云彩霞,宋晓华,蔡小庆

（燕京理工学院,河北廊坊,065201）

光伏并网发电系统的反孤岛效应方案

云彩霞,宋晓华,蔡小庆

（燕京理工学院,河北廊坊,065201）

孤岛效应是光伏并网系统应用过程中必须防止发生的故障现象。本文分析提了使用主动扰动方式进行防止孤岛效应的方案，并给出了仿真模型和结果。

光伏并网；逆变器；孤岛效应

由于光伏并网发电系统直接将太阳能逆变后馈送给电网，所以需要有各种完善的保护措施。对于通常系统工作时可能出现的功率器件过流、功率器件驱动信号欠压等故障状态，比较容易通过硬件电路检测，配合软件加以判断、识别并进行处理。但对于光伏并网发电系统来说，还需要考虑在一种特殊的故障状态下的应对方案，即孤岛效应的防止与对策。

0 引言

所谓孤岛效应，是根据美国Sandia国家实验室提供的报告指出：当电力公司的供电，因故障事故或停电维修而逃脱时，各个用户端的太阳能并网发电系统未能及时检测出停电状态而将自身切离市电网络，而形成由太阳能并网发电系统和周围的负载形成的一个电力公司无法掌握的自给供电孤岛。孤岛效应可能对整个配电系统设备及用户端的设备造成不利影响

当越来越多的光伏并网发电系统并联于交流电网时，发生孤岛效应的几率也就越高，所以，必须寻求适当的解决方法来应对日趋严重的孤岛效应的问题。

1 孤岛效应的分析

防止孤岛效应的基本点和关键点是电网断电的检测。

当太阳能供电系统的供电量与网络负载需求量平衡或差异很小时，则当配电开关跳脱后，并网系统附近市网电路上的电压及频率的变动量将不足以被保护电路所检测到，还是会有孤岛效应的产生。虽然出现这种情况的概率并不是很大，但在光伏并网系统大规模应用的情况下，孤岛效应必须万无一失的得到防止。根据专用标准IEEE Std.2000-929和UL1741，所有的并网逆变器必须具有反孤岛效应的功能，同时这两个标准给出了并网逆变器在电网断电后检测到孤岛现象并将逆变器与电网断开的时间限制。

2 孤岛效应检测的方案和仿真分析

结合常见的电流型光伏并网系统提出一种简单易行的主动型检测方法来防止孤岛效应现象的发生。主要原理是每个一定的时间间隔，主动将输出电流的指令幅值下降0.5，这种方案可以可靠地通过电网电压的变化来分析是否电网停电。这种方法是以扰动并网输出电流的方式来检测市电断电发生的，电流变动检测的原理是通过微处理器的控制，对逆变器的输出电流施以周期性的变动，以达到主动破坏供需平衡的目的。

采用此方法的优点是，不但避免了采用频率偏移方法所造成的系统不稳定的现象，也避免了采用负载变动方式可能导致的成本增加和系统误操作。具有很高的实用价值。使用Matlab的Power System Blaockset可以建立系统检测市电断电的控制模块电路。运行时周期性的改变并网指令电流的幅值。此时系统常规保护的软硬件照常工作，以检测比较明显的孤岛效应的发生。

依据市电检测的控制流程，可以根据实际需求来设定其检测频率，也可以设定检测时的输出电流振幅。具体的实施方法是：在电网频率为50Hz的情况下，每隔0.5秒钟，将并网指令电流的幅值设定为正常值的0.5倍，并持续两个周期，以防止误判。图1所示第一个监测点为并网系统输出220V,3.2KW时，电网电压和并网输出电流在2次/秒检测下的正常供电波形。第二个检测点为电网断电时，检测频率为2次/秒下的检测情况。可见，由于系统中有15.5欧姆的阻性负载R，消耗的功率接近1.6KW，所以当电网断电后，由于输出电流不变，所以并网系统检测到的电网电压变化很小。并网系统继续工作，产生的交流电能由电阻R消耗。在第二个检测点处，由于人为将并网指令电流降低了1/2，所以造成了交流电压的也明显下降，欠压保护电路很容易就判断出电网断电并立即关闭逆变器的输出，很好地实现反孤岛效应。实验结果表明，此方法孤岛监测成功。

Anti Islanding Scheme of Photovoltaic Grid Power Generation System

Yun Caixia,Song Xiaohua,Cai Xiaqing
(Yanching Institude of Technology,Hebei Langfang,065201)

Islanding effect must be prevented in the application of the grid—connected PV system．An acmve disturbing method developed by author for anti·islanding is also given with some simulation resultants．

Grid.connected PV system;Inverter;Anti-islanding

河北省高等学校科学技术研究项目:太阳能光伏发电并网功率控制器及其控制技术的研究

项目编号: Z2014166