继电器,孤岛发生后电压和频率会失去控制,发电系统中的电压与频率将会产生较大的波动,从而损坏电网和用电设备如果重合闸过程中系统内的分布式电源和电网不同步,则孤岛系统重新接入电网会导致电路中的断路器损坏,并且会产生很大的冲击电流,从而损害孤岛发电系统中分布式的发电装置,甚至会导致电网的重合闸失效孤岛可能导致接地或相间短路等故障不能清除,从而导致电网设备损害,并电网供电系统的自动手动恢复会受到干扰孤岛状态下些被认为已经和所有电源都断开的线路可能会带电,进而给电网的维修人员及用户带来被电击的危险因此,从用电安全和用电质量等多方面考虑,孤岛状况是不允许出现的。所以,光伏并网发电系统都应具有检测出孤岛状况并能快速有效停止并网运行的能力。太阳能光伏并网发电系统对于缓解传统能源紧张状况,提高用户供电质量和可靠性具有双重意义,而孤岛效应的检测和研究其目的就在于充分保护和发挥分布式供电系统的这些优良特点,最大限度的减轻孤岛效应所带来的危害。孤岛效应检测标准国际通行的光伏系统入网标准以及和分布式电站入网标准,都对并网逆变器孤岛检测功能做出了要求。为了使负载正常工作,逆变电源的输出应该与市电电压相匹配。当逆变输出正常运行时,与市电交接处的电压所容许的误差范围应符合规范。下表为美国规范与的电压与频率范围限制表。表对孤岛效应最大检测时间的限制条件电压频率最大限制时间欠压周期正常日本也制定了孤岛检测标准,如表所示。由于国内外用电频率和电压上的区别,都有各自的孤岛效应检测标准。当逆变电源与市电并网运行时,中国大陆市电频率是,我国的光伏系统并网技术要求规定光伏系统并网后的频率允许偏差值允许为,当超出频率范围内,过欠频保护应在内将逆变电源与市电断开,相应的系统对检测到宜昌电压时所做出的反应时间如表所示。同时还规定,在电网的电压和频率恢复到正常范围后的,光伏系统不应向电网送电,这点区别于北美标准的至少延迟和德国标准的延迟。表对孤岛检测时间的规定状态电网断开后电压频率最大允许检测时间周波正常运行表电压异常下的响应公共点电压最大分闸时间继续运行本文选题意义及主要研究内容并网光伏发电系统是新能源开发的热点,涉及到光电材料学电力电子学以及大规模应用时的电力工程学。本文针对分布式发电系统在并网条件下的孤岛检测技术惊醒了研究,重点分析了目前广泛使用的主动移频式并网孤岛检测技术和被动式并网孤岛检测技术,具体研究内容如下对基于并网逆变器的孤岛检测方法进行了阐述,分析了被动式及主动式两类本地孤岛检测发,重点分析了目前应用非常广泛的孤岛检测法的原理及其优缺点。分析了基于坐标系的孤岛检测性能评估方法,重点给出了主动频率偏移法的检测盲区边界曲线的求取方法。第章孤岛效应检测概述孤岛产生的机理研究已图所示光伏并网发电系统为例来分析孤岛产生的机理。这些小的机组包括燃料电池,小型燃气轮机,小型光伏发电,小型风光互补发电,或燃气轮机与燃料电池的混合装置。由于靠近用户提高了服务的可靠性和电力质量。技术的发展,公共环境政策和电力市场的扩大等因素的共同作用使得分布式发电成为新世纪重要的能源选择。在电力行业今后的发展过程中,分布式发电将成为个重要的方向。分布式发电和集中供电系统的配合应用有以下优点分布式发电系统中各电站相互独立,用户由于可以自行控制,不会发生大规模停电事故,所以安全可靠性比较高分布式发电可以弥补大电网安全稳定性的不足,在意外灾害发生时继续供电,已成为集中供电方式不可缺少的重要补充可对区域电力的质量和性能进行实时监控,非常适合向农村牧区山区,发展中的中小城市或商业区的居民供电,可大大减小环保压力分布式发电的输配电损耗很低,甚至没有,无需建配电站,可降低或避免附加的输配电成本,同时土建和安装成本低可以满足特殊场合的需求,如用于重要集会或庆典的处于热备用状态的移动分散式发电车调峰性能好,操作简单,由于参与运行的系统少,启停快速,便于实现全自动分布式发电的应用与发展前景随着我国经济的快速发展,对供电质量提出了更高要求,我国集中式供电系统建设在规模和质量上都取得了很大的发展,这种法阵所带来的安全性问题不容忽视。由于各地经济发展很不平衡,对于广大经济欠发达的农村地区来说,特别是农牧地区和偏远山区,要形成定规模的强大的集中式供配电网需要巨额的投资和很长的时间周期,能源供应严重制约这些地区的经济发展。而分布式发电技术则刚好可以弥补集中式饭店的这些局限性。在我国西北部广大农村地区风力资源十分丰富,像内蒙古已经形成了年发电量亿的电量,除自用外,还可送往北京地区,这种无污染绿色能源可以减轻当地的环境污染。在可再生能源分布式发电系统中的除风力发电外,还有太阳能光伏发电系统中小水电等都是解决我国偏远地区缺电的良好办法。因此,应引起足够的重视。在我国城镇,分布式发电技术作为集中供电方式技术不可缺少的重要补充,将成为未来能源领域的个重要发展方向。而在分布式发电技术中应用最为广泛前景最为明朗的,应该首推热电冷联产技术,因为对于中国大部分地区的住宅商业大楼医院公用建筑工厂来说,都存在供电和供暖或制冷需求,很多都配有备用发电设备,这些都是热电冷联产的多目标分布式供能系统的广阔市场。国外近年来分布式发电技术的发展更加迅速。在美国,容量为到分布式电源发电和储能单元正在成为未来分布式供能系统的有用单元。由于分布式电源的高可靠性高质量高效率以及灵活性,故可满足工业商业居住和交通应用的系列要求。预计几年后,新代的微汽轮机可以完全商业化,为调峰和小公司余热发电提供了新机会。在丹麦挪威芬兰等北欧国家,分布式发电现有的装机容量已达到其装机总容量的。分布式发电的孤岛问题孤岛形成原因孤岛问题是分布式发电系统中存在的个基本的问题。所谓孤岛也称孤岛效应是指在与电网并联的分布式发电系统中,当主电路应供电故障等原因而使电网与分布式发电系统断开时,各用户端的并网分布式发电系统不能及时检测出停电状态从而将自身切离主电网络,并形成由分布式并网发电系统及与其相联的本地负载所组成的自给供电的个孤岛发电系统。基于并网的分布式发电系统的孤岛效应检测。国内外目前所研究的孤岛检测方法主要包括基于远程通讯的孤岛检测法和本地孤岛检测法。基于远程通讯的孤岛检测法主要是联锁跳闸法及电力传输线载波通讯法。本地孤岛检测法又分为被动式检测法以及主动式检测法,被动式检测法是通过监控分布式发电装置与主电网接口处的电压或者频率的异常来进行孤岛检测,包括过欠压及过欠频保护电压谐波检测相位跳变等方案。分布式发电装置般来说都具备过欠压保护及过欠频保护功能,但被动式检测方案标准要求,必须采用主动式检测方案。主动式检测标准通过在系统中有意的引入扰动信号,来检测系统中的电压频率或阻抗数值上的变化,以确定主电网的存在与否,主动式检测方案主要有输出功率变动检测法阻抗测量发滑模频移法主动式移频法阻抗插入法等方案。本文重点研究的是基于并网逆变器分布式发电系统的孤岛检测技术。孤岛检测方法的性能评估理论分析及相关实验验证表明,几乎所有孤岛检测方案都存在着检测失败的情况,也就是存在着检测盲区或者不可检测区。各孤岛检测方案检测盲区的大小反应了该方案孤岛检测的有效性,因此检测盲区可作为评估孤岛检测方案有效性的性能指标。通常被动式孤岛检测采用功率失配坐标系所描述的检测盲区来评估。但由于失配功率大小所反映的只是主电网在跳闸前后系统中的功率流变化情况,所以坐标系无法对主动式孤岛检测方案的检测盲区进行定量的描述。为了能够准确评估主动式检测法的性能,等人提出种基于负载参数的坐标系。但是,同种孤岛检测方案在本地负载采用不同的电阻时,坐标系中的检测盲区不同。因此,该坐标系不能良好地放映负载电阻变化对孤岛检测方案检测盲区的形状以及大小的影响。为此,等提出了采用负载的特征参数坐标系即坐标系来评估孤岛检测方案,可针对最坏情况下的负载进行分析,并能清楚地表现出负载电阻变化对孤岛检测方案检测盲区的影响。第章现有孤岛检测技术及其评估分析分布式发电本身系统具有容量小造价高的特点,因此不主张与电网控制系统通讯,其孤岛检测和保护技术主要立足于逆变器的组我检测而非远程通讯技术。目前孤岛检测研究致力于将孤岛检测功能集成在逆变器内部,以对电能质量影响小。稳定性高检测时间短盲区小或无盲区为目标。被动式孤岛检测技术被动式孤岛检测方法主要根据公共耦合点电参量的变化来判断是否发生孤岛。过欠电压孤岛检测法过欠电压孤岛检测法是指当检测出并网逆变器输出端点处的电压幅值超过设定阈值范围,时,由控制命令使逆变器的并网运行停止以实现孤岛保护的种被动式检测法,这里,是并网发电标准中规定的电压最小值与最大值。以图所示的光伏并网发电系统为例,当电网运行正常时,断路器时闭合的,则点电压的幅值受电网电压钳制,不会有异常。断路器断开瞬间,如果逆变器与本地负载的有功功率失配即,点电压幅值将会改变,如果其偏移量足够大,则逆变器就能检测出孤岛状态,从而实现孤岛保护。采用电流控制策略的并网逆变器在孤岛产生前后的两个稳定状态下,不会改变逆变器的输出电流以及点电压与输出电流之间的相差,由此可得下面两式式中,为孤岛形成后逆变器输出电流的稳定值,为孤岛形成后的稳态下逆变器输出电流与点电压间的相位差,则是孤岛形成前与分别对应的稳态值。由于采用单位