逆變器是光伏系統(tǒng)的電氣轉(zhuǎn)換主要部分，起到對電流電壓進行控制的功能。并網(wǎng)光伏逆變器涉及到的主要保護功能主要有，防雷，瞬時過流，過載，過溫等典型功能，其中還涉及到一個非常重要的保護功能，即防孤島保護功能。
理解防孤島保護之前，首先理解一下什么是孤島效應呢？當電網(wǎng)由于某些原因，如故障等狀態(tài)停電時，未做防孤島保護的并網(wǎng)光伏逆變器會依舊連接電網(wǎng)及負載，并且持續(xù)向外發(fā)電，形成類似于一個孤島的部分，這就是孤島效應。
孤島效應的存在有諸多安全隱患，主要如下：
1.電網(wǎng)停電之前可能對負載設備有損傷，然而，光伏系統(tǒng)輸出電壓和電網(wǎng)電壓之間的具有一定的相位差，當電網(wǎng)電壓恢復供電時會產(chǎn)生較大浪涌電流，可能會再次跳閘，這對逆變器及負載設備都會有損害。
2.停電后若光伏逆變器繼續(xù)工作，對于電網(wǎng)維修人員具有較大危害。
孤島效應破壞性大，所以防孤島效應的功能非常重要。根據(jù)國際標準IEEE Std．2000．929和ULl74規(guī)定，所有的并網(wǎng)逆變器必須具有反孤島效應的功能，同時這兩個標準給出了并網(wǎng)逆變器在電網(wǎng)斷電后檢測到孤島現(xiàn)象并將逆變器與電網(wǎng)斷開的時間限制。
在我國的GB/T 19939-2005《光伏系統(tǒng)并網(wǎng)技術要求》中，對頻率偏移、電壓異常、防孤島效應也有明確的要求。
光伏系統(tǒng)并網(wǎng)運行時應與電網(wǎng)同步運行，電網(wǎng)額定頻率為50Hz，光伏系統(tǒng)并網(wǎng)后的頻率允許偏差應符合GB/T15945的規(guī)定，即偏差值允許是O.5HZ，當超出頻率范圍時，應當在0.2S內(nèi)動作，將光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)斷開。具體的異常頻率響應時間規(guī)定見下表：
同時，在如下技術規(guī)范中，《NB/T 32004-2018光伏并網(wǎng)逆變器技術規(guī)范》對防孤島效應的功能也做出一些要求，如下，
1.對于B類逆變器，應該具備檢測孤島，并且立即斷開電網(wǎng)的能力，
2.防孤島保護的動作時間應該小于2s，同時具有警示信號，
3.孤島保護應該與電網(wǎng)側(cè)線路保護相配合，
逆變器防孤島保護的主要方式是主動和被動式等，通過檢測電網(wǎng)電壓和頻率信息，以此判斷電網(wǎng)運行情況。當檢測到電網(wǎng)斷開或者頻率異常時，逆變器會通過繼電器斷開電網(wǎng)，并且停止電能輸出，一般逆變器會和電網(wǎng)同步控制，來確保光伏發(fā)電系統(tǒng)和電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。
防孤島保護主要有主動式和被動式兩種方式，我們簡單聊一下各自是如何檢測的。
被動檢測：由于電網(wǎng)系統(tǒng)中，負載設備啟動功率較大，或者損耗較大，系統(tǒng)發(fā)電過多等，均會導致電網(wǎng)信號的異常，如過欠壓，過欠頻，相位變化，諧波變化等，主要依據(jù)這些信號去進行孤島保護的檢測，這就是被動檢測的方法。
但當光伏系統(tǒng)輸出功率與局部負載功率平衡時，則被動式檢測方法將失去孤島效應檢測能力，存在較大的非檢測區(qū)域(Non-Detection Zone，簡稱NDZ)。并網(wǎng)逆變器的被動式反孤島方案不需要增加硬件電路，也不需要單獨的保護繼電器。
圖1 被動式檢測孤島
主動檢測：逆變器向電網(wǎng)方向主動注入小信號，檢測反饋信號，以此判斷是否發(fā)生掉電。這個小信號擾動可能是電流擾動，或者頻率擾動，頻率突變等，若檢測到掉電，則逆變器啟動防孤島保護，停止向外發(fā)電。
主動式孤島檢測方法是指通過控制逆變器，使其輸出功率、頻率或相位存在一定的擾動。電網(wǎng)正常工作時，由于電網(wǎng)的平衡作用，檢測不到這些擾動。一旦電網(wǎng)出現(xiàn)故障，逆變器輸出的擾動將快速累積并超出允許范圍，從而觸發(fā)孤島效應檢測電路。該方法檢測精度高，非檢測區(qū)小，但是控制較復雜，且降低了逆變器輸出電能的質(zhì)量。目前并網(wǎng)逆變器的反孤島策略都采用被動式檢測方案加上一種主動式檢測方案相結(jié)合。
圖2 主動式檢測孤島
孤島效應檢測除了上述普遍采用的被動法和主動法，還有一些逆變器外部的檢測方法。如“網(wǎng)側(cè)阻抗插值法”，該方法是指電網(wǎng)出現(xiàn)故障時在電網(wǎng)負載側(cè)自動插入一個大的阻抗，使得網(wǎng)側(cè)的阻抗突然發(fā)生顯著變化，從而破壞系統(tǒng)功率平衡，造成電壓、頻率及相位的變化。 還有運用電網(wǎng)系統(tǒng)的故障信號進行控制。一旦電網(wǎng)出現(xiàn)故障，電網(wǎng)側(cè)自身的監(jiān)控系統(tǒng)就向光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出控制信號，以便能夠及時切斷分布式能源系統(tǒng)與電網(wǎng)的并聯(lián)運行。
上述，對并網(wǎng)逆變器的孤島保護功能做了一定程度的介紹，希望能有一定幫助。
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