1 引言

　　面對世界性的能源短缺的現實狀況及能源的可持續發展對當今社會的突出影響，光伏并網發電作為新型環保方式之一，越來越受人們的重視，而孤島效應是光伏并網發電系統中普遍存在的一個問題。所謂孤島效應是指當電網由于電氣故障、誤操作或自然因素等原因中斷供電時，各個用戶端的太陽能發電系統未能及時檢測出停電狀態將自身脫離電網，則太陽能發電系統和負載形成一個公共電網系統無法控制的自給供電孤島。光伏并網發電系統處于孤島運行狀態時會產生嚴重的后果：

　　（1）導致孤島區域的供電電壓和頻率不穩定；

　　（2）影響配電系統的保護開關動作程序；

　　（3）光伏并網系統在孤島狀態下單相供電，引起本地三相負載的欠相供電問題；

　　（4）電網恢復供電時由于相位不同步導致的沖擊電流可能損壞并網逆變器；

　　（5）可能導致電網維護人員在認為已斷電時接觸孤島供電線路，引起觸電危險。

　　所以，當電網停電后，必須立刻中止系統對電網的供電，防止孤島效應的發生。研究孤島檢測方法和保護措施，對將孤島產生的危害降至最低具有十分重要的現實。

2 孤島效應的檢測標準

　　孤島現象的巨大危害使得并網發電系統必須要具備反孤島的功能，ieee std.929-2000規定了相應的反孤島檢測標準，它給出了并網逆變器在電網斷電后檢測到孤島現象并使并網逆變器與電網斷開的時間限制。相應的我們國家也根據ieee的相關標準制定了我國的檢測標準，gb/t15945-2008規定電力系統正常運行條件下頻率偏差限值為±0.2hz，當系統容量較小時，偏差限值可以放寬至±0.5hz。gb/t19939-2005規定并網后的頻率偏差值若超過±0.5hz范圍時過/欠頻保護應在0.2s內動作，使并網系統與電網斷開，相應的系統對檢測到異常電壓時所做出的反應時間如附表所示，同時還規定在電網的電壓和頻率恢復到正常范圍后的20s~5min，并網系統不影響電網送電。在這套標準中，unom代表電網電壓的有效值，我國為220v。

3 光伏發電系統孤島檢測基本原理

　　圖1為光伏并網發電系統框圖，工作原理簡述如下：

　　（1）當斷路器s閉合時，并網系統正常工作。由于鎖相環的作用，pv系統輸出的電流和電網電壓同頻同相，因此可將pv系統看作電流源。公共節點a的電壓由電網電壓決定。如果負載有功功率大于pv陣列所提供的功率，不足處由電網補充。反之，多余的功率饋入電網。由于pv系統的功率因數為1，則負載所需的無功功率均由電網提供。

　　△p=pl-p （1）

　　△q=ql-q （2）

　　式（3）、（4）是rcl負載的有功和無功功率的計算公式：

　　plaod=ua2/r （3）

　　qlaod=ua2 （1/ωal-ωac） （4）

　　由于pv系統的功率因數為1，因此，pv系統只向電網發送有功功率，則q=0，△q=ql。當孤島效應發生瞬間，△p≠0，a點負載電壓和頻率發生變化。當δp、δq較大時，表明pv系統輸出功率與負載功率不匹配，則pv系統輸出電壓或頻率會發生很大的變化，當電壓或頻率變化超出正常范圍，保護電路即可檢測到孤島的發生，繼電器動作，將逆變器與電網切離，并封鎖逆變器功率管，使光伏系統停止輸出電能。但是，當δp或δq較小時，保護電路會因電壓和頻率未超出正常范圍而檢測不到孤島的發生，進入檢測盲區（ndz）。