孤岛效应的原理
第9章 逆变器的并联技术
2016/12/30
济南大学物理学院
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尽量减少两通道的输出电压的幅值和相位偏差 将会减少偏差电压，从而也会减小环流。 由图可知：通道1和通道2的 电流互感器次级电流分别为 流过采样电阻R1、R2的电 流，电流检测闭合环路表达 式为： IR1R1+IR2R2= (I1-IT)R1+(I2-IT)R2=0
为此逆变器模块不允许直接进行并联,需要采 取一定的均流措施,抑制环流的产生。
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三、均流 如果不能保证逆变器输出电压频率、相位和幅 值相同的情况下,则将出现环流,造成极大的系 统损耗,甚至导致系统崩溃,供电中断。如何采 取有效的环流抑制措施是实现并联系统运行的 关键。 对开关变换器模块并联而言,其基本设计要求是: 1)各模块承受的电流能自动均衡,实现均流; 2）为提高系统的可靠性当输入电压和(或)负载 电流变化时,应保持输出电压稳定,并且均流瞬态 响应好。
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一般取R1=R2，则IT=(I1+I2)/2体现了负载电流 均值和电流偏差，将其分离成有功功率和无功 功率的分量，并分别用于调整电压相位和电压 幅值，从而实现有功功率和无功功率的均衡。
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2. 主从式 在主从控制结构中,在系统中设置专门的稳压 及均流控制模块(主模块),从模块为电流跟随 器性质的逆变模块,各种负载条件下及动态过 程中均可很好地实现均流,从模块之间可以实 现功率冗余。 对主模块控制系统的电压环进行调节,其输出电 压信号作为内环电流的给定信号。从模块的电流 以主模块的输出电流为基准,跟随主模块的输出 电流,无需锁相环电路来实现同步。
4阅 孤岛效应危害
一对于中国50 Hz 交流系统: 孤岛效应现象会产生比较严重的后果1) 孤岛中的电压和频率无法控制, 可能会用电设备造成损坏;2)孤岛中的线路仍然带电,对维修人员造成人身危险;3)当电网恢复正常时有可能造成非同相合闸,导致线路再次跳闸,对光伏并网逆变器和其他用电设备造成损坏; 孤岛效应时, 若负载容量与光伏并网器容量不匹配, 会造成对逆变器的损坏.二什么是孤岛效应“孤岛效应”指在电网失电情况下，发电设备仍作为孤立电源对负载供电这一现象。
“孤岛效应”对设备和人员的安全存在重大隐患，体现在以下两方面：一方面是当检修人员停止电网的供电，并对电力线路和电力设备进行检修时，若并网太阳能电站的逆变器仍继续供电，会造成检修人员伤亡事故；另一方面，当因电网故障造成停电时，若并网逆变器仍继续供电，一旦电网恢复供电，电网电压和并网逆变器的输出电压在相位上可能存在较大差异，会在这一瞬间产生很大的冲击电流，从而损坏设备。
孤岛效应防范错失想要控制孤岛效应有两种基本方法，即通过逆变器调节或是通过电网调节。
逆变器可以用来检测电网上电压、频率或谐频的变化，也可以监控电网的阻抗。
在德国业界对于5kw以下的单相并网光伏系统推荐同时安装两个独立开关，其中一套开关系统须使用机械开关触发(如继电器等)，专门用来监控电网阻抗和频率。
近期有研究表明，少量光伏电能进入电网并不会造成孤岛效应。
尽管目前电网中的光伏发电仍然较少，但是随着未来太阳能板的普及，电网中必须采取相应的主动保护措施，因为被动保护措施在隔离电网内功率输入／输出相平衡时无法奏效。
另外，如果电网中存在大量逆变器相互干扰、感应，也可能会导致严重后果。
各国光伏系统标准都专门针对孤岛效应给出了一系列防范措施，在所有设备的设计和安装过程中都必须考虑这些要求，除非逆变器在脱离电网以后可以自动断电，或者系统内装有电流绝缘开关(如变压器等，半导体开关亦可)，否则用户必须要安装一个由机械开关触发的电网断开装置。
并网孤岛效应的检测
摘要：介绍孤岛产生原理及其带来的不利影响，简要分析传统的被动式和主动式孤岛检测方法。
针对在孤岛检测中采用的各种策略，进行了比较分析，提出功率扰动方法，并进行了实验验证。
实验结果表明，采用该算法的光伏逆变器满足IEEE Std. 2000-929标准，并验证了提出的孤岛检测方法的有效性。
关键词：光伏系统；孤岛检测；过/欠电压；并网逆变器1前言光伏发电技术已经成为全球增长速度最快的高新技术产业之一。
光伏并网系统通过逆变器直接将直流电变换成交流电送至电网，需要有各种完善的保护措施。
除了通常的电流、电压和频率监测保护外，还需要考虑一种特殊的故障状态，即孤岛效应。
所谓孤岛，具体到光伏并网逆变系统的情况，可以作如下定义：电网由于电气故障、人为或者自然等原因中断供电时，光伏并网系统未能及时检测出停电状态并脱离电网，使该系统和周围的负载组成一个不受电力公司掌控的自给供电孤岛的情况。
太阳能并网系统处于孤岛运行状态时会产生如下严重后果：1）导致孤岛区域的供电电压和频率不稳定；2）影响配电系统的保护开关动作程序；3）光伏并网系统在孤岛状态下单相供电，引起本地三相负载的欠相供电问题；4）电网恢复供电时由于相位不同步导致的冲击电流可能损坏并网逆变器；5）可能导致电网维护人员在认为已断电时接触孤岛供电线路，引起触电危险。
由此可见，研究孤岛检测方法和保护措施，对将孤岛产生的危害降至最低具有十分重要的现实。
在实际工程中，由于主动式孤岛检测会引入一些功率扰动量，使得系统输出电能质量下降。
为了保证电能质量，本文重点提出一种新的孤岛检测方法，具有快速有效的孤岛检测和对电能质量无影响等特点。
2光伏发电系统孤岛检测方法2.1光伏发电系统孤岛检测基本原理孤岛检测方法一般可以分为被动式（无源）和主动式（有源）两类。
主动式方法有过/欠/压检测、高/低频检测、相位突变检测和电压谐波检测三种检测方法。
而被动式检测法通过观测其电网节点的电压，频率以及相位的变化来判断有无孤岛效应的发生。
低电压穿越问题以及孤岛效应简述
分进重新行配。最终，通过向电网输送一定的无功功率，以达到支撑电网电压恢复的目
的。
孤岛效应
近年来，随着新能源发电技术的快速发展，以光伏电站为代表的新 能源并网发电系统的建设规模与并网规模都与日俱增，这是对电力系统 的有补充，但是也对电力系统提出了新的要求，孤岛检测就是其中一个 很重要的方面。 孤岛(孤岛效应)，是指因为大电网发生故障或停电检修时，如左下 图所示的光伏电站与大电网断开连接，即图断路器跳开，但光伏电站没 有检测出自身已经与大电网断开了连接而停止发电，从而形成了一个由 光伏电站向附近负载供电的“孤岛” 。
光伏并网变流器实施被动式自我保护而立即解列，并不考虑故障的持续时间和严重程度，这样能最大限度 的保障并网变流器的安全，在光伏发电的电网穿透率较低时是可以接受的。然而，当光伏发电在电网中占有较 大比重时，若并网变流器在电网故障时仍采取被动保护式解列，则会增加整个系统的恢复难度，甚至可能加剧 故障，最终导致系统中其它光伏并网机组全部解列，甚至可能导致电网瘫痪。
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电网发生故障 导致光伏电站并网点 电压跌落后，为了实 现光伏电站的低电压 穿越，需要对光伏电 站并网点处的电压跌 落深度进行快速准确 地检测，这是几种基 本的电压跌落检测方 法。
离散傅 里叶算 法
电压信号可以用离散傅里叶原理表示为：
n为1时可得基波参数为：
低电压穿越
①基于储能设备的方法
峰值算 法
V（t）为实时采样的电压值，t为采样时段且为半个基波周期的整倍， 代表采样时 段内的采样时刻。电压幅值等于采样时段内采样电压的最大值。该方法可以在半个电压周 期内计算出电压幅值 。 平方运算，然后相加，得到 最后，将所得结果进行开方运算后即可得到电压幅值。该方法需要四分之一电压周期的延 时来获得电压幅值，同时计算步骤较多(包含平方与开方运算)，当并网点电压出现畸变时， 畸变将被计算步骤放大，严重影响并网点电压幅值的计算精确度。
并网逆变器的孤岛效应与检测方法
为零，为维持逆变器单位功率因数的并网条件，应有Qload Q Q 0
，因此需要升高ω直至负载谐振角频率 res LC0.5。一旦ω升至超出频率
保护阈值，即可通过OFP实施孤岛保护。
4）当Q<0时，负载消耗的无功分量中感性小于容性，此时有 LC 。 0.5
与Q>0的情况类似，当S1断开瞬间，只有降低ω直至负载谐振角频率 res 时
• 孤岛效应是并网发电系统特有的现象，具有相当大的危害性，不仅会危害 到整个配电系统及用户端的设备，更严重的是会造成输电线路维修人员的 生命安全。
Wei Xueye
L9
16 December, 2019
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9.1 孤岛效应的产生机理及危害
9.1.2 孤岛效应发生的机理
• 孤岛效应产生的主要原因
1）公共电网检测到故障，导致网侧投闸 开关跳开，但是并网发电装置或者保护装 置没有检测到故障而继续运行。
状态
断电后电压幅值 断电后电压频率 允许最大检测时间
Wei Xueye
A
U<50%Unom
fnom
6周期
B
50% Unom≤U<88%Unom
fnom
C
88%Unom≤U≤Unom110 %
fnom
D
110%Unom <U <137%Unom
fnom
E
U≥137%Unom
fnom
120周期 正常工作 120周期
P U 2 U 2 R R R
则
Wei Xueye
P
U2 R
U2 R R
1
1
P U 2 /(R R) 1 R / R
雷达兵部队官兵战时心理“孤岛效应”及对策思考
雷达兵部队官兵战时心理“孤岛效应”及对策思考唐孜【摘要】针对雷达兵战时心理“孤岛效应”及其作用机理进行分析，从形成原因、作用机理、关键突破口三个方面探讨应对办法，提出主动打破“孤岛”封闭状态、积极营造内部良好心理环境、努力提高官兵个人战时心理能力的对策思考。
【关键词】雷达兵∣战时心理∣孤岛效应习主席在党的二十大报告中指出，要“全面加强练兵备战，提高人民军队打赢能力”。
未来战场随着远距离、高精度、智能化武器装备的投入使用，对参战官兵心理能力提出了更高要求，研究实战状态下官兵面临的心理考验，提前制定好应对方案是提高部队打赢能力的必然要求。
雷达兵部队作为我国空天预警的重要力量，是战场情报信息的重要来源，由于其作战任务和战场环境的特殊性，官兵在战时承受的心理压力和冲击与其他兵种明显不同，容易形成心理“孤岛效应”。
一、心理“孤岛效应”孤岛效应原本是指电容串联电路中，局部线路存在始终无电荷流动的现象，就像一座孤岛。
心理学上也有“孤岛效应”这一比喻性表述，它是指一个人因为某种特定原因被限制在特定的时间或空间、具体或抽象的特定范围内，出于利益关系和情感需要，会产生急剧的情感波动现象。
雷达兵部队由于任务特殊，其面临的战场环境具有明显的“孤岛”特点：一是雷达兵通常以营连为单位独立作战，且相互之间部署相距几百公里，战时难以相互支援，形似孤岛。
二是雷达兵部队往往驻扎在高山海岛，周边环境恶劣、人烟稀少、交通不便，在物理空间上相对孤立。
三是雷达兵部队自身无对空防护能力，雷达装备沉重、目标较大，且机动性能差，战场上始终处于被动挨打地位。
上述种种不利因素使一线作战官兵时刻受到有形和无形“孤岛”的影响，极易产生焦虑、易怒、怯战、心力交瘁等一系列不良心理现象。
二、作用机理就官兵个体而言，战时心理“孤岛效应”一旦形成，将严重影响其战斗力水平发挥，甚至会导致战场违纪行为。
分析心理“孤岛效应”的作用机理，它与官兵平时出现的个别不良心理反应对官兵的影响有着明显的区别。
基于频率变化率的光伏发电孤岛效应检测方法
基于频率变化率的光伏发电孤岛效应检测方法基于频率变化率的光伏发电孤岛效应检测方法引言：光伏发电作为一种可再生能源的重要形式，正以其洁净、可持续和高效的特点在全球范围内得到广泛应用。
然而，随着光伏电站规模的扩大和分布式发电系统的普及，由于电网与光伏系统之间的相互作用，产生了一个重要的问题：光伏发电孤岛效应。
光伏发电孤岛效应是指在电网停电的情况下，光伏电站仍然继续运行，形成一个孤立的发电“岛屿”，可能对人员安全和电网稳定性产生不利影响。
开发一种可靠、高效的光伏发电孤岛效应检测方法，对于确保电力系统的安全运行至关重要。
本文将介绍一种基于频率变化率的光伏发电孤岛效应检测方法，探讨其原理、优势和应用，旨在为读者提供深入理解光伏发电孤岛效应的基础知识，以及对该检测方法的详细了解。
1. 光伏发电孤岛效应的定义和危害（此部分内容应介绍光伏发电孤岛效应的定义、形成机制和潜在危害，并给出具体案例来说明。
）1.1 光伏发电孤岛效应的定义光伏发电孤岛效应是指在电网停电的情况下，光伏电站仍然继续发电，形成一个孤立的发电“岛屿”。
由于光伏电站与电网之间的断开，孤岛效应可能对线路工作人员的安全造成威胁。
1.2 光伏发电孤岛效应的形成机制光伏发电孤岛效应的形成机制主要与光伏逆变器的工作方式有关。
当电网停电时，光伏逆变器可以通过转换逆变器的工作状态，将光伏电站从电网中分离出来，继续独立发电。
1.3 光伏发电孤岛效应的潜在危害光伏发电孤岛效应可能对线路工作人员的安全造成危害，因为他们可能认为电网已经停电，并且无法感知光伏电站仍然在发电。
孤岛效应可能导致电网稳定性问题，如电压不稳定和频率波动，影响电力系统的正常运行。
2. 基于频率变化率的光伏发电孤岛效应检测方法的原理（此部分内容应详细介绍基于频率变化率的光伏发电孤岛效应检测方法的原理、依据和工作流程。
）2.1 原理基于频率变化率的光伏发电孤岛效应检测方法利用了光伏电站与电网之间频率差异的特性。
孤岛现象
孤岛现象一、概述孤岛现象也称孤岛效应，有时简称孤岛。
比如：防孤岛就是指防止孤岛现象产生的意思。
美国桑迪亚国家实验室（Sandia National Laboratories）提供的报告对孤岛现象描述如下：当电力公司的供电系统因故障事故或停电维修等原因停止工作时，安装在各个用户端的光伏并网发电系统未能及时检测出停电状态而不能迅速将自身切离市电网络，而形成的一个由光伏并网发电系统向周围负载供电的一种电力公司无法掌控的自给供电孤岛现象。
国家电网公司企业标准“Q/GDW480-2010分布式电源接入电网技术规定”对孤岛现象定义如下：孤岛现象islanding电网失压时，电源仍保持对失压电网中的某一部分线路继续供电的状态。
孤岛现象可分为非计划性孤岛现象和计划性孤岛现象。
非计划性孤岛现象unintentional islanding非计划、不受控地发生孤岛现象。
计划性孤岛现象intentional islanding按预先设置的控制策略，有计划地发生孤岛现象。
孤岛效应总是与分布式能源并网联系在一起，因为分布式能源并网的需要，一个电网存在包括分布式电源在内的多个电源。
这样，当电力部门需要维护或检修或其它任何原因需要断电时，其余电源可能还在供电，这样，线路上就会存在电压，给维护带来不便甚至危及维护人员的生命安全。
二、非计划性孤岛现象的危害非计划性孤岛现象发生时，由于系统供电状态未知，将造成以下不利影响：①可能危及电网线路维护人员和用户的生命安全；②干扰电网的正常合闸；③电网不能控制孤岛中的电压和频率，从而损坏配电设备和用户设备。
三、防孤岛技术非计划性孤岛现象是需要防止的。
防止非计划性孤岛现象的发生就称为防孤岛（anti-islanding）。
防孤岛在许多技术文献中也称反孤岛效应。
防孤岛的核心技术是检测电网是否存在。
一般分为被动式检测方法和主动式检测方法。
被动式防孤岛检测方法通过检测并网变流器的输出电压、电流、频率、谐波等的变化来判断电网是否存在，一般无需增加逆变器硬件电路。
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孤岛效应的原理
在电子电路中，孤岛效应是指电路的某个区域有电流通路而实际没有电流流过的现象。
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）有电流流孤岛效应动（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。
所以，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。
[编辑本段]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。