光伏并网孤岛效应产生特性与控制
光伏并网孤岛效应的检测与分析
光伏并网孤岛效应的检测与分析摘要：目前，分布式发电系统发展的规模口益扩大，更多的分布式光伏并网发电系统接入到公共电网的同时，出现孤岛效应的几率也随之增加。
孤岛效应的产生不仅给分布式发电设备带来危害，而且影响了电能的质量，所以要求能够准确且快速的检出孤岛效应现象。
关键词：孤岛效应；主动频率；负载功率1.引言孤岛效应的检测一般是通过监控并网系统输出端电压的幅值和频率来实现的。
当电网断开时，由于并网系统的输出功率和负载功率之间的差异会引起并网系统输出电压的幅值或频率发生较大的改变，这样通过监控系统输出的电压就可以很方便地检测出孤岛效应。
然而，当负载消耗的功率与光伏系统相匹配的时候，通过这种被动的检测方法就会变得困难。
该项目提出来周期性双向扰动主动频率偏移法无论是感性负荷还是容性负荷或者负载消耗的功率与光伏系统相匹匹配时的孤岛效应检测技术难题。
有效的控制了光伏系统发生孤岛效应时，给相关的设备和维护人员带来的危险。
2.孤岛效应检测方法的分析与选择孤岛是一种电气现象，发生在一部分的电网和主电网断开，而这部分电网完全由光伏系统来供电。
因为孤岛会损害公众和电力公司维修人员的安全和供电的质量，在自动或手动重新闭合供电开关向孤岛电网重新供电时有可能损坏设备。
逆变器通常会带有被动式防止孤岛效应装置。
对于平衡负载很好条件下通电和重新通电两种情况下的孤岛防止还不够充分，所以必须结合主动技术，主动技术是基于样本频率的移位、流过电流的阻抗监测、相位跳跃和谐波的监控、正反馈方法、或对不稳定电流和相位的控制器基础上的。
该研究项目解决了无论是感性负荷还是容性负荷或者负载消耗的功率与光伏系统相匹匹配时的孤岛效应检测技术难题。
安全可靠的保证电力光伏发电设备和财产损失，提高电力系统的服务信誉，可有效维护社会稳定和电网安全。
3.周期性双向扰动主动频率偏移法基本原理正反馈的主动频率偏移法是对对公共耦合点的频率运用了正反馈，提高了孤岛检测的速度。
光伏小电源并网孤岛效应对电网的影响
光伏小电源并网孤岛效应对电网的影响摘要：在简述了光伏并网系统中孤岛效应的定义与危害及其发生机理条件的基础上，本文介绍针对光伏并网造成系统防孤岛保护装置误检测进而导致保护拒动问题，以吐鲁番电网光伏小电源接入单侧电源的110 kV终端变电站—伊兰布拉克变电站为例，通过分析防孤岛保护与自动保护装置动作配合逻辑，在现有系统基础上对保护动作配合进行优化等解决方案，确保变电站安全自动装置可靠动作，防止孤岛运行现象发生，提升系统供电可靠性。
关键词：孤岛效应；危害；防孤岛保护；安全自动装置前言在追求低碳社会的今天，太阳能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。
近年来，由于国家对分布式清洁能源的大力支持，大量分布式小电源（特别是风力发电厂和光伏电厂）并入电网。
分布式新能源电厂具有出力小、谐波大等特点，大部分分布式小电源点并入就近变电站向系统输送电能量，形成含分布式新能源在内的以火力、水力发电为主的多种能源发电的多侧电源点供电模式，如果光伏发电系统非计划性与电网系统断开，逆变器仍通过逆变向所带负载进行电能传输，就会形成独立于大电网的小规模孤岛电网现象。
在孤岛运行情况下，光伏系统无法维持稳定电压、频率，当系统负荷改变时，电网系统电压随负荷情况波动，重合闸产生巨大冲击电流，给电网、设备及人身安全带来威胁，在光伏并网过程中，孤岛效应问题已成为影响电能质量、稳定、安全的关键。
1.并网光伏发电系统的孤岛效应1.1孤岛效应当电网正常工作时，电网与光伏发电系统一同给变电站供电，但是当电网线路因检修或者故障而停电时，系统处于光伏发电系统单独给变电站供电的情况，此时系统失去了电网的控制，处于失控状态，这种光伏发电系统单独给变电站供电的情况叫做孤岛效应。
图1在光伏并网发电系统中，光伏发电系统可等效为电流源，电网可以等效为电压源，电网正常工作时，系统受到电网的钳制作用，光伏发电系统总与电网保持一致。
一旦发生孤岛效应，系统不再受电网的控制，处于失控状态的光伏发电系统将会带来很多危害。
孤岛现象
孤岛现象一、概述孤岛现象也称孤岛效应，有时简称孤岛。
比如：防孤岛就是指防止孤岛现象产生的意思。
美国桑迪亚国家实验室（Sandia National Laboratories）提供的报告对孤岛现象描述如下：当电力公司的供电系统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系统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，而形成的一个由光伏并网发电系统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。
国家电网公司企业标准“Q/GDW480-2010分布式电源接入电网技术规定”对孤岛现象定义如下：孤岛现象islanding电网失压时，电源仍保持对失压电网中的某一部分线路继续供电的状态。
孤岛现象可分为非计划性孤岛现象和计划性孤岛现象。
非计划性孤岛现象unintentional islanding非计划、不受控地发生孤岛现象。
计划性孤岛现象intentional islanding按预先设置的控制策略，有计划地发生孤岛现象。
孤岛效应总是与分布式能源并网联系在一起，因为分布式能源并网的需要，一个电网存在包括分布式电源在内的多个电源。
这样，当电力部门需要维护或检修或其它任何原因需要断电时，其余电源可能还在供电，这样，线路上就会存在电压，给维护带来不便甚至危及维护人员的生命安全。
二、非计划性孤岛现象的危害非计划性孤岛现象发生时，由于系统供电状态未知，将造成以下不利影响：①可能危及电网线路维护人员和用户的生命安全；②干扰电网的正常合闸；③电网不能控制孤岛中的电压和频率，从而损坏配电设备和用户设备。
三、防孤岛技术非计划性孤岛现象是需要防止的。
防止非计划性孤岛现象的发生就称为防孤岛（anti-islanding）。
防孤岛在许多技术文献中也称反孤岛效应。
防孤岛的核心技术是检测电网是否存在。
一般分为被动式检测方法和主动式检测方法。
被动式防孤岛检测方法通过检测并网变流器的输出电压、电流、频率、谐波等的变化来判断电网是否存在，一般无需增加逆变器硬件电路。
并网太阳能光伏发电的特性及自动化技术应用
(三)气象条件的变化
当一个区域的太阳能光伏发电达到一定规模时，如果地理气象出现大幅变化，为了控制和调整系统的频率和电压，电网将需要为光伏并网发电系统提供足够的区域性旋转备用机组和无功补偿容量。
(四)远距离光伏电能输送
当光伏并网发电远距离输送电力在经济和技术上成为可能时，由于光伏并网发电没有旋转惯量、调速器及励磁系统，它将给交流电网带来新的稳定问题。根据电网的要求，光伏并网发电站需要配备自动无功调压装置。
四、自动化技术在并网太阳能光伏发电站中的应用
在并网太阳能光伏电站中采用以下自动化技术来保证太阳能光伏发电站接人电网的安全稳定的运行。并网逆变器是影响光伏并网发电系统经济可靠运行的关键部件，除了其本身的基本功能外，它还具有以下功能来保证电站及电网的安全稳定运行：
3.电能质量监测分析装置
光伏电站在并网点装设满足IEC61000-4—30《电磁兼容第4—30部分试验和测量技术一电能质量》标准要求的A类电能质量在线监测装置，以监测光伏电站的电能质量信息，包括谐波、波形畸变、直流分量、频率、电压偏差、电压不平衡度、电压波动和闪变等电能质量指标，并将电能质量数据远程传送到电网企业，保证电网企业对电能质量的监控。
4.有功功率控制系统
并网太阳能光伏电站应具有有功功率调节能力，并能根据电网频率、调度部门指令等信号自动调节电站的有功功率输出，确保输出功率及变化率不超过给定值。
四、太阳能光伏功率预测系统
对光伏电站的输出功率进行预测有助于电力系统调度部门统筹安排常规能源和光伏发电的协调配合，及时调整调度计划，合理安排电网运行方式，一方面有效地降低光伏接入对电网的影响，提高电网运行的安全性和稳定性，另一方面减少电力系统的旋转备用和运行成本，以充分利用太阳能资源，获得更大的经济效会效益。
光伏发电中的孤岛检测技术
光伏发电中的孤岛检测技术【摘要】本文对孤岛效应的形成及影响进行了论述，在此基础上对比介绍了基于电力线路通信、被动式和主动式的孤岛检测方法，重点分析了主动频率偏移孤岛检测技术及其改进方法。
【关键字】光伏发电；孤岛效应；孤岛检测【中图分类号】tm615 【文献标识码】a1、引言随着全球能源形势的日益紧张和环境污染的加剧，光伏发电以其环境友好而成为了世界各国争相发展的能源新宠。
本文在详细分析并网型光伏发电系统运行中的孤岛效应基础上，对三类孤岛检测方法进行了对比介绍。
2、孤岛效应如图1所示，并网光伏发电系统（grid-connected pv system）经过断路器1接至公共连接点（point of common coupling，pcc），r、l、c为光伏发电系统负载。
孤岛效应是指电网从pcc处断开，进而使得分布式电源（distributed generation，dg）与其负载形成封闭系统的现象[1]。
一般情况下，因为dg输出功率和负载的不匹配，电网和dg系统间都会有能量的流动，即。
当孤岛产生时，突变为0，这将导致pcc处电压和频率发生突变，进而出现过电流等现象，威胁到系统运行、设备及人员的安全，因此，孤岛的快速有效检测对保护控制尤为重要[1]。
图1光伏发电系统运行原理图3、孤岛检测孤岛检测方法主要分为基于电力线路通信的检测方法、被动式孤岛检测方法和主动式孤岛检测方法三种。
3.1基于电力线路通信的检测方法基于电力线路通信的检测方法有：基于scada系统的断路器和重合闸装置状态检测方法和电力线路载波方法[2]。
这种方法的可靠性较强，但因为成本较高，联动操作复杂及延时较长，基于电力线路通信的检测方法未被广泛应用。
3.2被动式孤岛检测方法被动式孤岛检测方法是通过检测pcc处电压、频率等电参量来完成孤岛检测的。
主要有：过/欠电压和高/低频率检测法（over/under voltage and over/under frequency，ouv and ouf）、电压相位跳变检测（phase jump detection，pjd）和电压谐波检测法（harmonic detect，hd）[3]。
光伏发电并网系统的孤岛效应及反孤岛策略
光伏发电并网系统的孤岛效应及反孤岛策略近年来，随着能源的过度消耗，传统能源对环境带来的影响日益加重，人们逐渐意识到清洁能源的使用可以改善现有能源紧缺的状况，也可以改善能源使用对环境所带来的影响。
太阳能作为一种清洁、环保型的能源不仅无污染、可持续性强而且使用便捷，因此越来越多的人开始使用这种新型能源。
随着使用范围的扩大，它已经从补充型能源向替代型能源逐渐过渡。
孤岛效应是光伏发电中独有的故障，为了能够让清洁能源得到更好的利用，我们必须要制定对应的策略来改善孤岛效应带来的损害。
一、关于孤岛效应（一）概念它是指在光伏发电系统中，整个电力网络由于故障原因或是停电而出现跳闸断电的情况。
而此时各个分布式发电系统并没有检测出对应的故障问题，进而没有及时将光伏发电系统与电力网络断开，从而形成了一个以分布式发电系统以及其他负载组件共同形成的发电孤岛。
（二）危害1.一旦这种发电孤岛形成就会给系统内的电压和频率造成非常直接的影响，甚至会对相应的装置设备造成损害[1]。
2.而当故障解除之后，光伏发电系统在重新接入电力网络时又可能会出现电压不同步的情况，继而出现电流突变的情况，导致电力设备和其他器件受到损害。
3.断电之后的孤岛效应会造成接地故障无法彻底清除，给电力系统造成影响。
4.孤岛效应很容易给工作人员带来认知偏差，认为是电力网络断电，进而做出错误的判断，给工作人员的人身安全带来威胁。
为了避免孤岛效应给设备和工作人员造成危害，就必须要在出现此类情况时具备一定的防御保护能力，进而确保设备完好、人员安全。
二、关于孤岛效应危害的解决策略触发孤岛效应出现的必要条件就是光伏系统内的输出功率与其负载功率相互匹配。
依据孤岛效应的检测规定，当发电系统中所输出的有功功率和负载有功功率之间出现5%的误差且持续时间长达2s以上，便可以确定光伏发电的孤岛效应已经产生。
因此我们可以得出结论，孤岛效应的出现与功率数值是否匹配以及其所能够持续的时间有紧密的联系。
防孤岛保护在光伏电站中的应用
防孤岛保护在光伏电站中的应用发布时间：2022-02-16T08:41:29.375Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第16期作者：牛文震[导读] 计划孤岛可以充分发挥DG的积极作用，在大电网停电时，DG可以保证本地负载的供电，可以减少因停电而造成的损失;非计划孤岛则可能会对电力设备造成损害、对维护人员的安全造成威胁，影响电网的安全稳定运行。
因此，应尽量避免非计划孤岛的发生，国际相关组织并由此制订了IEEEStd．999－2000、IEEEStd．1547－2003等一系列标准，且规定所有的分布式发电装置必须具备及时检测出孤岛状态的功能，即孤岛检测。
牛文震五凌电力有限公司摘要：计划孤岛可以充分发挥DG的积极作用，在大电网停电时，DG可以保证本地负载的供电，可以减少因停电而造成的损失;非计划孤岛则可能会对电力设备造成损害、对维护人员的安全造成威胁，影响电网的安全稳定运行。
因此，应尽量避免非计划孤岛的发生，国际相关组织并由此制订了IEEEStd．999－2000、IEEEStd．1547－2003等一系列标准，且规定所有的分布式发电装置必须具备及时检测出孤岛状态的功能，即孤岛检测。
当电网恢复供电并且电压和频率达到允许值时，并网开关要自动合闸。
这样的目的是在为了国家电网不受太大影响的情况下，尽可能保证光伏的发电效率。
关键词：防孤岛；光伏电站；应用引言当光伏电站出现孤岛效应时，即当电网由于某种故障原因造成失压时，应具备快速监测孤岛并立即断开与电网连接的能力，局部电网出现孤岛会影响到供电质量和维修人员的生命安全，所以在光伏电站中必需要配备防孤岛保护装置。
而光伏防孤岛保护装置就是为了解决“孤岛效应”的。
防孤岛保护装置能够精确检定并网点的电压、频率，然后当电压、频率出现波动且大于定值时跳闸出口动作，断开并网开关。
1孤岛保护控制对于小功率的应用场合，GCI常采用孤岛保护控制，其基本原理为：GCI首先检测出孤岛运行状态，然后进行孤岛保护，使GCI停止供电。
孤岛效应分析
孤岛效应分析光伏并网发电系统是利用光伏电池将光能转化为电能,并将转化来的电能传输给电网的装置,它除了具有和其它系统一样的保护功能如过流、过压、欠压、过热、过频、欠频外,还要求具有一种特殊的保护功能即反孤岛效应功能。
一、孤岛效应的含义当系统工作于直接并网方式时,除了具有基本的保护功能外,还应该具有预防孤岛效应的特殊功能。
根据美国sandia国家实验室提供的报告可知,所谓孤岛效应就是当电力公司的供电系统,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系统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,而形成的一个由光伏并网发电系统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。
光伏发电并网工作示意图如上图所示为光伏发电系统并网工作的示意图,孤岛状态的含义:当逆变器并网工作时,因为各种原因导致市电不能给本地负载供电,即图中开关断开,此时如果没有任何孤岛判断技术,逆变器会持续给本地负载和局部电网负载供电,这样就会造成很大的危险,这就是所说的出现了孤岛供电现象。
孤岛效应是并网发电系统特有的现象,具有相当大的危险性,不仅会危害到整个配电系统及用户端的设备,更严重的会造成输电线路维修人员的生命安全,这是因为:(l)当电网需要停电维修时,光伏发电系统将会危及维修人员的安全。
(2)当孤岛效应发生时,电网不能控制供电孤岛的电压和频率,电压幅值和频率的漂移会对用电设备带来破坏。
(3)由于并网系统输出电压和电网电压之间产生了相位差,所以当电网重新恢复供电时会产生浪涌电流,可能会引起再次跳闸或对光伏系统、负载和供电系统带来损坏。
因此,对光伏并网发电系统来说,具有反孤岛效应的功能是至关重要的。
反孤岛效应的关键是电网断电的检测,而检测时间越短效果越好。
根据国际标准IEEE std.2000一929和UL1741,光伏并网发电系统在电网断电后检测到孤岛现象并将并网发电系统与电网断开的最大时间限制,如下表所示：IEEE std.2000一929/ UL1741对孤岛最大检测时间的限制指电网电压的标准值，对于我国单相市电为交流220V（有效值），注：Vnorm指电网电压频率的标准值，对我国市电的频率为50Hz。
孤岛效应的含义及其检测方法
所谓孤岛效应（Islanding ）是指分布式能源并网发电系统中，市电因人为切断 或出现故障而停止向负载供电时分布式能源继续并网工作，从而使电网局部负载 仍处于供电状态［28］。
由于光伏发电系统与电网并联工作时，电网会因为故障、 设备检修或者操作失误等原因停止工作，也就是说孤岛效应是光伏并网发电系统 中普遍存在的一个问题。
因此准确、及时的检测出孤岛效应是光伏并网发电系统 设计中的一个关键性问题［29］。
4.1孤岛效应的分析（1）孤岛效应概述图4.1光伏发电系统与电网链接示意图图4.1是光伏发电系统与电网并联工作的示意图，如图所示：电网正常工作 情况下，相当于开关S1, S2均闭合，电网和光伏发电系统同时向图中逆变器负 载和电网负载供电；电网突然停止工作时，相当于开关S1闭合，S2打开，此时 光伏发电系统继续向逆变器负载和局部电网负载供电， 那么将会导致下列情况发 生［30］:光伏发电系统功率较小，如果电网停止工作会失去对光伏发电系统输出电 能的平衡控制能力，系统输出电能质量下降；危害到电力维护人员或用户的人身 安全；当市电突然恢复时，光伏发电系统与电网相位不同步造成的冲击电流会损 坏发电装置和设备；影响电网保护开关的动作，造成不必要的损失；因单相光伏 并网发电系统继续供电，造成系统三相负载欠相工作。
（2）孤岛效应特性分析逆变器与电网连接时功率流动情况如图 4.2所示，其中变量名称及符号如下 表所示，L r ，C r 和R 是逆变器的等效负载。
P--逆变器输出有功功率；P--电网正常时逆变器输送到电网的有功功率Q-- 逆变器输出无功功率；S1本地负载电网局部负载光伏阵列■3- S2gridQ --电网正常时逆变器输送到电网的无功功率；U g --电网电压；U i --逆变器输出端电压a ）电网正常工作如图4.2所示，电网正常工作状态下，相当于开关 S 闭合。
光伏并网发电系 统输出的有功功率P 、无功功率Q 的一部分提供给等效负载，另外一部分有功功b ）电网停止工作器输出的有功功率P 、无功功率Q 近似保持不变，根据功率平衡的关系可得到:(4.3)i C r U i 2 Q 其中i 是逆变器输出电压的角频率。
什么叫太阳能孤岛效应
孤岛效应是指光伏并网正弦波逆变器构成的局部电网从主电网脱离出来，并且在此局部电网中光伏并网正弦波逆变器持续给负载供电的一种电气现象。
孤岛效应现象会产生比较严重的后果：1）孤岛中的电压和频率无法控制，可能会用电设备造成损坏；2）孤岛中的线路仍然带电，会对维修人员造成人身危险；3）当电网恢复正常时有可能造成非同相合闸，导致线路再次跳闸，对光伏并网正弦波逆变器和其他用电设备造成损坏；4）孤岛效应时，若负载容量与光伏并网器容量不匹配，会造成对正弦波逆变器的损坏。
2 孤岛效应检测方法的分类孤岛检测方法根据技术特点可以分为3大类：内部无源法、内部有源法和外部法。
内部无源法是通过检测并网处公共耦合点电压的参数，包括频率、幅值、谐波。
当该处电压参数波动超过设定值时正弦波逆变器自动与电网断开。
由于这类方法只是采取监控手段，并不改变正弦波逆变器的输出值的参数，所以输出电能较高。
内部无源法适用场合：应用于负载功率变动不大，且与正弦波逆变器的输出不匹配的场合。
内部有源法是通过给正弦波逆变器输出量引入变化或扰动，促使系统处于孤岛状态时公共藕合点电压的参数(幅值、频率、谐波)偏离正常值，并在超出设定范围时，将正弦波逆变器与电网断开的一种方法。
内部有源法适用场合：输出电能的变动对于电网潮流有比较大的影响,因此只适用于小型正弦波逆变器并网系统。
外部检测法是通过电网对正弦波逆变器进行控制，或者电网与正弦波逆变器之间的通信来控制正弦波逆变器在一定条件下停止并网运行的一类方法。
外部方法都有很高的检测效率，但是由于需要在电网上安装附件，成本会相应提高。
外部检测法适用场合：比较适合于大功率分布式电站的并网。
简单的说：光伏电站供电中低压侧并网的话，你用的市电可当做主电，而太阳能电站相当于备用电源，当你检修时，你仅仅是关闭了主电源，而光伏电站仍在输电，“zao cheng ren yuan he caichan sunshi”这就是孤岛效应。
光伏电站中的孤岛效应
光伏电站中的孤岛效应防孤岛效应是光伏系统中的一个重要环节1. 孤岛效应概述孤岛现象是指：当电网由于电气故障或自然因素等缘由中断供电时，光伏并网发电系统仍旧向四周的负载供电，从而形成一个电力公司无法掌握的自给供电孤岛。
由于光伏发电系统与电网并联工作时，电网会由于故障设备检修或操作失误等缘由停止工作，也就是说孤岛效应是光伏并网发电系统中普遍存在的一个问题，因此精确准时地检测出孤岛效应，是光伏并网发电系统设计中的一个关键性问题。
当孤岛效应发生时，将造成以下危害：①电网无法掌握孤岛中的电压和频率，假如电压和频率超出允许的范围，可能会对用户的设备造成损坏；②假如负载容量大于逆变电源容量逆变，电源过载运行，简单被烧毁；③与逆变电源相连的线路仍旧带电，对检修人员造成危害，降低电网的平安性；④对孤岛进行重合闸会导致该线路再次跳闸，还有可能损坏逆变电源和其他设备。
光伏并网系统防孤岛爱护装置实物图2. 孤岛效应的检测方法孤岛现象的消失，严峻影响电力系统的平安和正常运行，从用电平安与电能质量考虑，孤岛效应是不允许消失的，当孤岛发生时必需快速、精确地切出并网逆变器，因此对于孤岛效应应进行检测及掌握。
孤岛效应检测方法主要分为被动式和主动式两种：被动式孤岛检测方法，通过检测逆变器的输出是否偏离并网标准规定的范围，如电压、频率或相位，推断孤岛效应是否发生。
该方法工作原理简洁，简单实现，但在逆变器输出功率与局部负载功率平衡时，无法检测出孤岛效应的发生。
主动式孤岛检测方法是指通过掌握逆变器使其输出功率频率和相位存在肯定的扰动。
电网正常工作时，由于电网的平衡作用，这些扰动检测不到。
一旦电网消失故障逆变器输出的扰动将快速累积并超出并网标准允许的范围，从而触发孤岛效应的爱护电路。
该方法检测精度高，检测盲区小，但是掌握较简单，且降低了逆变器输出电能的质量。
防孤岛检测模拟示意图（1）被动方法被动式孤岛效应检测方法的工作原理是指依据电网断电时逆变器输出电压、频率的转变，推断出是否发生孤岛效应。
光伏孤岛效应的预防与控制
光伏孤岛效应的预防与控制光伏孤岛效应是指在光伏系统中，当主电网突然断电时，光伏发电系统仍然继续发电，形成一个孤立的电力系统。
光伏孤岛效应可能会导致安全隐患和设备损坏，因此预防和控制光伏孤岛效应是非常重要的。
为了预防和控制光伏孤岛效应，我们可以采取以下几个措施：1. 使用反岛功能逆变器：反岛功能逆变器是一种特殊的逆变器，能够检测到主电网的状态，并在主电网断电时自动停止发电。
这样可以有效地避免光伏系统形成孤岛。
2. 安装并联保护装置：并联保护装置是一种监测电网状态的装置，它可以检测到主电网的电压和频率是否正常。
当电压或频率异常时，保护装置会自动切断光伏系统的电力输出，避免光伏系统形成孤岛。
3. 设计合理的电力系统：在设计光伏系统时，应考虑到电力系统的可靠性和稳定性。
合理选择逆变器和电力设备，确保其具有较高的抗干扰能力和稳定性，以减少光伏孤岛效应的发生。
4. 加强监测和维护：定期检查光伏系统的电力设备和连接线路，确保其正常工作。
及时修复和更换损坏的设备，以减少光伏孤岛效应的风险。
5. 加强培训和管理：加强对光伏系统操作人员的培训，提高其对光伏孤岛效应的认识和理解。
建立健全的管理制度，确保操作规范和安全可靠。
6. 与电网运营商合作：与电网运营商建立良好的合作关系，及时了解电网的运行状况和要求。
遵守电网运营商的规定，确保光伏系统与电网的安全和稳定运行。
预防和控制光伏孤岛效应是光伏系统安全运行的关键。
通过使用反岛功能逆变器、安装并联保护装置、设计合理的电力系统、加强监测和维护、加强培训和管理以及与电网运营商合作等措施，可以有效地避免光伏孤岛效应的发生，确保光伏系统的安全可靠运行。
同时，光伏系统运营人员也应不断学习和掌握新的技术和方法，以适应光伏系统的发展和变化。
第7章 并网光伏发电系统的孤岛效应及反孤岛策略.解析
2.1.5并网光伏系统的反孤岛测试 为了验证实际中反孤岛方案的有效性，必须对并网光伏发电装置进
针对并网光伏发电系统的孤岛效应，荷兰相应的研究机构曾做过深人 的研 究，并提供了配电网中孤岛效应发生的频率以及持续时间的实际数 据[3]。该项 研究是通过测量安装有并网光伏发电系统的典型居民区的负 荷情况来进行的，并 在两年中连续测量了每一秒钟负载需求的有功功率 和无功功率，同时将相关数据 存储在计算机内用于离线分析，由于电网 负载和并网光伏系统提供的功率之间存 在直接相关性，因而离线分析是 可行的。通过对安装有并网光伏发电系统的典型 居民区的孤岛效应研究 得出了以下结论：
2.负载品质因数Qf的确定 将并联RLC谐振电路的品质因数Qf与负载电路的位移功率因数（
Displacement Power Factor, DPF)联系起来将更有利于反孤岛测试中 对负载品质因数（>f 的确定，那么负载品质因数Qf与位移功率因数（ DPF)究竟有何关系呢？
为了便于定量分析，首先做下列假设[5]: 1.假设负载电路中不含补偿功率因数的电容，并a已知负载电路消耗 的有 功功率和负载电路的功率因数，由这两个数据和电网电压及频率， 可以计算出负 载电路中的电阻和电感L; 2.假设并上的无功补偿电容刚好使负载电路的功率因数为1。这种假 设是 合理的，因为负载电路的功率因数等于1意味着负载电路的谐振频 率等于电网频 率，而这是反孤岛保护所面临的最严重情况（任何其他的 谐振频率都将有助于 而不是有碍于反孤岛保护），此时A和C将有一个固 定的关系。
光伏发电并网稳定性问题及解决方案
光伏发电并网稳定性问题及解决方案第一部分光伏发电并网基础介绍 (2)第二部分并网稳定性问题概述 (5)第三部分电压波动问题及影响 (8)第四部分电流谐波问题及影响 (12)第五部分电能质量问题及影响 (15)第六部分解决方案：动态无功补偿 (18)第七部分解决方案：有源电力滤波器 (21)第八部分智能控制策略的应用 (23)第一部分光伏发电并网基础介绍光伏发电并网基础介绍2光伏发电系统概述光伏发电是利用太阳能电池将太阳辐射转换为电能的发电方式。
在光伏发电系统中，太阳能电池组件通过逆变器、汇流箱等设备与电网相连，实现电能的生产和输送。
3光伏发电系统的组成典型的光伏发电系统主要由以下几个部分组成：3太阳能电池组件：太阳能电池组件是光伏发电系统的核心部分，负责将太阳能转化为直流电。
4逆变器：逆变器是一种电力电子设备，负责将太阳能电池组件产生的直流电转换为可以并入电网的交流电。
5汇流箱：汇流箱用于汇集多个太阳能电池组件产生的电流，并进行电压调节和保护。
6监控系统：监控系统对整个光伏发电系统的工作状态进行实时监测和数据采集，以便于管理和维护。
7并网接口设备：并网接口设备包括断路器、隔离开关、计量装置等，用于保证光伏发电系统安全稳定地并入电网。
4光伏发电并网标准为了确保光伏发电系统能够顺利并入电网，国家和地区制定了相应的并网标准和技术规定。
例如，中国的《分布式电源接入配电网技术规定》和《光伏发电接入电力系统技术规定》等文件对光伏发电并网的技术要求进行了明确的规定。
5光伏发电并网稳定性问题尽管光伏发电具有清洁、可再生等优点，但在并网过程中仍然存在一些稳定性问题，主要包括以下几点：4输出功率波动：由于太阳能受天气和季节等因素影响较大，导致光伏发电输出功率不稳定，可能对电网造成冲击。
5频率调节能力有限：光伏发电系统不能像传统火电机组那样通过调整自身的出力来维持电网频率稳定。
6电压调节能力不足：当光伏发电系统并网时，可能会引起局部电网电压波动，从而影响供电质量。
光伏并网发电系统孤岛检测方法综述
光伏并网发电系统孤岛检测方法综述摘要：阐述了孤岛效应的发生机理和孤岛发生后对电网的影响，介绍了目前国内外反孤岛方法的研究现状，并对基于单相逆变器的孤岛检测方法进行了分类介绍。
分析了主动检测法、被动检测法、混合法的检测原理并对优缺点进行了对比分析，结果说明合理地选用两种或多种方法的混合法能够较好地满足电能质量和检测性能要求。
关键词：光伏并网发电技术；孤岛效应；孤岛检测；混合法光伏并网发电系统中孤岛效应是亟待解决的重点和难点问题，我国于2005年11月发布关于光伏系统并网技术要求的国家标准，其中就对孤岛检测提出了明确要求。
所谓孤岛效应，根据美国Sandia国家实验室(Sandia National Laboratories)提供的报告是指在分布式发电并网系统中，当主体电网由于电气故障、停电检修或其他人为因素中断供电时，各个并网系统没有检测到停电状态将自身切离，而是继续供电与周围负荷形成了电力公司不可控制的自给供电孤岛的现象。
孤岛检测方法研究主要集中在欧美和日本，电气电子工程师协会IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)率先提出了孤岛检测性能发展方向并制定了测试标准[1-2]，如IEEE Std.2000.929和IEEE Std.2003.154712。
并网技术要求与配电网的结构和运作制度有关，不同国家对并网技术要求的规定不同，一些代表性国家的检测方案和时间要求如表1所示。
1 孤岛效应发生机理分析光伏并网时的结构示意图，图中P(Q)、2 孤岛检测方法分析比较对孤岛检测方法的性能要求主要是高灵敏度、高准确度，低检测盲区、低电网污染。
目前常用的孤岛检测方法分类。
2.1 远程检测法远程法是基于电网侧的检测方法，利用电网侧自身的监控系统检测到电网故障或电网供电中断情况后，向并网逆变系统传送故障信号。
该类方法主要有断路器跳闸信号检测、电力载波通信PLCC(Power Line Carrier Communication)、网络监控数据采集系统SCADA(Super-visory Control and Data Acquisition)等，主要适用于大功率并网系统。
光储微网系统并网孤岛运行控制策略
光储微网系统并网孤岛运行控制策略一、本文概述随着全球能源结构的转型和可再生能源的大力发展，光储微网系统作为一种集光伏发电、储能技术和微电网技术于一体的新型电力系统，正逐渐受到广泛关注。
光储微网系统不仅能够有效整合分布式能源，提高能源利用效率，还能在并网和孤岛两种模式下稳定运行，为现代电力系统的灵活性和可靠性提供了有力支撑。
然而，如何制定和优化光储微网系统在并网与孤岛模式下的运行控制策略，仍是一个亟待解决的问题。
本文旨在深入研究光储微网系统在并网和孤岛模式下的运行控制策略。
通过对光储微网系统的基本组成、工作原理及运行特性进行分析，结合国内外相关研究成果和工程实践经验，探讨适合我国电力系统实际情况的控制策略。
文章将重点分析并网模式下光储微网系统的功率控制、电压和频率调节等问题，以及孤岛模式下系统的能量管理、负荷分配和稳定性保障等关键技术。
还将探讨如何根据不同场景和需求，对控制策略进行优化，以实现光储微网系统的高效、安全、稳定运行。
通过本文的研究，期望能为光储微网系统的设计、建设和运营提供有益的参考和指导，推动我国可再生能源和智能电网技术的发展，为实现碳达峰、碳中和目标贡献力量。
二、光储微网系统结构及特点光储微网系统是一种集成光伏发电、储能系统和微电网技术的分布式能源系统。
其系统结构主要包括光伏发电单元、储能单元、能量管理单元和微电网控制单元。
光伏发电单元：光伏发电单元是光储微网系统的核心部分，通过光伏效应将太阳能转化为直流电能。
光伏阵列通常由多个光伏组件串联和并联组成，以满足不同光照条件下的电能输出需求。
储能单元：储能单元是光储微网系统的重要组成部分，用于存储光伏发电单元产生的多余电能。
储能单元通常采用锂离子电池、铅酸电池或超级电容器等储能设备，以实现电能的高效存储和快速释放。
能量管理单元：能量管理单元是光储微网系统的“大脑”，负责实时监测和预测系统的运行状态，根据电能需求和供给情况，制定合理的能量管理策略。
并网逆变器单独运行的检测与防止孤岛效应
并网逆变器单独运行的检测与防止孤岛效应在太阳能光伏并网发电过程中，由于太阳能光伏发电系统与电力系统并网运行，当电力系统由于某种原因发生异常而停电时，如果太阳能光伏发电系统不能随之停止工作或与电力系统脱开，则会向电力输电线路继续供电，这种运行状态被形象的称为“孤岛效应”。
特别是当太阳能光伏发电系统的发电功率与负载用电功率平衡时，即使电力系统断电，光伏发电系统输出端的电压和频率等参数不会快速随之变化，使光伏发电系统无法正确判断电力系统是否发生故障或中断供电，因而极易导致“孤岛效应”现象的发生。
“孤岛效应”的发生会产生严重的后果。
当电力系统电网发生故障或中断供电后，由于光伏发电系统仍然继续给电网供电，会威胁到电力供电线路的修复及维修作业人员及设备的安全，造成触电事故。
不仅妨碍了停电故障的检修和正常运行的尽快恢复，而且有可能给配电系统及一些负载设备造成损害。
因此为了确保维修作业人员的安全和电力供电的及时恢复，当电力系统停电时，必须使太阳能光伏系统停止运行或与电力系统自动分离（此时太阳能光伏系统自动切换成独立供电系统，还将继续运行为一些应急负载和必要负载供电）。
在逆变器电路中，检测出光伏系统单独运行状态的功能称为单独运行检测。
检测出单独运行状态，并使太阳能光伏系统停止运行或与电力系统自动分离的功能就叫单独运行停止或孤岛效应防止。
单独运行检测方式分为被动式检测和主动式检测两种方式。
(1)被动式检测方式。
被动式检测方式是通过实时监视电网系统的电压、频率、相位的变化，检测因电网电力系统停电向单独运行过渡时的电压波动、相位跳动、频率变化等参数变化，检测出单独运行状态的方法。
被动式检测方式有电压相位跳跃检测法、频率变化率检测法、电压谐波检测法、输出功率变化率检测法等，其中电压相位跳跃检测法较为常用。
电压相位跳跃检测法的检测原理如图5-16所示，其检测过程是：周期性的测出逆变器的交流电压的周期，如果周期的偏移超过某设定值以上时，则可判定为单独运行状态。
并网逆变器反孤岛效应策略
课程：新能源发电技术论文题目：光伏并网逆变器的反孤岛效应研究姓名：............学号：............班级：专业：电气工程及其自动化光伏并网逆变器的反孤岛效应研究摘要：能源匮乏与环境恶化是各个国家将来都必须面对的问题。
如今人类文明和科技快速发展，将会需要更多能源来维持国家各行各业的建设。
如今使用的一次性能源也正在一天天面临枯竭，所以必须找到新能源代替。
光伏发电系统应运而生，其可以将取之不尽的太阳能转化为电能。
不仅解决了能源问题而且不会对环境造成任何污染。
但是随着这种系统的运用也带来了很多问题，其中产生的孤岛效应对人们财产甚至生命造成威胁，本文主要描述了孤岛效应产生的原因以及会引起的后果和如何抑制孤岛效应。
关键词：光伏；并网；逆变器；反孤岛效应策略；1. 孤岛效应孤岛效应产生原因及后果：是指当供电网络因短路故障或其他原因停止供电时，用户端的并网逆变器系统仍处于工作状态，这使得逆变器周围的电网仍然处在供电状态不受发电厂的控制。
并网发电系统处在这种状态时将对人们的生产生活造成严重的危害：（1）发电机无法调控孤岛中的电能指标如频率，电压等，若电压和频率等超过用电装置的额定范围内，严重时可能使用电装置无法正常使用。
（2）如果用电容量超过并网发电系统的发电容量时，并网发电系统就会超负荷运行，有可能使得发电装置出现故障。
（3）此时和并网发电系统连接的网络仍会带有电流，这会对检修人员的安全造成威胁，同时使得电网的安全性降低。
（4）将孤岛进行闭合操作时会引起该线路再次跳闸，甚至有可能会损坏并网发电系统或其他相关装置。
因此，光伏并网逆变器具有孤岛检测和反孤岛的功能是很有必要的。
在并网发电系统中，基于并网逆变器的反孤岛策略主要分为两类：第一类称为被动式反孤岛策略，如不正常的电压和皮频率。
第二类称为主动式反孤岛策略，如频率的偏移和输出功率的扰动等2.基于并网逆变器的被动式反孤岛策略1.基于相位跳变的反孤岛策略相位跳变反孤岛方案主要是利用并网逆变器两端电压和输出电流之间的相位差来检测是否产生孤岛效应。
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Ｏ 引 言
随着光 伏 发 电技 术 的飞 速 发 展 ，为 了使 光 伏 发 电系统 的能 量 转 换 效 率 达 到最 高 、安 全 性 能 达 到最 佳 ，人 们 一 直 在 探 索 研 究 光 伏 发 电系 统 的最 大功 率点 的跟 踪 、并 网逆变 器 的控 制 策 略 的选 择 、 如何 预 防孤 岛现象产 生 这 三个 关 键 问题 的最 优 解 决方 案 ．其 中如何预 防 孤 岛现象 产 生 ，直 接关 系到 电网 的 安 全 稳 定 运 行 ，得 到 大 家 的 广 泛 关 注 和 研究 ．
第 ３４卷第 ４期 ２０１２年 ０４月
武 汉 工 程 大 学 学 报
Ｊ． Ｗ ｕｈａｎ Ｉｎｓｔ． Ｔｅｃｈ．
文章 编 号 ：１６７４—２８６９（２０１２）０４—００７２—０４
Ｖｏ１．３４ Ｎｏ．４ Ａｐｒ． ２０１２
光伏并 网孤岛效应产生特性与控制
甘家梁，李志敏，谈怀江
此可 以选 择 这 种 方 法 作 为 检 测 孤 岛 效 应 的 控 制 方 案．
变化来 判 断是 否 发 生 孤 岛效 应 ．此方 法 能 够 准 确 地 检测 孤 岛 ，但需 要 给逆 变 器输 出施加 扰 动 ，这 必 然 会对 并 网 电能 质 量 造 成 不 良影 响．主 动 检 测 法
（湖北工程学院计算机与信息科学学院，湖北 孝感 ４３２１００）
摘 要 ：基于光伏发电系统并网 中产生 的孤岛效应 问题 ，从 原理上 进行 了探 讨．比较 了检测 孤 岛效 应 的几种 方法 ，针对孤 岛检测 方 法 中 的检测 盲 点 ，提 出 了一种 基 于 频 率微 小 变 化 的功 率 平衡 的 孤 岛检 测 方 法．在 Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的环境下 ，对其进行了建模 仿真研究 ，该方法具 有检测孤 岛无盲 区、响应 速度快 、对光伏 并 网 发 电系统有功输出无影响的特点 ，并验证 了采用这种孤岛检测方法的可行性． 关键词 ：光伏并 网；孤岛检测 ；并网逆变器 ；仿真 中图 分 类 号 ：ＴＭ７６１ 文 献 标 识 码 ：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４—２８６９．２０１２．０４．０１７
根 据 图 １，如果光 伏并 网系 统在 断 电前 和断 电
后输 出的有 功 和 无 功 功 率 是 不 变 的 ，则 产 生 孤 岛
效应后 ，孤 岛 的 电压 和频 率 由光伏 并 网 发 电系 统
的输 出能 量 和负 载 所 需 能 量 是 否平 衡 确定 ．当 光
伏发 电系统 并 网工 作 时 ，即 ｓ１和 ｓ２闭合 ，则 下 列
Ｑ ＝（ 一２ ）
（４）
当电网断电后 ，形成供 电“孤岛”，即 ｓ１闭合 ，
Ｓ２断 开 ，此 时有 ：
ｒ，１２
Ｐ Ｐ ＝
（５）
ＱＰｖ＝Ｑ ＝（ 一２ｏｒｆＣ）Ｕ ２
（６）
收 稿 日期 ：２０１２—０３—０２ 作 者简介 ：甘家梁 （１９６６一），男 ，湖北安陆人 ，副教授 ，硕士．研究方 向：电力电子技术与 自动化 控制系统
包 括 电 压 正 反 馈 法 、主 动 相 移 法 、主 动 频 移 （７） 法等 【６］．
手＿厂 尸Ｐｖ 一ＱＡＰｔ？ ｖ＝［（手） －～１］ ＱＰｖ＋。 厶ｆ－１（、 ８）
系统 并 网的等效 电路 如 图 １所示
Ａｐ，Ａａ
．．——————一
ＰＰｖ，ａＰｖ
Ａ， Ａ ——————一
公 共 电 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
网
电 源
光 伏 逆
变 并 阀 电
源
图 １ 光 伏 系统 并 网等 效 电 路
Ｆｉｇ．１ Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｃｉｒｃｕｉｔ ｏｆ ｇｒ ｉｄ—ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｐｈｏｔｏｖｏｈａｉｃｓ ｓｙｓｔｅｍ
所 谓孤 岛 效应 是 指 当 电 网 由于 电气 故 障 、误 操作 或者 自然 因 素 中断 供 电 时 ，与 公 共 电 网相 联 的各 个分 布式 的光 伏发 电系统 的控 制检 测 系 统不 能及 时有效 地 检 测 出停 电现 象 将 自身 脱 离 电 网 ， 造 成光 伏 发 电 系 统 单 独 给 某 个 区 域 内 的 负 载 供 电 ，形成 电力 部 门不可 控 的“孤岛 ”．该 现象 的发生 会造成电网电压和频率超 出允许 的范 围、降低 电 网的安全标准，这样会给“孤岛”上 的用 电设 备和 检修 人员 造成 较 大 的安 全 隐患 ．所 以 ，研究 孤 岛 检 测 方 法 及 控 制 策 略 ，具 有 十 分 重 要 的 现 实 意 义 －５］．
第 ４期
甘家梁 ，等 ：光伏并 网孤 岛效应产生特性与控制
７３
式 （５）、（６）中 ， 分别 代表 电 网断 电形 成 而 生 ．
孤 岛运 行后 负载 电压 和频 率．由式 （４）和 （６）可 知
主动检测 法 是 一 种 有 源 检 测 法 ，该 方 法 是 通
并 网系统 的频率 与并 网 逆 变 器输 出 的 无 功 有 关 ， 过 给并 网逆 变 器 的控 制 端 施 加 电压 、频 率 或 相 位 只要 改变 输 出无 功 功 率就 可 以改 变 系 统频 率 ，因 等 扰动 信号 ，检 测 受 扰 后 并 网逆 变器 输 出信 号 的
方程 式成 立 ：
ＰＰｖ＝ＰＬ＋△Ｐ
（１）
ＱＰｖ＝ＱＬ＋ＡＱ
（２）
ｔ ｒ２
Ｐ ＝ ｕ２
（３）
１ 孤 岛现 象产 生 的机 理 分 析
在实 际 的系 统 中 ，光 伏 发 电 系统 所 带 负 载 可 以用 ＲＬＣ并 联 电路模 拟 ．假 设 负 载 接 人 点 （也 是 公 共耦 合监 测点 ）的端 电压 和频 率 为 ｕ和 ｆ，输 出 的有 功和无 功 功率 用 Ｐ 和 Ｑ 表示 ；负载 所 吸 收 的有功 和无 功 功率用 Ｐ 和 Ｑ 表 示 ；△Ｐ和 ＡＱ代 表 光伏 系统 与负 载 之 间 的功 率 偏 差 ，则 光 伏 发 电