分布式发电系统孤岛检测技术

孤岛现象一、概述孤岛现象也称孤岛效应，有时简称孤岛。

比如：防孤岛就是指防止孤岛现象产生的意思。

美国桑迪亚国家实验室（Sandia National Laboratories）提供的报告对孤岛现象描述如下：当电力公司的供电系统因故障事故或停电维修等原因停止工作时，安装在各个用户端的光伏并网发电系统未能及时检测出停电状态而不能迅速将自身切离市电网络，而形成的一个由光伏并网发电系统向周围负载供电的一种电力公司无法掌控的自给供电孤岛现象。

国家电网公司企业标准“Q/GDW480-2010分布式电源接入电网技术规定”对孤岛现象定义如下：孤岛现象islanding电网失压时，电源仍保持对失压电网中的某一部分线路继续供电的状态。

孤岛现象可分为非计划性孤岛现象和计划性孤岛现象。

非计划性孤岛现象unintentional islanding非计划、不受控地发生孤岛现象。

计划性孤岛现象intentional islanding按预先设置的控制策略，有计划地发生孤岛现象。

孤岛效应总是与分布式能源并网联系在一起，因为分布式能源并网的需要，一个电网存在包括分布式电源在内的多个电源。

这样，当电力部门需要维护或检修或其它任何原因需要断电时，其余电源可能还在供电，这样，线路上就会存在电压，给维护带来不便甚至危及维护人员的生命安全。

二、非计划性孤岛现象的危害非计划性孤岛现象发生时，由于系统供电状态未知，将造成以下不利影响：①可能危及电网线路维护人员和用户的生命安全；②干扰电网的正常合闸；③电网不能控制孤岛中的电压和频率，从而损坏配电设备和用户设备。

三、防孤岛技术非计划性孤岛现象是需要防止的。

防止非计划性孤岛现象的发生就称为防孤岛（anti-islanding）。

防孤岛在许多技术文献中也称反孤岛效应。

防孤岛的核心技术是检测电网是否存在。

一般分为被动式检测方法和主动式检测方法。

被动式防孤岛检测方法通过检测并网变流器的输出电压、电流、频率、谐波等的变化来判断电网是否存在，一般无需增加逆变器硬件电路。

几种常见的孤岛检测方法摘要：关键词：孤岛是指当电网由于电器故障、误操作或自然因素等原因中断供电时，发电系统未能及时检测出停电状态并脱离电网，使发电系统和周围的负载组成一个电力公司无法控制的自供给供电系统。

发电系统并网运行时如果处于孤岛状态将会对设备造成损坏，影响电力系统安全正常运行，严重时甚至可能威胁线路检修人员的人身安全。

因此，研究孤岛检测方法及保护措施，将孤岛产生的危害降低到最小，具有重要的现实意义。

1．布式同步发电机孤岛的本地检测1.1 基于频率的无源孤岛检测方法分布式发电系统与大电网并网运行时，频率基本不变。

当孤岛形成时，电源与负载之间可能存在严重的功率失衡，系统的频率会发生变化，因此可通过测量频率偏差和变化速率探测孤岛。

基于频率检测的继电器可分为：频率继电器、频率变化率继电器(Rate of Change of Frequency，ROCOF)和相位突变继电器(Vector Surge Relay，VSR)。

频率继电器测量DG端电压的频率，根据频率是否高于或低于频率阈值来检测孤岛。

当孤岛中有多个分布式发电机时，频率继电器可能互相干扰，影响其它继电器测量准确性；该方法NDZ很大，如果孤岛中负荷功率缺额低于10%-30%，则不能有效地检测到孤岛。

ROCOF测量发电设备的频率变化率。

频率变化率的阈值一般整定在0.10 Hz/s-1.20 Hz/s之间。

ROCOF的一个重要特性是具有最小电压闭锁功能，如果电压低于，ROCOF输出的跳闸信号将被闭锁，可避免当发电机处于启动或短路时，ROCOF受到干扰信号的激励而误动作。

三种继电器中ROCOF非检测区最小，灵敏度最高，但也最容易产生误动作。

VSR检测发电机端电压波形与参考电压波形之间的相角偏移。

此方法也可通过测量频率来间接实现。

1.2 阻抗测量孤岛检测阻抗测量孤岛检测法是当分布式发电系统与电网并网时，发电机端的等效阻抗很小，而当孤岛时等效阻抗很大，通过检测电阻的变化就能检测到系统是否处于孤岛状态。

分布式发电反孤岛保护检测方法杨彦会【摘要】介绍了分布式发电并网系统孤岛检测的基本方法.根据孤岛检测的基本原理和分布式电源的类型进行分类,从4个大方面(基于通信技术的检测、本地检测、逆变器内无源检测及新型孤岛检测)对孤岛检测方法进行了阐述,对每一方面又根据其不同的检测原理给出了若干具体的检测方法.详细阐述了各种检测方法的理论依据和性能,并比较了其优缺点.对每种检测方法在实际应用中的可行性和效果进行了论述,对分布式发电系统孤岛检测的发展前景进行了展望.【期刊名称】《电气传动自动化》【年(卷),期】2017(039)001【总页数】10页(P34-43)【关键词】分布式发电;并网系统;孤岛运行;孤岛检测【作者】杨彦会【作者单位】北京天诚同创电气有限公司,北京100176【正文语种】中文【中图分类】TM61;TP273随着社会经济的不断发展，人们对能源的需求越来越大，分布式发电（Distributed Generation，DG）在电力系统中的作用越来越大。

不同于常规的大容量的以化石燃料或核能作为一次能源的发电系统，分布式发电系统（Distributed Generation System）是指功率为数千瓦至几十兆瓦、与环境兼容的独立电源系统，用以满足电力系统和用户的特殊要求。

它具有灵活的变负荷调峰性能，可为边远用户或商业区提供较高的供电可靠性，节省输变电投资，适合于可再生能源的利用［1］。

大部分DG系统采用风能、太阳能或水能等绿色能源。

分布式电源并网有助于改善电能质量，减小线损，缓解输配电容量并提高电力系统的稳定性。

同时，我们也应该看到，分布式电源的接入会不可避免地给电网运行带来一系列的难题，其中一个重要难题就是分布式发电的保护问题。

分布式电源接入配电网最重要的一点是改变原来配电网络的潮流方向，使配电系统从单电源辐射式网络变为双端或多端有源网络。

由于传统的配电网是单电源放射状结构，其保护系统相对较为简单。

微电网的孤岛检测与孤岛划分1. 本文概述随着全球能源需求的不断增长和电网结构的日益复杂，微电网作为一种新型的分布式能源系统，其发展受到了广泛关注。

微电网能够整合多种分布式能源资源，如太阳能、风能、储能设备等，以实现高效、可靠的能源供应。

微电网在运行过程中可能会遇到“孤岛”现象，即部分微电网在主电网故障或计划中断时，未能及时从主电网中脱离，形成独立运行的孤岛。

本文旨在深入探讨微电网的孤岛检测与孤岛划分问题。

本文将介绍微电网的基本概念、运行原理以及孤岛现象的定义和分类。

随后，我们将重点分析现有的孤岛检测方法，包括被动检测和主动检测两大类，并评估这些方法在实际应用中的优缺点。

进一步地，本文将探讨孤岛划分的策略和方法。

孤岛划分是指将微电网划分为若干个子系统，以优化能源管理、提高系统稳定性和效率。

我们将分析不同的孤岛划分算法，包括基于遗传算法、粒子群优化算法和人工智能方法的划分策略，并讨论这些方法在实际操作中的适用性和效果。

本文将结合案例分析，探讨孤岛检测与划分在实际微电网中的应用，以及这些技术对提高微电网运行效率和可靠性的贡献。

通过本文的研究，我们期望为微电网的孤岛检测与划分提供理论支持和实践指导，促进微电网技术的进一步发展和应用。

2. 微电网的基本原理微电网（Microgrid）是一种小型电网，它能够集成多种分布式能源资源，包括可再生能源如太阳能、风能，以及传统能源如小型燃气轮机等。

微电网的主要特点是能够在与主电网连接或孤立状态下运行，为局部区域提供稳定和高效的电力供应。

本节将详细探讨微电网的基本原理，包括其结构、运行模式及关键技术。

微电网的结构通常包括四个主要部分：分布式能源（DERs）、能量存储系统、负荷和控制系统。

分布式能源是微电网的核心，负责发电能量存储系统如电池用于平衡供需波动负荷则指微电网服务的用户和设备控制系统则负责监控和优化微电网的运行。

微电网主要有三种运行模式：并网模式、孤岛模式和混合模式。

孤岛检测知识部分文档1、IEEE孤岛检测标准国际通行的光伏系统入网标准IEEE Std.2000-929以及分布式电站入网标准IEEE1547，都对并网逆变器孤岛检测功能做出了要求。

两种异常（公共点的频率和电压）2000-929规定当公共点的频率在59.3~60.5（美国60hz工频）之外时，并网逆变器在6个周期内停止供电；在公共点电压异常下逆变器停止供电时间标准如表：2、户用光伏系统国际检测标准对比：美国、英国、中国我国的光伏系统并网技术要求（GB/T 19939-2005)规定光伏系统并网后的频率允许偏差值为正负0.5Hz，一旦超过，则应在0.2s内动作，即与电网断开。

电压异常见下表。

同时还规定，在电网的电压和频率恢复到正常范围后的20s~5min，光伏系统不应向电网送电。

北美标准至少延迟5min，德国标准延迟20s。

3、检测通用电路和流程检测电路：2000-929标准给出了一套标准的检测方法。

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 参数时牵涉到电路品质因数Q值的选取问题，因为高Q值使电路有朝着并保持于谐振频率处工作的趋势。

在使用频率扰动反孤岛检测时，Q值越高，频率漂移的困难越大。

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 Std 929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。

下图为基于逆变器的孤岛效应RLC型测试电路图，当电网隔离开关断开时，发电系统处于孤岛状态。

各国采用的测试电路都不尽相同，比如日本就采用电容补偿的单相感应电机带大惯性负载（某种程度与RLC负载等效）。

而欧盟的ENS标准则采用0.5欧的电阻切投，测试对阻抗变化的敏感程度。

为统一标准，在2003.11制定的草案上规定用rlc并联谐振电路，但降低了要求，品质因数只取0.65。

由于该草案还未成为正式标准，一般我们还是取品质因数为2.5，检测出孤岛并作出保护。

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。