阻抗测量方案优化：实现更精准的测试

在并网系统中，当电网连接时，电网可以看做一个很大的电压源，此时公共耦合点处的阻抗很低；而当电网断开时，在公共耦合点处测得的即为负载阻抗，通常都远大于电网连接时的阻抗。显然，可以通过测量公共耦合点处电路阻抗的变化来检测孤岛效应。

德国的ENS标准在反孤岛这个领域中要求较高，即要求测量公共耦合点（逆变器输出端）处电路阻抗的变化来检测孤岛效应，并规定阻抗变化的阈值为ΔZ=0.5Ω，且须在5s内做出判断。另外，德国的VDE0126标准规定：在并网光伏系统中，若检测到公共耦合点处电路阻抗变化1Ω时，需在5s内将其切断。

根据以上孤岛检测要求，在并网系统中需要实时在线监测电网的阻抗，已有较多文献对在线阻抗测量做过研究，一般可分为两类方案：①采用单独的阻抗测量装置，由于需要外加硬件设备，从而增加了孤岛检测的成本；②利用并网逆变器本身来在线测量其输出端电路的阻抗，显然，这是一个降低了孤岛检测成本的方案。然而，基于逆变器在线阻抗测量的孤岛检测要求寻求一种快速、准确、简单的在线阻抗检测算法，以满足孤岛检测的要求。另外，电网阻抗的计算对于配线、线路保护、并网系统的稳态及动态性能也比较重要。

一般而言，阻抗测量技术可分成被动测量技术和主动测量技术两类。被动测量技术是利用电网中本身存在的次谐波来计算电网阻抗，但是在绝大多数情况下，电网中次谐波都很小，不足以被检测到，因此，不适用于并网系统的孤岛检测。主动测量技术是通过检测装置或并网逆变器给电网施加一个扰动，然后测量电网的电压和电流响应，并经过一系列的运算处理，即可测到电网的阻抗。

该方案有几种不同的实现形式，分为暂态测量法^[35，36]和稳态测量法^{[37，38，40，18]}两种，下面对暂态测量法做简单介绍。

暂态测量法的基本原理为：在电路中外加由功率管构成的电路单元，产生一个对称三角波冲击电流，通过周期性的给电网施加冲击电流扰动，然后测量电网的电流和电压响应来计算出电网阻抗。具体实现方法为：在冲击电流扰动之前，先检测公共耦合点（PCC）处的电压和电流，然后在施加扰动以后，再检测一次公共耦合点处的电压和电流，最后用第二次测得的值减去第一次测得的值就可以得到所需要的冲击电流所产生的电流和电压，通过对检测电流、电压值的计算可以算得各个频率处的阻抗，即

其中，F表示傅里叶变换。

暂态测量法的主要特点就是可以快速得到测量结果，这一点比较符合孤岛检测的要求。但是这一方案对采样环节和数字处理环节的要求比较高，这对于常规的并网逆变系统将很难实现。(www.xing528.com)

其他阻抗测量方法限于篇幅，就不再详细介绍。

总体来说，阻抗测量法虽然可以很好防止孤岛的发生，但还存在以下缺点：持续地输入扰动会影响电网质量（但如果扰动谐波的频率选为电网频率，可以减小对电网质量的影响）；对于弱电网或者电网本身波动较大的情况，很难实现电网阻抗监测；当多个并网逆变器并联运行时，其检测信号会相互干扰，从而使得阻抗估算错误。

其中，F表示傅里叶变换。

暂态测量法的主要特点就是可以快速得到测量结果，这一点比较符合孤岛检测的要求。但是这一方案对采样环节和数字处理环节的要求比较高，这对于常规的并网逆变系统将很难实现。

其他阻抗测量方法限于篇幅，就不再详细介绍。

总体来说，阻抗测量法虽然可以很好防止孤岛的发生，但还存在以下缺点：持续地输入扰动会影响电网质量（但如果扰动谐波的频率选为电网频率，可以减小对电网质量的影响）；对于弱电网或者电网本身波动较大的情况，很难实现电网阻抗监测；当多个并网逆变器并联运行时，其检测信号会相互干扰，从而使得阻抗估算错误。