低电压穿越问题以及孤岛效应简述
4阅 孤岛效应危害
一对于中国50 Hz 交流系统: 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,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,对光伏并网逆变器和其他用电设备造成损坏; 孤岛效应时, 若负载容量与光伏并网器容量不匹配, 会造成对逆变器的损坏.二什么是孤岛效应“孤岛效应”指在电网失电情况下，发电设备仍作为孤立电源对负载供电这一现象。
“孤岛效应”对设备和人员的安全存在重大隐患，体现在以下两方面：一方面是当检修人员停止电网的供电，并对电力线路和电力设备进行检修时，若并网太阳能电站的逆变器仍继续供电，会造成检修人员伤亡事故；另一方面，当因电网故障造成停电时，若并网逆变器仍继续供电，一旦电网恢复供电，电网电压和并网逆变器的输出电压在相位上可能存在较大差异，会在这一瞬间产生很大的冲击电流，从而损坏设备。
孤岛效应防范错失想要控制孤岛效应有两种基本方法，即通过逆变器调节或是通过电网调节。
逆变器可以用来检测电网上电压、频率或谐频的变化，也可以监控电网的阻抗。
在德国业界对于5kw以下的单相并网光伏系统推荐同时安装两个独立开关，其中一套开关系统须使用机械开关触发(如继电器等)，专门用来监控电网阻抗和频率。
近期有研究表明，少量光伏电能进入电网并不会造成孤岛效应。
尽管目前电网中的光伏发电仍然较少，但是随着未来太阳能板的普及，电网中必须采取相应的主动保护措施，因为被动保护措施在隔离电网内功率输入／输出相平衡时无法奏效。
另外，如果电网中存在大量逆变器相互干扰、感应，也可能会导致严重后果。
各国光伏系统标准都专门针对孤岛效应给出了一系列防范措施，在所有设备的设计和安装过程中都必须考虑这些要求，除非逆变器在脱离电网以后可以自动断电，或者系统内装有电流绝缘开关(如变压器等，半导体开关亦可)，否则用户必须要安装一个由机械开关触发的电网断开装置。
一种孤岛保护与低电压穿越的协调运行方法
一种孤岛保护与低电压穿越的协调运行方法说实话孤岛保护与低电压穿越的协调运行方法这事，我一开始也是瞎摸索。
我试过很多方法，最开始的时候，我就想当然地觉得只要分别把孤岛保护和低电压穿越这两个功能的参数按照各自最优的设置来就行了。
我就赶紧动手测试，结果发现完全不是那么回事。
就好比你想让两个人配合干活，但是他们各干各的，根本就不协调，整个系统就乱七八糟的。
这算是我最开始犯的一个大错。
后来我仔细研究了相关的理论知识，发现孤岛保护和低电压穿越之间存在很多相互影响的因素。
我意识到不能孤立地看待它们，得整体统筹。
那就得从基础的一些参数入手。
比如说，对于孤岛保护的检测阈值，不能设得太低或者太高。
设低了容易误判，就像一个警觉过度的人，有点风吹草动就以为有危险。
设高了呢，真正孤岛的时候又检测不出来。
我结合低电压穿越时电压可能的波动范围，反复调整这个阈值。
再一个就是时间这个参数。
低电压穿越是有时间要求的，要在规定时间内恢复一定的电压值。
而孤岛保护如果动作太快，在低电压穿越还没来得及发挥作用的时候就切断了电路，那就不行。
我为了测试这个时间的协调性，就一点点增加或者减少低电压穿越的动作时间和孤岛保护的动作时间。
可这是个很麻烦的事，有时候调着调着就忘记之前调过哪些数据了，又得重新来。
这让我知道做记录有多重要。
还有就是关于保护装置的控制逻辑。
我得去分析在不同工况下，这两个功能要怎么交互。
我做了好多模拟实验，想象系统像是一个复杂的机器，每一个部件得在合适的时候做合适的事。
不确定自己找到的是不是最佳方法，但目前我这么多尝试下来，这种根据实际工况反复调整孤岛保护检测阈值、动作时间以及明确控制逻辑的方法是很有效的。
我建议如果大家也在摸索这个问题，首先得把基础的概念和原理吃透，就像搭房子先要有坚固的地基，然后就是多做实验，别怕麻烦，认真做好每一步的记录。
低电压穿越
系统故障出现电压跌落时，闭锁双馈感应发电机励磁变流器，同时投入转
子
子回路的旁路保护装置,达到限制通过励磁
变
变流器的电流和转子绕组过电压的作用，
以
以此来维持发电机不脱网运行
目前比较典型的crowbar电路有如下几种：
(1)混合桥型crowbar电路：每个桥臂由控
制
制器件和二极管串联而成。
低电压穿越的种类——转子保护技术
产生暂态冲击。
新型拓扑结构
优：采用新型旁路可实 现减小对IGBT耐压、耐 流的要求；减少双馈感 应发电机的脱网运行时 间；减小系统受电网扰 动的影响，强化电网。
缺：需要增加系统的成 本和控制的复杂性。考 虑到定子故障电流中的 直流分量，需要可控硅 器件能通过门极关断， 这要求很大的门极负驱 动电流，驱动电路太复
低电压穿越简介
4、电压降落对不同风机的影响：
三种主要的风机拓扑： 定速异步风机（FSIG）;同步直驱风机（PMSG）;双馈感应异步风机（DFIG）
FSIG&和DFIG:定子侧直接连接电网 直接耦
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。
低电压穿越详解
低电压穿越详解前言当电网的电源由于电压过低或者切换调配供电导致风电场不能正常工作而停机，被停止工作后的风电场相对形成一个比电网的阻抗较大的负载或电源。
当电网再次可以向风电场供电时，这时电网和风电场双方之间的阻抗不再是相等的，换句话说，这时己经造成了电网和风电场之间的严重不匹配现象。
这时如果想要让风电场和电网间的相位一致则必须利用风机的力量强制将风机的相角前移180度，此时导致的后果是造成风机的机械传动部分严重超载，由此经常引起的事故是导致齿轮箱的损坏或者其它导致其它机械部件的损坏.因为这个相位差可造成比发电机短路电流值的2倍还要多，如果换算成转矩，则相当于发电机正常工作转矩的4倍的峰值转矩.这样发生齿轮箱及其它机械部件的损坏就是不难理解了. 什么是低电压穿越？低电压穿越能力是当电力系统中风电装机容量比例较大时，电力系统故障导致电压跌落后，风电场切除会严重影响系统运行的稳定性，这就要求风电机组具有低电压穿越（Low V oltage Ride Through，LVRT）能力，保证系统发生故障后风电机组不间断并网运行。
风电机组应该具有低电压穿越能力：a）风电场必须具有在电压跌至20%额定电压时能够维持并网运行620ms的低电压穿越能力；b）风电场电压在发生跌落后3s内能够恢复到额定电压的90%时，风电场必须保持并网运行；c）风电场升压变高压侧电压不低于额定电压的90%时，风电场必须不间断并网运行。
风电机组低电压穿越（LVRT）能力的深度对机组造价影响很大,根据实际系统对风电机组进行合理的LVRT能力设计很有必要。
对变速风电机组LVRT原理进行了理论分析,对多种实现方案进行了比较。
在电力系统仿真分析软件DIgSILENT/PowerFactory中建立双馈变速风电机组及LVRT功能模型。
以地区电网为例,详细分析系统故障对风电机组机端电压的影响,依据不同的风电场接入方案计算风电机组LVRT能力的电压限值,对风电机组进行合理的LVRT能力设计。
关于风电场低电压穿越问题
•
当转子侧电流超过设定值一定时间时，转子短路器 被激活，转子侧变流器退出运行，电网侧变流器及定子侧 仍不电网相连。一般转子各相都串连一个可关断晶闸管和 一个电阻器，并且不转子侧变流器并联。电阻器阻抗值丌 能太大，以防止转子侧变流器过电压，但也丌能过小，否 则难以达到限制电流的目的，具体数值应根据具体情况而 定。外部系统故障清除后，转子短路器晶闸管关断，转子 侧变流器重新投入运行。在定子电压和磁通跌落的同时， 双馈电机的输出功率和电磁转矩下降，如果此时风机机械 功率保持丌变则电磁转矩的减小必定导致转子加速，所以 在外部系统故障导致的低电压持续存在时，风电机组输出 功率和电磁转矩下降，保护转子侧变流器的转子短路器投 入的同时需要调节风机桨距角，减少风机捕获的风能及风 机机械转矩，迚而实现风电机组在外部系统故障时的 LVRT功能。
•
crowbar触发以后，按照感应电动机来运行，这个 只能保证发电机丌脱网，而丌能向电网提供无功，支撑电 网电压。现在LVRT能提供电网支撑的风机很少，这个是 LVRT最高的level。德国已经制定标准了。最后还是得增 加转子变频器的过流能力。 • 另外，控制系统要嵌入动态电压暂降补偿器，当有 暂降时瞬时将电压补偿上去，先保住控制系统丌跳。ABB 号称采用了一种ACtive CROWBAR来实现低压穿越功能。
二、机组造价影响
• 风电机组低电压穿越（LVRT）能力的深度对机组造价影 响很大,根据实际系统对风电机组迚行合理的LVRT能力设 计很有必要。对变速风电机组LVRT原理 迚行了理论分析, 对多种实现方案迚行了比较。在电力系统仿真分析软件 DIgSILENT/PowerFactory中建立双馈变速风电机组及 LVRT功能 模型。以地区电网为例,详细分析系统故障对风 电机组机端电压的影响,依据丌同的风电场接入方案计算 风电机组LVRT能力的电压限值,对风电机组迚行合理的 LVRT能力设计。结果表明,风电机组LVRT能力的深度主 要由系统接线和风电场接入方案决定，设计风电机组 LVRT能力时,机组运行曲线的电压限值应根 据具体接入方 案迚行分析计算。
孤岛效应的危害
孤岛效应是指在电力系统中，当电网供电因故障、误操作或停电维修等原因而断开时，各个电源系统之间的联系会被切断，形成一些孤立的电力系统。
这些孤立的电力系统被称为“孤岛”。
在孤岛效应发生时，由于电压和频率的不稳定，可能会导致设备的损坏或者人员的安全受到威胁。
因此，了解孤岛效应的危害是非常重要的。
首先，孤岛效应会对电力系统的稳定运行造成严重影响。
当电网供电中断时，各个电源系统之间的联系被切断，导致电压和频率的不稳定。
这种不稳定可能会引发连锁反应，进一步破坏电力系统的稳定运行。
例如，当某个电源系统的电压过高时，可能会导致设备过载甚至烧毁；而当电压过低时，则可能导致设备无法正常工作。
此外，频率的不稳定也会影响设备的正常运行。
例如，当频率过高时，电动机的转速会加快，从而导致设备的损坏；而当频率过低时，则可能导致设备无法启动或者停止工作。
其次，孤岛效应还会对电力系统的安全运行造成威胁。
在孤岛效应发生时，由于电压和频率的不稳定，可能会导致设备的损坏或者人员的安全受到威胁。
例如，当电压过高时，可能会导致设备过载甚至烧毁；而当电压过低时，则可能导致设备无法正常工作。
此外，频率的不稳定也会影响设备的正常运行。
例如，当频率过高时，电动机的转速会加快，从而导致设备的损坏；而当频率过低时，则可能导致设备无法启动或者停止工作。
第三，孤岛效应还会对电力系统的经济性造成影响。
在孤岛效应发生时，由于电压和频率的不稳定，可能会导致设备的损坏或者人员的安全受到威胁。
例如，当电压过高时，可能会导致设备过载甚至烧毁；而当电压过低时，则可能导致设备无法正常工作。
此外，频率的不稳定也会影响设备的正常运行。
例如，当频率过高时，电动机的转速会加快，从而导致设备的损坏；而当频率过低时，则可能导致设备无法启动或者停止工作。
最后，孤岛效应还会对环境造成影响。
在孤岛效应发生时，由于电压和频率的不稳定，可能会导致设备的损坏或者人员的安全受到威胁。
例如，当电压过高时，可能会导致设备过载甚至烧毁；而当电压过低时，则可能导致设备无法正常工作。
电力孤岛效应
电力孤岛效应
电力孤岛效应是指在某个区域内，由于电力供应不足或机电设备故障而导致该区域与外界失去电力联系，形成一种“孤岛”现象。
这种现象往往会引发各种问题，例如停电、生产停滞、交通瘫痪、社会秩序混乱等。
电力孤岛效应的产生主要有以下几个原因：一是电力供应系统的不稳定。
当电力供应系统承受过多压力时，往往会产生故障或停电，导致区域内的电力供应中断；二是设备老化或质量问题。
一些老旧的设备或质量不过关的设备容易出现故障，导致电力供应中断；三是天气原因。
例如暴风雨、暴雪等极端天气会导致电力设备损坏或供电线路中断，使得区域内的电力供应中断。
为了防止电力孤岛效应的发生，需要加强电力供应系统的建设和设备维护，提高电力供应的可靠性和稳定性。
同时，也需要通过人工干预或智能化监测控制等手段，及时发现和处理电力供应中的问题，避免电力孤岛效应的发生。
- 1 -。
低电压穿越技术简述
引言并网风力发电是近十年来国际上发展速度最快的可再生能源技术。
并网风力发电机与传统的并网发电设备最大的区别在于，其在电网故障期间并不能维持电网的电压和频率，这对电力系统的稳定性非常不利。
电网故障是电网的一种非正常运行形式，主要有输电线路短路或断路，如三相对地，单相对地以及线间短路或断路等，它们会引起电网电压幅值的剧烈变化。
双馈式变速恒频风电机组是目前国内外风电机组的主流机型，其发电设备为双馈感应发电机，当出现电网故障时，现有的保护原则是将双馈感应发电机立即从电网中脱网以确保机组的安全。
随着风电机组单机容量的不断增大和风电场规模的不断扩大，风电机组与电网间的相互影响已日趋严重。
人们越来越担心，一旦电网发生故障迫使大面积风电机组因自身保护而脱网的话，将严重影响电力系统的运行稳定性。
因此，随着接入电网的双馈感应发电机容量的不断增加，电网对其要求越来越高，通常情况下要求发电机组在电网故障出现电压跌落的情况下不脱网运行（fault ride-through），并在故障切除后能尽快帮助电力系统恢复稳定运行，也就是说，要求风电机组具有一定低电压穿越(low voltage ride-through)能力。
为此，国际上已有一些新的电网运行规则被提出。
例如：德国北部的电力公司(e.on netz公司)要求风电场能够在图1所示的电压范围内(即图中阴影区)不脱网运行[1][33]，电网电压跌落到15%以后风电机组不脱网运行时间须持续达300ms，当电网电压跌落低于曲线后才允许风电机组脱网。
这里电压指的是风电场连接点的电压。
而为英国部分地区供电的national grid电力公司则要求当高于200kv的输电线路发生故障时，所有并网运行的电站或风电场必须在140ms内保持不脱网运行[2]。
另外苏格兰电力公司(scottish hydro-electric公司)对电网故障时电站或风电场不脱网运行也有类似的要求[3]。
图1 e.on netz公司对电网故障时风电场不脱网运行的电压范围要求[33]为了提高风电机组的低电压穿越能力，必须针对当前主流风电机组中的双馈感应发电机的运行特点进行研究，研究它们在电网故障与故障恢复过程中的暂态行为，消除或减轻在不离网控制情况下可能引起的机组损害。
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grid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,C和R是逆变器的等效负载。
rrP一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；A Q 一电网正常时逆变器输送到电网的无功功率；U ―电网电压；U 一逆变器输出端电压。
A P ,A Q 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，另外一部分有功功无功功率A Q 传递给电网。
根据逆变器输出功率与负载功率平衡的关系 （4.（1）4.2）存在，其中3为电网电压的角频率［31。
浅谈光伏发电系统站内保护配置(继电保护)
光伏发电系统站内保护配置问题探讨【摘要】随着环境的日益恶化，全球煤储量的日益减少，全世界都越来越注重环境的保护，因此，新能源产业也越来越受到重视，光伏发电行业未来的发展潜力也是相当大的，国家为保护环境，治理空气污染，已经制定了一系列的新能源政策，希望清洁能源能更多地替代化石能源，这有利于扩大国内光伏市场规模。
所以，未来新能源尤其是光伏产业的发展会迎来较好的发展环境和机遇，本文着重介绍了光伏电站站内的保护配置以及一些需要改进的地方。
为保证光伏电站的安全运行提出一些合理的建议。
【关键词】光伏发电；低电压穿越；静止无功发生器近年来，随着新能源行业的日渐兴起，光伏发电能源俨然已成为新能源行业的巨头，光伏电站的安全运行也成为维持电网稳定的一个重要因素，电站的站内保护也经过多年的实践有了一套比较完善的标准，像是逆变器的防孤岛保护、低电压穿越，以及站内的静止无功发生装置都成为光伏电站必不可少的配置，光伏发电流程也是比较成熟的，本文主要是依据作者本人在光伏电站从事基建、调试，以及运维的过程中，发现的一些保护配置方面存在的问题做一个简单的分析，希望能有助于光伏产业的日后发展。
1 光伏发电系统站内保护配置1.1 逆变器的保护低电压穿越功能是指当电网电压跌落时并网逆变器能够正常并网一段时间，“穿越”这个低电压时间(区域)直到电网恢复正常；孤岛效应保护是指当电网断电时并网逆变器应立即停止并网发电，保护时间不超过0.2秒。
可以看出，孤岛效应保护与低电压穿越是相互矛盾的，两种功能不能同时并存，需要根据电站规模和要求进行选择，一般原则如下：对于小型光伏电站，并网逆变器在电网中所占的容量较小，对电网的影响较小，在电网故障时不会对电网的稳定性产生实质性的影响，所以应具备快速监测孤岛且立即断开与电网连接的能力，即此时并网逆变器应选择孤岛效应保护功能。
对于大中型光伏电站，并网逆变器在电网中所占的容量较大，对电网的影响较大，在电网故障时不会对电网的稳定性产生实质性的影响，所以应具备一定的低电压穿越能力，即此时并网逆变器应选择低电压穿越功能。
孤岛和低压穿越
孤岛和低压穿越
孤岛与低压穿越二者之间本身并不矛盾，只是保护的不同阶段。
首先：主动和被动孤岛检测时间都达到了1.8秒，即至少延时1.8秒后脱网保护。
其次：主动孤岛检测方案是双向间断扰频，依靠检测频率异常来判断是否发生孤岛。
频率判断的阀值是按照鉴衡的标准设置的，电网频率保持正常，就不会在电网低压时发生频率突变的情况，因此在低压穿越时不会发生主动孤岛保护。
其次：被动孤岛方案是检测电网电压，根据电网电压是否及时恢复来判断是否进入了孤岛。
检测电网恢复情况，判断电网电压是否满足下图曲线中的电压恢复速度，如果电压恢复速度比下图中的恢复速度慢，且被动孤岛检测确认时间超过1.8秒，判定发生孤岛，并实施孤岛保护。
结论：
孤岛与低压穿越二者之间本身并不矛盾，只是保护的不同阶段。
光伏发电实验系统论文：光伏发电实验系统光伏并网变流器最大功率点跟踪孤岛效应低电压穿越
光伏发电实验系统论文：光伏发电实验系统光伏并网变流器最大功率点跟踪孤岛效应低电压穿越【中文摘要】在新能源发电技术中,光伏发电以其独特的优势赢得了广阔的市场。
随着光伏发电技术的推广应用,光伏并网发电系统正在受到越来越多的关注。
光伏并网变流器作为光伏并网发电系统的核心部分,其性能的优劣关系到光伏并网发电系统的发电效率及运行稳定性。
本文简单介绍了光伏发电实验系统中光伏并网变流器的性能实验,重点分析了MPPT、防孤岛效应、低电压穿越等几项光伏发电系统中的重要实验的原理及实验方法,设计了满足这些实验要求的光伏发电实验系统并且进行了实验验证。
实验证明,本文设计的光伏发电实验系统能够进行与光伏池板、光伏并网变流器以及电网相关的一系列实验,能够用于实验研究,从而根据实验结果优化系统性能,并且能够进行光伏并网变流器的性能测试。
【英文摘要】In the new energy power generation technologies, photovoltaic power generation for its unique advantage to win a broad market. With the popularization and application of photovoltaic technology, grid-connected PV systems are being more and more attention. Photovoltaic grid-connected converter as a core part of PV system, its performance advantages and disadvantages related to efficiency and operation stability of the photovoltaic power generation system.This paper introducesthe experimental system of p...【关键词】光伏发电实验系统光伏并网变流器最大功率点跟踪孤岛效应低电压穿越【采买全文】1.3.9.9.38.8.4.8 1.3.8.1.13.7.2.1同时提供论文写作定制和论文发表服务.保过包发.【说明】本文仅为中国学术文献总库合作提供，无涉版权。
关于并网逆变器孤岛效应保护和低电压穿越的判断依据及功能介绍
关于并网逆变器孤岛效应保护和低电压穿越的判断依据及功能介绍阳光电源股份有限公司2011.4一、概述低电压穿越功能是指当电网电压跌落时并网逆变器能够正常并网一段时间，“穿越”这个低电压时间(区域)直到电网恢复正常；孤岛效应保护是指当电网断电时并网逆变器应立即停止并网发电，保护时间不超过0.2秒。
可以看出，孤岛效应保护与低电压穿越是相互矛盾的，两种功能不能同时并存，需要根据电站规模和要求进行选择，一般原则如下：✧对于小型光伏电站，并网逆变器在电网中所占的容量较小，对电网的影响较小，在电网故障时不会对电网的稳定性产生实质性的影响，所以应具备快速监测孤岛且立即断开与电网连接的能力，即此时并网逆变器应选择孤岛效应保护功能。
✧对于大中型光伏电站，并网逆变器在电网中所占的容量较大，对电网的影响较大，在电网故障时不会对电网的稳定性产生实质性的影响，所以应具备一定的低电压穿越能力，即此时并网逆变器应选择低电压穿越功能。
我司大功率并网逆变器同时具有孤岛效应保护与低电压穿越功能，在实际应用时可通过触摸屏菜单设置，也可通过RS485通讯方式由上位机进行远程设置。
二、低电压穿越功能介绍如图1所示，当并网点电压在图中电压轮廓线及以上的区域内时，并网逆变器必须保证不间断并网运行；并网点电压在图中电压轮廓线以下时，并网逆变器立即停止向电网线路送电。
其中T1=1秒，T3=3秒，也就是说，并网逆变器必须具有在电网电压跌至20%额定电压时能够维持并网运行1秒的低电压穿越能力，如电网电压在轮廓线内能够恢复到额定电压的90%时，并网逆变器必须保持并网运行。
图1：大型和中型光伏电站的低电压耐受能力要求为了实现并网逆变器的低电压穿越功能，并网逆变器需要采用新的软件控制算法，软件控制算法需实时监测电网，并判断电网是否发生电压跌落（平衡或者不平衡跌落）。
当CPU发现电网发生电压跌落故障时，立即启动低电压穿越功能，控制输出电流以及输出的功率，当电网电压在图1所示的曲线以内时，逆变器进入低电压穿越阶段；当电网进入电压恢复阶段，此时并网逆变器输出无功功率起到迅速支撑起电网电压的功能。
孤岛效应与电压变化
孤岛效应与电压变化孤岛效应与电压变化导语：在现代电力系统中，孤岛效应是一个重要的现象，它涉及到电力系统的稳定性和操作安全。
电压变化则是电力系统稳定性的关键参数。
本文将通过对孤岛效应和电压变化的深入探讨，帮助读者全面了解这两个相关概念，并探索它们之间的关系。
第一部分：孤岛效应的定义和原因1. 孤岛效应的概念和定义孤岛效应是指当一个特定区域的电力系统与外部电力系统失去了联系后，仍然在该特定区域内形成一个与外部隔离的能够继续供电的系统。
这个隔离的电力系统就好像一个孤岛一样，依然能够自给自足地提供电力。
2. 孤岛效应的原因孤岛效应通常是由电力系统发生故障或者计划维护等原因导致的。
当一个故障发生时，自动保护装置会切断故障部分与周围电力系统的连接，从而形成孤岛。
对电网进行计划性的维护工作也可能导致孤岛现象。
第二部分：电压变化的影响因素和作用机制1. 电压变化的定义和影响因素电压变化是指电力系统中电压值在一段时间内出现波动、上升或下降的现象。
电压变化的影响因素包括负荷变化、发电机出力调整、线路电阻和输电距离等。
2. 电压变化的作用机制电压变化会对电力系统的稳定性产生重要影响。
当电压过高或过低时，可能会导致设备过负荷或无法正常工作。
电压变化还会对电力质量产生影响，可能导致电力设备的损坏或者对电力用户造成不利影响。
第三部分：孤岛效应与电压变化的关系1. 孤岛效应对电压变化的影响孤岛效应发生时，由于与外部电力系统的隔离，电力负荷和供电之间的平衡会受到影响，进而导致电压变化。
孤岛中的电力系统通常会遭受不稳定的电压波动，可能出现过高或过低的电压情况。
2. 电压变化对孤岛效应的影响电压变化的发生会引起电力系统内部的变化，从而影响孤岛效应的产生与发展。
当电压过低时，可能会导致发电机无法正常运行，进而使孤岛效应被迅速消除。
第四部分：个人观点和理解孤岛效应和电压变化作为电力系统中的重要概念，对于电力系统的稳定运行至关重要。
在我的看法中，孤岛效应是一种应当尽量避免的现象，因为当系统形成孤岛时，其稳定性和可操作性都会受到极大的挑战。
关于风电场低电压穿越问题分析
•
a) 风电场内的风电机组具有在并网点电压
跌至20%额定电压时能够保证不脱网连续运行
625ms的能力；
•
b) 风电场并网点电压在发生跌落后2s内能
够恢复到额定电压的90%时，风电场内的风电机
组能够保证不脱网连续运行。
2、不同故障类型的考核要求
•
对于电网发生不同类型故障的情况，对风电场低电
•
crowbar触发以后，按照感应电动机来运行，这个
只能保证发电机不脱网，而不能向电网提供无功，支撑电
网电压。现在LVRT能提供电网支撑的风机很少，这个是 LVRT最高的level。德国已经制定标准了。最后还是得增 加转子变频器的过流能力。
•
另外，控制系统要嵌入动态电压暂降补偿器，当有
暂降时瞬时将电压补偿上去，先保住控制系统不跳。ABB
• c) 当电网发生单相接地短路故障引起并网点电压 跌落时，风电场并网点各相电压在图中电压轮廓 线及以上的区域内时，场内风电机组必须保证不 脱网连续运行；风电场并网点任意相电压低于或 部分低于图中电压轮廓线时，场内风电机组允许 从电网切出。
3、有功恢复
•
对电网故障期间没有切出电网的风电场，其
有功功率在电网故障切除后应快速恢复，以至少
目装机总容量为30万千瓦，全部采用了金风科技1.5MW
直驱永磁风力发电机组。测试之前，金风科技在一天之内
即完成对全部参测22台机组的低电压穿越升级改造。10月
22日，在西北电网甘肃瓜州东大桥变电站330kV人工单相
短路试验条件下，有19台机组在大风满发工况下成功实现
不对称低电压穿越，一次性通过比例高达86.4%。电网和
仍与电网相连。一般转子各相都串连一个可关断晶闸管和
孤岛效应与电压变化
孤岛效应与电压变化
孤岛效应是指在电力系统中存在着孤立的电源或负荷，无法与主电力网络实现稳定的电力交换。
在孤岛效应下，这些孤立的电源和负荷之间会形成一个独立运行的孤岛，其电压和频率可能与主电力网络不一致。
电压变化是指电力系统中电压的波动或变化。
电压的变化可以分为短期和长期的波动。
短期变化主要是由于电力系统中突发故障、负荷突然变化、电力设备开关操作等引起的电压瞬时变化。
长期变化主要是由于电力负荷的季节性变化、电源的调整及电力系统的规模扩大等造成的电压的渐变。
电压变化对电力系统中的设备和用户的正常运行和使用会产生影响，因此电力系统需要采取相应的措施来控制和稳定电压。
电力孤岛效应
电力孤岛效应
电力孤岛效应是指在电力系统中，由于某些原因，导致某一区域或某一用户无法与电力系统正常连接，形成了一个电力孤岛，导致该区域或用户无法正常供电或受到电力质量的影响。
这种现象在现代社会中越来越常见，给人们的生产和生活带来了很大的困扰。
电力孤岛效应的原因有很多，其中最常见的是电力系统故障、天气恶劣、设备损坏等。
当电力系统出现故障时，系统会自动切断故障区域的电力供应，以保证整个系统的稳定运行。
但是，如果故障区域与其他区域的连接被切断，就会形成一个电力孤岛。
此时，孤岛内的用户将无法得到正常的电力供应，而孤岛外的用户则不受影响。
天气恶劣也是导致电力孤岛效应的常见原因之一。
例如，当暴雨、暴风雪等极端天气来袭时，电力系统中的输电线路、变电站等设备容易受到损坏，导致某些区域无法与电力系统正常连接，形成电力孤岛。
电力孤岛效应对人们的生产和生活带来了很大的影响。
一旦发生电力孤岛，孤岛内的用户将无法得到正常的电力供应，这将导致生产和生活的停滞。
例如，一些重要的生产设备、医疗设备等都需要电力支持，如果无法得到正常的电力供应，将会对生产和生活造成很大的影响。
为了避免电力孤岛效应的发生，电力系统需要采取一系列的措施。
例如，加强电力系统的维护和管理，提高设备的可靠性和稳定性，加强对天气变化的监测和预警等。
此外，还可以采用一些新技术，如微电网技术、智能电网技术等，来提高电力系统的可靠性和稳定性，减少电力孤岛效应的发生。
电力孤岛效应是一个严重的问题，需要电力系统管理者和相关部门共同努力，采取有效的措施来避免其发生，保障人们的生产和生活。
光伏问题探讨
光伏问题探讨1. 什么是逆变器的低电压穿越功能？当电网出现瞬时接地短路或相间短路，会造成电网电压跌落。
此时，并网光伏电站的逆变器不应该立刻解列和脱网，只能是及时地向电网提供动态无功，自动跟踪电网系统的电压频率和相位，维护电网的平稳；在电网实施自动重合闸时，不产生有害的冲击电流，电网系统正常后，能够快速地恢复并网发电。
这种功能就是逆变器的低电压穿越功能。
如果中、大型并网光伏电站在电网瞬时故障时就立刻脱网，会造成电网电压继续下降甚至大面积停电。
所以电力部门将逆变器作为重要的涉网设备管理，必须具备低电压穿越功能。
现在要求更严，强调逆变器要具有零电压穿越的功能。
2. 什么是逆变器的防孤岛效应并入电网的发电装置，在电网失电的情况下，不能检测到或根本没有检测手段得知电网己经失电，反而仍然在向电网发送电能。
发电装置的这种反常效应称之为‘孤岛效应’。
孤岛效应有着危及电力检修人员生命安全、影响继电保护正确动作、产生涌流、缺相运行、造成供电电压和频率不稳等危害。
因而并网逆变器必须具有能及时检测出孤岛效应的能力和防止产生孤岛效应的保护功能。
GB/T19939—2005《光伏系统并网技术要求》中规定：防孤岛效应保护应在2s内动作，将光伏并网逆变器与电网断开。
同时还规定：电压在额定的85％～110％之外、频率在49.5～50.5之外，光伏并网逆变器也应具有及时与电网断开的功能。
3. 单块型号不同的光伏组件为什么不能串接在同一条回路？单块型号不同的光伏组件主要是指组件的功率不同，例如：290W、250W、185W等。
功率是工作电压和工作电流的乘积，型号不同的组件在同样光照下所产生的工作电压相近，但电流有差异，功率大的电流大，功率小的电流小。
一个单元回路里是有20多块组件串联连接而成，在串联回路中电压是叠加的，电流是单块板子的电流，而且是取串接的组件中最小的电流值。
由于产生最小电流的那块组件中的硅片无法通过较大的电流，整串组件的发电效率就降低了，较大功率的组件只能产生与较小功率组件一样的功率。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
分进重新行配。最终，通过向电网输送一定的无功功率，以达到支撑电网电压恢复的目
的。
孤岛效应
近年来，随着新能源发电技术的快速发展，以光伏电站为代表的新 能源并网发电系统的建设规模与并网规模都与日俱增，这是对电力系统 的有补充，但是也对电力系统提出了新的要求，孤岛检测就是其中一个 很重要的方面。 孤岛(孤岛效应)，是指因为大电网发生故障或停电检修时，如左下 图所示的光伏电站与大电网断开连接，即图断路器跳开，但光伏电站没 有检测出自身已经与大电网断开了连接而停止发电，从而形成了一个由 光伏电站向附近负载供电的“孤岛” 。
光伏并网变流器实施被动式自我保护而立即解列，并不考虑故障的持续时间和严重程度，这样能最大限度 的保障并网变流器的安全，在光伏发电的电网穿透率较低时是可以接受的。然而，当光伏发电在电网中占有较 大比重时，若并网变流器在电网故障时仍采取被动保护式解列，则会增加整个系统的恢复难度，甚至可能加剧 故障，最终导致系统中其它光伏并网机组全部解列，甚至可能导致电网瘫痪。
������
电网发生故障 导致光伏电站并网点 电压跌落后，为了实 现光伏电站的低电压 穿越，需要对光伏电 站并网点处的电压跌 落深度进行快速准确 地检测，这是几种基 本的电压跌落检测方 法。
离散傅 里叶算 法
电压信号可以用离散傅里叶原理表示为：
n为1时可得基波参数为：
低电压穿越
①基于储能设备的方法
峰值算 法
V（t）为实时采样的电压值，t为采样时段且为半个基波周期的整倍， 代表采样时 段内的采样时刻。电压幅值等于采样时段内采样电压的最大值。该方法可以在半个电压周 期内计算出电压幅值 。 平方运算，然后相加，得到 最后，将所得结果进行开方运算后即可得到电压幅值。该方法需要四分之一电压周期的延 时来获得电压幅值，同时计算步骤较多(包含平方与开方运算)，当并网点电压出现畸变时， 畸变将被计算步骤放大，严重影响并网点电压幅值的计算精确度。
低电压穿越标准
我国的光伏发电技术逐年提高，大型光伏电 站建设规模也逐年扩大，为了确保我国电力系统 的安全稳定运行，制定了适用于我国的大型光伏 电站低电压穿越标准一一光伏发电站接入电力系 统GB／T19964—2012技术规定。
30ms 左图所示为并网点电压出现 跌落时，低电压穿越对光伏电站 无功发出量的要求。如图所示， 在电网故障时，为了支持电网电 压的恢复，光伏电站需要发出一 定量的无功，无功发出量与并网 点电压跌落深度直接相关。
应用领域也不断扩展，很多国家都提出了适用于本国电力系统的大型光伏电站的低电压穿越规则 。 光伏并网发电系统中低电压穿越(Low Voltage Ride—through，LVRT)技术，指在光伏阵列并网点 电压跌落的时候，光伏阵列能够保持并网，甚至向电网提供一定的无功功率，支持电网恢复，直到电
网恢复正常，从而“穿越”这个低电压时间(区域)。
孤岛检测的原理
左图可以作为光伏电站孤岛检测的原理示意图，光伏电站 与电网正常运行时，由光伏电站与电网共同向负载供电。当断路 器跳开，光伏电站处于孤岛状态，单独向负载供电。孤岛检测的 原理是检测PCC点的各电气量是否超越其正常范围。如果电气量 超过了正常范围，则判定孤岛发生。用于光伏电站孤岛检测的常 用电气量为并网点(PCC点)电压幅值与频率。
低电压穿越
电网的公共连接点处的电压因为电网故障而发生跌落时，在一定时间内风力发电设备需要继续保持与 电网的连接，此外还需要向电网输送一定量的无功 (具体的无功发出量由公共连接点处电压的跌落深 度决定)，从而对电网电压起到支撑的作用。
近些年来，光伏并网发电技术突飞猛进，大型光伏电站建设规模与日俱增，低电压穿越规则的
2· 24事故
三相短路引起，故障导致系统电压大幅跌落，750 kV敦
煌变330 kV母线电压最低跌至267 kV(0．735 pu)，其中低于
0．8pu持续时间20 ms，在此期间因机组不具备LVRT而脱网 274台，共损失出力377．13 MW。
风机集中脱网严重影响了电网电压和频率的稳定，造成短
时间内局部电网指标大幅波动，直接威胁到电网整体安全稳定运
正常运行：
孤岛运行：
典型孤岛检测方法
远程孤岛检测
①传输断路器跳闸信号法 ②电力线路载波通信法 ③阻抗插入法
典型孤 岛检频率孤岛检测法 ③谐波孤岛检测法 ④电压相角突变孤岛检测法 ⑤其他被动孤岛检测法（电压不平衡度、幅值变化率等） ①阻抗测量法 ②有源频率偏移法 ③带有正反馈的有源频率偏移法 ④滑模频率偏移法 ⑤输出功率扰动法
本地孤岛检测 主动孤岛检测
光伏电站孤岛检测的方法很多，其中一部分方法存在无法检测光伏电站的孤岛状态的情况，即存在盲区。
低电压与孤岛检测
近年来，随着大型光伏电站建设规模的逐步扩大，各 国都为之制定了一系列的标准与规范。其中，低电压穿越 与孤岛检测是大型光伏电站并网准则的两项重点内容。
当大型光伏电站处于孤岛状态时，执行低电压穿越操 作是毫无意义的，同时可能会对设备与人员造成伤害。反 之，当电网发生故障时，执行大型光伏电站的停机操作将 无法满足低电压穿越的要求。因此要对电网故障造成的低 电压状态与并网系统的孤岛状态进行准确而快速的区分， 进而执行不同的操作，保护人员与设备安全。
基于储能设备的方法是通过增加硬件设备来实现 LVRT的，其拓扑结构如左图所示， 储能设备选用超级电容器。实现LVRT的原理是：正常情况下，电网给电容充电；当电压 发生跌落时，电容反过来放电给并网点提供能量，支撑并网点电压，保证逆变器继续并 网运行。通过采取这种方法，并网逆变器输出的电能质量将得到明显改善。
Thanks
力。无功补偿设备可以是静止无功补偿器 (SVC)，也可以是动态无功补偿器(SVG)，两者
相比较，SVC的动态性能虽不如SVG，但仍能满足运行要求。
在电网电压发生瞬间平衡跌落时，由于并网逆变器所能承受的过电流能力为1．1
③基于无功电流电压支撑的控制策略
pu，在不超过并网运行最大电流范围前提下，为确保向电网最大程度上的注入有功功率 以提供负载运行条件，根据电网电压跌落深度的不同，逆变系统将会对有功、无功功率
非计划孤岛的发生会 产生一系列危害：
(a)严重影响电能质量，当光伏电站失去与大电网的连接后，并网锁相环将失去作用， 即无法控制光伏电站所输出电能的频率与电压幅值，这可能会对输电线路与用电负载造成 损害。 (b)危害工作人员的安全。当非计划孤岛发生后，光伏电站与大电网间的断路器跳开， 理论上不应带电的输电线路将会带电，这对工作人员的安全构成威胁。 (c)恢复并网时对设备产生危害。当非计划孤岛发生后，光伏电站与大电网间的连接断 开，之后由于锁相环失去作用，光伏电站与大电网的运行频率与相角都会出现偏差，恢复 并网后会出现较大的冲击电流，可能对光伏电站组件和光伏电站附近的负载造成损害。 (d)重合闸的失效。因为故障原因光伏电站与大电网间的断路器跳开后，光伏电站与大 电网会失去同步，自动重合闸操作会失效。
非计划孤岛
是指光伏电站并网发电时，因 为自然因素、人为因素或设备因素导 致故障的发生，从而引起光伏电站与 大电网间的断路器跳开，光伏电站失 去与大电网的连接，独立向附近负载 供电。光伏电站与大电网断开连接的 具体位置不是事先确定的，具有非计 划性与随机性。
孤岛效应原因及危害
光伏电站计划孤岛的 发生原因是根据需要有计 划地断开光伏电站与大电 网的连接，而光伏电站非 计划孤岛发生的原因可以 归纳为以下几点：
计划孤岛
是指充分考虑光伏电站与所 连接的大电网的后，事先确定光伏 电站与大电网断开连接的具体置与 断开连接的持续时间。计划孤岛对 于光伏电站来讲，可以保证光伏电 站对太阳能等能源的利用率，同时 保证光伏电站的安全稳定运行与工 作人员的安全：计划孤岛对于大电 网来讲，可以确保大电网的稳定运 行，保证大电网的电能质量处于一 个较高的水平。
光伏发电系统中的低电压穿越以及孤岛效应简述
电压跌落
电压跌落，是指电力系统中电压有效值出现下降并持续一段时间的一种现象。目前，世界范围内还没 有形成对电压跌落的一致定义，各种定义的分歧主要存在于电压有效值跌落的深度以及电压有效值跌落的 持续时间上。
电压跌落
国际电气与电子工程师协会(IEEE)将电压跌落定义为：电力系统中电压有效值迅速下降到额定值的10 ％~90％，持续时间为10毫秒至几秒钟；
(a)自然原因，譬如雷电与大风等极端天气条件，有可能会导致光伏电站非计划孤岛的 发生。 (b)人为原因，譬如工作人员的不规范操作，有可能会导致非计划孤岛的发生。 (c)设备原因，大电网中的设备出现故障也会导致非计划孤岛的发生。 (d)当大电网中出现故障，光伏电站与大电网间的断路器跳开，光伏电站并未检测到该 断路器的跳开，也是非计划孤岛发生的一个原因。
风电脱网事故
2011年，酒泉各风电场共发生电 气设备故障35起，其中电缆头故障造 成集电线路跳闸21次，保护插件故障 造成设备跳闸或断路器拒动5次，其 他故障9次。特别是连续发生大规模 风机脱网事故四起，“2·24”、“4·3”、 “4·17”、“4·25”事故 ，分别导致 598、400、702和1278台风电机组脱 网。
基于无功补偿设备的方法也是通过增加硬件来实现 LVRT的。光伏电站并网点电压
②基于无功补偿设备的方法
受多种因素影响易发生波动，并网点电压出现瞬间跌落的情况时，光伏电站自身不具备 瞬时电压支撑的能力，接入无功补偿设备能使得并网逆变器输出电压基本恒定，可以抑 制并网点处母线电压波动，显著提高光伏电站各母线电压，提升光伏电站低电压穿越能
各国低电压穿越的标准
美 国
加 拿 大
德 国
丹 麦
基本电压跌落检测方法
N是每个电压有效值计算时间段内采样点的个数，电压有效值计算时间段
有效值 计算法
为电压半周期的整数倍。j表示电压有效值计算时间段是可以移动的，即可以以任 何时刻作为电压有效值计算的起始时刻。V[i]是电压有效值计算时间段内的第f个 采样电压值。值得一提的是，在电压有效值计算时间段为确定值时， N越大，得 到的并网点电压有效值越精确。 计算并网点电压的幅值就是计算并网点电压的峰值。