光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中孤島效應(yīng)是亟待解決的重點(diǎn)和難點(diǎn)問題,，我國于2005年11月發(fā)布關(guān)于光伏系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)要求的國家標(biāo)準(zhǔn)，其中就對(duì)孤島檢測提出了明確要求,。所謂孤島效應(yīng),，根據(jù)美國Sandia國家實(shí)驗(yàn)室(Sandia National Laboratories)提供的報(bào)告是指在分布式發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)中，當(dāng)主體電網(wǎng)由于電氣故障,、停電檢修或其他人為因素中斷供電時(shí),，各個(gè)并網(wǎng)系統(tǒng)沒有檢測到停電狀態(tài)將自身切離，而是繼續(xù)供電與周圍負(fù)荷形成了電力公司不可控制的自給供電孤島的現(xiàn)象,。
　孤島檢測方法研究主要集中在歐美和日本,，電氣電子工程師協(xié)會(huì)IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)率先提出了孤島檢測性能發(fā)展方向并制定了測試標(biāo)準(zhǔn)[1-2]，如IEEE Std.2000.929和IEEE Std.2003.154712,。并網(wǎng)技術(shù)要求與配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)作制度有關(guān),，不同國家對(duì)并網(wǎng)技術(shù)要求的規(guī)定不同，一些代表性國家的檢測方案和時(shí)間要求如表1所示,。

1 孤島效應(yīng)發(fā)生機(jī)理分析
    光伏并網(wǎng)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示,，圖中P(Q),、

2 孤島檢測方法分析比較
    對(duì)孤島檢測方法的性能要求主要是高靈敏度、高準(zhǔn)確度,，低檢測盲區(qū),、低電網(wǎng)污染。目前常用的孤島檢測方法分類如圖2所示,。

2.1 遠(yuǎn)程檢測法
　遠(yuǎn)程法是基于電網(wǎng)側(cè)的檢測方法,，利用電網(wǎng)側(cè)自身的監(jiān)控系統(tǒng)檢測到電網(wǎng)故障或電網(wǎng)供電中斷情況后，向并網(wǎng)逆變系統(tǒng)傳送故障信號(hào),。該類方法主要有斷路器跳閘信號(hào)檢測,、電力載波通信PLCC(Power Line Carrier Communication)、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)SCADA(Super-visory Control and Data Acquisition)等,，主要適用于大功率并網(wǎng)系統(tǒng),。該類方法不存在檢測盲區(qū)、可靠性好,，但由于需要的設(shè)備多,、投資大，性價(jià)比不高不太被人們看好,。
2.2 本地檢測法
    本地技術(shù)法是指在并網(wǎng)逆變器側(cè)的檢測方法,，又分為被動(dòng)式檢測法(也稱無源檢測法)、主動(dòng)式檢測法(也稱有源檢測法)和混合法,。
2.2.1 被動(dòng)式檢測法
    被動(dòng)法的檢測原理是通過檢測公共點(diǎn)電壓幅值,、相位或頻率、功率,、諧波等參數(shù)變化判斷孤島發(fā)生,，檢測形式基本固定。常用的方法有以下幾種：
    (1)過欠壓,、過欠頻檢測法(Over/Under Voltage and Over/Under Frequency method,，OUV/OUF)
　IEEE Std.2000.929規(guī)定并網(wǎng)系統(tǒng)逆變器必須具有過/欠壓、過/欠頻保護(hù),，它是所有孤島檢測方法的基礎(chǔ),。根據(jù)圖1和功率守恒可知：

    該方法原理簡單易于實(shí)現(xiàn)，只有在逆變器輸出和負(fù)載功率不匹配時(shí)且超出閾值時(shí)才會(huì)有效,，但檢測盲區(qū)較大,、難以確定合適的閾值。
    (2)相位突變檢測PJD(Phase Jump Detection)
    逆變器并網(wǎng)運(yùn)行時(shí),，PCC點(diǎn)的電壓受電網(wǎng)電壓所鉗位,，此時(shí)逆變器輸出電流與電網(wǎng)電壓同相位，當(dāng)孤島現(xiàn)象發(fā)生后PCC點(diǎn)電壓的相位將會(huì)發(fā)生變化,，由逆變系統(tǒng)輸出電流和負(fù)載阻抗決定,，該法就是利用這一原理(如圖3所示)判斷是否發(fā)生孤島,。

　(3)電壓諧波檢測HD(Harmonics Detection)
    此方法是通過監(jiān)測PCC點(diǎn)的電壓總諧波畸變率THD(Total Harmonics Distortion)，判斷THD是否超出設(shè)定的閾值范圍,。逆變器并網(wǎng)運(yùn)行PCC點(diǎn)與電網(wǎng)的THD基本相等,，而電網(wǎng)斷開后由于負(fù)載阻抗比電網(wǎng)阻抗大得多，因此會(huì)在公共點(diǎn)產(chǎn)生較大的諧波電壓,。
    (4)參數(shù)變化率檢測法
    此類方法主要包括檢測判據(jù)為dP/dt的輸出功率變化率檢測法,；判據(jù)為df/dt的頻率變化率檢測法ROCOF(Rate of Change of Frequency)；判據(jù)為df/dP的系統(tǒng)頻率變化和負(fù)載功率變化之比檢測法,此類方法靈敏性高簡單易行,、檢測速度快,，但當(dāng)負(fù)載和逆變器功率匹配時(shí)均會(huì)失效。
2.2.2 主動(dòng)檢測法
    主動(dòng)式檢測方法通過有意地給系統(tǒng)注入擾動(dòng)信號(hào)破壞功率平衡,，根據(jù)逆變器輸出電流的表達(dá)式：
    
    可知對(duì)電流幅值Im,、電流頻率f、電流相位?漬施加擾動(dòng),，使處于孤島狀態(tài)下的PCC點(diǎn)電壓參數(shù)(幅值,、頻率或諧波含量等)超出正常范圍，來確定電網(wǎng)的存在與否以達(dá)到檢測出孤島的目的,，常用方法有以下幾種,。
    (1)阻抗測量法IM(Impedance  Monitoring)
    通過對(duì)逆變器輸出電流iinv幅值進(jìn)行擾動(dòng)，使有功功率變化,，檢測PCC點(diǎn)電壓的變化,，即相當(dāng)于檢測dUpcc/Iinv。該方法原理簡單,、容易實(shí)現(xiàn)、電流諧波小,，但是對(duì)逆變輸出功率影響大,，且不適用于多臺(tái)逆變器并網(wǎng)運(yùn)行。參考文獻(xiàn)[3]加入周期性無功擾動(dòng)電流,，并將電壓頻率前饋使頻率在電網(wǎng)斷開時(shí)迅速越限,。該方法不影響電網(wǎng)頻率，不向電網(wǎng)注入諧波,，對(duì)逆變器輸出功率因數(shù)的影響小,。
    (2)有源頻率偏移法AFD(Active Frequency Detection)
    通過使逆變器輸出電流的頻率發(fā)生一定的偏移，使頻率超出預(yù)設(shè)的閾值來檢測孤島,，主動(dòng)頻率偏移法是目前改進(jìn)最多,、最常用的有源檢測法。逆變器引入頻率偏移的電流波形如圖4所示,，定義斬波系數(shù)cf為：cf=2Tz/Tu,，將這樣的電流加到負(fù)載上,，電壓相應(yīng)以更短的時(shí)間到達(dá)零點(diǎn)，系統(tǒng)檢測到Upcc與I之間的相位差,，逆變器輸出頻率超出閾值檢測出孤島,，當(dāng)AFD造成的相位差和負(fù)載阻抗角在工頻及其附近相等時(shí)該方法失敗。

    參考文獻(xiàn)[4]從正反兩面施加頻率的擾動(dòng)來改進(jìn)AFD,，消除負(fù)載對(duì)單一頻率擾動(dòng)方向的平衡作用,參考文獻(xiàn)[5]將正負(fù)半周的擾動(dòng)修改為只在正半周期進(jìn)行擾動(dòng),，并網(wǎng)工作的電流THD 僅為1.61%，對(duì)電能質(zhì)量的影響較小,。
   
    (5)Sandia電壓偏移法SVS(Sandia Voltage Shift)
     此方法類似于正反饋有源頻率偏移法,，不同的是對(duì)PCC點(diǎn)電壓引入正反饋，定義逆變器輸出電流為：
    
其中A為正反饋增益系數(shù),，U0為額定電壓,。孤島發(fā)生時(shí)Upcc的微小變化引起Iinv的劇變，正反饋又使這一變化一直循環(huán)直至Upcc的變化超出閾值檢測出孤島,。其檢測效率非常高,，但會(huì)對(duì)系統(tǒng)暫態(tài)響應(yīng)和電能質(zhì)量產(chǎn)生影響且成本較高。
2.2.3 混合法
    顧名思義,，混合法即根據(jù)實(shí)際情況權(quán)衡利弊,，把主動(dòng)法和被動(dòng)法有機(jī)結(jié)合起來揚(yáng)長避短，克服各自的缺點(diǎn),、充分發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn),，快速、更可靠地檢測出孤島獲得滿意的檢測結(jié)果,，常見的孤島檢測法的性能評(píng)價(jià)如表2所示,。

    參考文獻(xiàn)[8]將過／欠壓和過/欠頻檢測法與改進(jìn)主動(dòng)式AFD方法相結(jié)合，不影響電網(wǎng)的頻率,，不向電網(wǎng)注入諧波,，不存在檢測盲區(qū)。參考文獻(xiàn)[9]提出一種基于電壓相位突變檢測與改進(jìn)型主動(dòng)電流擾動(dòng)法相結(jié)合的新型組合式孤島檢測方法,。二者分別作為獨(dú)立的檢測模塊,，加周期性的擾動(dòng)之前，首先判斷輸出電壓的變化情況,，然后施加與電壓變化方向相同的擾動(dòng),。
    本文介紹了近年來光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中孤島檢測方法，綜合經(jīng)濟(jì)性和有效性考慮研究方向趨于本地法中的主動(dòng)式檢測法,，研究表明把主動(dòng)式和被動(dòng)式進(jìn)行有機(jī)結(jié)合的混合法可以使逆變器輸出電能質(zhì)量更優(yōu),、反孤島能力更強(qiáng)。由于孤島檢測技術(shù)尚不成熟，仍有廣闊的發(fā)展前景和研究空間,，未來研究趨勢還有以下幾方面：(1)多臺(tái)逆變器并網(wǎng)工作時(shí)如何使檢測性能不被影響,；(2)現(xiàn)階段單相孤島檢測的研究應(yīng)用相對(duì)比較多，三相并網(wǎng)孤島檢測及防護(hù)需要以后做針對(duì)性的研究,； (3)最終孤島效應(yīng)不會(huì)僅僅局限于如何防護(hù),，利用孤島效應(yīng)將會(huì)使光伏并網(wǎng)系統(tǒng)更加靈活、智能,，這將是研究孤島效應(yīng)的最終目的,。
參考文獻(xiàn)
[1] IEEE recommended practice for utility interface of photovoltaic(PV)systems[S]. IEEE Std 929-2000，2000.
[2] IEEE standard for interconnecting distributed resources with electric power systems[S]. IEEE Std 1547-2003,，2003.
[3] 張凱航,，袁越,傅質(zhì)馨.帶頻率正反饋的無功電流擾動(dòng)孤島檢測方法[J].電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào),2013,25(1):96-101.
[4] 何軍， 趙鋼. 改進(jìn)型主動(dòng)式頻率偏移孤島檢測算法分析[J].電測與儀表,，2013,50(567):41-44.
[5] 劉洋,，王明渝，高文祥,，等.微電網(wǎng)新型孤島檢測技術(shù)的研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2012,40(12):146-150.
[6] 張曉莉,，薛家祥，崔龍斌,，等.周期性擾動(dòng)AFDPF方法在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)孤島檢測中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)應(yīng)用,2012,38(5):65-67.
[7] 鹿婷,，段善旭，康勇.逆變器并網(wǎng)的孤島檢測技術(shù)[J].通信電源技術(shù),，2006,，23(3)：38-41.
[8] 李迎迎，丁寧.分布式發(fā)電系統(tǒng)的復(fù)合型孤島檢測方法研究[J].電子技術(shù)應(yīng)用,2013,39(5):54-57.
[9] 夏向陽,，唐衛(wèi)波,，毛曉紅.分布式發(fā)電系統(tǒng)的主動(dòng)式孤島檢測[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào),2012,43(7):2662-2667.