光伏逆变器防孤岛效应实验.doc

光伏并网逆变器防孤岛效应实验 周璇 根据2009年8月3日北京鉴衡认证中心公布的CGC/GF001︰2009《并网光伏发电专用逆变器技术要求和实验方法》。IECG2006《光伏并网系统用逆变器防孤岛测试方法》的相关要求，并网逆变器产品必须严格进行出厂试验和型式试验。根据IEEE1547和UL1741的相关规定。光伏并网逆变器必须具有防孤岛效应自动保护功能。 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???，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。 孤岛效应实验室： 一般是用谐振模拟负载电路，同时定义了一个质量因数，“Q-factor”。尽管如此，这些试验还是很难运行，特别是对于那些高功率的逆变器，它们需要很大的试验室。试验的电路和参数会根据不同国家有所不同，测试结果很大程度上取决于试验者的技术水平。 　　现已开展了一些研究，用来评估孤岛效应和它关联风险的各种可能性，研究表明对于低密度的光伏发电系统，事实上孤岛是不可能的，这是因为负载和发电能力远远不可能匹配。但是，对于带高密度光伏发电系统的电网部分，主动孤岛效应保护方法是必要的，同时辅以电压和频率的控制，来保证光伏带来的风险降到极其微小，这一数据须与不带光伏的电网的年触电预计数相比较。大多数光伏逆变器同时带有主动和被动孤岛保护，虽然没有很多光伏突入电网的例子，但对于这方面，国外的标准没有放松。 　　孤岛效应是基站覆盖性问题，当基站覆盖在大型水面或多山地区等特殊地形时，由于水面或山峰的反射，使基站在原覆盖范围不变的基础上，在很远处出现飞地，而与之有切换关系的相邻基站却因地形的阻挡覆盖不到，这样就造成飞地与相邻基站之间没有切换关系，飞地因此成为一个孤岛，当手机占用上飞地覆盖区的信号时，很容易因没有切换关系而引起掉话。 光伏系统的孤岛效应： 　　由于孤岛效应的潜在危险性和对设备的损坏性，社会公共工程和发电设备业主长期以来一直关注光伏并网逆变器的反孤岛控制。因此，在光伏并网发电系统的应用中必须防止孤岛效应。 含义 　　所谓孤岛效应，即指如并入公共电网中的发电装置，在电网断电的情况下，这个发电装置却不能检测到或根本没有相应检测手段，仍然向公共电网馈送电量。 孤岛效应的危害 　　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： 　　1)危害电力维修人员的生命安全； 　　2)影响配电系统上的保护开关动作程序； 　　3)孤岛区域所发生的供电电压与频率的不稳定性质会对用电设备带来破坏； 　　4)当供电恢复时造成的电压相位不同步将会产生浪涌电流，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； 　　5)光伏并网发电系统因单相供电而造成系统三相负载的欠相供电问题。 　　由此可见，作为一个安全可靠的并网逆变装置，必须能及时检测出孤岛效应并避免所带来的危害。 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： 　　Voltage Time to operate V 50%Vnorm 6 cycles 50%Vnorm V 88%Vnorm 2 seconds 88%Vnorm V 11O%Vnorm Normal operation 110%Vnorm V l37%Vnorm 2 seconds V l37%Vnlorm 2 cycles Frequency Tim