劉媛媛

南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 江蘇 南京 210023

太陽能的實用性能有許多優(yōu)勢，太陽能有效利用的直接方式是光伏發(fā)電技術(shù)。新能源的有效利用包括光伏發(fā)電。太陽能分布廣泛，儲存能量效果好，并且沒有污染，使光伏發(fā)電技術(shù)受到廣泛的關(guān)注。光伏發(fā)電技術(shù)是全球增長速度最快的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，能夠同時向電網(wǎng)發(fā)電和負載供電，能夠有效提升生活標(biāo)準(zhǔn)，緩解電力系統(tǒng)的用電高峰壓力。孤島檢測技術(shù)是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中不可或缺的條件，合適使用孤島檢測技術(shù)，對減少或者消除檢測盲區(qū)，提高檢測效率，消除孤島現(xiàn)象導(dǎo)致的危害有重要的意義。本文主要分析光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的孤島檢測技術(shù)，對避免和解決孤島提出一定的參考。

一、孤島效應(yīng)的原理和危害

（一）孤島效應(yīng)的原理

光伏并網(wǎng)系統(tǒng)利用逆變器，使直流電直接變?yōu)榻涣麟?，向電網(wǎng)中輸送。在電網(wǎng)中，隨著太陽能光伏系統(tǒng)越來越多，并接到電網(wǎng)上，產(chǎn)生孤島現(xiàn)象。除了要保護頻率檢測、電壓、電流等，還有電網(wǎng)保護的新現(xiàn)象，也就是孤島效應(yīng)。孤島效應(yīng)是由于自然因素、誤操作、電氣故障等，導(dǎo)致供電中斷。這種停電狀態(tài)，并沒有被各個用戶端的太陽能發(fā)電系統(tǒng)及時檢測出來，其自身脫離電網(wǎng)，導(dǎo)致形成自給供電孤島，不受電力公司的控制，太陽能發(fā)電系統(tǒng)和負載形成一個公共電網(wǎng)系統(tǒng)。處于孤島運行狀態(tài)的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，存在嚴重的危害。

在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，孤島效應(yīng)是一種常見的現(xiàn)象，由于其他發(fā)電系統(tǒng)影響局部負荷，或者電網(wǎng)故障，導(dǎo)致供電中斷，發(fā)電系統(tǒng)仍正常工作，而電力故障狀態(tài)并沒有被并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)檢測出來。發(fā)電系統(tǒng)和周圍負荷構(gòu)成了孤島現(xiàn)象，對供電穩(wěn)定性、電能質(zhì)量造成嚴重的不良影響。隨著現(xiàn)代光伏發(fā)電系統(tǒng)和其他分布式電網(wǎng)越來越多，也意味著發(fā)生孤島現(xiàn)象的風(fēng)險不斷上升。加強孤島檢測是電力系統(tǒng)需要考慮的重要問題。

（二）孤島效應(yīng)的危害

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中發(fā)生孤島效應(yīng)時，會導(dǎo)致一系列嚴重問題。第一，孤島效應(yīng)會影響電源電壓和頻率的穩(wěn)定性，損壞電網(wǎng)設(shè)備，對正常的供電造成嚴重不利影響。第二，在孤島狀態(tài)下，并網(wǎng)系統(tǒng)單相供電，導(dǎo)致本地三相負載的欠相供電問題。第三，對配電系統(tǒng)的保護開關(guān)動作程序會造成不利影響。第四，當(dāng)電源恢復(fù)時，并網(wǎng)發(fā)電機會被高沖擊電流損壞，主要是因為發(fā)電系統(tǒng)導(dǎo)致的電壓相位，或者可能再次發(fā)生跳閘。第五，電網(wǎng)維修人員可能認為已經(jīng)斷電，與孤島供電線路接觸，嚴重威脅維修人員的生命安全。

（三）主動式孤島檢測技術(shù)

主動式孤島檢測技術(shù)是控制逆變器，干擾逆變器的頻率、輸出功率，或者相位，電網(wǎng)平衡運行無法檢測干擾，但電網(wǎng)出現(xiàn)故障，迅速累積逆變器輸出干擾，超過允許的范圍，孤島檢測被啟動。主動式孤島檢測技術(shù)的檢測精度較高，非檢測面積較小，但影響逆變器輸出功率的質(zhì)量，控制系統(tǒng)更加復(fù)雜。通常并網(wǎng)逆變器的反孤島策略，將主動檢測和被動檢測相結(jié)合。主動式孤島檢測技術(shù)有主動電流干擾檢測方法、頻率偏移檢測方法。

（四）被動式孤島檢測技術(shù)

被動式孤島檢測技術(shù)在應(yīng)用中，并網(wǎng)逆變器不需要增加硬件電路，以及單獨的保護繼電器。但也有一定的缺點，存在一個大的非檢測區(qū)域，局部負載功率與系統(tǒng)輸出功率平衡，就會失去被動式孤島檢測技術(shù)的檢測能力。并且存在一些復(fù)雜的計算，因為部分參數(shù)不能直接測量，就會存在計算時間和計算誤差的問題，這些會檢測效果會有影響。被動式孤島檢測技術(shù)有電壓諧波檢測方法、過 / 欠壓和高 /低頻檢測方法、相位突變檢測。

總之，分布式發(fā)電系統(tǒng)本身造價高、容量小，不提倡與電網(wǎng)控制系統(tǒng)通訊。分布式發(fā)電系統(tǒng)的孤島檢測技術(shù)，主要以逆變器的自我檢測為基礎(chǔ)，而不是遠程通訊技術(shù)。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)孤島檢測技術(shù)，集中于逆變器內(nèi)部的研究，目標(biāo)是盲區(qū)小或無盲區(qū)，檢測時間短，穩(wěn)定性高，并且對電能質(zhì)量影響小。目前光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中主要有兩類孤島檢測技術(shù)，主動式和被動式檢測，本次研究在此基礎(chǔ)上，提出過／欠電壓與功率擾動法，基于過／欠電壓檢測功能的電壓突變檢測，加入功率擾動量，將負載盲區(qū)消除，快速檢測孤島現(xiàn)象，并且對電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響小。