并网光伏发电系统的孤岛效应及反孤岛策略
光伏发电系统并网的孤岛特征及反孤岛策略的研究
光伏发电系统并网的孤岛特征及反孤岛策略的研究光伏逆变器并网运行中可能发生的孤岛效应会给电力设备和电力员工带来不可估量的危害,因此相关标准规定凡是并网型的光伏发电系统中都一定要装配防孤岛的保护装置,孤岛效应特征与反孤岛策略的研究是当务之急。
分析孤岛效应的发生过程及各项检测标准是研究孤岛检测策略的基本条件,研究了NDZ的表达方式从而给孤岛检测策略的性能进行评价打下基础。
分析了主动移频式检测策略、Sandia频率偏移策略、滑模频率偏移策略这几种主动式反孤岛策略的基本理论、实现手段、盲区分布以及总谐波失真度,由于主动式反孤岛策略必须持续不断地给电网加入扰动量,必然降低并网逆变器输出电流的电能质量。
基于此种情况,本文构建了盲区预评估机制,提出了选择性地引入主动式反孤岛策略的复合式孤岛检测策略,将持续不断地施加扰动量优化成选择性地给输出电流施加扰动量。
该策略具有极小的NDZ,在某些负载情况下可以实现无盲区检测,同时能极大地改善因谐波带来的电能质量差的问题。
由于被动式检测策略无谐波污染的优势明显大于主动式检测策略,本文提出一种结合粒子群算法与BPNN的人工智能孤岛识别策略,实现无NDZ、无谐波污染的孤岛检测。
采用公共耦合点PCC处的电压、并网电流以及频率值三者的变化率作为神经网络的输入层的输入向量,引进PSO优化BPNN的训练过程,改善孤岛识别的准确性与实时性。
通过实验仿真发现,该策略能够准确识别系统的孤岛与各种非孤岛状态。
光伏并网发电系统的孤岛效应及检测措施
SMS
2 f fg m Sin( ) 360 2 fm f 位为°) ; fm ——产生该相角时的频率。 自动移相法是在滑动移相法的基础上进行了改进，加快了在电网断电后的相位 偏移量，但是算法稍复杂，系统参数较多。 依据AFDPF的工作原理，滑动移相法同样可以采用线性的频率正反馈加以简化 ( IM2SMS) 如式(6)，同时引入初始附加相角以出发频率正反馈的有效动作。 (6) M SMS n( f f g ) F ( f f g ) 0 式中 n ——反馈增益; 0 ——常数。 当 f f g 0 时, F ( f f g ) 为1；当 f f g 0 时, F ( f f g ) 为-1[4]。 此检测方法实际是通过移相达到移频， 与主动频率偏移法AFD一样有实现简单、 无需额外硬件、孤岛检测可靠性高等优点，也有类似的弱点，即随着负载品质因数 增加，孤岛检测失败的可能性变大。 3）周期电流干扰检测法（ACD） 周期电流扰动法（Alternate CurrentDisturbances，ACD）是一种主动式孤岛检测 法。对于电流源控制型的逆变器来说,每隔一定周期, 减小光伏并网逆变器输出电流, 则改变其输出有功功率。当逆变器并网运行时, 其输出电压恒定为电网电压；当电 网断电时, 逆变器输出电压由负载决定。每每到达电流扰动时刻,输出电流幅值改变, 则负载上电压随之变化,当电压达到欠电压范围即可检测到孤岛发生。 4）频率突变检测法(FJ) 频率突变检测法是对AFD的修改，与阻抗测量法相类似。FJ检测在输出电流波 形(不是每个周期)中加入死区，频率按照预先设置的模式振动。例如，在第四个周 期加入死区，正常情况下，逆变器电流引起频率突变，但是电网阻止其波动。孤岛 形成后，FJ通过对频率加入偏差，检测逆变器输出电压频率的振动模式是否符合预 先设定的振动模式来检测孤岛现象是否发生。这种检测方法的优点是：如果振动模 式足够成熟，使用单台逆变器工作时，FJ防止孤岛现象的发生是有效的，但是在多
光伏发电分布式防孤岛保护系统分析
光伏发电分布式防孤岛保护系统分析根据光伏孤岛理论，推导出了两种孤岛检测方法，分析两种孤岛检测标准，应用于分布式光伏电站，配置相应保护功能装置，使其保障光伏电网安全稳定运行，提高光伏并网的技术。
标签：光伏发电；分布式；防孤岛保护；装置如今光伏发电站在电力系统中所占的份额越来越大，不仅有集中式大面积光伏，还有分布式小型光伏发电站。
随着科学技术的进步，发展成为分布式光伏电源给负荷供电，组成局部孤网运行。
为避免孤网产生，本文从孤岛的检测方法入手进行阐述。
以被动式检测方法与主動式检测方法的特点为主线，结合配置防孤岛保护，减少孤岛现象给电网运行带来的危害。
1、孤岛状态检测方法目前孤岛检测方法主要分为被动检测和主动检测。
1.1 被动式孤岛检测被动检测就是通过检测孤岛形成前后的频率、电压、功率输出等电气量变化，来判断是否与主电网断开。
主要包括低频低压、高频高压、频率变化率法、矢量相移法和功率波动法等。
低频低压与高频高压检测：因光伏电源并网运行，频率和电压不会有很大的波动，总能够在允许的范围之内。
1.2 主动式孤岛检测主动检测通过对系统施加一个外部干扰，然后监视系统的响应来判断是否形成孤岛，一般是通过改变光伏逆变器有功或无功输出，检测电压和频率的响应变化。
主动检测将向系统施加外部干扰，即使是功率完全平衡的孤岛，也可以通过主动干扰来破坏功率平衡，从而被可靠地检测出来。
当系统中包含多个分布式电源时，各电源主动检测装置发出的干扰信号可能互相影响，降低检测效果。
2、分布式光伏电站防孤岛保护2.1分布式光伏电站防孤岛保护配置为了保证分布式光伏电站的安全稳定运行，根据《光伏发电站设计规范》GB 50797和《光伏发电站接入电力系统设计规范》GB/T50866要求，光伏电站应配置独立的防孤岛保护，其中防孤岛保护应与线路保护、重合闸、低电压穿越能力相配合[1]。
基于上述规定，大批分布式光伏电站使用了孤岛保护装置，分布式光伏电站配置的防孤岛保护装置一般都是故障解列装置。
并网光伏发电系统的反孤岛研究
并网光伏发电系统的反孤岛研究与离网光伏发电系统相比较，并网太阳能发电系统具有更高的电能利用率，太阳能发电系统将光伏阵列发出的电能经逆变器逆变后输送到电网1，并网时需满足以下条件：发电系统的电压频率经逆变器逆变后与并网电压频率相同、系统输出电压的最大值与电网电压最大值相同、经逆变后的电压与电网电压的相角差为零2。
光伏并网发电技术作为快速进展的新能源技术之一，带来的孤岛效应问题也亟待解决。
根据现有的技术，孤岛解决方案分为主动方案和被动方案两种。
当并网断开时，发电系统逆变器输出端的电气参数会因为断开电网而变化，以检测电压、频率、相位变化为依据的是被动式方案，被动式方案在负载所需功率和太阳能发电系统输出功率相等时，频率的变化很小，从而无法检测到孤岛故障。
与被动式不同的是向电网注入扰动来检测孤岛效应的方法则是主动式反孤岛策略，该方法更容易实现，克服了被动式无法检测到频率变化的缺陷。
本文的正反馈主动式频率偏移法的提出加快了检测孤岛故障的速度。
1孤岛效应的发生与检测1.1孤岛效应的发生此处以测试原理图来解释孤岛故障，如图1所示。
从孤岛测试原理图中能够看出，太阳能发电系统经逆变后，经过电气设备与电网连接。
当太阳能发电系统正常工作时，用电感、电阻、电容的并联电路来表示发电系统的负载，太阳能发电系统的输出功率用P+jQ表示。
1.2孤岛效应的检测图2所示为太阳能并网发电结构图。
光伏阵列发出的电经IGBT逆变传送到电网，L1、C2组成滤波器能够同意特定的频率通过，用电容C、电阻R、电感L并联来表示负载。
C1充电后表示直流电源。
光伏阵列发出的电经过逆变器逆变后，能够与电网电压同频同相3，这样才能并网。
在图3所示的示意图中，若开关断开后，就会产生孤岛效应问题，开关断开后，发电系统的电压和频率无法操纵，对本地负载会造成危害，当开关重新闭合时，也会影响电网的电能质量。
局部反孤岛策略如图4所示，反孤岛策略主要分为以下两种：被动式方案是在电网发生断电时，以检测电路中的相关参数为依据的，这种方法检测不到电压频率的变化，造成漏检；主动式是向逆变器输出电流注入扰动引起电压频率变化来推断是否发生了孤岛现象4，对于负载来说，若电容过大或电感过大时会有检测盲区，无法检测到故障。
反孤岛效应控制方法和标准
反孤岛效应控制方法所谓孤岛现象[1]是指：当电网供电因故障事故或停电维修而跳脱时，各个用户端的分布式并网发电系统（如：光伏发电、风力发电、燃料电池发电等）未能即时检测出停电状态而将自身切离市电网络，而形成由分布电站并网发电系统和周围的负载组成的一个自给供电的孤岛，如图所示:孤岛一旦产生将会危及电网输电线路上维修人员的安全；影响配电系统上的保护开关的动作程序，冲击电网保护装置；影响传输电能质量，电力孤岛区域的供电电压与频率将不稳定；当电网供电恢复后会造成的相位不同步；单相分布式发电系统会造成系统三相负载欠相供电。
因此对于一个并网系统必须能够进行反孤岛效应检测。
孤岛检测标准电压和频率触发标准根据专用标准IEEE Std.2000-929[2]和UL1741规定，所有的并网逆变器必须具有反孤岛效应的功能，同时这两个标准给出了并网逆变器在电网断电后检测到孤岛现象并将逆变器与电网断开的时间限制，如表1.孤岛分析模型此外，IEEE Std.2000-929还给出一套标准的孤岛测试模型[3]。
具体的反孤岛逆变器测试电路如图2所示，测试电路主要由电网，RLC负载和并网逆变器以及电网隔离开关组成，检测点在电网隔离开关和负载开关之间，其中在选择RLC参数时牵涉到电路的品质因数Q值的选取问题[4]，过高的Q值使电路有朝着并保持于谐振频率处工作的趋势。
在使用相位或频率扰动反孤岛检测时，Q值越高，相应的漂移量越小。
因此在进行反孤岛测试时，太小或太大的Q值都是不实际和不可取的。
IEEE P929工作组成员和十几位电网工程师经过讨论认为选取Q=2.5符合电网的实际情况。
孤岛检测方法孤岛检测方法分为两类:第一类称为被动检测,即通过观察电网的电压、频率以及相位的变化来判断有无孤岛产生。
第二类为主动检测,如频率、相位偏移和输出功率变化测量等。
如果光伏系统供电量与电网负载需求相差较大，在孤岛产生后，负载端的电压及频率会发生较大的变动，此时可以利用被动式的检测方法来检测。
光伏并网逆变器一个有效的反孤岛解决方案
反孤岛解决方案1. 孤岛效应所谓孤岛效应，是指当电力公司因故障或停电维修而停止供电时，用户端的并网逆变器系统仍处于工作状态，使得并网逆变器和周围的负载形成了电力公司无法控制的自供电网络。
光伏并网发电系统处于孤岛运行状态时会产生严重的后果：（1）电网无法控制孤岛中的电压和频率，若电压和频率超出允许的范围，可能对用户的设备造成的损坏；（2）若负载容量大于光伏发电系统的容量，光伏发电系统过载运行，易被烧毁；（3）与光伏发电系统连接的电路仍会带电，对检修人员造成危险，降低电网的安全性；（4）对孤岛进行重合闸操作时会导致该线路再次跳闸，还有可能损坏光伏发电系统和其他设备。
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。
2. 孤岛检测检测孤岛效应的方法有很多种，主要分为两种：被动检测和主动检测。
被动检测就是光伏并网逆变器检测与电网连接处的电网电压或频率的异常来检测孤岛效应。
主动检测是有意的引入一些扰动信号，来监控系统中的电压、频率和阻抗的相应变化，以确定电网的存在与否。
比较被动检测和主动检测的区别，被动检测的软件实现比较简单，但是检测范围有限，无法满足并网发电系统反孤岛保护安全标准的要求，因此我们选择用主动检测的方法；而主动检测可以使孤岛检测的盲区尽可能的小，孤岛检测比较有效，但是软件实现比较复杂，并且会使并网发电系统的发电效率有所降低。
国际上对反孤岛检测方案和响应时间没有明确的规定， IEEE Std.929[2]和IEEE Std.1547[3]根据孤岛效应发生时的具体情况推荐了不同的孤岛效应检测时间。
表1为IEEE Std.1547[3]允许的孤岛效应检测时间。
n n n f 指电网电压的频率值。
对于中国的单相市电，n f 为50Hz 。
经研究讨论，根据逆变器的控制策略，我们选择了两种的孤岛检测的方法，滑膜频率偏移法（slip-mode frequency shift, SMS ）和主动电流扰动法。
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摘要：防孤岛保护能够在大电网断电时确保负荷正常供电，降低停电造成的损失；而孤岛的出现会对设备造成损害，对维护人员的人身安全造成危害，对电网的安全和稳定运行产生不利的影响。
在电网恢复电力供应、电压、频率满足容许范围后，将自动关闭并网开关。
其目标是尽量确保光伏发电的效率，同时又不会对全国电网造成严重的影响。
关键词：防孤岛；光伏电站；保护措施引言：在光伏发电系统中存在孤岛现象，也就是在电网因某些故障而导致电压下降时，应该能够迅速监控孤岛，并及时切断与电网的联系。
一旦发生了孤岛现象，将会对电力系统的供电质量和维护人员的生命安全产生不利的影响。
针对这种“孤岛效应”，采用了光电防孤岛防护设备。
防孤岛保护设备可准确地检测并联网点的电压、频率，当电压、频率波动超过一定值时，跳闸出口工作，切断并网。
在低功耗的情况下， GCI通常采用孤岛保护，其基本原则是： GCI通过探测孤岛的工作状况，再进行孤岛保护，从而切断 GCI电源。
孤岛孤岛保护的关键在于GCI的快速、高效的探测。
一、孤岛防护目前常用的孤岛探测技术有源孤岛探测和有源孤岛探测。
被动孤岛探测技术存在着大量的盲点，无法对孤岛进行快速、高效的探测。
主动探测技术可以减少探测的盲区，但是会使 GCI的输出电流变差。
为此，我们设计了一种基于正反馈的频域干扰孤岛检测算法，该算法在不增加干扰 df的情况下，不会使 GCI的输出电流品质变差[1]。
干扰对输出电流的影响很小，因为干扰周期的长度和长度都很短。
一旦电网断电，负荷频率就不能由电网来控制，则会产生一种正向的反馈，从而引起系统的不稳定，同时还会增加干扰，以打破原有的均衡状态，从而导致GCI在正反馈的影响下变得不稳定，如果频率超过一定的频率， GCI就会发现孤岛的存在，从而实现对孤岛的保护。
二、光伏电站中的防孤岛防护功能由电力和负载组成的一种局部电力网，在与主网分离后仍处于隔离状态。
当出现非计划孤岛时由于电力供应状况不明，会对电力系统的维护人员、使用者的人身安全造成危害，是对电网的正常开断，电网无法对孤岛内的电压、频率进行控制，进而对配电装置和使用者设备造成损害。
浅述光伏并网防孤岛问题的主动性预防措施
浅述光伏并网防孤岛问题的主动性预防措施摘要：随着环境问题和能源问题的日益突出，各国都在积极开发新能源，光伏发电设备的使用越来越频繁，孤岛效应发生的概率也增加，由孤岛效应引起的风险已经引起了相关技术人员的广泛关注，解决电网孤岛问题已经成为电网调度运行管理的重点研究课题。
在此基础上，本文讨论了光伏并网发电系统的孤岛效应危害及预防措施。
关键词：光伏并网；发电系统；孤岛效益；措施1 孤岛效应的定义与危害所谓孤岛效应是指当电网因电气故障、自然因素或者误操作而发生停电中断时，各用户端的光伏发电系统没有及时检测出停电状态并脱离市电网络，而是继续保持向电网输送电能，同时与负载形成独立的公共电网无法控制的自给自足的供电孤岛。
孤岛效应不仅给整个电网带来安全隐患，而且降低了整个并网光伏发电系统的效率，主要表现在以下方面：1.1当维修人员对系统进行维护时，出现孤岛现象，因为并网光伏系统继续维持供电的负荷，会危及维修人员的人身安全。
1.2 孤岛效应会导致接地、相间短路等故障，造成电网设备损坏，干扰正常供电系统的自动或手动恢复。
1.3 当孤岛系统与市电网恢复时，一方面，断路器装置的光伏发电系统与电网不同步而破坏，另一方面，恢复并网时，因为电流、电压相位差的影响是非常强的，相关设备会受到损坏。
1.4 单相光伏并网发电系统可能因孤岛效应而导致三相负载供电，造成三相负载相故障，造成三相负荷设备损坏。
2防止出现孤岛效应的方法一般来说，通过孤岛电网系统对电压幅值和频率、相移指数而进行判断，在检测孤岛过程中，主要有主动检测和被动检测两种方法。
在主动检测方法的使用时，第一步会通过并网逆变器的控制，然后输出功率、输出频率和相位会波动，在电网的实际运行中，电网具有自我平衡的能力，干扰不能被检测到，而在电网工作停止时，逆变器的干扰迅速积累，并超过网络允许范围，触摸电路保护，使用这种方法进行检测，有检测盲区小，检测精度高的优点。
而被动检测方法的使用是在公共电网工作停止后，根据并网逆变器的输出电压、输出频率，判断孤岛，使用此方法具有简单、方便的实现判断的优势，但在当电网的电力系统负荷和输出功率一样时，此方法将失败。
浅析光伏发电系统并网技术与反孤岛策略
浅析光伏发电系统并网技术与反孤岛策略作者：檀英来源：《建筑工程技术与设计》2014年第26期【摘要】本文主要描述了光伏发电系统并网的原理和控制技术，并对并网中的孤岛效应的影响和反孤岛策略进行了阐述。
【关键词】光伏发电系统；逆变器；孤岛效应；策略进入21世纪，随着全球经济增长引发的能源消耗的增长，能源供给与消耗的矛盾也日渐显现，节能减排的问题等问题已经成为全世界所面临的重大问题之一。
我国面临的最大挑战依然是人口、资源和环境问题，实现可持续发展的唯一选择就是全力提高资源的利用效率，最大限度地减少环境污染，太阳能在各种可再生能源技术中具有最理想的可持续发展特征，具有最丰富的资源和最清洁的发电过程，已经成为世界可再生能源发展的最大着力点和亮点。
2010年国务院将太阳能产业纳入国家加快培育和发展的战略性新兴产业，给予重点扶持，大力促进光伏发电产业发展规划的具体实施。
我国光伏发电并网取得了迅猛发展。
下面我就光伏发电系统并网及有关问题做个简要阐述。
一、光伏发电系统原理：（一）并网光伏发电系统的组成及其工作原理并网型太阳能光伏发电系统结构原理并网型光伏发电系统由太阳能电池组件方阵将光能转变成电能，并经直流配电箱进入并网逆变器，有些类型的并网型光伏系统还有配置蓄电池组存储直流电能。
并网逆变器由充放电控制、功率调节、交流逆变、并网保护切换等部分构成。
经逆变器输出的交流电供负载使用，多余的电能通过电力变压器等设备馈入公共电网（称为卖电）。
当并网光伏系统因天气原因发电量不足或自身用电量偏大时，可由公共电网向交流负载供电（称为卖电。
）（二）光伏发电系统入网规定光伏发电所利用的太阳能能力密度低，受季节和昼夜、气候及地理位置等影响大，当光伏发电系统并入电网时，对电网的运行控制带来了一定的困难。
因此我国对光伏发电系统入网做出了如下规定：1、谐波和波形畸变。
光伏发电站并网运行时，各次谐波应限制在一定百分比以内（如下表）。
此范围的偶次谐波应小于奇次谐波限制的25%。
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。
光伏并网柜的防孤岛保护
什么是"孤岛效应"?-光伏并网柜的防孤岛保护装置防孤岛保护是对分布式光伏电站有着重要保护作用的。
即当电网出现电压高、电压低、频率高、频率低故障时，光伏并网开关及时跳闸。
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。
什么是“孤岛效应”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、防孤岛保护·存在的意义据了解，在能源转型的目标下，各省可再生能源占比目标都在相应提高，加上最近光伏成本下降潜力可期，各省的初步规划对于光伏的发展有着非常积极的推动，尤其是光照资源优渥的西部以及东北地区，各省份年均新增规模高达1GW至5GW。
回望刚过去的五年，是中国光伏电站建设快速发展的一段历程，现在光伏行业正昂首阔步迈向新的征程。
根据光伏电站电压等级不同，配置防孤岛保护的要求也不一样。
0.4kV~10kV电压等级分布式光伏电站，只需逆变器具备快速监测孤岛并立即断开与电网连接的能力。
而对于35kV及以上电压等级的光伏电站，主电网继电保护装置必须保证主电网故障时切除光伏电站，此时应配备孤岛保护装置。
防孤岛保护：根据《光伏发电站接入电力系统技术规定》GB/T19964-2012第12.3.3条的规定：“光伏发电站应配置独立的防孤岛保护装置，动作时间应不大于2s。
”以及《光伏发电站接入电力系统设计规范》GB/T50866-2013第6.3.2条的规定：“光伏发电站需要配置独立的防孤岛保护装置，保证电网故障及检修时的安全”。
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。
光伏并网逆变器的孤岛效应保护原理介绍(甘电投金塔)
光伏并网逆变器的孤岛效应保护原理介绍
所谓“孤岛效应”是指当电网的部分线路因故障或维修而停电时，停电线路由所连的并网发电装置继续供电，并连同周围负载构成一个自给供电的孤岛的现象。
一般来说，孤岛效应可能对整个配电系统设备及用户端的设备造成不利的影响，主要包括：
电力公司输电线路维修人员的安全危害；
影响配电系统上的保护开关动作程序；
电力孤岛区域所发生的供电电压与频率的不稳定现象；
当电力公司供电恢复时所造成的相位不同步问题；
太阳能供电系统因单相供电而造成系统三相负载的欠相供电问题。
防止孤岛效应的基本点和关键点是电网断电的检测，为了能快速检测到电网断电，通常需要采用被动式和主动式两种“孤岛效应”检测方法，一旦确认电网失电，均会在几个周期内将逆变器与电网断开并停止逆变器的运行。
我司并网逆变器采用了主动式与被动式相结合的孤岛效应检测方法：
被动式孤岛效应检测方法：实时检测电网电压的幅值、频率和相位，当电网失电时，会在电网电压的幅值、频率和相位参数上，产生跳变信号，通过检测跳变信号来判断电网是否失电。
主动式孤岛效应检测方法：指对电网参数产生小干扰信号，通过检测反馈信号来判断电网是否失电。
我司并网逆变器采用的是主动频移反孤岛策略，通过对输出电流在并网点的频率进行小的扰动，当电网有电时，该扰动对电网电压的频
率没有任何影响，当电网失电时，该扰动将会引起电网电压频率发生较大变化，从而判断电网是否失电。
当并网逆变器检测到电网失电后，在0.2秒内停止运行并与电网断开。
当电网恢复供电时，并网逆变器并不会立即投入运行，而是需要持续检测电网信号在一段时间内完全正常(默认时间5分钟)，才重新投入并网运行。
并网逆变器孤岛效应保护流程简图。
单相单级光伏并网逆变器孤岛检测及反孤制岛控策略研究
单相单级光伏并网逆变器孤岛检测及反孤制岛控策略研究调研报告一、课题研究背景自步入21世纪以来,能源危机和环境问题成为困扰世界各国,制约各国经济社会可持续发展的两大难题。
为有效改善生存环境,促进世界经济发展,实现现代社会的可持续发展,可再生清洁能源的开发与利用正越来越被人类所重视。
太阳能因其可再生、无污染而被公认为未来理想的替代能源之一。
近年来,光伏并网发电作为太阳能的一种直接利用方式而备受关注,其中,光伏并网逆变器的相关技术成为研究的热点。
作为无污染的绿色能源,太阳能正逐渐取代传统化石能源。
而作为太阳能利用的主要形式,光伏并网发电必将得到迅猛发展。
分布式发电是21世纪电力行业发展的重要方向。
随着电网中分布式发电系统数量的日益增多,尤其是基于可再生能源的并网发电装置在分布式发电系统中应用的日益广泛,分布式发电系统发生孤岛效应的可能性增大,孤岛效应发生造成的危险已不容忽视。
对孤岛效应的研究已经进行了二十余年,但大多数都是针对并网逆变器系统的反孤岛保护和测试展开,而没有对分布式发电系统的孤岛效应进行全面而系统的研究。
二、课题研究意义我国与发达国家相比，虽然在太阳能电池产量和太阳能资源方面有着十分巨大的优势，但光伏并网发电技术却十分落后。
目前，我国90%以上的太阳能电池及其组件出口到欧洲和北美等发达国家，实际安装量不到5%，而且光伏发电的核心技术却主要依赖进口，光伏产业和光伏发电之间的发展严重失衡。
近两年，我国传统的光伏产业发展方式也面临着技术的制约以及国内外市场的考验，2011年10月，欧美对我国光伏产业进行的“双反”调查就证明了这一点。
因此，为了促进我国光伏产业的发展、增强光伏领域的核心竞争力、解决能源危机和环境污染等问题，深入开展光伏并网逆变技术的相关研究有着非常重要的现实意义和工程应用前景。
三、光伏并网逆变器概述光伏并网发电系统一般由太阳能光伏阵列、并网逆变器、控制器、储能装置以及本地负载等构成。
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。
光伏并网发电系统中孤岛现象的研究
光伏并 网发 电系统 中孤 岛现象 的研究
蔡志达
辽 河 油 田 电 力集 团公 司检 修 试验网发 电 系统 中的孤 岛效应 进 行 了 究，并 对反孤 岛效应 的方法进 行 分 研 析 ，提 出主 动频 率偏 移法和 双 向频率 的主 动
ａ ｄ ｈ ｍｅ ｈ ｄ ｏ ｉｖ ｒ ｅ ｉ ａ ｄ ｅ ｆ ｃ ． ｔ ｅ ｎ ｔ ｅ ｔ ｏ ｆ ｎ ｅ ｓ ｓ ｎ ｆ ｅ ｔ ｌ ｈ ａ ｔｃｅ ａ ａ ｙ ｅ ｔ ｅ ａ ｔｖ ｆ ｅ ｕ ｎ ｙ ｉｉ ｒ ｎ ｌ ｚ ｓ ｈ ｃ ｉ ｅ ｒ ｑ ｅ ｃ ｏ ｆ ｅ ｆｓｔ
中 图分类 号 ：Ｔ ６ ５ Ｍ１ 文献 标识 码 ：Ａ
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒｃ
２反孤岛效应方法的分析
太 阳能 并 网发 电系统通 常 经 由检 测输 出 电压 的幅值 改变 、频 率以 及相 位的偏 移等 方 式 来 判断孤 岛效 应 。 通 常孤 岛效 应 的检测分 成 被动 式检测 及 主动 式检 测 。被 动式 孤 岛效应 检测 方式就 是 通过 公共 电 网停 止 工作时 ，并 网逆 变器 的输 出 电压 、频率 、相位 或者 谐波 的改 变来 判断 孤 岛。其优 势 ：原理 比较 简单 且易 于实现 。 不足 ：当太 阳能 并 网发 电系统 的输 出功 率和 局部 的负载 功率 相等 时 ，此方 式就 会失效 。 主动 式孤 岛效应 检 测方式 就是 控制 并 网逆变 器 ，让它 的输 出功率 、频 率或 者相 位产 生扰 动 。在 公共 电网正 常运行 的时 候 ，因为 公共 电网具有 平衡能 力将无 法检测 到以 上扰 动 。 但是 当 公共 电网停止 工 作的时 候 ，并 网逆变 器所 输 出的扰 动会 迅速 的累 积然后 超过 并 网 标准 规定 的范 畴 ，进而 触发保 护 电路 。此法 优势 ：检 测精 度非 常高 并且 盲区 比较小 。不 足 ：此法 的控 制 比较复 杂同时 也 降低 了并 网 逆 变器 的输 出电能 品质 。 ２１ ．被动式 被 动式孤 岛检 测方 式的 原理是 ，在 公共 电网停 止工作 的时 候 ，并 网逆 变 器输 出电压 的 相位 以及谐 波都 会产 生变 化 ，所 以通 过对 这些 变化 的检 测就 能够 判断 出公共 电网是否 断 电 。一般按 照参 数的 不一 样分 ： ２ １１ 电压频 率孤 岛效 应检测 法 ．． 这 种方式 是检 测并 网逆 变器 的输 出 电压 和 公共 电网 电压 以及频 率正 常与 否来 判断孤 岛状 况 。 当公共 电网正 常工 作时 ，并 网逆变 器和公 共 电网连接 处 的 电压 以及 频率 不会发 生 变 化 ； 公共 电 网停 止 运行 时 ，倘若 并 网 当 逆 变 器在和 公共 电网断 电之 前输 出的 功率 以 及负载 不 匹配 ，那么并 网逆 变器 的输 出 电压 以及频 率都 会改 变 ，进 而 系统判 断发 生孤 岛 状 况 ，触发 保护 电路 。然而 如果 并 网逆变 器 的输 出功率 和负 载功率 一致 ，就 会 由于光伏 发电 系统的 电压和 频率 的改 变太 小而 检测 不
孤岛效应及反孤岛策略(精选优秀)PPT
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• 孤岛效应的两个必要条件： 有功功率匹配，无功功率匹配。
Pload P QloadQ
load inv0
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二、孤岛效应的可能性分析
图8-3 分布式发电功率匹配状况示意图
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功率匹配是针对一定的匹配误差带而言，孤 岛效应的发生则与功率匹配的持续时间有关。 因此孤岛效应的可能性可定义为：
功率匹配的次数持续时间
可能性 =
次/年
一年中功率匹配状况可能发生的相关时段(s)
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通过对安装有光伏并网系统的典型居民 小区的孤岛效应研究得出以下结论。
通常由于 Pload P QloadQ
当电网断电时，会引起系统的电压和频率的较大 变化，因而通过对系统电压和频率的检测，可很 容易的2021/6/3
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而如果 Pload =P、Qload =Q，当电网断电时， PCC处电压和频率的变化很小，很难再通过对 系统的电压和频率的检测来判断孤岛的发生，
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二、过/欠频率反孤岛策略
2. 孤岛系统被重新接入电网时，可能损坏 孤岛系统中分布式发电系统。
3. 孤岛效应可能导致故障不能清除，对电 网设备造成损坏。
4. 孤岛效应可能会给相关人员带来电击的 危险。
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一、孤岛效应的发生机理
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2.1.1孤岛效应的发生与检测 2.1.1.1孤岛效应发生的机理 下面以典型的并网光伏发电系统为例分析其孤岛效应发生的机 理，阐述孤岛效应发生的必要条件。
图是并网光伏发电系统的功率流图，并网光伏发电系统由光伏阵 列和逆 变器组成，该发电系统通常通过一台变压器（可能安装在逆 变器外或不安装）和断路器QF连接到电网。当电网正常运行时，假设 图7-2系统中的逆变器工作 于单位功率因数正弦波控制模式，而相关 的局部负载用并联RLC电路来模拟，并且假设逆变器向负载提供的有 功功率、无功功率分别为P、Q,电网向负载提 供的有功功率、无功功 率分别为AP、AQ,负载需求的有功功率、无功功率为Pload、Qload 。
《太阳能光伏发电及其逆变控制》
项目三ห้องสมุดไป่ตู้光伏发电系统
— —2 孤岛效应及反孤岛策略
2.1孤岛效应的基本问题
相对于离网光伏发电系统而言，并网光伏发电系统在运行时具有较高 的光伏 电能利用率，然而由于并网光伏发电系统直接将光伏阵列发出的电 能逆变后馈送 到电网，因此在工作时必须满足并网的技术要求，以确保系 统安装者的安全以及 电网的可靠运行。对于通常系统工作时可能出现的功 率器件过电流、功率器件过 热、电网过/欠电压等故障状态，比较容易通过 硬件电路与软件配合进行检测、 识别并处理。但对于并网光伏发电系统来 说，还应考虑一种特殊故障状态下的应 对方案，这种特殊故障状态就是所 谓的孤岛效应。
2.1.2孤岛效应发生的可能性与危险性 孤岛效应的发生可能会带来一系列危害，其中给相关人员带来的电 击危险应当是最严重的，因此这里提到的危险性主要是指孤岛效应产生 电击的危险性。 2.1.2.1可能性分析 对孤岛效应发生的可能性认识常存在两种极端：一方面，孤岛效应 被认为是可能性很小的事件，不需要特别考虑；另一方面，仅理论上的 分析都足以使人们 对孤岛效应发生的可能性引起重视。实际上，孤岛效 应发生的可能性介于两种极 端观点之间。研究孤岛效应发生可能性的主 要困难是缺少孤岛效应发生的频率、 持续时间以及发生时带来危险的实 际数据，并且关于孤岛效应的讨论不少还是基 于个人的“感觉”或“直 觉”。 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：
2.1.1. 2孤岛效应的检测
了解岛效应发生的机理后，重要的是要能够及时而有效地检测出孤岛 效应，即 1）必须能够检测出不同形式的孤岛系统，每个孤岛系统可能由不同的负 载 和分布式发电装置（如光伏发电、风力发电等）组成，其运行状 况可能存在很 大差异。一个可靠的反孤岛方案必须能够检测出所有 吋能的孤岛系统。 2）必须在规定时间内检测到孤岛效应。这主要是为了防止并网发电装置 不 同步的重合闸。空气开关通常在0.5 ~ Is的延迟后重新合上，反 孤岛方案必须在 重合闸发生之前使并网发电装置停止运行。
根据能量守恒定律，公共连接点（Point of Common Coupling，PCC) 处的功 率流具有以下规律： Pbad =P + AP (7-1) Qload=Q+AQ 当电网断电时，通常情况下，由于并网发电系统的输出功率和负载 功率之间 的巨大差异会引起系统的电压和频率的较大变化，因而通过对 系统电压和频率的 检测，可以很容易地检测到孤岛效应。但是如果逆变 器提供的功率与负载需求的 功率相匹配，那么当线路维修或故障而导致 网侧断路器 QF跳闸时，公共连接点（PCC)处电压和频率的变化很小，很 难通过对系统电 压和频率的检测来判断孤岛的发生，这样逆变器可能继 续向负载供电，从而形成 由并网光伏发电系统和周围负载构成的一个自 给供电的孤岛发电系统。 从以上分析可以看出，并网发电系统孤岛效应发生的必要条件是： 1）发电装置提供的有功功率与负载的有功功率相匹配； 2）发电装置提供的无功功率与负载的无功功率相匹配，即满足相位平 衡关系。
1）如果电网中并网光伏发电系统能够提供的最大功率约为夜间最小 负载的 2~3倍，那么负载与并网光伏发电系统功率匹配的状况就不会发生； 2）如果每个住户所安装的并网光伏发电系统的最大功率不超过400W, 功 率匹配状况也不会发生； 3）并网光伏发电系统的发电量不会显著影响功率匹配状况发生的频 率和 时间； 4）无论并网光伏发电系统发电量在总发电量中的比例高低，功率匹 配状况 发生的可能性都非常小； 5）功率匹配状况发生的可能性与连接到馈电线上的住户的数域无关； 6）低压电网中功率匹配状况发生的可能性小于10_6 ~丨0_5次/ 年； 7）功率匹配同时电网供电中断的可能性即孤岛效应发生的可能性几 乎为0。 以上研究结论表明：并网光伏发电系统中功率匹配状况发生的可能性 非常小，而孤岛效应发生的可能性几乎为0。 虽然荷兰相关机构在对某个典型居民区孤岛效应的研究中得出了孤岛 效应发 生的可能性几乎为0的结论，但是毕竟研究的范围有限，也不能满 足未来发展的 要求，因此孤岛效应作为一个技术问题，必须对其危险性 有足够的重视，并采用 适当的方案来加以防止或利用。
孤岛效应的发生会给系统设备和相关人员带来如下危害： 1)孤岛效应使电压及其频率失去控制，如果分布式发电系统中的发 电装置没有电压和频率的调节能力，且没有电压和频率保护继电器来限 制电压和频率的偏移，孤岛系统中的电压和频率将会发生较大的波动， 从而对电网和用户设备造 成损坏。 2）孤岛系统被重新接入电网时，由于重合W时系统中的分布式发电 装置可能与电网不同步而使电路断路器装置受到损坏，并且可能产生很 高的冲击电流，从而损害孤岛系统中的分布式发电装置，甚至导致电网 重新跳闸。 3）孤岛效应可能导致故障不能清除（如接地故障或相间短路故障）， 从而可能导致电网设备的损害，并且干扰电网正常供电系统的自动或手 动恢复。 4）孤岛效应使得一些被认为已经与所有电源断开的线路带电，这会 给相关人员（如电网维修人员和用户）带来电击的危险。 由上可知，当主电网跳闸时，分布式发电装置.的孤岛运行将对用户 以及配电 设备造成严重损害，因此在包括并网光伏发电等系统在内的分 布式发电系统中， 并网发电装置必须具备反孤岛保护的功能，即具有检 测孤岛效应并及时与电网切 离的功能。