光伏并网发电系统孤岛检测技术的研究及实现(4)
（3）介绍了孤岛检测盲区的基本表示方法，在此基础分析了过/欠频，过/欠压孤岛检测方法的盲区分布；主动移频和正反馈主动移频的盲区分布。
（4）建立了主动移频式孤岛检测模型，分析了AFD和AFDPF的孤岛检测方法的原理，检测失败原因，对应参数对仿真结果的影响，盲区的分布等。
2 光伏并网发电系统的孤岛效应及检测方法
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。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、功率器件过热、太阳能电池阵列输出欠压以及电网过压、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、识别与处理。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，即孤岛效应的检测和防止。
2.1 孤岛效应
2.1.1 孤岛效应的概念
根据美国Sandia国家实验室(Sandia National Laboratories)的定义，所谓孤岛效应是指：当电力公司的供电，因故障事故或停电文修而跳脱时，各个用户端的太阳能并网发电系统未能即时检测出停电状态而将自身切离市电网路，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控的自给供电孤岛。图2-1所示为孤岛效应发生时的系统供电状态。
图2-1 孤岛问题研究网络拓扑结构
一般来说，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的影响，包括以下几个方面：
（1）当电网需要停电文修时，文修人员不一定意识到分布式系统的存在，从而可能危及文修人员的安全；
（2）当孤岛效应发生时，电网不能控制供电孤岛的电压和频率，电压幅值和频率的漂移会对用电设备带来破坏；
（3）由于并网系统输出电压和电网电压之间产生相位差，所以当电网重新恢复供电时会产生浪涌电流，可能会引起再次跳闸或对光伏系统、负载和供电系统带来损坏。
事实上，不仅太阳能发电系统有这个问题的存在，只要是分布式的发电系统（风力发电、燃料电池发电），或是一般并联在市电的发电设备都会存在此类问题。
当前，随着太阳能光伏并网发电系统的发展，越来越多的分布式光伏并网发电系统同时向公共电网发电时，孤岛效应发生的几率也越来越大，因此采用有效的方法来防止孤岛效应的发生显得尤为重要。
2.1.2 孤岛效应的发生机理[23]
下面以典型的光伏并网发电系统为例分析其孤岛效应发生的机理，并阐述孤岛效应发生的必要条件。
图2-2 光伏并网发电系统的功率流图
图2-2是光伏并网发电系统的功率流图，光伏并网发电系统由光伏阵列和逆变器组成。当电网正常运行时，假定图2-2系统中的逆变器工作于单位功率因素正弦波控制模式，而相关的局部负载用并联RLC电路来模拟，并且假设逆变器输出有功功率、无功功率分别为P、Q，电网向负载提供的有功功率、无功功率分别为ΔP、ΔQ，负载需求的有功率、无功功率为 、 。
根据能量守恒，公共耦合点（Point of Common Coupling，PCC）即图2中的a点处的功率流具有以下规律：
(2.1)
当电网断电时，通常情况下，由于并网发电系统的输出功率和负载功率之间的巨大差异会引起系统的电压和频率的较大变化，因而通过对系统电压和频率的检测，可以很容易的检测到孤岛效应。但是若逆变器提供的功率与负载需求的功率相匹配，及 ，那么当线路文修或故障而导致电网跳脱，公共耦合点PCC处电压和频率的变化很小，很难通过对系统电压和频率的检测来判断孤岛的发生，这样逆变器可能继续向负载供电，从而形成由光伏并网发电系统和周围负载构成的一个自给供电的孤岛发电系统。