论述分布式光伏发电系统的孤岛故障检测

论述分布式光伏发电系统的孤岛故障检测

发表时间：2019-06-11T17:41:10.070Z 来源：《电力设备》2019年第1期作者：朱增强[导读] 摘要：能源攸关国计民生。为了解决日益凸显的能源问题，人们把目光投向了以光伏、风力发电为代表的新能源。

（宁夏盐池光大新能源有限公司宁夏吴忠 751504）摘要：能源攸关国计民生。为了解决日益凸显的能源问题，人们把目光投向了以光伏、风力发电为代表的新能源。其中光伏发电得到最广泛的应用。随着光伏发电系统数量的增多，会给原配电网的安全及稳定性带来一系列的危害，这其中主要的影响就是孤岛效应。为了最大可能的减小孤岛效应的危害，研究性能良好的孤岛检测方法有着重要的现实作用。本文针对分布式光伏发电系统的孤岛故障检测进行

了研讨，以供参考。

关键词：分布式；光伏发电系统；孤岛故障；检测分布式光伏发电系统具有生产成本低、原料资源丰富、环保无污染、发电设备寿命长、能源效率转换率高等诸多优点，在燃料资源日益衰竭、用电高峰期电力负荷急剧增大的今天，作为集中供电模式的重要补充，分布式光伏发电系统具有广阔的发展空间和巨大的应用价值。然而，孤岛效应对于公共电网、负荷、发电系统本身都具有不利影响，从电网的安全性和可靠性角度出发，及时检测出孤岛运行状态并停止逆变器的运行是非常必要的。研究准确、可靠而又快速的孤岛检测方式是并网逆变器实现反孤岛功能的前提，具有重要的理论与应用价值。下文主要对分布式光伏发电系统的孤岛故障检测进行分析。 1分布式光伏发电系统的孤岛故障检测的必要性分布式光伏发电系统在具有给电网供电功能的同时，其还具有对本地负载供电的作用，当上级电网发生故障而停电的情况下，会失去与光伏发电系统的联系，但此时光伏发电系统仍具有给本地负载供电的作用，此时就出现自持供电的孤岛即孤岛故障，孤岛故障的发生不仅会对电力检修人员的生命健康构成严重的威胁，而且也会影响本地负载和相关电力设备的运行，甚至使其直接被损坏，所以要保证分布式光伏发电系统引用的可靠性和安全性，必须对孤岛故障有效的检测。 2分布式光伏发电系统的控制分析

在我国应用光伏发电分布式发电技术的过程中，运用互联网技术进行控制是一种十分有效的方法，互联网技术可以实时监测和调控不同容量的光伏发电原件，保证他们的输出和发电占比率在一致的水平，整体上保证电网电压的稳定和平衡，从而实现信息的共享和控制，增强对于电网发电系统中输电设备及电能变化设备的调节。但这种方法应用过程中，需要注重两方面的问题：首先在于影响光伏发电技术输出功率的原因是多元的，怎样在当前我国所有的技术上进行系统设备的调节是需要考虑的；其次需要在光伏发电应用过程中对于部件的抗干扰性能进行整体提升，这两方面问题是需要提前思考的。对于上述问题来说，一方面可以采用均衡输出率的公式进行调控，让施工人员对于分布式光伏发电系统的互联网控制更加熟练；其中，均衡输出率的公式为：

其中n代表光伏发电单元的序列数；Pi代表序列数为i的光伏发电单元的实际输出功率；Pimax代表序列数为i的光伏发电单元所能输出的最大功率，其通常结合环境温度和光照强度估算获取；另一方面也要合理进行仿真的验证，笔者运用相关网络技术设计出包括4.16kV和13.8kV的仿真系统，而因为太阳光辐射系统会在一定程度上影响光伏发电技术的应用，笔者对于互联网控制太阳光有效辐射利用率的性能进行了确定。因为光伏发电技术中电流整体输出比率是直接相关的，所以可以进行不同能量节点输出功率的控制，从而实现均衡稳定的控制。但是因为这种分布式光伏发电技术中的变量不能够通过设备进行直接读取，因此需要施工人员实时的监控系统，对于输出功率的波动进行有效的反馈，并结合观测结果来调节，保证分布式光伏发电技术需要让节点输出功率达到一定标准，当地的控制器也需要结合网络控制器进行实际设置，在仿真的结构中才可以更好的结合辐射曲线进行矫正。当前我国互联网控制光伏发电技术的应用范围也在不断地扩大，对其稳定均衡的应用是需要不断深化开展的。 3分布式光伏发电系统的孤岛故障检测分析 3.1分布式光伏发电系统的孤岛故障分布式光伏发电技术在一方面有着电网供电功能，另一方面可以对本地的负载进行供电。一旦上级的电能网络产生运行故障，整体停电会让其与光伏发电技术相联系，但光伏发电技术在停电状态下依旧可以为当地负载进行供电。这种现象所导致自持供电系统的孤岛称为“孤岛故障”，这种情况的产生会对检修人员的生命安全有着一定的威胁，还会较为影响本地的电力设备运行，降低设备使用寿命。因此在分布式光伏发电技术应用过程中，孤岛故障的及时检测以及处理、预防是十分重要的，其可以有效提升设备系统的可靠安全性。

3.2分布式光伏发电系统的孤岛故障检测方法 3.2.1被动检测

所谓分布式光伏发电系统的被动检测，即是通过检测有无同时期的过、欠电压，从而判断是否有过、前频率，这种检测技术用采集PCC的电流信号方式进行相位、幅度等信息的检测，判断有无孤岛故障的情况出现。在笔者的实践调查中发现这方面的检测存在盲区，不能够有效保证检测准确性。光伏发电机技术检测盲区也主要是逆变器的产生，其会使整体电流电压的输出功率和本地负载消耗出现紊乱，这种出现孤岛故障的问题会导致即使检测处电压和频率无变化，整体的被动检测就会产生误差，不能够发挥预期作用。

3.2.2主动监测

此种方法使直接对光伏逆变器输出电流频率扰动，使其波形产生一定的变化，出现零电流漂移，通过PCC处电压与电流的变化情况判定是否出现孤岛故障，其主要利用公式

表示，其中I0代表参考电流的幅值；

代表上个时刻相同采集获取的电压频率；Δf代表频率扰动的程度，此方法在频率扰动量合理的情况下，可以有效地避免检测盲区，保证检测的准确性，但此方法会对光伏逆变器输出电能的质量产生一定的影响，而且在频率扰动的方向存在差异的情况下会使检测的结果受到影响。输出功率扰动法，此方法主要是对分布式光伏发电系统输出功率进行周期性的干扰，通过判断PCC处电压在扰动的过程中是否会发生变化，实现对孤岛故障的检测，其可以表示为

其中Iref代表光伏发电逆变器的输出参考电流；I0代表而定电流值；ΔI代表周期性的扰动程度；w0代表基准角频率；θ0代表初始相位，此检测方法在应用的过程中并不会使输出的电能质量下降，而且可操作性较强，但其在扰动的过程中相互抵消的可能性较大，会直接影响检测结果的准确性，另外可能会冲击局部电网，使电网整体的可靠性受到影响。

3.2.3自适应相位漂移法

这种自适应的相位漂移方法主要是针对电流参考值相位输入产生干扰的现象，其效果在于可以让孤岛故障产生之后进行自适应的相位漂移，所以检测位的电压频率就会发生变化，在这之后可以运用被动检测方法进行检测，结果也较为可靠。这种方式在一定程度上是将被动检测和主动检测相结合的，因为对盲区有着针对性的消除，所以整体检测结果是更为理想的，自适应的相位漂移发有着较为复杂的过程，同时参与检测的施工人员也要有相关专业的知识素养。

结语

综上所述，当前我国企业已经认识到分布式光伏发电技术在能源利用方面的重要性，并且进行了一系列有规模、有重点的尝试，分布式光伏发电技术在一方面有着电网供电功能，另一方面可以对本地的负载进行供电，但因为并网发电原理的影响，整体上没有达到预期效果，对分布式光伏发电系统有效控制和重视孤岛故障检测问题可以有效提升效果。

参考文献：

[1]谢东.分布式发电多逆变器并网孤岛检测技术研究[D]．合肥：合肥工业大学，2014.

[2]赵子琼.分布式光伏发电系统孤岛检测技术的研究[D].广州：华南理工大学，2015

作者简介：

朱增强（1986-09-13），男，汉族，助理工程师，本科学历，研究方向：关于光伏电站孤单保护技术的分析