；减小了检测盲区。因此，本申请实施例解决了现有技术的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例一提供的孤岛检测方法流程图；

图2为本申请实施例二提供的孤岛检测方法流程图；

图3为本申请实施例提供的孤岛检测方法中锁相环示意图；

图4为本申请实施例三提供的孤岛检测装置的结构框图；

图5为本申请实施例四提供的孤岛检测装置的结构框图；

图6为本申请实施例四提供的故检测装置中同步电压角度计算单元的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例公开了一种孤岛检测方法及装置，以在不降低电能质量的前提下，降低孤岛检测的复杂度、提高检测精度。

参照图1，本申请实施例一提供的孤岛检测方法，包括如下步骤：

S1、对逆变器并网点的三相电压进行周期性采样；

S2、根据所述三相电压计算每个采样周期内所述并网点的实时电压角度θ；

所述实时电压角度θ即并网点电压的相位。

S3、基于所述实时电压角度θ构建一锁相环，并根据所述锁相环确定每个采样周期内所述实时电压角度θ的同步电压角度Φ_avg；

同步电压角度Φ_avg根据一基于θ的锁相环得到；电网稳定情况下，Φ_avg和θ接近相等；当电网电压相位跳变时，由于锁相环的作用Φ_avg会尽量表现为无相位跳变情况下同时刻的电网电压角度。

S4、计算每个采样周期内所述实时电压角度θ和同步电压角度Φ_avg之差，得到每个采样周期内所述并网点的相位跳变值Ψ；

相位跳变值Ψ，即在各种因素的干扰下，电网的实际电压角度θ偏离基准值Φ_avg的大小。

S5、当所述同步电压角度Φ_avg大于2π时，计算所述相位跳变值Ψ在一个循环检测周期内的平均值Ψ_avg；

交流电网相位2πft（f为电网频率）在0～2π范围内变化，即从Φ_avg=0时刻起直至Φ_avg=2π，时间间隔为一个工频周期，故可设定当Φ_avg≥2π时，一个循环检测周期结束，进而开始计算相位跳变值Ψ的平均值Ψ_avg。

S6、若所述相位跳变值的平均值大于预设跳变阈值，则判定孤岛发生。

上述孤岛检测方法的原理为：所述基于实时电压角度θ的锁相环的输入端输入所述实时电压角度θ，输出端输出锁相角Φ_pll并反馈至输入端；正常情况下，通过该锁相环锁定并记录并网点相位，即所述同步电压角度Φ_avg；当孤岛发生、并网点电压的相位跳变时，采样得到的实时电压角度θ随时间的变化规律发生偏移，使θ与锁定的同步电压角度Φ_avg之间存在一差值，即相位跳变值Ψ；若一个循环检测周期内的并网点电压相位跳变值的平均值Ψ_avg大于预设跳变阈值，即并网点电压的相位跳变不是某个采样周期的偶然现象，而是在一个循环检测周期内持续出现，故判定孤岛发生；反之，若Ψ_avg不大于预设跳变阈值，则判定未发生孤岛效应，继续进行下一个循环检测周期的相位跳变，并保持发电***并网运行。

由上述方法步骤可知，本申请实施例提供的孤岛检测方法控制过程简单，便于实现；在孤岛发生后的一个循环检测周期内即可检测到，检测效率高；不需要向逆变器的输出加入扰动量，不会对逆变器的输出电能质量产生影响；根据相位跳变的平均值进行判断，排除了各种干扰因素，提高了检测精度；减小了检测盲区。因此，本申请实施例解决了现有技术的问题。

优选的，本申请实施例中，上述预设跳变阈值一般设为3～10度，具体根据实际情况而定，提高了孤岛检测的灵活性。

参照图2，针对实施例一所述步骤的具体实施方式，本申请实施例二提供了另一种孤岛检测方法，包括如下步骤：

S1、对逆变器并网点的三相电压进行周期性采样；

S2、通过对所述三相电压先后进行坐标变换及高通滤波，计算每个采样周期内所述并网点的实时电压角度θ；

具体的，对所述三相电压u_a、u_b、u_c进行clarke坐标变换，得到所述并网点电压在两相静止坐标系（α-β坐标系）的α轴分量u_α和β轴分量u_β；对所述α轴分量u_α和β轴分量u_β进行高通滤波，以滤除其中的直流分量，排除谐波干扰；根据滤波后的α轴分量u_α和β轴分量u_β在α-β坐标系上计算所述并网点的实时电压角度θ，即θ=atan(u_β/u_α)。

S3、基于所述实时电压角度θ构建一锁相环，以对并网点电压相位进行锁相；

具体的，如图3所示，上述基于所述实时电压角度θ的锁相环，包括：

PI调节环节，即对所述实时电压角度和所述锁相环输出的锁相角Φ_pll之差进行PI调节；

锁相频率计算环节，即根据所述PI调节的输出和电网额定参考角频率对应的每个采样周期变化的角度步长ω_step计算每个采样周期内所述锁相环的锁相频率ω_pll；

锁相角计算环节，即对所述锁相频率ω_pll进行累加，得到所述锁相角Φ_pll。

其中，角度步长ω_step的具体值由电网额定参考频率f和采样频率f_s决定，即ω_step=2πf/f_s。

S4、计算一个工频周期内所述锁相环的锁相频率ω_pll的平均值ω_avg；

即其中，n为一个工频周期内的采样次数（采样周期个数）；ω_pll(i)为第i个采样周期的锁相频率。

S5、根据当前循环检测周期内同步电压角度Φ_avg的初始值Φ_{avg_0}和所述锁相频率的平均值ω_avg计算当前循环检测周期内每个采样周期内同步电压角度Φ_avg；

即通过在Φ_{avg_0}基础上对ω_avg进行累加，得到每个采样周期的Φ_avg，可通过如下公式表示第i个采样周期内的同步电压角度Φ_{avg_i}为：

其中，t为采样周期。

在循环检测的第一个循环检测周期（一个工频周期可为一个循环检测周期），Φ_{avg_0}取值为锁相环的锁相角Φ_pll。

S6、计算每个采样周期内所述实时电压角度θ和同步电压角度Φ_avg之差，得到每个采样周期内所述并网点的相位跳变值Ψ；

即第i个采样周期内的相位跳变值Ψ_i为：Ψ_i=θ_i-Φ_{avg_i}其中，θi为第i个采样周期的实时电压角度。

S7、当当前采样周期的同步电压角度大于2π时，计算所述相位跳变值Ψ在当前循环检测周期内的平均值Ψ_avg，并分别执行步骤S8和S9；

即对于每个采样周期，在确定了当前的同步电压角度Φ_avg后，判断其是否大于2π，如果是，则说明累计时间间隔已达到一个循环检测周期，可进行Ψ_avg的计算；否则未达到一个循环检测周期，继续检测确定下一个采样周期的相位跳变值Ψ。

相位跳变值Ψ的平均值Ψ_avg的计算公式为：

S8、若所述相位跳变值的平均值Ψ_avg大于预设跳变阈值B，则判定孤岛发生；

S9、判断所述相位跳变值的平均值Ψ_avg的绝对值是否大于预设更新阈值A，如果是，则执行步骤S10，否则执行步骤S11；

S10、在下一个循环检测周期，同步电压角度的初始值为前一个循环检测周期内最后一个采样周期的同步电压角度减去2π，锁相频率的平均值沿用前一个循环检测周期的锁相频率的平均值，并返回步骤S5；

即|Ψ_avg|>A时，Φ_{avg_0}(x+1)=Φ_{avg_n}(x)-2π；其中，Φ_{avg_0}(x+1)为第x+1个循环检测周期的同步电压角度的初始值，Φ_{avg_n}(x)为第x个循环检测周期内最后一个采样周期的同步电压角度Φ_{avg_n}；

ω_avg(x+1)=ω_avg(x)；其中，ω_avg(x+1)为第x+1个循环检测周期的锁相频率的平均值，ω_avg(x)为步骤S4计算得到的第x个循环检测周期的锁相频率的平均值。

同步电压角度的初始值及锁相频率的平均值确定后，即可通过步骤S5及后续步骤实现下一个循环检测周期的孤岛检测。

S11、将锁相环的锁相角Φ_pll作为下一个循环检测周期的同步电压角度的初始值，并返回步骤S4。

即|Ψ_avg|≤A时，第x+1个循环检测周期的同步电压角度的初始值Φ_{avg_0}(x+1)=Φ_pll；通过步骤S4所述方法确定第x+1个循环检测周期的锁相频率的平均值，进而依次执行后续步骤实现循环检测。

本申请实施例在根据当前循环检测周期的检测数据、通过步骤S8判断是否发生孤岛效应的同时，还根据所述相位跳变值的平均值Ψ_avg、通过步骤S10或S11确定下一个循环检测周期的同步电压角度Φ_avg的初始值Φ_{avg_0}及所述锁相频率的平均值ω_avg，为下一个循环检测周期的孤岛检测做好准备，实现了循环检测。

上述实施例二提供了本申请实施例的最佳实施方式：通过坐标变换及高通滤波，获得无直流分量干扰的并网点电压的实时电网角度；通过锁相环对并网点的电压角度进行锁相，并根据锁相环的锁相频率确定同步电压角度；根据相位跳变值，即所述实时电压角度和同步电压角度的差值，在一个循环检测周期内的平均值判断是否发生孤岛效应，同时根据该相位跳变值的平均值确定下一个循环检测周期相关计算初值，实现循环检测。可见，本申请实施例提供的孤岛检测方法控制过程简单，便于实现；在孤岛发生后的一个循环检测周期内即可检测到，检测效率高；不需要向逆变器的输出加入扰动量，不会对逆变器的输出电能质量产生影响；根据相位跳变的平均值进行判断，排除了各种干扰因素，提高了检测精度；减小了检测盲区。

具体的，本申请实施例中，预设更新阈值A和预设跳变阈值B均根据实际应用情况设定；一般的预设跳变阈值B设为3～10度，预设更新阈值A设为所述预设跳变阈值B的0.1～0.4倍。

本申请实施例提供的孤岛检测方法，实质为被动孤岛检测法；其判断孤岛是否发生的预设跳变阈值B，折算为电压阈值或频率阈值，远小于同环境下通过过/欠压和过/欠频检测法进行检测所设定的判断阈值，故本申请实施例提供的孤岛检测方法的检测盲区远小于现有被动孤岛检测法；另一方面，相对于现有主动孤岛检测法，本申请实施例无需向逆变器的输出加入扰动量，不会对逆变器的输出电能质量产生影响。因此，本申请实施例兼顾了检测精度和电能质量，很好的克服了现有孤岛检测方法的弊端。

相应的，本申请实施例三还提供了一种孤岛检测装置；如图4所示，该装置包括采样单元100、实时电压角度计算单元200、同步电压角度计算单元300、相位跳变值计算单元400、相位跳变平均值计算单元500和孤岛判定单元600。

其中，采样单元100，用于对逆变器并网点的三相电压进行周期性采样；

实时电压角度计算单元200，用于根据所述三相电压计算每个采样周期内所述并网点的实时电压角度θ；

同步电压角度计算单元300，用于基于所述实时电压角度θ构建一锁相环，并根据所述锁相环确定每个采样周期内所述实时电压角度θ的同步电压角度Φav_g；

相位跳变值计算单元400，用于计算每个采样周期内所述实时电压角度θ和同步电压角度Φ_avg之差，得到每个采样周期内所述并网点的相位跳变值Ψ；

相位跳变平均值计算单元500，用于当所述同步电压角度Φ_avg大于2π时，计算所述相位跳变值Ψ在一个循环检测周期内的平均值Ψ_avg；

孤岛判定单元600，用于判断所述相位跳变值的平均值是否大于预设跳变阈值，如果是，则判定孤岛发生。

上述装置的具体工作原理可参照上文实施例一，此处不再赘述。可见，本申请实施例提供的孤岛检测装置控制过程简单，便于实现；在孤岛发生后的一个循环检测周期内即可检测到，检测效率高；不需要向逆变器的输出加入扰动量，不会对逆变器的输出电能质量产生影响；根据相位跳变的平均值进行判断，排除了各种干扰因素，提高了检测精度；减小了检测盲区。

相应于上文实施例二，本申请实施例四提供了另一种孤岛检测装置；如图5所示，该装置包括：采样单元100、实时电压角度计算单元200、同步电压角度计算单元300、相位跳变值计算单元400、相位跳变平均值计算单元500和孤岛判定单元600。

具体的，采样单元100，用于对逆变器并网点的三相电压进行周期性采样。

实时电压角度计算单元200至少包括如下3个模块：

坐标变换模块201，用于对所述三相电压进行clarke坐标变换，得到所述并网点电压在两相静止坐标系的α轴分量和β轴分量；

高通滤波模块202，用于对所述α轴分量和β轴分量进行高通滤波，以过滤直流分量；

实时角度计算模块203，用于根据滤波后的所述α轴分量和β轴分量计算所述并网点的实时电压角度θ。

同步电压角度计算单元300包括：锁相环模块310和同步角度计算模块320；其中，参照图6，锁相环模块310的数字实现对应为图3所示锁相环，包括：PI调节模块311、锁相频率计算模块312和锁相角计算模块313；同步角度计算模块320通过累加计算得到每个采样周期的同步电压角度，包括初值确定模块321和累加计算模块322。

更具体的，PI调节模块311，用于对所述实时电压角度和所述锁相环输出的锁相角Φ_pll之差进行PI调节，并输出PI调节结果。

锁相频率计算模块312，用于根据所述PI调节结果和电网额定参考角频率对应的每个采样周期变化的角度步长ω_step计算每个采样周期内所述锁相环的锁相频率ω_pll。

锁相角计算模块313，用于对所述锁相频率ω_pll进行累加，得到所述锁相角Φ_pll。

初值确定模块321，用于根据上一个循环检测周期内所述相位跳变值的平均值Ψ_avg确定当前循环检测周期内所述同步电压角度Φ_avg的初始值及所述锁相频率的平均值ω_avg。

累加计算模块322，用于在所述同步电压角度Φ_avg的初始值的基础上，对所述锁相频率的平均值ω_avg进行累加，得到所述同步电压角度Φ_avg。

相位跳变值计算单元400，用于计算每个采样周期内所述实时电压角度θ和同步电压角度Φ_avg之差，得到每个采样周期内所述并网点的相位跳变值Ψ；

相位跳变平均值计算单元500，用于当所述同步电压角度Φ_avg大于2π时，计算所述相位跳变值Ψ在一个循环检测周期内的平均值Ψ_avg；

孤岛判定单元600，用于判断所述相位跳变值的平均值是否大于预设跳变阈值，如果是，则判定孤岛发生。

优选的，本申请实施例循环过程中，根据相位跳变平均值计算单元500计算得到的下一个循环检测周期的同步电压角度Φ_avg的初始值及所述锁相频率的平均值ω_avg；相应的，初值确定模块321包括：

更新判断模块3211，用于判断所述相位跳变值的平均值Ψ_avg的绝对值是否大于预设更新阈值。

第一初值确定模块3212，用于当所述第一判断模块的判断结果为是时，将上一个循环检测周期（即循环检测周期）的最后一个采样周期得到的同步电压角度与2π相减，得到当前循环检测周期内所述同步电压角度Φ_avg的初始值，并将上一个周期内的锁相频率的平均值ω_avg作为当前循环检测周期内的锁相频率的平均值ω_avg；进而触发累加计算模块322计算当前循环检测周期内每个采样周期的同步电压角度。

第二初值确定模块3213，用于当所述第一判断模块的判断结果为否时，将所述锁相角Φ_pll作为当前循环检测周期内所述同步电压角度Φ_avg的初始值，并通过对锁相频率计算模块312计算得到的锁相频率ω_pll在一个工频周期内进行累加及平均运算，得到当前循环检测周期内锁相频率的平均值ω_avg；进而触发累加计算模块322计算当前循环检测周期内每个采样周期的同步电压角度。

需要说明的是，在循环检测开始时，由于Ψ_avg无初值，其绝对值视为0，故通过第二初值确定模块3213确定第一个循环检测周期的同步电压角度的初始值及锁相频率的平均值。

由上述实施例四提供的孤岛检测装置可知，本申请通过坐标变换及高通滤波，获得无直流分量干扰的并网点电压的实时电网角度；通过锁相环对并网点的电压角度进行锁相，并根据锁相环的锁相频率确定同步电压角度；根据相位跳变值，即所述实时电压角度和同步电压角度的差值，在一个循环检测周期内的平均值判断是否发生孤岛效应，同时根据该相位跳变值的平均值确定下一个循环检测周期相关计算初值，实现循环检测。因此，本申请实施例提供的孤岛检测装置控制过程简单，便于实现；在孤岛发生后的一个循环检测周期内即可检测到，检测效率高；不需要向逆变器的输出加入扰动量，不会对逆变器的输出电能质量产生影响；根据相位跳变的平均值进行判断，排除了各种干扰因素，提高了检测精度；减小了检测盲区。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，所述程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-Only Memory，ROM）或随机存储记忆体（Random Access Memory，RAM）等。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种孤岛检测方法，其特征在于，包括：

对逆变器并网点的三相电压进行周期性采样；

根据所述三相电压计算每个采样周期内所述并网点的实时电压角度；

基于所述实时电压角度构建一锁相环，并根据所述锁相环确定每个采样周期内所述实时电压角度的同步电压角度；

计算每个采样周期内所述实时电压角度和同步电压角度之差，得到每个采样周期内所述并网点的相位跳变值；

当所述同步电压角度大于2π时，计算所述相位跳变值在一个循环检测周期内的平均值；

若所述相位跳变值的平均值大于预设跳变阈值，则判定孤岛发生。

2.根据权利要求1所述的孤岛检测方法，其特征在于，所述基于所述实时电压角度构建一锁相环，包括：

对所述实时电压角度和所述锁相环输出的锁相角之差进行PI调节；

根据所述PI调节的输出和电网额定参考频率计算每个采样周期内所述锁相环的锁相频率；

对所述锁相频率进行累加，得到所述锁相角。

3.根据权利要求2所述的孤岛检测方法，其特征在于，所述根据所述锁相环确定每个采样周期内所述实时电压角度的同步电压角度，包括：

根据上一个循环检测周期内所述相位跳变值的平均值确定当前循环检测周期内所述同步电压角度的初始值及所述锁相频率的平均值；

在所述同步电压角度的初始值的基础上，对所述锁相频率的平均值进行累加，得到所述同步电压角度。

4.根据权利要求3所述的孤岛检测方法，其特征在于，所述根据上一个循环检测周期内所述相位跳变值的平均值确定当前循环检测周期内所述同步电压角度的初始值及所述锁相频率的平均值，包括：

判断所述相位跳变值的平均值的绝对值是否大于预设更新阈值；

如果是，则将上一个循环检测周期内的同步电压角度与2π相减，得到当前循环检测周期内所述同步电压角度的初始值，并将上一个循环检测周期内的锁相频率的平均值作为当前循环检测周期内的锁相频率的平均值；

如果否，则将所述锁相角作为当前循环检测周期内所述同步电压角度的初始值，并对所述锁相频率在一个工频周期内进行累加及平均运算，得到所述锁相频率的平均值。

5.根据权利要求4所述的孤岛检测方法，其特征在于，所述预设更新阈值为所述预设跳变阈值的0.1～0.4倍。

6.根据权利要求1～5任一项所述的孤岛检测方法，其特征在于，所述根据所述三相电压计算每个采样周期内所述并网点的实时电压角度，包括：

对所述三相电压进行clarke坐标变换，得到所述并网点电压在两相静止坐标系的α轴分量和β轴分量；

对所述α轴分量和β轴分量进行高通滤波，以过滤直流分量；

根据滤波后的所述α轴分量和β轴分量计算所述并网点的实时电压角度。

7.一种孤岛检测装置，其特征在于，包括：

采样单元，用于对逆变器并网点的三相电压进行周期性采样；

实时电压角度计算单元，用于根据所述三相电压计算每个采样周期内所述并网点的实时电压角度；

同步电压角度计算单元，用于基于所述实时电压角度构建一锁相环，并根据所述锁相环确定每个采样周期内所述实时电压角度的同步电压角度；

相位跳变值计算单元，用于计算每个采样周期内所述实时电压角度和同步电压角度之差，得到每个采样周期内所述并网点的相位跳变值；

相位跳变平均值计算单元，用于当所述同步电压角度大于2π时，计算所述相位跳变值在一个循环检测周期内的平均值；

孤岛判定单元，用于判断所述相位跳变值的平均值是否大于预设跳变阈值，如果是，则判定孤岛发生。

8.根据权利要求7所述的孤岛检测装置，其特征在于，所述同步电压角度计算单元包括：锁相环模块和同步角度计算模块；其中，

所述锁相环模块包括：

PI调节模块，用于对所述实时电压角度和所述锁相环输出的锁相角之差进行PI调节，并输出PI调节结果；

锁相频率计算模块，用于根据所述PI调节结果和电网额定参考频率计算每个采样周期内所述锁相环的锁相频率；

锁相角计算模块，用于对所述锁相频率进行累加，得到所述锁相角；

所述同步角度计算模块包括：

初值确定模块，用于根据上一个循环检测周期内所述相位跳变值的平均值确定当前循环检测周期内所述同步电压角度的初始值及所述锁相频率的平均值；

累加计算模块，用于在所述同步电压角度的初始值的基础上，对所述锁相频率的平均值进行累加，得到所述同步电压角度。

9.根据权利要求8所述的孤岛检测装置，其特征在于，所述初值确定模块包括：

更新判断模块，用于判断所述相位跳变值的平均值的绝对值是否大于预设更新阈值；

第一初值确定模块，用于当第一判断模块的判断结果为是时，将上一个循环检测周期内的同步电压角度与2π相减，得到当前循环检测周期内所述同步电压角度的初始值，并将上一个循环检测周期内的锁相频率的平均值作为当前循环检测周期内的锁相频率的平均值；

第二初值确定模块，用于当所述第一判断模块的判断结果为否时，将所述锁相角作为当前循环检测周期内所述同步电压角度的初始值，并对所述锁相频率在一个工频周期内进行累加及平均运算，得到所述锁相频率的平均值。

10.根据权利要求7～9任一项所述的孤岛检测装置，其特征在于，所述实时电压角度计算单元包括：

坐标变换模块，用于对所述三相电压进行clarke坐标变换，得到所述并网点电压在两相静止坐标系的α轴分量和β轴分量；

高通滤波模块，用于对所述α轴分量和β轴分量进行高通滤波，以过滤直流分量；

实时角度计算模块，用于根据滤波后的所述α轴分量和β轴分量计算所述并网点的实时电压角度。