2023-01-09 13:18:12

　　孤岛效应，什么是孤岛效应？

　　孤岛效应

　　在电子电路中，孤岛效应是指电路的某个区域有电流通路而实际没有电流流过的现象。 在通信网络中，无线移动基站的覆盖可能会存在的一种现象。

　　什么是孤岛效应？

　　一 、 孤岛效应是指光伏并网逆变器构成的局部电网从主电网脱离出来，并且在此局部电网中光伏并网正弦波逆变器持续给负载供电的一种电气现象。

　　孤岛效应现象会产生比较严重的后果：

　　1）孤岛中的电压和频率无法控制，可能会用电设备造成损坏；

　　2）当电网恢复正常时有可能造成非同相合闸，导致线路再次跳闸，对光伏并网正弦波逆变器和其他用电设备造成损坏；

　　3）孤岛效应时，若负载容量与光伏并网器容量不匹配，会造成对正弦波逆变器的损坏。

　　4）孤岛中的线路仍然带电，会对维修人员造成人身危险；

　　孤岛效应检测方法的分类

　　孤岛检测方法根据技术特点可以分为3大类：内部无源法、内部有源法和外部法。

　　内部无源法是通过检测并网处公共耦合点电压的参数，包括频率、幅值、谐波。当该处电压参数波动超过设定值时逆变器自动与电网断开。由于这类方法只是采取监控手段，并不改变正弦波逆变器的输出值的参数，所以输出电能较高。内部无源法适用场合：应用于负载功率变动不大，且与正弦波逆变器的输出不匹配的场合。

　　内部有源法是通过给正弦波逆变器输出量引入变化或扰动，促使系统处于孤岛状态时公共藕合点电压的参数(幅值、频率、谐波)偏离正常值，并在超出设定范围时，将正弦波逆变器与电网断开的一种方法。内部有源法适用场合：输出电能的变动对于电网潮流有比较大的影响,因此只适用于小型正弦波逆变器并网系统。

　　外部检测法是通过电网对正弦波逆变器进行控制，或者电网与正弦波逆变器之间的通信来控制逆变器在一定条件下停止并网运行的一类方法。外部方法都有很高的检测效率，但是由于需要在电网上安装附件，成本会相应提高。外部检测法适用场合：比较适合于大功率分布式电站的并网。

　　二、 孤岛效应指在电网失电情况下，发电设备仍作为孤立电源对负载供电这一现象。

　　孤岛效应对设备和人员的安全存在重大隐患，体现在以下两方面：一方面是当检修人员停止电网的供电，并对电力线路和电力设备进行检修时，若并网太阳能电站的逆变器仍继续供电，会造成检修人员伤亡事故；另一方面，当因电网故障造成停电时，若并网逆变器仍继续供电，一旦电网恢复供电，电网电压和并网逆变器的输出电压在相位上可能存在较大差异，会在这一瞬间产生很大的冲击电流，从而损坏设备。

　　孤岛效应检测方法有两种，包括被动式和主动式两种检测方法。被动式检测方法指实时检测电网电压的幅值、频率和相位，当电网失电时，会在电网电压的幅值、频率和相位参数上，产生跳变信号，通过检测跳变信号来判断电网是否失电；主动式检测方法指对电网参数产生小干扰信号，通过检测反馈信号来判断电网是否失电，其中一种方法就是通过测量逆变器输出的谐波电流在并网点所产生的谐波电压值，从而得到电网阻抗来进行判断，当电网失电时，会在电网阻抗参数上发生较大变化，从而判断是否出现了电网失电情况。

　　需要指出的是，任何一种孤岛效应的检测方法均具有其局限性，需要同时从电站管理上来杜绝检修人员伤亡事故的发生，当停电对设备和线路进行检修时，需要先断开并网逆变器。

　　孤岛效应工作原理

　　在电容器串联的电路里,只有与外电路相连接的两个极板（注意：不是同一电容器的极板）有电流流动（电荷交换），其他极板的电荷总量是不变的，所以称为孤岛。 孤岛是一种电气现象，发生在一部分的电网和主电网断开，而这部分电网完全由光伏系统来供电。

　　在国际光伏并网标准化的课题上这仍是一个争论点，因为孤岛会损害公众和电力公司维修人员的安全和供电的质量，在自动或手动重新闭合供电开关向孤岛电网重新供电时有可能损坏设备。所以，逆变器通常会带有防止孤岛效应装置。被动技术（探测电网的电压和频率的变化）对于平衡负载很好条件下通电和重新通电两种情况下的孤岛防止还不够充分，所以必须结合主动技术，主动技术是基于样本频率的移位、流过电流的阻抗监测、相位跳跃和谐波的监控、正反馈方法、或对不稳定电流和相位的控制器基础上的。

　　现在已有许多防止的办法，在世界上已有16个专利，有些已获得，而有些仍在申请过程当中。其中的有些方法，如监测电网流过的电流脉冲被证明是不方便的，特别是当多台的逆变器并行工作时，会降低电网质量，并且因为多台逆变器的相互影响会对孤岛的探测产生负面影响。在另一些场合，对电压和频率的工作范围的限制变得宽了，而安装工人通常可以通过软件来设置这些参数，甚至于ENS（一种监测装置，在德国是强制性的）为了能在弱的电网中工作，可以把它关掉。

　　孤岛效应的相关标准

　　根据国际标准IEEE Std．2000．929和ULl74规定，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，如下表：

　　孤岛效应

　　注：

　　(1)fnorm指电网电压频率的额定值，对于我国的单相市电为50Hz。

　　(2)Vnorm指电网电压幅值的额定值，对于我国单相市电为交流220V(有效值)；

　　在我国的GB/T 19939-2005《光伏系统并网技术要求》中，对频率偏移、电压异常、防孤岛效应也有明确的要求。