光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)孤島效應(yīng)分析

（國(guó)網(wǎng)紹興供電公司，浙江 紹興 312000）

摘要：隨著環(huán)境問題和能源問題的日益突出，各個(gè)國(guó)家都在積極開發(fā)新能源，對(duì)光伏并網(wǎng)發(fā)電設(shè)備的使用逐漸頻繁，出現(xiàn)孤島效應(yīng)的概率也逐漸增加，孤島效應(yīng)造成的危險(xiǎn)引起了各方面人員的廣泛重視，對(duì)孤島問題的解決已經(jīng)成為了電網(wǎng)系統(tǒng)的管理重點(diǎn)。基于此文章對(duì)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中孤島效應(yīng)進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：光伏并網(wǎng)；發(fā)電系統(tǒng)；孤島效益；效應(yīng)分析

中圖分類號(hào)：TM615文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2014）22-0129-02在電網(wǎng)有誤操作、電氣故障出現(xiàn)或者自然因素出現(xiàn)供電中斷的情況時(shí)，和公共電網(wǎng)連接的各個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)無法及時(shí)的將停電現(xiàn)象檢測(cè)出來，會(huì)導(dǎo)致光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)某個(gè)區(qū)域單獨(dú)進(jìn)行供電，出現(xiàn)無法通過電力部門控制的孤島效應(yīng)，此情況出現(xiàn)會(huì)降低電網(wǎng)的安全標(biāo)準(zhǔn)，使得頻率超出了規(guī)定的范圍，會(huì)對(duì)孤島上的檢修人員和設(shè)備的安全造成大的安全隱患，因此對(duì)孤島效應(yīng)的控制策略和檢測(cè)方法進(jìn)行研究，有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1出現(xiàn)孤島效應(yīng)的主要原因

圖1光伏系統(tǒng)并網(wǎng)等效電路圖

通常情況下，可以使用RLC并聯(lián)電路模擬光伏發(fā)電系統(tǒng)的負(fù)載，假如負(fù)載接入點(diǎn)的電壓頻率和電壓分別為f和U，輸出的無功功率和有功功率分別為Qpv和Ppv，負(fù)載吸收的無功功率和有功功率分別為QL和PL，負(fù)載和光伏系統(tǒng)直接的功率偏差分別使用△P和△Q表示，那么光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)的等效電路如圖1所示。在光伏系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)為正常時(shí)，負(fù)載端電壓是受公共電網(wǎng)電壓制約的，而不是受并網(wǎng)逆變器輸出電壓影響，當(dāng)電網(wǎng)有異常情況出現(xiàn)時(shí)，一旦逆變器的負(fù)載和輸出功率不匹配，就會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)光伏系統(tǒng)的無功功率和有功功率出現(xiàn)比較大的變化，進(jìn)而導(dǎo)致負(fù)載頻率和負(fù)載電壓出現(xiàn)較大的變化，電壓頻率和副值會(huì)在限定值以上，此時(shí)，檢測(cè)系統(tǒng)就很容易出現(xiàn)孤島，控制系統(tǒng)會(huì)立即把電網(wǎng)和逆變器切斷，使光伏系統(tǒng)停止電能的輸出。在光伏發(fā)電系統(tǒng)的負(fù)載消耗功率和輸出功率平衡時(shí)，由于電網(wǎng)頻率f和RLC組成的負(fù)載諧振頻率相同，次數(shù)并網(wǎng)逆變器的并網(wǎng)輸出電流為零，當(dāng)負(fù)載功率和并網(wǎng)逆變器的輸出功率相同時(shí)，很難對(duì)孤島效應(yīng)進(jìn)行檢測(cè)，此時(shí)就會(huì)進(jìn)入到檢測(cè)盲區(qū)，導(dǎo)致光伏發(fā)電系統(tǒng)和負(fù)載進(jìn)入到孤島運(yùn)行的狀態(tài)。

2防止出現(xiàn)孤島效應(yīng)的方法

一般情況下，會(huì)通過對(duì)電壓幅指數(shù)、頻率情況、相位偏移情況判斷并網(wǎng)系統(tǒng)中的孤島效應(yīng)，在對(duì)孤島效應(yīng)進(jìn)行檢測(cè)的過程中，主要有主動(dòng)檢測(cè)和被動(dòng)檢測(cè)兩種方法。在使用主動(dòng)方法進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，會(huì)先將并網(wǎng)逆變器控制住，然后使輸出功率、輸出頻率、相位出現(xiàn)擾動(dòng)的情況，在電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行的過程中，由于電網(wǎng)具有自我平衡的能力，擾動(dòng)不能檢測(cè)出來，而在電網(wǎng)工作停止時(shí)，并網(wǎng)逆變器的擾動(dòng)會(huì)迅速積累，并超過并網(wǎng)的規(guī)定范圍，觸動(dòng)電路保護(hù)，使用這種方法進(jìn)行檢測(cè)，具有檢測(cè)盲區(qū)小，檢測(cè)準(zhǔn)確度高的優(yōu)點(diǎn)。但是使用這種方法操作比較復(fù)雜，并網(wǎng)逆變器輸出的電能品質(zhì)也會(huì)降低。而使用被動(dòng)的檢測(cè)方法，在公共電網(wǎng)的工作停止后，根據(jù)并網(wǎng)逆變的電壓輸出情況、頻率輸出情況、相位情況對(duì)孤島進(jìn)行判斷，使用這種方法進(jìn)行判斷具有實(shí)施簡(jiǎn)單方便的優(yōu)點(diǎn)，但是在并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的局部負(fù)載和輸出功率相同的時(shí)候，這種方法會(huì)失效。

2.1主動(dòng)式孤島效益的檢測(cè)方法

周期擾動(dòng)可以通過主動(dòng)檢測(cè)的方法輸出來，在正常運(yùn)行的過程中，由于公共電網(wǎng)平衡會(huì)使并網(wǎng)逆變器和公共電網(wǎng)進(jìn)行同步輸出，在公共電網(wǎng)斷點(diǎn)的情況下，會(huì)逐漸積累一定量的擾動(dòng)，直到超出并網(wǎng)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的范圍，此時(shí)就可以判斷為電網(wǎng)公共故障，當(dāng)前主要使用滑動(dòng)頻率移相法、輸出功率變化測(cè)量法、主動(dòng)頻率偏移法等主動(dòng)檢測(cè)的方法對(duì)孤島效應(yīng)進(jìn)行檢測(cè)。

2.1.1功率變化檢測(cè)法。公路變化檢測(cè)法，指的是向并網(wǎng)逆變器輸出施加擾動(dòng)，考慮到電網(wǎng)具有自我平衡的能力，無法干擾負(fù)載功率，為了可以將負(fù)載側(cè)的擾動(dòng)順利檢測(cè)出來，需要公共電網(wǎng)有斷點(diǎn)出現(xiàn)，并由孤島效應(yīng)產(chǎn)生后進(jìn)行檢測(cè)，由于使用這種方法進(jìn)行檢測(cè)時(shí)盲區(qū)比較小，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)會(huì)被太陽光等外界因素干擾，導(dǎo)致系統(tǒng)的輸出功率持續(xù)波動(dòng)，此時(shí)就相當(dāng)于對(duì)并網(wǎng)逆變器出現(xiàn)了功率擾動(dòng)，對(duì)太陽能陣列和并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的效率造成了比較大的影響。

2.1.2主動(dòng)頻率偏移法進(jìn)行檢測(cè)。目前，主動(dòng)頻率偏移法是使用比較普遍的一種檢查方法，主要是按照以下原理進(jìn)行檢測(cè)的：（1）在公共電網(wǎng)正常運(yùn)行的情況下，由于鎖相環(huán)電路有自我修正的功能，會(huì)將公共電網(wǎng)電壓的頻率和并網(wǎng)逆變器輸出電壓的頻率控制在比較小的范圍中。（2）光伏發(fā)電系統(tǒng)通過對(duì)并網(wǎng)逆變器進(jìn)行控制，可以將公共電網(wǎng)電壓和輸出電壓的頻率出現(xiàn)一定的誤差。（3）在公共電網(wǎng)故障下，并網(wǎng)逆變器的輸出電壓頻率會(huì)發(fā)生變化，然后在一個(gè)工頻周期內(nèi)，光伏發(fā)電系統(tǒng)會(huì)將輸出電壓頻率作為基準(zhǔn)值，然后將給出的誤差累計(jì)，控制好輸出電壓的頻率，使并網(wǎng)逆變器和電網(wǎng)電壓的頻率誤差提高，不斷對(duì)這個(gè)過程進(jìn)行反復(fù)，當(dāng)并網(wǎng)逆變器輸出端電壓在規(guī)定值以外時(shí)，就會(huì)將保護(hù)電路處罰，將公共電網(wǎng)和并網(wǎng)逆變器斷開。由于并網(wǎng)逆變器的輸出頻率會(huì)受到相同方向上的干擾信號(hào)進(jìn)行干擾，在并網(wǎng)逆變器負(fù)載的影響下，當(dāng)公共電網(wǎng)有斷點(diǎn)情況出現(xiàn)時(shí)，就有可能出現(xiàn)反向的輸出電壓頻率，在這種情況下，就會(huì)導(dǎo)致并網(wǎng)逆變器輸出頻率不正確，如果時(shí)間過長(zhǎng)，就會(huì)出現(xiàn)孤島效應(yīng)。在特殊情況下，擾動(dòng)頻率會(huì)被并行逆變器輸出功率平衡，出現(xiàn)孤島漏判的情況。

2.2使用被動(dòng)檢測(cè)的方法進(jìn)行孤島效應(yīng)檢測(cè)

當(dāng)電網(wǎng)沒有運(yùn)行時(shí)，輸出電壓和并網(wǎng)逆變器諧波會(huì)有變化出現(xiàn)，被動(dòng)檢測(cè)的方法就是根據(jù)這些變化情況判斷出是否出現(xiàn)了公共電網(wǎng)斷點(diǎn)的情況。

2.2.1相位偏移法檢測(cè)孤島效應(yīng)。通過對(duì)電壓相位情況、電流相位情況、逆變器輸出電流的變化進(jìn)行更改，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)孤島效應(yīng)的方法就叫做相位偏移檢測(cè)。在公共電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，逆變器和公共電網(wǎng)的輸出電流同相同頻，在電網(wǎng)停止工作時(shí)，控制電路會(huì)影響輸出電流和逆變器輸出電壓的相位差，使相位出現(xiàn)大的偏移，出現(xiàn)公共電網(wǎng)故障，在這個(gè)時(shí)候，需要斷開太陽能和電網(wǎng)的發(fā)電系統(tǒng)。

2.2.2電壓頻率孤島效應(yīng)的檢測(cè)方法。使用這種方法檢測(cè)公共電壓的電壓、頻率以及并網(wǎng)逆變器的輸出電壓，然后對(duì)孤島狀況進(jìn)行判斷，在公共電網(wǎng)持續(xù)處于正常運(yùn)行的情況時(shí)，并網(wǎng)逆變器和公共電網(wǎng)連接位置的電壓和頻率不會(huì)出現(xiàn)變化。當(dāng)公共電網(wǎng)停止運(yùn)行時(shí)，假如并網(wǎng)逆變器和輸出功率不匹配，并網(wǎng)逆變器的輸出頻率和電壓就會(huì)產(chǎn)生改變，此時(shí)判斷系統(tǒng)就會(huì)有孤島效應(yīng)出現(xiàn)，會(huì)將保護(hù)電路打開，在并網(wǎng)逆變器的輸出功率和負(fù)載功率不一致的時(shí)候，就會(huì)因?yàn)楣夥l(fā)電系統(tǒng)的頻率和電壓變化不大，而無法檢測(cè)到。

2.2.3使用電壓諧波對(duì)孤島效應(yīng)進(jìn)行檢測(cè)。電壓諧波檢測(cè)孤島效應(yīng)的方法主要是利用逆變器輸出電壓的諧波量進(jìn)行檢測(cè)，從而對(duì)孤島的狀態(tài)進(jìn)行判斷，一般這種方法在控制電流的逆變器上進(jìn)行使用，由于電流控制型逆變器會(huì)考慮電公共電網(wǎng)的電壓情況，當(dāng)有電網(wǎng)故障產(chǎn)生時(shí)，由于公共電網(wǎng)的支持缺失，逆變器輸出電壓波就會(huì)有失真的情況產(chǎn)生，波形也會(huì)作為輸出電流的參考波形反饋到并網(wǎng)逆變器上，極大的增加了并網(wǎng)逆變器的輸出電壓瀉波，進(jìn)而對(duì)孤島狀態(tài)進(jìn)行判斷，雖然使用這種方法確實(shí)有效，但是在實(shí)際的過程中，很難確定出具體的諧波觸發(fā)值。

3結(jié)語

本文通過對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)孤島效應(yīng)的產(chǎn)生原理進(jìn)行分析，對(duì)各種常用的并網(wǎng)控制檢測(cè)孤島效應(yīng)產(chǎn)生的特點(diǎn)進(jìn)行分析，對(duì)以后檢測(cè)分布式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)孤島效應(yīng)有深遠(yuǎn)的意義。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：趙國(guó)波（1976—）男，浙江諸暨人，國(guó)網(wǎng)紹興供電公司助理工程師，研究方向：電力營(yíng)銷。

endprint

（國(guó)網(wǎng)紹興供電公司，浙江 紹興 312000）

摘要：隨著環(huán)境問題和能源問題的日益突出，各個(gè)國(guó)家都在積極開發(fā)新能源，對(duì)光伏并網(wǎng)發(fā)電設(shè)備的使用逐漸頻繁，出現(xiàn)孤島效應(yīng)的概率也逐漸增加，孤島效應(yīng)造成的危險(xiǎn)引起了各方面人員的廣泛重視，對(duì)孤島問題的解決已經(jīng)成為了電網(wǎng)系統(tǒng)的管理重點(diǎn)。基于此文章對(duì)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中孤島效應(yīng)進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：光伏并網(wǎng)；發(fā)電系統(tǒng)；孤島效益；效應(yīng)分析

中圖分類號(hào)：TM615文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2014）22-0129-02在電網(wǎng)有誤操作、電氣故障出現(xiàn)或者自然因素出現(xiàn)供電中斷的情況時(shí)，和公共電網(wǎng)連接的各個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)無法及時(shí)的將停電現(xiàn)象檢測(cè)出來，會(huì)導(dǎo)致光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)某個(gè)區(qū)域單獨(dú)進(jìn)行供電，出現(xiàn)無法通過電力部門控制的孤島效應(yīng)，此情況出現(xiàn)會(huì)降低電網(wǎng)的安全標(biāo)準(zhǔn)，使得頻率超出了規(guī)定的范圍，會(huì)對(duì)孤島上的檢修人員和設(shè)備的安全造成大的安全隱患，因此對(duì)孤島效應(yīng)的控制策略和檢測(cè)方法進(jìn)行研究，有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1出現(xiàn)孤島效應(yīng)的主要原因

圖1光伏系統(tǒng)并網(wǎng)等效電路圖

通常情況下，可以使用RLC并聯(lián)電路模擬光伏發(fā)電系統(tǒng)的負(fù)載，假如負(fù)載接入點(diǎn)的電壓頻率和電壓分別為f和U，輸出的無功功率和有功功率分別為Qpv和Ppv，負(fù)載吸收的無功功率和有功功率分別為QL和PL，負(fù)載和光伏系統(tǒng)直接的功率偏差分別使用△P和△Q表示，那么光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)的等效電路如圖1所示。在光伏系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)為正常時(shí)，負(fù)載端電壓是受公共電網(wǎng)電壓制約的，而不是受并網(wǎng)逆變器輸出電壓影響，當(dāng)電網(wǎng)有異常情況出現(xiàn)時(shí)，一旦逆變器的負(fù)載和輸出功率不匹配，就會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)光伏系統(tǒng)的無功功率和有功功率出現(xiàn)比較大的變化，進(jìn)而導(dǎo)致負(fù)載頻率和負(fù)載電壓出現(xiàn)較大的變化，電壓頻率和副值會(huì)在限定值以上，此時(shí)，檢測(cè)系統(tǒng)就很容易出現(xiàn)孤島，控制系統(tǒng)會(huì)立即把電網(wǎng)和逆變器切斷，使光伏系統(tǒng)停止電能的輸出。在光伏發(fā)電系統(tǒng)的負(fù)載消耗功率和輸出功率平衡時(shí)，由于電網(wǎng)頻率f和RLC組成的負(fù)載諧振頻率相同，次數(shù)并網(wǎng)逆變器的并網(wǎng)輸出電流為零，當(dāng)負(fù)載功率和并網(wǎng)逆變器的輸出功率相同時(shí)，很難對(duì)孤島效應(yīng)進(jìn)行檢測(cè)，此時(shí)就會(huì)進(jìn)入到檢測(cè)盲區(qū)，導(dǎo)致光伏發(fā)電系統(tǒng)和負(fù)載進(jìn)入到孤島運(yùn)行的狀態(tài)。

2防止出現(xiàn)孤島效應(yīng)的方法

一般情況下，會(huì)通過對(duì)電壓幅指數(shù)、頻率情況、相位偏移情況判斷并網(wǎng)系統(tǒng)中的孤島效應(yīng)，在對(duì)孤島效應(yīng)進(jìn)行檢測(cè)的過程中，主要有主動(dòng)檢測(cè)和被動(dòng)檢測(cè)兩種方法。在使用主動(dòng)方法進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，會(huì)先將并網(wǎng)逆變器控制住，然后使輸出功率、輸出頻率、相位出現(xiàn)擾動(dòng)的情況，在電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行的過程中，由于電網(wǎng)具有自我平衡的能力，擾動(dòng)不能檢測(cè)出來，而在電網(wǎng)工作停止時(shí)，并網(wǎng)逆變器的擾動(dòng)會(huì)迅速積累，并超過并網(wǎng)的規(guī)定范圍，觸動(dòng)電路保護(hù)，使用這種方法進(jìn)行檢測(cè)，具有檢測(cè)盲區(qū)小，檢測(cè)準(zhǔn)確度高的優(yōu)點(diǎn)。但是使用這種方法操作比較復(fù)雜，并網(wǎng)逆變器輸出的電能品質(zhì)也會(huì)降低。而使用被動(dòng)的檢測(cè)方法，在公共電網(wǎng)的工作停止后，根據(jù)并網(wǎng)逆變的電壓輸出情況、頻率輸出情況、相位情況對(duì)孤島進(jìn)行判斷，使用這種方法進(jìn)行判斷具有實(shí)施簡(jiǎn)單方便的優(yōu)點(diǎn)，但是在并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的局部負(fù)載和輸出功率相同的時(shí)候，這種方法會(huì)失效。

2.1主動(dòng)式孤島效益的檢測(cè)方法

周期擾動(dòng)可以通過主動(dòng)檢測(cè)的方法輸出來，在正常運(yùn)行的過程中，由于公共電網(wǎng)平衡會(huì)使并網(wǎng)逆變器和公共電網(wǎng)進(jìn)行同步輸出，在公共電網(wǎng)斷點(diǎn)的情況下，會(huì)逐漸積累一定量的擾動(dòng)，直到超出并網(wǎng)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的范圍，此時(shí)就可以判斷為電網(wǎng)公共故障，當(dāng)前主要使用滑動(dòng)頻率移相法、輸出功率變化測(cè)量法、主動(dòng)頻率偏移法等主動(dòng)檢測(cè)的方法對(duì)孤島效應(yīng)進(jìn)行檢測(cè)。

2.1.1功率變化檢測(cè)法。公路變化檢測(cè)法，指的是向并網(wǎng)逆變器輸出施加擾動(dòng)，考慮到電網(wǎng)具有自我平衡的能力，無法干擾負(fù)載功率，為了可以將負(fù)載側(cè)的擾動(dòng)順利檢測(cè)出來，需要公共電網(wǎng)有斷點(diǎn)出現(xiàn)，并由孤島效應(yīng)產(chǎn)生后進(jìn)行檢測(cè)，由于使用這種方法進(jìn)行檢測(cè)時(shí)盲區(qū)比較小，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)會(huì)被太陽光等外界因素干擾，導(dǎo)致系統(tǒng)的輸出功率持續(xù)波動(dòng)，此時(shí)就相當(dāng)于對(duì)并網(wǎng)逆變器出現(xiàn)了功率擾動(dòng)，對(duì)太陽能陣列和并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的效率造成了比較大的影響。

2.1.2主動(dòng)頻率偏移法進(jìn)行檢測(cè)。目前，主動(dòng)頻率偏移法是使用比較普遍的一種檢查方法，主要是按照以下原理進(jìn)行檢測(cè)的：（1）在公共電網(wǎng)正常運(yùn)行的情況下，由于鎖相環(huán)電路有自我修正的功能，會(huì)將公共電網(wǎng)電壓的頻率和并網(wǎng)逆變器輸出電壓的頻率控制在比較小的范圍中。（2）光伏發(fā)電系統(tǒng)通過對(duì)并網(wǎng)逆變器進(jìn)行控制，可以將公共電網(wǎng)電壓和輸出電壓的頻率出現(xiàn)一定的誤差。（3）在公共電網(wǎng)故障下，并網(wǎng)逆變器的輸出電壓頻率會(huì)發(fā)生變化，然后在一個(gè)工頻周期內(nèi)，光伏發(fā)電系統(tǒng)會(huì)將輸出電壓頻率作為基準(zhǔn)值，然后將給出的誤差累計(jì)，控制好輸出電壓的頻率，使并網(wǎng)逆變器和電網(wǎng)電壓的頻率誤差提高，不斷對(duì)這個(gè)過程進(jìn)行反復(fù)，當(dāng)并網(wǎng)逆變器輸出端電壓在規(guī)定值以外時(shí)，就會(huì)將保護(hù)電路處罰，將公共電網(wǎng)和并網(wǎng)逆變器斷開。由于并網(wǎng)逆變器的輸出頻率會(huì)受到相同方向上的干擾信號(hào)進(jìn)行干擾，在并網(wǎng)逆變器負(fù)載的影響下，當(dāng)公共電網(wǎng)有斷點(diǎn)情況出現(xiàn)時(shí)，就有可能出現(xiàn)反向的輸出電壓頻率，在這種情況下，就會(huì)導(dǎo)致并網(wǎng)逆變器輸出頻率不正確，如果時(shí)間過長(zhǎng)，就會(huì)出現(xiàn)孤島效應(yīng)。在特殊情況下，擾動(dòng)頻率會(huì)被并行逆變器輸出功率平衡，出現(xiàn)孤島漏判的情況。

2.2使用被動(dòng)檢測(cè)的方法進(jìn)行孤島效應(yīng)檢測(cè)

當(dāng)電網(wǎng)沒有運(yùn)行時(shí)，輸出電壓和并網(wǎng)逆變器諧波會(huì)有變化出現(xiàn)，被動(dòng)檢測(cè)的方法就是根據(jù)這些變化情況判斷出是否出現(xiàn)了公共電網(wǎng)斷點(diǎn)的情況。

2.2.1相位偏移法檢測(cè)孤島效應(yīng)。通過對(duì)電壓相位情況、電流相位情況、逆變器輸出電流的變化進(jìn)行更改，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)孤島效應(yīng)的方法就叫做相位偏移檢測(cè)。在公共電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，逆變器和公共電網(wǎng)的輸出電流同相同頻，在電網(wǎng)停止工作時(shí)，控制電路會(huì)影響輸出電流和逆變器輸出電壓的相位差，使相位出現(xiàn)大的偏移，出現(xiàn)公共電網(wǎng)故障，在這個(gè)時(shí)候，需要斷開太陽能和電網(wǎng)的發(fā)電系統(tǒng)。

2.2.2電壓頻率孤島效應(yīng)的檢測(cè)方法。使用這種方法檢測(cè)公共電壓的電壓、頻率以及并網(wǎng)逆變器的輸出電壓，然后對(duì)孤島狀況進(jìn)行判斷，在公共電網(wǎng)持續(xù)處于正常運(yùn)行的情況時(shí)，并網(wǎng)逆變器和公共電網(wǎng)連接位置的電壓和頻率不會(huì)出現(xiàn)變化。當(dāng)公共電網(wǎng)停止運(yùn)行時(shí)，假如并網(wǎng)逆變器和輸出功率不匹配，并網(wǎng)逆變器的輸出頻率和電壓就會(huì)產(chǎn)生改變，此時(shí)判斷系統(tǒng)就會(huì)有孤島效應(yīng)出現(xiàn)，會(huì)將保護(hù)電路打開，在并網(wǎng)逆變器的輸出功率和負(fù)載功率不一致的時(shí)候，就會(huì)因?yàn)楣夥l(fā)電系統(tǒng)的頻率和電壓變化不大，而無法檢測(cè)到。

2.2.3使用電壓諧波對(duì)孤島效應(yīng)進(jìn)行檢測(cè)。電壓諧波檢測(cè)孤島效應(yīng)的方法主要是利用逆變器輸出電壓的諧波量進(jìn)行檢測(cè)，從而對(duì)孤島的狀態(tài)進(jìn)行判斷，一般這種方法在控制電流的逆變器上進(jìn)行使用，由于電流控制型逆變器會(huì)考慮電公共電網(wǎng)的電壓情況，當(dāng)有電網(wǎng)故障產(chǎn)生時(shí)，由于公共電網(wǎng)的支持缺失，逆變器輸出電壓波就會(huì)有失真的情況產(chǎn)生，波形也會(huì)作為輸出電流的參考波形反饋到并網(wǎng)逆變器上，極大的增加了并網(wǎng)逆變器的輸出電壓瀉波，進(jìn)而對(duì)孤島狀態(tài)進(jìn)行判斷，雖然使用這種方法確實(shí)有效，但是在實(shí)際的過程中，很難確定出具體的諧波觸發(fā)值。

3結(jié)語

本文通過對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)孤島效應(yīng)的產(chǎn)生原理進(jìn)行分析，對(duì)各種常用的并網(wǎng)控制檢測(cè)孤島效應(yīng)產(chǎn)生的特點(diǎn)進(jìn)行分析，對(duì)以后檢測(cè)分布式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)孤島效應(yīng)有深遠(yuǎn)的意義。

參考文獻(xiàn)

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反孤島效應(yīng)控制策略特性分析[J]．電工電氣，2009，

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作者簡(jiǎn)介：趙國(guó)波（1976—）男，浙江諸暨人，國(guó)網(wǎng)紹興供電公司助理工程師，研究方向：電力營(yíng)銷。

endprint

（國(guó)網(wǎng)紹興供電公司，浙江 紹興 312000）

摘要：隨著環(huán)境問題和能源問題的日益突出，各個(gè)國(guó)家都在積極開發(fā)新能源，對(duì)光伏并網(wǎng)發(fā)電設(shè)備的使用逐漸頻繁，出現(xiàn)孤島效應(yīng)的概率也逐漸增加，孤島效應(yīng)造成的危險(xiǎn)引起了各方面人員的廣泛重視，對(duì)孤島問題的解決已經(jīng)成為了電網(wǎng)系統(tǒng)的管理重點(diǎn)。基于此文章對(duì)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中孤島效應(yīng)進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：光伏并網(wǎng)；發(fā)電系統(tǒng)；孤島效益；效應(yīng)分析

中圖分類號(hào)：TM615文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2014）22-0129-02在電網(wǎng)有誤操作、電氣故障出現(xiàn)或者自然因素出現(xiàn)供電中斷的情況時(shí)，和公共電網(wǎng)連接的各個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)無法及時(shí)的將停電現(xiàn)象檢測(cè)出來，會(huì)導(dǎo)致光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)某個(gè)區(qū)域單獨(dú)進(jìn)行供電，出現(xiàn)無法通過電力部門控制的孤島效應(yīng)，此情況出現(xiàn)會(huì)降低電網(wǎng)的安全標(biāo)準(zhǔn)，使得頻率超出了規(guī)定的范圍，會(huì)對(duì)孤島上的檢修人員和設(shè)備的安全造成大的安全隱患，因此對(duì)孤島效應(yīng)的控制策略和檢測(cè)方法進(jìn)行研究，有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1出現(xiàn)孤島效應(yīng)的主要原因

圖1光伏系統(tǒng)并網(wǎng)等效電路圖

通常情況下，可以使用RLC并聯(lián)電路模擬光伏發(fā)電系統(tǒng)的負(fù)載，假如負(fù)載接入點(diǎn)的電壓頻率和電壓分別為f和U，輸出的無功功率和有功功率分別為Qpv和Ppv，負(fù)載吸收的無功功率和有功功率分別為QL和PL，負(fù)載和光伏系統(tǒng)直接的功率偏差分別使用△P和△Q表示，那么光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)的等效電路如圖1所示。在光伏系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)為正常時(shí)，負(fù)載端電壓是受公共電網(wǎng)電壓制約的，而不是受并網(wǎng)逆變器輸出電壓影響，當(dāng)電網(wǎng)有異常情況出現(xiàn)時(shí)，一旦逆變器的負(fù)載和輸出功率不匹配，就會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)光伏系統(tǒng)的無功功率和有功功率出現(xiàn)比較大的變化，進(jìn)而導(dǎo)致負(fù)載頻率和負(fù)載電壓出現(xiàn)較大的變化，電壓頻率和副值會(huì)在限定值以上，此時(shí)，檢測(cè)系統(tǒng)就很容易出現(xiàn)孤島，控制系統(tǒng)會(huì)立即把電網(wǎng)和逆變器切斷，使光伏系統(tǒng)停止電能的輸出。在光伏發(fā)電系統(tǒng)的負(fù)載消耗功率和輸出功率平衡時(shí)，由于電網(wǎng)頻率f和RLC組成的負(fù)載諧振頻率相同，次數(shù)并網(wǎng)逆變器的并網(wǎng)輸出電流為零，當(dāng)負(fù)載功率和并網(wǎng)逆變器的輸出功率相同時(shí)，很難對(duì)孤島效應(yīng)進(jìn)行檢測(cè)，此時(shí)就會(huì)進(jìn)入到檢測(cè)盲區(qū)，導(dǎo)致光伏發(fā)電系統(tǒng)和負(fù)載進(jìn)入到孤島運(yùn)行的狀態(tài)。

2防止出現(xiàn)孤島效應(yīng)的方法

一般情況下，會(huì)通過對(duì)電壓幅指數(shù)、頻率情況、相位偏移情況判斷并網(wǎng)系統(tǒng)中的孤島效應(yīng)，在對(duì)孤島效應(yīng)進(jìn)行檢測(cè)的過程中，主要有主動(dòng)檢測(cè)和被動(dòng)檢測(cè)兩種方法。在使用主動(dòng)方法進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，會(huì)先將并網(wǎng)逆變器控制住，然后使輸出功率、輸出頻率、相位出現(xiàn)擾動(dòng)的情況，在電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行的過程中，由于電網(wǎng)具有自我平衡的能力，擾動(dòng)不能檢測(cè)出來，而在電網(wǎng)工作停止時(shí)，并網(wǎng)逆變器的擾動(dòng)會(huì)迅速積累，并超過并網(wǎng)的規(guī)定范圍，觸動(dòng)電路保護(hù)，使用這種方法進(jìn)行檢測(cè)，具有檢測(cè)盲區(qū)小，檢測(cè)準(zhǔn)確度高的優(yōu)點(diǎn)。但是使用這種方法操作比較復(fù)雜，并網(wǎng)逆變器輸出的電能品質(zhì)也會(huì)降低。而使用被動(dòng)的檢測(cè)方法，在公共電網(wǎng)的工作停止后，根據(jù)并網(wǎng)逆變的電壓輸出情況、頻率輸出情況、相位情況對(duì)孤島進(jìn)行判斷，使用這種方法進(jìn)行判斷具有實(shí)施簡(jiǎn)單方便的優(yōu)點(diǎn)，但是在并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的局部負(fù)載和輸出功率相同的時(shí)候，這種方法會(huì)失效。

2.1主動(dòng)式孤島效益的檢測(cè)方法

周期擾動(dòng)可以通過主動(dòng)檢測(cè)的方法輸出來，在正常運(yùn)行的過程中，由于公共電網(wǎng)平衡會(huì)使并網(wǎng)逆變器和公共電網(wǎng)進(jìn)行同步輸出，在公共電網(wǎng)斷點(diǎn)的情況下，會(huì)逐漸積累一定量的擾動(dòng)，直到超出并網(wǎng)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的范圍，此時(shí)就可以判斷為電網(wǎng)公共故障，當(dāng)前主要使用滑動(dòng)頻率移相法、輸出功率變化測(cè)量法、主動(dòng)頻率偏移法等主動(dòng)檢測(cè)的方法對(duì)孤島效應(yīng)進(jìn)行檢測(cè)。

2.1.1功率變化檢測(cè)法。公路變化檢測(cè)法，指的是向并網(wǎng)逆變器輸出施加擾動(dòng)，考慮到電網(wǎng)具有自我平衡的能力，無法干擾負(fù)載功率，為了可以將負(fù)載側(cè)的擾動(dòng)順利檢測(cè)出來，需要公共電網(wǎng)有斷點(diǎn)出現(xiàn)，并由孤島效應(yīng)產(chǎn)生后進(jìn)行檢測(cè)，由于使用這種方法進(jìn)行檢測(cè)時(shí)盲區(qū)比較小，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)會(huì)被太陽光等外界因素干擾，導(dǎo)致系統(tǒng)的輸出功率持續(xù)波動(dòng)，此時(shí)就相當(dāng)于對(duì)并網(wǎng)逆變器出現(xiàn)了功率擾動(dòng)，對(duì)太陽能陣列和并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的效率造成了比較大的影響。

2.1.2主動(dòng)頻率偏移法進(jìn)行檢測(cè)。目前，主動(dòng)頻率偏移法是使用比較普遍的一種檢查方法，主要是按照以下原理進(jìn)行檢測(cè)的：（1）在公共電網(wǎng)正常運(yùn)行的情況下，由于鎖相環(huán)電路有自我修正的功能，會(huì)將公共電網(wǎng)電壓的頻率和并網(wǎng)逆變器輸出電壓的頻率控制在比較小的范圍中。（2）光伏發(fā)電系統(tǒng)通過對(duì)并網(wǎng)逆變器進(jìn)行控制，可以將公共電網(wǎng)電壓和輸出電壓的頻率出現(xiàn)一定的誤差。（3）在公共電網(wǎng)故障下，并網(wǎng)逆變器的輸出電壓頻率會(huì)發(fā)生變化，然后在一個(gè)工頻周期內(nèi)，光伏發(fā)電系統(tǒng)會(huì)將輸出電壓頻率作為基準(zhǔn)值，然后將給出的誤差累計(jì)，控制好輸出電壓的頻率，使并網(wǎng)逆變器和電網(wǎng)電壓的頻率誤差提高，不斷對(duì)這個(gè)過程進(jìn)行反復(fù)，當(dāng)并網(wǎng)逆變器輸出端電壓在規(guī)定值以外時(shí)，就會(huì)將保護(hù)電路處罰，將公共電網(wǎng)和并網(wǎng)逆變器斷開。由于并網(wǎng)逆變器的輸出頻率會(huì)受到相同方向上的干擾信號(hào)進(jìn)行干擾，在并網(wǎng)逆變器負(fù)載的影響下，當(dāng)公共電網(wǎng)有斷點(diǎn)情況出現(xiàn)時(shí)，就有可能出現(xiàn)反向的輸出電壓頻率，在這種情況下，就會(huì)導(dǎo)致并網(wǎng)逆變器輸出頻率不正確，如果時(shí)間過長(zhǎng)，就會(huì)出現(xiàn)孤島效應(yīng)。在特殊情況下，擾動(dòng)頻率會(huì)被并行逆變器輸出功率平衡，出現(xiàn)孤島漏判的情況。

2.2使用被動(dòng)檢測(cè)的方法進(jìn)行孤島效應(yīng)檢測(cè)

當(dāng)電網(wǎng)沒有運(yùn)行時(shí)，輸出電壓和并網(wǎng)逆變器諧波會(huì)有變化出現(xiàn)，被動(dòng)檢測(cè)的方法就是根據(jù)這些變化情況判斷出是否出現(xiàn)了公共電網(wǎng)斷點(diǎn)的情況。

2.2.1相位偏移法檢測(cè)孤島效應(yīng)。通過對(duì)電壓相位情況、電流相位情況、逆變器輸出電流的變化進(jìn)行更改，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)孤島效應(yīng)的方法就叫做相位偏移檢測(cè)。在公共電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，逆變器和公共電網(wǎng)的輸出電流同相同頻，在電網(wǎng)停止工作時(shí)，控制電路會(huì)影響輸出電流和逆變器輸出電壓的相位差，使相位出現(xiàn)大的偏移，出現(xiàn)公共電網(wǎng)故障，在這個(gè)時(shí)候，需要斷開太陽能和電網(wǎng)的發(fā)電系統(tǒng)。

2.2.2電壓頻率孤島效應(yīng)的檢測(cè)方法。使用這種方法檢測(cè)公共電壓的電壓、頻率以及并網(wǎng)逆變器的輸出電壓，然后對(duì)孤島狀況進(jìn)行判斷，在公共電網(wǎng)持續(xù)處于正常運(yùn)行的情況時(shí)，并網(wǎng)逆變器和公共電網(wǎng)連接位置的電壓和頻率不會(huì)出現(xiàn)變化。當(dāng)公共電網(wǎng)停止運(yùn)行時(shí)，假如并網(wǎng)逆變器和輸出功率不匹配，并網(wǎng)逆變器的輸出頻率和電壓就會(huì)產(chǎn)生改變，此時(shí)判斷系統(tǒng)就會(huì)有孤島效應(yīng)出現(xiàn)，會(huì)將保護(hù)電路打開，在并網(wǎng)逆變器的輸出功率和負(fù)載功率不一致的時(shí)候，就會(huì)因?yàn)楣夥l(fā)電系統(tǒng)的頻率和電壓變化不大，而無法檢測(cè)到。

2.2.3使用電壓諧波對(duì)孤島效應(yīng)進(jìn)行檢測(cè)。電壓諧波檢測(cè)孤島效應(yīng)的方法主要是利用逆變器輸出電壓的諧波量進(jìn)行檢測(cè)，從而對(duì)孤島的狀態(tài)進(jìn)行判斷，一般這種方法在控制電流的逆變器上進(jìn)行使用，由于電流控制型逆變器會(huì)考慮電公共電網(wǎng)的電壓情況，當(dāng)有電網(wǎng)故障產(chǎn)生時(shí)，由于公共電網(wǎng)的支持缺失，逆變器輸出電壓波就會(huì)有失真的情況產(chǎn)生，波形也會(huì)作為輸出電流的參考波形反饋到并網(wǎng)逆變器上，極大的增加了并網(wǎng)逆變器的輸出電壓瀉波，進(jìn)而對(duì)孤島狀態(tài)進(jìn)行判斷，雖然使用這種方法確實(shí)有效，但是在實(shí)際的過程中，很難確定出具體的諧波觸發(fā)值。

3結(jié)語

本文通過對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)孤島效應(yīng)的產(chǎn)生原理進(jìn)行分析，對(duì)各種常用的并網(wǎng)控制檢測(cè)孤島效應(yīng)產(chǎn)生的特點(diǎn)進(jìn)行分析，對(duì)以后檢測(cè)分布式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)孤島效應(yīng)有深遠(yuǎn)的意義。

參考文獻(xiàn)

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