引言：
近年来，随着能源的过度消耗，传统能源对环境带来的影响日益加重，人们逐渐意识到清洁能源的使用可以改善现有能源紧缺的状况，也可以改善能源使用对环境所带来的影响。太阳能作为一种清洁、环保型的能源不仅无污染、可持续性强而且使用便捷，因此越来越多的人开始使用这种新型能源。随着使用范围的扩大，它已经从补充型能源向替代型能源逐渐过渡。孤岛效应是光伏发电中独有的故障，为了能够让清洁能源得到更好的利用，我们必须要制定对应的策略来改善孤岛效应带来的损害。
一、关于孤岛效应
（一）概念
它是指在光伏发电系统中，整个电力网络由于故障原因或是停电而出现跳闸断电的情况。而此时各个分布式发电系统并没有检测出对应的故障问题，进而没有及时将光伏发电系统与电力网络断开，从而形成了一个以分布式发电系统以及其他负载组件共同形成的发电孤岛。
（二）危害
1.一旦这种发电孤岛形成就会给系统内的电压和频率造成非常直接的影响，甚至会对相应的装置设备造成损害[1]。
2.而当故障解除之后，光伏发电系统在重新接入电力网络时又可能会出现电压不同步的情况，继而出现电流突变的情况，导致电力设备和其他器件受到损害。
3.断电之后的孤岛效应会造成接地故障无法彻底清除，给电力系统造成影响。
4.孤岛效应很容易给工作人员带来认知偏差，认为是电力网络断电，进而做出错误的判断，给工作人员的人身安全带来威胁。
为了避免孤岛效应给设备和工作人员造成危害，就必须要在出现此类情况时具备一定的防御保护能力，进而确保设备完好、人员安全。
二、关于孤岛效应危害的解决策略
触发孤岛效应出现的必要条件就是光伏系统内的输出功率与其负载功率相互匹配。依据孤岛效应的检测规定，当发电系统中所输出的有功功率和负载有功功率之间出现5%的误差且持续时间长达2s以上，便可以确定光伏发电的孤岛效应已经产生。因此我们可以得出结论，孤岛效应的出现与功率数值是否匹配以及其所能够持续的时间有紧密的联系。为了避免孤岛效应的出现，我们必须要对其进行更加深入的研究。
（一）策略方式
目前针对孤岛效应的解决方案有两种：第一种就是以通信为主的策略，另外一种则是以局部改进为策略的方式。通常情况下工作人员会选择使用无线通信的方式来检测光伏发电站是否出现孤岛效应，这与光伏系统在控制方式的选择上没有直接的关联，因此我们的研究对象主要为局部反孤岛效应为主的策略。
局部反孤岛的策略就是以网逆变器为基础的策略方式。目前以此为基础的解决策略主要分为：一种为被动式。主要包括电压、频率、相位监视以及谐波监视等内容。第二种为主动式。主要是输出功率受到扰动、频率出现偏移等情况。通常来说第一种方式在确定过程中存在很多的干扰项，因此很难确定其阈值，因此使用频率较低。目前常用的就是过电压、欠电压、欠频率的主动检测策略，但无论是哪种策略目前都存在非常明显的检测盲区[2]。主动策略形式会在控制系统中加入人为的扰动因素，进而使系统内的电网频率、电压、电流以及相位出现不同程度的偏移。通过对逆变器的检测来判断光伏发电系统是否存在孤岛效应。在本文中我们将会以电网阻抗的测量方式为主作为孤岛效应检测的研究检测方法。
（二）检测方案
通常情况下对于并网系统，当电网相互连接时，耦合点位置的阻抗值会很低。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆此时的电网相当于一个非常大的电压源，而如果电网断开，耦合点位置处的阻抗值就会远超电网在连接时所具有的阻抗，此时在耦合点进行测量得出的值就是负载阻抗。所以可以通过对耦合点位置的测量来检测是否存在孤岛效应。
而以电网阻抗为主动检测的方式能够有效地对光伏发电网是否存在孤岛效应进行判断。通过给电网内部注入一个较小的扰动，就会形成一个二次谐波，它会成为一个参考电流。虽然其谐波幅值非常低，但是它会在闭环调节过程中使PPC点所经过的电流中也会存在二次谐波[3]。孤岛效应未发生时电网对地的抗阻能力较低，此时二次谐波电流会随之流入电网，并在耦合处形成一个幅值非常小的电压值。而一旦电网出现故障，孤岛效应形成之后，该二次谐波的电流阻抗负载力就会变高，并在耦合出形成一个幅值较大的电压。所以我们可以通过这一幅值的变动来判断光伏电网内部是否存在孤岛效应。以此为基础的主动检测方式可以参考图1。
图1 孤岛检测模块结构图
通过图1，我们可以看出在二阶积分器模块中，其主要作用是产生一对相位差为90°的正交信号。当人为加入扰动信号时，就会使其与电网频率相同。此时的幅值非常低即可为正，也可为负。
而当在电网系统中注入扰动信号之后，逆变器的参考电流相位也会随之变化。而新加入的扰动信号则可以作为新的电流参考信号，其所产生的作用并不会对原有电流信号产生影响。
在加入扰动信号之后，其中反馈信号会在并网连接位置的连接点处产生电压信号，其所具有的频率则相当于基波信号所具有频率的两倍之多[4]。这一反馈信号所产生的幅值主要受到并网侧所具有的阻抗大小的影响。通过公式计算我们可以看出反馈信号所具有的频率和基波信号所具有的频率是相同的，因此我们可以得出利用滤波器也可以收集到该信号。
（三）盲区分析
对于孤岛效应检测过程中存在的盲区，我们可以利用对反孤岛策略可行性的方式来进行分析和判断。
检测盲区进行分析时也分为两种情况，第一种是当本地的负载值为纯阻性的情况，电网内的负载，消耗的有功功率会和逆变器所输出的有功功率之间产生一个平衡的值。所以当负载值为纯阻值的时候，我们可以利用加入二次谐波的方式来增强二次谐波在电网中的含量，进而得出有效且准确的检测结果。第二种情况则是当负载并联支路时对盲区的检测。如果负载为RLC并联的情况，依照规定，其并联负载所具有的谐振频率必须要与电网频率相同，也就是其谐振频率必须要达到50Hz。此时负载所消耗的有功功率会和逆变器上输出的有功功率值是相同。因此我们可以得出，在不同的检测盲区通过不同的功率值能够有效地消除检测盲区，所以基本上不存在检测盲区。
三、结束语
本文主要针对光伏发电中的主要故障（孤岛效应）讨论了反孤岛的策略。通过对常用反孤岛策略的分析，我们得出了一种建立在抗阻检测基础上的策略方式，并对其可能存在的检测盲区进行了具体的阐述和分析。通过分析和对比论证，我们得出该方式能够有效地检测出孤岛效应，进而解决孤岛效应的危害。
参考文献
[1]王笃亭,李一丹.光伏并网系统反孤岛策略研究[J].黑龙江电力,2015,37(04):291-294+298.
[2]云彩霞,宋晓华,蔡小庆.光伏并网发电系统的反孤岛效应方案[J].电子测试,2015(21):90+84.
[3]陈炜,艾欣,吴涛,刘辉.光伏并网发电系统对电网的影响研究综述[J].电力自动化设备,2013,33(02):26-32+39.
[4]张涛,帕孜来·马合木提.关于光伏发电并网系统畸变故障检测仿真[J].计算机仿真,2017,34(12):90-95.
作者简介：刘勇平，男，研究生，电气助理工程师，主要研究方向为电力系统及其自动化技术应用；
苏嘉梁，男，研究生，工程师，主要研究方向为继电保护。
论文作者:刘勇平1 苏嘉梁2
论文发表刊物:《中国电气工程学报》2019年第1期
论文发表时间:2019/4/22
标签：孤岛论文; 效应论文; 电网论文; 策略论文; 光伏论文; 负载论文; 盲区论文; 《中国电气工程学报》2019年第1期论文;