逆变器孤岛保护缺陷



什么是孤岛保护

孤岛保护分为主动式孤岛保护和被动式孤岛保护。并网逆变器交流侧本身设有过欠频保护，是通过软件实现的，当交流侧频率变化比较大时，逆变器检测到这种变化，自动切断供电。

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。

孤岛效应

孤岛效应指的是在电力系统故障或维护时，分布式发电系统未能及时感知断电，继续独立供电，形成一个自给自足的电力孤岛。以下是关于孤岛效应的相关内容：

一、孤岛效应的潜在危险

对电网运维人员构成直接威胁：可能导致严重的安全事故。干扰电网保护装置：引起保护开关动作混乱，降低电网稳定性。影响电能质量：孤岛区域的电压和频率变得不稳定，可能出现电压闪变和频率不一致等问题。电网恢复供电后的风险：可能出现相位不同步，影响三相负载的正常供电。

二、孤岛效应的防范策略

被动式方案：

监测逆变器交流输出端电压和频率的异常：如电压相位跳变、三次谐波变动、频率变化率、功率波动等。存在的问题：检测盲区和阈值设定困难。

主动式方案：

引入扰动信号：监控系统电压、频率和阻抗的变化。常见技术手段：频率偏移、电流脉冲注入引起的阻抗变化、电力线载波通讯等。优势：能更精确地识别孤岛。挑战：多系统并网时可能面临同步问题和精度挑战。

综上所述，孤岛效应的防范需要综合运用主动和被动的检测手段，以确保电力系统的稳定运行和运维人员的安全。

孤岛检测方法主动检测方法

主动式孤岛检测方法是一种通过逆变器控制实现的策略，旨在检测电网故障时的异常情况。其基本原理是通过扰动逆变器的功率、频率或相位，当电网正常时，这种扰动会被电网的平衡机制抵消，但故障时扰动会累积并超出正常范围，从而触发孤岛效应检测电路。这种方法具有高精度和较小的非检测区域，但同时也带来了控制复杂性和可能降低电能质量的副作用。

目前并网逆变器的反孤岛策略常常采用被动和主动检测的结合。一种常见方法是频率偏移检测法（AFD），它通过主动频率失真，使逆变器输出的电流频率偏离，当达到保护阈值时，便能识别孤岛。滑模频率漂移检测法（SMS）则是通过控制电流相位差，利用电网失压后的频率偏离来判断孤岛。随着负载品质因数的增加，这种方法的可靠性会受到影响。

周期电流干扰检测法（ACD）则是通过周期性减小电流，观察负载电压变化来识别孤岛。而频率突变检测法(FJ)是对AFD的一种改进，通过预设的频率模式检测逆变器输出的频率变化，有效地防止孤岛，但在多台逆变器运行时，频率偏移方向的差异可能导致检测效率降低。

总的来说，主动式孤岛检测方法通过不同策略利用逆变器的特性，能够在电网故障时迅速识别出孤岛，但同时也需考虑到其复杂性及潜在的局限性。

防孤岛保护原理是什么，有什么作用？

“孤岛效应”通俗理解是指在电网失压或断开的情况下，发电设备仍作为孤立电源对负载供电，形成供电孤岛这一现象。“孤岛效应”对设备和人员的安全存在巨大隐患，危害到检修人员的人身安全。

《NB/T32004-2018光伏并网逆变器技术规范》要求了逆变器具备防止孤岛效应产生的功能，即防孤岛保护功能，一旦确认电网失电，都要在2s内将并网逆变器与电网断开并停止并网发电，而实际逆变器防孤岛保护时间会更短，确保人员及设备安全。

什么是防孤岛保护装置?它的功能有什么?

防孤岛保护装置是基于智能电网中分布式电源（如光伏发电、水电等）的孤岛现象，结合微机保护技术，实现对微网的保护和控制的装置。孤岛现象指的是电压不稳定或无功功率不足导致的电网失电，或电网与分布式电源之间失去联系，形成一个独立的供电网络。这种现象可能对电力系统和设备安全产生严重危害。防孤岛保护装置在电网侧或光伏本侧任一侧失电时，会迅速向并网断路器发出跳闸信号，确保断路器分闸，从而保护光伏两侧检修人员的生命安全。

防孤岛保护装置在电网中的作用主要包括三个方面：在电网侧失电时，保护光伏本侧的维修人员安全；当电网或光伏本侧发生频率、电压异常或过载运行时，迅速发出命令，确保安全；在故障解除后，自动检测信号，合上并网开关，实现光伏电站的智能化无人值守。

在并网光伏逆变器具备孤岛保护功能的情况下，大中型光伏电站和分布式光伏电站通常会安装防孤岛保护装置。这种装置作为二次保护，确保了电网安全，增加了系统的可靠性。

防孤岛保护装置的工作原理包括：当测量点出现电流值过高时，装置会通过液晶显示报警，并可将信息上传；装置实时检测交流电网的三相电压和电流，判断功率流向和大小；配置有过压、低电压、高频率、低频率、瞬时逆功率等保护跳闸功能，以防止孤岛现象对系统电网和设备造成影响。

防孤岛保护装置具有以下特点：保护电路和测量电路具有独立的采样回路，确保监测精度和抗饱和性能；所有出口继电器独立使用，便于保护的投入和退出；具备自保功能，每个断路器对应一个操作回路，紧急情况下可直接对开关进行操作；具有断路器跳合闸线圈保护功能，避免机械拒动导致的断路器线圈损坏；功能强大，具备“四遥”功能，全嵌入式的数字化平台结构，减少了维护量；设计灵活，可根据现场情况选择集中组屏式或分散安装于开关柜；运行可靠，装置具备完善的自检体系，采用可靠元器件。

什么是光伏系统中孤岛效应

孤岛效应，即指光伏系统在电网断电时，仍向公共电网供电的现象，对设备安全和电力质量构成潜在威胁。为了避免这一问题，社会对光伏并网逆变器的反孤岛控制功能有严格要求。

孤岛效应原理源于电容器电路中，当电网与主电网断开时，局部电网完全依赖光伏系统供电，形成电气上的孤立。然而，国际上对光伏并网的标准化仍有争议，因为孤岛可能导致维修人员安全受损，且在重新供电时可能损坏设备。因此，逆变器通常配备防孤岛装置以确保系统安全。

孤岛效应的危害不容忽视，它可能对电力系统和用户设备造成以下影响：

危及电力维修人员的生命安全

干扰配电系统保护开关的正常操作

导致供电电压和频率的不稳定，损坏用电设备

供电恢复时的电压相位不一致可能导致浪涌电流，进一步引发故障

造成光伏并网系统单相供电，引发三相负载供电问题

因此，为了保障系统的安全可靠运行，逆变器必须具备有效识别并防止孤岛效应的能力，以避免上述风险。

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