什么是“孤島效應(yīng)”？

孤島效應(yīng)：當(dāng)電網(wǎng)供電因故障、誤操作或停電維修等原因造成中斷供電，各個(gè)新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)仍在運(yùn)行，并向周?chē)?fù)載供電，構(gòu)成一個(gè)電力公司無(wú)法控制的自給供電孤島。

“孤島效應(yīng)”有哪些危害？

當(dāng)孤島效應(yīng)發(fā)生時(shí)，造成的危害：

1、電網(wǎng)無(wú)法控制孤島中的電壓和頻率，如果電壓和頻率超出允許范圍，可能會(huì)對(duì)用戶(hù)的設(shè)備造成損壞；

2、如果負(fù)載容量大于逆變電源容量，電源過(guò)載運(yùn)行，容易被燒毀；

3、孤島進(jìn)行重合閘會(huì)導(dǎo)致該線(xiàn)路再次跳閘，可能損壞逆變電源或其他設(shè)備；

4、與逆變電源相連的線(xiàn)路仍帶電，對(duì)檢修人員造成危害，降低電網(wǎng)的**性。

“防孤島保護(hù)裝置”的作用

防孤島保護(hù)裝置主要適用于35KV、10KV及低壓380V380V光伏發(fā)電、燃?xì)獍l(fā)電等新能源并網(wǎng)供電系統(tǒng)，在發(fā)生孤島現(xiàn)象時(shí),防孤島保護(hù)裝置可以快速切除并網(wǎng)點(diǎn)，使本站與電網(wǎng)側(cè)快速脫離，從而保證整個(gè)電站和相關(guān)維護(hù)人員的生命**。

產(chǎn)品特點(diǎn)

防孤島保護(hù)裝置的功能設(shè)定依據(jù)國(guó)家發(fā)布的分布式電源并網(wǎng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，集成分布式電源并網(wǎng)所需的保護(hù)功能、測(cè)控功能、通信功能、事件記錄、保護(hù)功能壓板的投/退、定值修改及定值區(qū)的切換等功能，同時(shí)具備485通訊接口、以太網(wǎng)通訊接口等多種通訊接口，并支持Modbus-RTU規(guī)約、103規(guī)約。支持IRIG-B對(duì)時(shí)。

保護(hù)功能

光伏防孤島保護(hù)裝置的功能設(shè)定依據(jù)國(guó)家發(fā)布的分布式電源并網(wǎng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，集成分布式電源并網(wǎng)所需的保護(hù)功能、測(cè)控功能、通信功能、事件記錄、保護(hù)功能壓板的投/退、定值修改及定值區(qū)的切換等功能，同時(shí)具備485通訊接口、以太網(wǎng)通訊接口等多種通訊接口，并支持Modbus-RTU規(guī)約、103規(guī)約。支持IRIG-B對(duì)時(shí)。 頻率過(guò)高、頻率過(guò)低、過(guò)電壓、低電壓、頻率突變、逆功率、外部聯(lián)跳、系統(tǒng)失電、電流三段保護(hù)且?guī)Х较蜷]鎖（速斷、限時(shí)速斷、過(guò)電流）、零序過(guò)流、有壓自動(dòng)合閘。

注：保護(hù)裝置功能可根據(jù)用戶(hù)需求定制。

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如今光伏發(fā)電站在電力系統(tǒng)中所占的份額越來(lái)越大，不僅有集中式大面積光伏，還有分布式小型光伏發(fā)電站。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，發(fā)展成為分布式光伏電源給負(fù)荷供電，組成局部孤網(wǎng)運(yùn)行。為避免孤網(wǎng)產(chǎn)生，本文從孤島的檢測(cè)方法入手進(jìn)行闡述。以被動(dòng)式檢測(cè)方法與主動(dòng)式檢測(cè)方法的特點(diǎn)為主線(xiàn)，結(jié)合配置防孤島保護(hù)，減少孤島現(xiàn)象給電網(wǎng)運(yùn)行帶來(lái)的危害。

1、孤島狀態(tài)檢測(cè)方法

目前孤島檢測(cè)方法主要分為被動(dòng)檢測(cè)和主動(dòng)檢測(cè)。

1.1 被動(dòng)式孤島檢測(cè)

被動(dòng)檢測(cè)就是通過(guò)檢測(cè)孤島形成前后的頻率、電壓、功率輸出等電氣量變化，來(lái)判斷是否與主電網(wǎng)斷開(kāi)。主要包括低頻低壓、高頻高壓、頻率變化率法、矢量相移法和功率波動(dòng)法等。低頻低壓與高頻高壓檢測(cè)：因光伏電源并網(wǎng)運(yùn)行，頻率和電壓不會(huì)有很大的波動(dòng)，總能夠在允許的范圍之內(nèi)。

1.2 主動(dòng)式孤島檢測(cè)

主動(dòng)檢測(cè)通過(guò)對(duì)系統(tǒng)施加一個(gè)外部干擾，然后監(jiān)視系統(tǒng)的響應(yīng)來(lái)判斷是否形成孤島，一般是通過(guò)改變光伏逆變器有功或無(wú)功輸出，檢測(cè)電壓和頻率的響應(yīng)變化。主動(dòng)檢測(cè)將向系統(tǒng)施加外部干擾，即使是功率完全平衡的孤島，也可以通過(guò)主動(dòng)干擾來(lái)破壞功率平衡，從而被可靠地檢測(cè)出來(lái)。當(dāng)系統(tǒng)中包含多個(gè)分布式電源時(shí)，各電源主動(dòng)檢測(cè)裝置發(fā)出的干擾信號(hào)可能互相影響，降低檢測(cè)效果。

2、分布式光伏電站防孤島保護(hù)

2.1分布式光伏電站防孤島保護(hù)配置

為了保證分布式光伏電站的**穩(wěn)定運(yùn)行，根據(jù)《光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50797和《光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB/T50866要求，光伏電站應(yīng)配置獨(dú)立的防孤島保護(hù)，其中防孤島保護(hù)應(yīng)與線(xiàn)路保護(hù)、重合閘、低電壓穿越能力相配合[1]。基于上述規(guī)定，大批分布式光伏電站使用了孤島保護(hù)裝置，分布式光伏電站配置的防孤島保護(hù)裝置一般都是故障解列裝置。

2.2光伏發(fā)電防孤島裝置的保護(hù)配置功能有以下幾點(diǎn)

（1）低頻保護(hù)：頻率在35HZ-65HZ之間時(shí)且曾經(jīng)在低頻值以上時(shí)低頻保護(hù)才能啟動(dòng)，低頻保護(hù)動(dòng)作200ms后立即返回。

（2）過(guò)頻保護(hù)：當(dāng)頻率高于定值時(shí)保護(hù)啟動(dòng)。

（3）低壓保護(hù)：當(dāng)電壓低于定值時(shí)動(dòng)作。

（4）過(guò)壓保護(hù)：當(dāng)電壓高于定值時(shí)動(dòng)作。

（5）聯(lián)跳：支持變電站側(cè)聯(lián)跳，即當(dāng)收到變電站側(cè)聯(lián)跳命令時(shí)延時(shí)開(kāi)出跳閘出口，切本站的并網(wǎng)開(kāi)關(guān)。

（6）頻率突變：當(dāng)頻率波動(dòng)值超過(guò)所設(shè)定值時(shí)，保護(hù)動(dòng)作。

2.3分布式光伏發(fā)電保護(hù)配置分為三個(gè)方面

2.3.1逆變裝置至電網(wǎng)間交流保護(hù)配置

接收光伏電站并網(wǎng)線(xiàn)路的電網(wǎng)側(cè)主要配置主保護(hù)及后備保護(hù)，主保護(hù)具有零秒速動(dòng)性，能快速切除故障，后備保護(hù)是相鄰或下級(jí)出現(xiàn)故障時(shí)帶時(shí)限切除的一種保護(hù)，光伏電站側(cè)只配置主保護(hù)，一般后備保護(hù)不進(jìn)行配置。逆變器是光伏電站并網(wǎng)關(guān)鍵部分，其保護(hù)和檢測(cè)功能應(yīng)完善齊備，根據(jù)負(fù)荷端至電網(wǎng)系統(tǒng)側(cè)模型，對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)至逆變器之間的保護(hù)進(jìn)行合理配置至關(guān)重要的部分。

2.3.2逆變裝置保護(hù)配置

當(dāng)電網(wǎng)系統(tǒng)中發(fā)生短路故障時(shí)，光伏電站保護(hù)進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，其向電網(wǎng)系統(tǒng)輸出短路電流，不應(yīng)超過(guò)額定電流的2.5倍。

2.3.3光伏板至逆變裝置間直流保護(hù)配置

逆變器裝置至太陽(yáng)能光伏板之間配置直流保護(hù)，通常采用空氣開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)，因逆變器靠近電網(wǎng)系統(tǒng)側(cè)已裝設(shè)逆變器保護(hù)，在另外一側(cè)不需裝設(shè)，只需在光伏板側(cè)配置直流保護(hù)。因光伏板需要特殊材料才能制作，負(fù)荷電流較大時(shí)，以設(shè)定*大額定電流為限值時(shí)，光伏板會(huì)出現(xiàn)板面破裂、鼓肚的情況現(xiàn)象發(fā)生，則此空氣開(kāi)關(guān)必須采用高精度材料制成，方能有效滿(mǎn)足逆變裝置至光伏板之間直流保護(hù)的工作要求。

2.4防孤島保護(hù)裝置的主要作用

（1）當(dāng)電網(wǎng)側(cè)失電的時(shí)候，需要維修人員去檢修，這時(shí)光伏本側(cè)還處于正常發(fā)電狀態(tài)，還會(huì)向電網(wǎng)側(cè)送電，這時(shí)就會(huì)形成孤島效應(yīng)，給電網(wǎng)側(cè)檢修人員帶來(lái)很大的**威協(xié)。同樣，當(dāng)光伏本側(cè)出現(xiàn)故障，需要人員檢修的時(shí)候，而電網(wǎng)側(cè)還有電，這樣電網(wǎng)側(cè)有可能會(huì)出現(xiàn)向本站反送電的情況，同樣會(huì)給光伏本側(cè)維修人員帶來(lái)生命**方面的隱患。如果裝上防孤島保護(hù)裝置，當(dāng)光伏本側(cè)或者電網(wǎng)側(cè)任何一側(cè)失電的時(shí)候，防孤島保護(hù)裝置都會(huì)迅速向并網(wǎng)開(kāi)關(guān)發(fā)出命令，讓其跳閘，從而很好的保證了光伏兩側(cè)維修人員的生命**。

（2）當(dāng)光伏本側(cè)或者電網(wǎng)側(cè)任何一側(cè)出現(xiàn)頻率、電壓或者過(guò)載運(yùn)行時(shí)給兩側(cè)主設(shè)備造成沖擊時(shí)，防孤島保護(hù)裝置也會(huì)迅速向并網(wǎng)開(kāi)關(guān)發(fā)出命令，讓其跳閘，從而很好的保證了兩側(cè)主設(shè)備不受傷害，避免事故進(jìn)一步擴(kuò)大。

（3）智能并網(wǎng)： 裝置帶有失壓跳閘、檢有壓自動(dòng)合閘功能，當(dāng)故障解除后，光伏兩側(cè)都處于正常狀態(tài)。這時(shí)防孤島保護(hù)裝置就會(huì)檢測(cè)到相關(guān)信號(hào)，自動(dòng)合上并網(wǎng)開(kāi)關(guān)，讓其正常工作，省去了人工并網(wǎng)的繁瑣。

2.5被動(dòng)式防孤島保護(hù)

該方法僅僅是一種監(jiān)控手段，并不改變逆變器輸出的參數(shù)，因此對(duì)電網(wǎng)和輸出電能質(zhì)量沒(méi)有影響。此方法一般只能在發(fā)電出力與負(fù)載不匹配程度較大時(shí)才能有效，否則，此類(lèi)方法就會(huì)失效。所以被動(dòng)檢測(cè)法只能應(yīng)用于負(fù)載功率變動(dòng)不大，且與逆變器的輸出不匹配的場(chǎng)合，被動(dòng)式孤島檢測(cè)方法主要有過(guò)欠壓和過(guò)欠頻保護(hù)、電壓相位突變檢測(cè)、電壓諧波檢測(cè)等方法[2]。

2.6主動(dòng)式昉孤島保護(hù)

主動(dòng)式的孤島效應(yīng)檢測(cè)法主要是考慮對(duì)逆變器某些輸出，如頻率、相位、電壓等施加偏移的時(shí)候提出。該方法hui影響輸出功率因數(shù)，給電網(wǎng)注入諧波，影響供電的質(zhì)量。主動(dòng)式防孤島效應(yīng)保護(hù)方案主要有電流干擾法、輸出電能變動(dòng)法、主動(dòng)頻率偏移、自動(dòng)相位偏移法等，均是通過(guò)有意地引入擾動(dòng)信號(hào)來(lái)監(jiān)控系統(tǒng)中電壓、頻率以及阻抗的相應(yīng)變化，來(lái)檢測(cè)孤島效應(yīng)通過(guò)對(duì)分布式光伏發(fā)電的孤島運(yùn)行機(jī)理與防孤島保護(hù)策略進(jìn)行分析。