光伏并网发电系统中的孤岛检测技术

刘媛媛

南京信息职业技术学院 江苏 南京 210023

太阳能的实用性能有许多优势，太阳能有效利用的直接方式是光伏发电技术。新能源的有效利用包括光伏发电。太阳能分布广泛，储存能量效果好，并且没有污染，使光伏发电技术受到广泛的关注。光伏发电技术是全球增长速度最快的高新技术产业之一。光伏并网发电系统是将直流电转换为交流电，能够同时向电网发电和负载供电，能够有效提升生活标准，缓解电力系统的用电高峰压力。孤岛检测技术是光伏并网发电系统中不可或缺的条件，合适使用孤岛检测技术，对减少或者消除检测盲区，提高检测效率，消除孤岛现象导致的危害有重要的意义。本文主要分析光伏并网发电系统中的孤岛检测技术，对避免和解决孤岛提出一定的参考。

一、孤岛效应的原理和危害

（一）孤岛效应的原理

光伏并网系统利用逆变器，使直流电直接变为交流电，向电网中输送。在电网中，随着太阳能光伏系统越来越多，并接到电网上，产生孤岛现象。除了要保护频率检测、电压、电流等，还有电网保护的新现象，也就是孤岛效应。孤岛效应是由于自然因素、误操作、电气故障等，导致供电中断。这种停电状态，并没有被各个用户端的太阳能发电系统及时检测出来，其自身脱离电网，导致形成自给供电孤岛，不受电力公司的控制，太阳能发电系统和负载形成一个公共电网系统。处于孤岛运行状态的光伏并网发电系统，存在严重的危害。

在光伏发电系统中，孤岛效应是一种常见的现象，由于其他发电系统影响局部负荷，或者电网故障，导致供电中断，发电系统仍正常工作，而电力故障状态并没有被并网发电系统检测出来。发电系统和周围负荷构成了孤岛现象，对供电稳定性、电能质量造成严重的不良影响。随着现代光伏发电系统和其他分布式电网越来越多，也意味着发生孤岛现象的风险不断上升。加强孤岛检测是电力系统需要考虑的重要问题。

（二）孤岛效应的危害

光伏并网发电系统中发生孤岛效应时，会导致一系列严重问题。第一，孤岛效应会影响电源电压和频率的稳定性，损坏电网设备，对正常的供电造成严重不利影响。第二，在孤岛状态下，并网系统单相供电，导致本地三相负载的欠相供电问题。第三，对配电系统的保护开关动作程序会造成不利影响。第四，当电源恢复时，并网发电机会被高冲击电流损坏，主要是因为发电系统导致的电压相位，或者可能再次发生跳闸。第五，电网维修人员可能认为已经断电，与孤岛供电线路接触，严重威胁维修人员的生命安全。

（三）主动式孤岛检测技术

主动式孤岛检测技术是控制逆变器，干扰逆变器的频率、输出功率，或者相位，电网平衡运行无法检测干扰，但电网出现故障，迅速累积逆变器输出干扰，超过允许的范围，孤岛检测被启动。主动式孤岛检测技术的检测精度较高，非检测面积较小，但影响逆变器输出功率的质量，控制系统更加复杂。通常并网逆变器的反孤岛策略，将主动检测和被动检测相结合。主动式孤岛检测技术有主动电流干扰检测方法、频率偏移检测方法。

（四）被动式孤岛检测技术

被动式孤岛检测技术在应用中，并网逆变器不需要增加硬件电路，以及单独的保护继电器。但也有一定的缺点，存在一个大的非检测区域，局部负载功率与系统输出功率平衡，就会失去被动式孤岛检测技术的检测能力。并且存在一些复杂的计算，因为部分参数不能直接测量，就会存在计算时间和计算误差的问题，这些会检测效果会有影响。被动式孤岛检测技术有电压谐波检测方法、过 / 欠压和高 /低频检测方法、相位突变检测。

总之，分布式发电系统本身造价高、容量小，不提倡与电网控制系统通讯。分布式发电系统的孤岛检测技术，主要以逆变器的自我检测为基础，而不是远程通讯技术。光伏并网发电系统孤岛检测技术，集中于逆变器内部的研究，目标是盲区小或无盲区，检测时间短，稳定性高，并且对电能质量影响小。目前光伏并网发电系统中主要有两类孤岛检测技术，主动式和被动式检测，本次研究在此基础上，提出过／欠电压与功率扰动法，基于过／欠电压检测功能的电压突变检测，加入功率扰动量，将负载盲区消除，快速检测孤岛现象，并且对电网电能质量的影响小。