光伏并网发电系统孤岛检符测技术的综述

光伏并网发电系统孤岛检测技术发表时间：2018-10-22T13:35:17.013Z 来源：《河南电力》2018年9期作者：邵雪瑾[导读] 本文介绍了光伏并网发电系统中的孤岛效应以及影响，分析出出现孤岛现象发生的原因。

（国网宁夏电力公司经济技术研究院宁夏银川市 750002）摘要：本文介绍了光伏并网发电系统中的孤岛效应以及影响，分析出出现孤岛现象发生的原因，并对孤岛检测方法（主动检测法、被动检测法）进行详细的介绍，并提出了结合两种检测方法的一种方案。

关键词：并网发电；孤岛检测引言随着新能源的不断开发和利用，未来将出现更多的由可再生能源组成的分布式供电系统。

分布式供电系统的一个共同特点是，需要通过逆变器将直流电变换成交流电再送到电网上。

正常情况下，这些逆变系统并联在电网上向电网输送有功功率。

但是，当电网处于失电状况（例如大电网停电），这些独立的并网发电系统仍可能持续工作，并与本地负载连接处于独立运行状态，这种现象被称为孤岛（islanding）效应。

从用电安全与用电质量方面考虑，孤岛状况是不允许出现的，由此引出了对孤岛状态进行检测的研究。

国内外专家对此提出了多种不同的研究方法，本文对部分研究方法进行了分析比较，提出主动检测与被动检测相结合的方案，即使用电压与频率的继电器检测方式及相位跳动检测法，而在主动式检测法中，选择输出功率变动方式，进行孤岛效应防治测试。

1孤岛现象发生的原因当太阳能供电的输出功率与负载功率达到平衡时，负载电流会完全由太阳能光伏发电系统提供。

此时，即使电网断电，在太阳能光伏发电系统输出端得电压与频率也不会快速随之产生变化，如此系统便无法正确地判断出电网是否有故障或中断的情形，因而导致孤岛现象的发生。

图2为电力系统图。

当电网端与客户端得公共耦合点PCC的电压与频率超过正常电网电压与频率的最大限制范围时，即会被视为故障发生，并利用输出继电器将逆变器切离负载[6]。

反之，当逆变器产生的有功功率与无功功率正好符合负载功率时，公共耦合点PCC的电压与频率变化量将不会很明显，可能会落在电网所容许的最大限制范围内，如此讨论电网断路器处于关闭及打开的情况下，由于有功功率和无功功率不同，所造成太阳能光伏发电系统上的影响。

太阳能孤岛效应检测的综述【摘要】在科技发展的今天，能源问题已经成为了一个全球性的问题。

化石能源开发的局限性促使人们开始寻找新的能源来代替传统的化石能源，而太阳能以其清洁、可再生等特点受到了人们越来越多的关注。

在太阳能并网光伏发电的过程中，难免会遇到一些问题需要解决，孤岛效应就是一个。

本文将简述几种孤岛效应的检测方法，包括主动式孤岛效应和被动式孤岛效应检测，以及它们都具有各自的优缺点，以期为以后的太阳能并网光伏发电的孤岛效应检测技术的发展提供借鉴和参考。

【关键词】太阳能；光伏发电；孤岛效应检测1.前言能源是人类社会赖以生存和发展的重要基础。

世界能源以化石能源为主的结构特征，使得世界上的化石能源越来越少，甚至走向枯竭，而且化石能源应用过程中会产生比较多的污染，这些问题都一直困扰着人们。

作为能源主体的化石能源如煤炭、石油、天然气等是不可再生能源，这就表明了终有一天这些能源会用光用尽的。

这种状况更加剧了人们对不可再生能源走向枯竭的危机感。

在这种情况下新能源的开发已经成为了迫在眉睫的事情。

目前，人们已经找到了多种清洁能源，比如太阳能、风能、核能、潮汐能能等，其中太阳能以其清洁、限制性小、可再生等优点得到了人们的广泛的关注。

太阳能的利用形式主要有光热利用、光伏发电利用和光化学转换三种形式，但光热和光化学转化具有很大的局限性，而太阳能光伏发电是以电能为最终输出形式的，在通用性和可存储性上的优势比较明显。

太阳能光伏发电在并网过程中存在着一定的问题，就是所谓的孤岛效应。

在分布式光伏发电定义中，孤岛效应是指当电网的部分线路因故障或维修而停电时，停电线路所连的并网发电装置没能及时的检测到电网停电而继续向周围负载供电，这种情况下并网发电装置同周围负载构成一个自给供电的孤岛。

孤岛效应会对电网负载、用户及工作人员造成不必要的伤害，所以我们要及时判断孤岛效应，减小孤岛效应的危害。

2.孤岛效应检测方法在研究孤岛效应检测的过程中，主要有两种方法，一种是被动式孤岛效应检测法，一种是主动式孤岛效应检测法。

光伏并网孤岛效应的检测与分析摘要：目前，分布式发电系统发展的规模口益扩大，更多的分布式光伏并网发电系统接入到公共电网的同时，出现孤岛效应的几率也随之增加。

孤岛效应的产生不仅给分布式发电设备带来危害，而且影响了电能的质量，所以要求能够准确且快速的检出孤岛效应现象。

关键词：孤岛效应；主动频率；负载功率1.引言孤岛效应的检测一般是通过监控并网系统输出端电压的幅值和频率来实现的。

当电网断开时，由于并网系统的输出功率和负载功率之间的差异会引起并网系统输出电压的幅值或频率发生较大的改变，这样通过监控系统输出的电压就可以很方便地检测出孤岛效应。

然而，当负载消耗的功率与光伏系统相匹配的时候，通过这种被动的检测方法就会变得困难。

该项目提出来周期性双向扰动主动频率偏移法无论是感性负荷还是容性负荷或者负载消耗的功率与光伏系统相匹匹配时的孤岛效应检测技术难题。

有效的控制了光伏系统发生孤岛效应时，给相关的设备和维护人员带来的危险。

2.孤岛效应检测方法的分析与选择孤岛是一种电气现象，发生在一部分的电网和主电网断开，而这部分电网完全由光伏系统来供电。

因为孤岛会损害公众和电力公司维修人员的安全和供电的质量，在自动或手动重新闭合供电开关向孤岛电网重新供电时有可能损坏设备。

逆变器通常会带有被动式防止孤岛效应装置。

对于平衡负载很好条件下通电和重新通电两种情况下的孤岛防止还不够充分，所以必须结合主动技术，主动技术是基于样本频率的移位、流过电流的阻抗监测、相位跳跃和谐波的监控、正反馈方法、或对不稳定电流和相位的控制器基础上的。

该研究项目解决了无论是感性负荷还是容性负荷或者负载消耗的功率与光伏系统相匹匹配时的孤岛效应检测技术难题。

安全可靠的保证电力光伏发电设备和财产损失，提高电力系统的服务信誉，可有效维护社会稳定和电网安全。

3.周期性双向扰动主动频率偏移法基本原理正反馈的主动频率偏移法是对对公共耦合点的频率运用了正反馈，提高了孤岛检测的速度。

摘 要我国能源消耗主要依赖于传统化石能源，近年来随着社会经济的持续发展，我国化石能源危机和环境问题日趋严峻，改变我国能源产业结构，开发和利用新能源迫在眉睫。

由于太阳能资源具有清洁无污染、安全可靠、运行经济以及取之不尽用之不竭等优点，决定了其在能源更替中具有不可取代的地位。

以光伏发电技术为代表的新能源发电技术越来越受到国际社会的广泛关注。

在光伏发电系统中，分布式发电系统具有十分重要的地位，分布式电源为电网和本地负载提供能量。

随着越来越多的分布式光伏发电系统应用于能源产业，许多潜在的电网保护问题逐渐引起了人们的重视，其中难点之一就是如何检测出孤岛效应。

孤岛效应会导致电能质量严重受损、电气设备损害以及对运行检修工作者的安全造成威胁，因此应该避免孤岛现象的发生。

通过相关反孤岛设备实时监测系统运行情况，在孤岛发生时检测出孤岛运行状态并触发孤岛保护装置，使光伏并网逆变器尽快与主电网切离以避免上述的危害。

本文以三相光伏并网逆变器为研究对象，对系统中存在的孤岛效应检测问题进行研究，讨论了相关参数对孤岛检测盲区分布的影响，并根据现有反孤岛策略存在的不足，提出一种改进的基于无功功率扰动的孤岛检测算法。

本文阐述了孤岛效应的研究背景、成因以及危害，分析了当前孤岛检测技术的研究现状。

基于逆变器恒功率控制策略对三相光伏并网逆变器进行建模，实现有功/无功功率的灵活控制，为后续所提孤岛检测算法的研究奠定基础。

本文研究分析了孤岛效应发生机理，对几种常见的孤岛检测方法如远程检测法、无源检测法和有源检测法进行对比分析。

与此同时，本文介绍了孤岛检测盲区相关描述方法，并采用f 0norm Q C 描述法对常见反孤岛策略的盲区进行了描述，分析了相关参数对盲区分布的影响，并基于所参与科研项目对现有盲区评估标准提出了几点改进建议。

基于对常见孤岛检测算法及其盲区的分析与研究，本文阐述了基于无功功率扰动反孤岛策略的优越性，并对其基本原理进行了分析。

分布式光伏并网系统孤岛效应分析及检测方法研究分布式光伏并网系统孤岛效应分析及检测方法研究随着能源问题和环境问题的不断突出，光伏发电作为一种清洁、可再生的能源技术逐渐流行起来。

分布式光伏并网系统作为光伏发电系统的一种形式，呈现出很好的应用前景。

然而，在分布式光伏并网系统中，一个或多个光伏组件因故失去与公共电网的连接，而仍然继续自行发电的现象被称为孤岛效应。

孤岛效应会导致光伏组件与局部电网之间的电能无法正常传输，给系统稳定性和电网安全运行带来威胁。

本文以分布式光伏并网系统中的孤岛效应为研究对象，对其进行深入的分析，并探讨相应的检测方法。

首先，本文对孤岛效应的成因进行了分析。

孤岛效应的主要原因是光伏组件产生的电能在故障情况下无法实现与公共电网的同步运行。

当发生故障时，孤岛效应会导致光伏组件继续运行，形成一个"孤岛"，从而与公共电网分离。

这种分离会对电网的稳定性和功率质量产生重大影响。

接着，本文对孤岛效应的影响进行了详细分析。

孤岛效应会引起两个主要问题：首先，孤岛会导致系统电流不受控制，可能引发由电流负载和无功功率调节问题引起的频率和电压波动。

其次，由于孤岛区域与其他区域存在电能传输隔离，发电系统可能会对维护人员和其他设备造成电击危险。

针对孤岛效应的检测问题，本文提出了几种常见的检测方法。

首先是主动检测方法，该方法通过在电网中添加特殊信号并观察光伏系统是否对信号作出响应来判断孤岛效应的存在。

其次是被动检测方法，该方法利用电网的特性以及区分正常运行和孤岛运行的电压和频率差异来判断是否存在孤岛效应。

最后，本文还介绍了一些现有的智能设备和控制系统，如逆变器和PMU（相量测量单元），可用于实时监测和检测孤岛效应。

在文章的最后，本文指出了目前孤岛效应研究中存在的问题和挑战，并对未来的研究方向提出了展望。

例如，如何提高孤岛效应的检测精度和响应速度，以及如何减少对电网质量的影响等。

总之，分布式光伏并网系统的孤岛效应是一个重要的研究课题。

光伏发电中的孤岛检测技术【摘要】本文对孤岛效应的形成及影响进行了论述，在此基础上对比介绍了基于电力线路通信、被动式和主动式的孤岛检测方法，重点分析了主动频率偏移孤岛检测技术及其改进方法。

【关键字】光伏发电；孤岛效应；孤岛检测【中图分类号】tm615 【文献标识码】a1、引言随着全球能源形势的日益紧张和环境污染的加剧，光伏发电以其环境友好而成为了世界各国争相发展的能源新宠。

本文在详细分析并网型光伏发电系统运行中的孤岛效应基础上，对三类孤岛检测方法进行了对比介绍。

2、孤岛效应如图1所示，并网光伏发电系统（grid-connected pv system）经过断路器1接至公共连接点（point of common coupling，pcc），r、l、c为光伏发电系统负载。

孤岛效应是指电网从pcc处断开，进而使得分布式电源（distributed generation，dg）与其负载形成封闭系统的现象[1]。

一般情况下，因为dg输出功率和负载的不匹配，电网和dg系统间都会有能量的流动，即。

当孤岛产生时，突变为0，这将导致pcc处电压和频率发生突变，进而出现过电流等现象，威胁到系统运行、设备及人员的安全，因此，孤岛的快速有效检测对保护控制尤为重要[1]。

图1光伏发电系统运行原理图3、孤岛检测孤岛检测方法主要分为基于电力线路通信的检测方法、被动式孤岛检测方法和主动式孤岛检测方法三种。

3.1基于电力线路通信的检测方法基于电力线路通信的检测方法有：基于scada系统的断路器和重合闸装置状态检测方法和电力线路载波方法[2]。

这种方法的可靠性较强，但因为成本较高，联动操作复杂及延时较长，基于电力线路通信的检测方法未被广泛应用。

3.2被动式孤岛检测方法被动式孤岛检测方法是通过检测pcc处电压、频率等电参量来完成孤岛检测的。

主要有：过/欠电压和高/低频率检测法（over/under voltage and over/under frequency，ouv and ouf）、电压相位跳变检测（phase jump detection，pjd）和电压谐波检测法（harmonic detect，hd）[3]。

第２４卷第ｌ期２００９年３月电力科学与技术学报ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＥＬＥＣＴＲＩＣＶ０１．２４Ｎｏ．１ＰＯＷＥＲＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＭａｒ．２００９光伏并网逆变器的孤岛检测技术刘方锐，康勇，张宇（华中科技大学电气与电子工程学院。

湖北武汉４３００７４）摘要：以光伏逆变器为代表的各种并网逆变器通常要求具备孤岛检测功能．被动式的孤岛检测方法存在较大孤岛检测盲区．主动检测法提高了孤岛检测的可靠性，但其在并网逆变器的输出中施加了扰动，影响了并网电能质量．重点分析移频与移相主动孤岛检测算法的工作原理及参数选取原则，并给出相关的参数优化建议，同时探讨多并网逆变器运行时的孤岛检测有效特性，为光伏并网逆变器的孤岛检测设计提供参考．关键词：光伏；并网逆变器；孤岛检测中图分类号：ＴＭ６１５文献标识码：Ａ文章编号：１６７３－９１４０（２００９）０１－０００８－０４ＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆｉｓｌａｎｄｉｎｇｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｔｒａｔｅｇｉｅｓｆｏｒＰＶｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓＬＩＵＦａｎｇ・ｒｕｉ，ＫＡＮＧＹｏｎｇ，ＺＨＡＮＧＹｕ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．ＨｕａｚｈｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｓｌａｎｄｉｎｇｄｅｔｅｃｔｉｏｎｉｓ卸ｅｓｓｅｎｔｉａｌｆｕｎｃｔｉｏｎｆｏｒｍｏｓｔ鲥ｄ—ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙＰＶｎｏｎｅｇｒｉｄ—ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｃｏｎｖｅｎｅｒｓ．Ｔｈｅｐａｓｓｉｖｅｉｓｌａｎｄｉｎｇｄｅｔｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｈａｖｅｌａｒｇｅａｃｔｉｖｅｉｓｌａｎｄｉｎｇｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｔｒａｔｅｇｉｅｓｄｕｃｅｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓａｒｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｚｏｎｅ．Ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｂｉｌｉｔｙ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｙｉｎｔｒｏ－ｏｕｔｐｕｔ，ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｎｇｔｏｐｏｏｒｐｏｗｅｒｑｕａｌｉｔｙ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｐａｒａｍｅｔｅｒｓｓｅｌｅｃｔｉｏｎｒｕｌｅｓｆｏｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｈｉｆｔａｎｄｐｈａｓｅｓｈｉｆｔｉｓｌａｎｄｉｎｇｄｅｔｅｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ．Ｔｈｅａｌｇｏｒｉｓｍｓｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｍｕｌｔｉ—ｃｏｎｖｅｒｔｅｒｏｐｅｒａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ．ａｒｅａｌｓｏｉｎｖｅｓｔｉｇａ—ｔｅｄ．ＩｔｐｒｏｖｉｄｅｓｂａｓｉｃｉｓｌａｎｄｉｎｇｄｅｔｅｃｔｉｏｎｇｕｉｄａｎｃｅｆｏｒＰＶｇｒｉｄ—ｃｏｎｎｅｃｔｅｄＫｅｙｗｏｒｄｓ：ＰＶ；酣ｄ—ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｃｏｎｖｅｒｔｅｒ；ｉｓｌａｎｄｉｎｇｄｅｔｅｃｔｉｏｎ随着分布式发电技术的迅速发展，越来越多的可再生能源（如太阳能、风能、生物质能和燃料电池）被转化为电能后通过并网逆变器输送到电网．收稿日期：２００９－０２－２８基金项目：国家自然科学基金（５０８７７０３２）并网逆变器通常要求具备孤岛检测功能‘卜引．并网逆变器的孤岛现象是指电网因故中断供电时逆变器仍向电网传输电能，和本地负载形成一个公共电网作者简介：刘方锐（１９８１一），男．博士．讲师，主要从事分布式发电与新能源利用研究通讯作者：康勇．男，博士，教授，博士生导师；Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｋａｎｇ＠ｍａｉｌ．ｂｕｓｔ．ｅｄｕ．ＳＥｔ万方数据第２４卷第１期刘方锐．等：光伏并网逆变器的孤岛检测技术９系统所无法控制的自给供电孤岛¨】．该现象的发生会威胁到电网维修人员的安全，影响配电系统的保护开关动作程序，在重合闸时可能对用电设备造成损坏等．在并网逆变器的孤岛检测中，仅依靠被动式检测方法检测逆变器与电网问的公共点处电压的异常现象（如过／欠压、Ｅｔ／欠频），则容易漏检。

基于DSP的光伏并网逆变器的孤岛检测技术研究基于DSP的光伏并网逆变器的孤岛检测技术研究摘要：光伏逆变器在大规模应用中发挥着重要作用，但由于种种原因可能导致光伏逆变器与电网的失联，形成孤岛状态。

孤岛状态会对电网稳定性造成巨大风险，因此研究光伏逆变器的孤岛检测技术显得至关重要。

本文通过基于数字信号处理器（DSP）的光伏并网逆变器孤岛检测技术的研究，为提高光伏并网逆变器的安全性和可靠性提供参考。

一、引言光伏并网逆变器是将光伏发电系统产生的直流电转换为交流电，通过与电网连接并注入电网的装置。

然而，当光伏逆变器与电网失联时，就会形成孤岛状态，这对电网运行安全性和稳定性构成威胁，因此，研究光伏并网逆变器的孤岛检测技术显得尤为重要。

二、光伏逆变器的孤岛检测方法为了实现光伏逆变器的孤岛检测，通常采用以下几种方法：1. 电压/频率漂移方法：通过检测电压和频率的变化，判断光伏逆变器是否与电网失联。

当光伏逆变器与电网失联后，其输出的电压和频率会发生明显的漂移，通过监测漂移情况，可以判断孤岛状态。

2. 有功/无功控制方法：有功/无功控制方法通过调节逆变器的无功功率注入，以监测电网与光伏逆变器之间的互联情况。

当光伏逆变器与电网失联时，无功功率的注入会发生变化，通过监测这种变化可以检测孤岛发生。

3. 哈尔变换方法：哈尔变换是一种常用的信号分析方法，可以将信号分解为不同频率的分量。

利用哈尔变换分析光伏逆变器输出的电压和电流波形，可以判断光伏逆变器与电网是否失联。

三、基于DSP的光伏并网逆变器孤岛检测技术为了更准确地检测光伏并网逆变器的孤岛状态，本文采用基于数数字号处理器（DSP）的检测方法。

DSP是一种专门用于信号处理的高性能微处理器，具有运算速度快、计算精度高、功耗低等特点，非常适合用于光伏逆变器孤岛检测。

基于DSP的光伏并网逆变器孤岛检测技术主要包括以下三个步骤：1. 信号读取与采集：通过DSP芯片对光伏逆变器输出的电压和电流进行读取和采集。