劉媛媛

南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 江蘇 南京 210023

太陽(yáng)能的實(shí)用性能有許多優(yōu)勢(shì)，太陽(yáng)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(yáng)能分布廣泛，儲(chǔ)存能量效果好，并且沒(méi)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(zhǎng)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(shí)向電網(wǎng)發(fā)電和負(fù)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(cè)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(cè)技術(shù)，對(duì)減少或者消除檢測(cè)盲區(qū)，提高檢測(cè)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(cè)技術(shù)，對(duì)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(yáng)能光伏系統(tǒng)越來(lái)越多，并接到電網(wǎng)上，產(chǎn)生孤島現(xiàn)象。除了要保護(hù)頻率檢測(cè)、電壓、電流等，還有電網(wǎng)保護(hù)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(méi)有被各個(gè)用戶(hù)端的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)及時(shí)檢測(cè)出來(lái)，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(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)和負(fù)載形成一個(gè)公共電網(wǎng)系統(tǒng)。處于孤島運(yùn)行狀態(tài)的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，存在嚴(yán)重的危害。

在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，孤島效應(yīng)是一種常見(jiàn)的現(xiàn)象，由于其他發(fā)電系統(tǒng)影響局部負(fù)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(méi)有被并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)檢測(cè)出來(lái)。發(fā)電系統(tǒng)和周?chē)?fù)荷構(gòu)成了孤島現(xiàn)象，對(duì)供電穩(wěn)定性、電能質(zhì)量造成嚴(yán)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(lái)越多，也意味著發(fā)生孤島現(xiàn)象的風(fēng)險(xiǎn)不斷上升。加強(qiáng)孤島檢測(cè)是電力系統(tǒng)需要考慮的重要問(wèn)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(shí)，會(huì)導(dǎo)致一系列嚴(yán)重問(wèn)題。第一，孤島效應(yīng)會(huì)影響電源電壓和頻率的穩(wěn)定性，損壞電網(wǎng)設(shè)備，對(duì)正常的供電造成嚴(yán)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(fù)載的欠相供電問(wèn)題。第三，對(duì)配電系統(tǒng)的保護(hù)開(kāi)關(guān)動(dòng)作程序會(huì)造成不利影響。第四，當(dāng)電源恢復(fù)時(shí)，并網(wǎng)發(fā)電機(jī)會(huì)被高沖擊電流損壞，主要是因?yàn)榘l(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(rèn)為已經(jīng)斷電，與孤島供電線路接觸，嚴(yán)重威脅維修人員的生命安全。

（三）主動(dòng)式孤島檢測(cè)技術(shù)

主動(dòng)式孤島檢測(cè)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(yùn)行無(wú)法檢測(cè)干擾，但電網(wǎng)出現(xiàn)故障，迅速累積逆變器輸出干擾，超過(guò)允許的范圍，孤島檢測(cè)被啟動(dòng)。主動(dòng)式孤島檢測(cè)技術(shù)的檢測(cè)精度較高，非檢測(cè)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(dòng)檢測(cè)和被動(dòng)檢測(cè)相結(jié)合。主動(dòng)式孤島檢測(cè)技術(shù)有主動(dòng)電流干擾檢測(cè)方法、頻率偏移檢測(cè)方法。

（四）被動(dòng)式孤島檢測(cè)技術(shù)

被動(dòng)式孤島檢測(cè)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(dú)的保護(hù)繼電器。但也有一定的缺點(diǎn)，存在一個(gè)大的非檢測(cè)區(qū)域，局部負(fù)載功率與系統(tǒng)輸出功率平衡，就會(huì)失去被動(dòng)式孤島檢測(cè)技術(shù)的檢測(cè)能力。并且存在一些復(fù)雜的計(jì)算，因?yàn)椴糠謪?shù)不能直接測(cè)量，就會(huì)存在計(jì)算時(shí)間和計(jì)算誤差的問(wèn)題，這些會(huì)檢測(cè)效果會(huì)有影響。被動(dòng)式孤島檢測(cè)技術(shù)有電壓諧波檢測(cè)方法、過(guò) / 欠壓和高 /低頻檢測(cè)方法、相位突變檢測(cè)。

總之，分布式發(fā)電系統(tǒng)本身造價(jià)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(cè)技術(shù)，主要以逆變器的自我檢測(cè)為基礎(chǔ)，而不是遠(yuǎn)程通訊技術(shù)。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)孤島檢測(cè)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(wú)盲區(qū)，檢測(cè)時(shí)間短，穩(wěn)定性高，并且對(duì)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(lèi)孤島檢測(cè)技術(shù)，主動(dòng)式和被動(dòng)式檢測(cè)，本次研究在此基礎(chǔ)上，提出過(guò)／欠電壓與功率擾動(dòng)法，基于過(guò)／欠電壓檢測(cè)功能的電壓突變檢測(cè)，加入功率擾動(dòng)量，將負(fù)載盲區(qū)消除，快速檢測(cè)孤島現(xiàn)象，并且對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響小。