并网光伏发电系统是新能源开发的热点，涉及到很多方面。本文从电力电子学的角度出发，以光伏并网发电系统的孤岛检测技术为研究对象，主要研究内容如下：

（1）了解光伏并网发电系统和孤岛检测技术的基础知识。

（2）阅读和整理目前各种被动式和主动式孤岛检测技术，比较了各自的优缺点。

（3）深入研究功率扰动法的孤岛检测的实现方法。

（4）建立光伏并网发电系统的模型，设计光伏并网孤岛检测的方案，并进行仿真分析。

2  光伏并网发电系统的孤岛效应及检测方法

由于光伏并网发电系统直接将太阳能逆变后馈送给电网，所以需要有各种完善的保护措施。通常系统工作时可能出现的功率器件过流、功率器件驱动信号欠压、功率器件过热、太阳能电池阵列输出欠压以及电网过压、欠压等故障状态，比较容易通过硬件电路检测，配合软件加以判断、识别与处理。但对于光伏并网发电系统来说，还需要考虑在一种特殊的故障状态下的应对方案，即孤岛效应的检测和防止。

2.1  孤岛效应 

 2.1.1  孤岛效应的概念

所谓“孤岛效应"，是指接入电网中的一个或者多个分布式电源通过配电线路向一个地区的负载供电，而与大电网发生了脱离，形成了一个孤立运行的岛屿。当连接地区电网与大电网之间的线路因为各种故障而发生跳闸时，孤岛效应就有可能出现。当孤岛内的分布式电源发出的功率和孤岛内的负载所消耗的功率相差不大时，孤岛内的电压和频率等参数变化很小，分布式发电系统将检测不到电网已经断开而继续向负载供电。如果负载与电源之间的功率不匹配，则孤岛发生后，孤岛内的电压和频率将会很快突破过压/欠压、过频/欠频的保护门限而自动使分布式发电系统停止运行，孤岛效应将不会产生。图2-1 所示为孤岛效应发生时的系统供电状态。

     图2-1 孤岛问题研究网络拓扑结构

产生孤岛现象的原因是多方面的：1、电网检测到故障，导致电网侧分离开关跳开，但是分布式发电装置没有检测到故障继续运行；2、由于电网设备故障导致正常供电意外中断；3、电网维修造成的供电中断；4、工作人员的误操作或蓄意破坏；5、自然灾害。

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[11]：

1) 危害电力维修人员的生命安全；来.自/优尔·论|文-网·www.youerw.com/

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。

事实上，不仅太阳能发电系统有这个问题的存在，只要是分布式的发电系统（风力发电、燃料电池发电），或是一般并联在市电的发电设备都会存在此类问题。

当前，随着太阳能光伏并网发电系统的发展，越来越多的分布式光伏并网发电系统同时向公共电网发电时，孤岛效应发生的几率也越来越大，因此采用有效的方法来防止孤岛效应的发生显得尤为重要。

2.1.2  孤岛效应的发生机理[19]

下面以典型的光伏并网发电系统为例分析其孤岛效应发生的机理，并阐述孤岛效应发生的必要条件。