詳情介紹
光伏防孤島保護裝置是一種用于光伏電站并網的保護設備。它主要用于防止因單相接地故障引起的全站跳閘，能夠在電網側或光伏本側任一側失電時，迅速向并網斷路器發出跳閘信號，使斷路器分閘，從而保證光伏兩側檢修人員的生命安全。
此外，還能防止因電壓或頻率等異常引起的孤島現象。孤島現象是指主電網斷電時，分布式電源繼續供電，形成孤島電網。這種情況會對電力電子系統造成嚴重污染，對設備使用和安全生產造成極大影響。因此，防孤島保護裝置的作用就是在主電網斷電時，及時切斷分布式電源的電源輸入輸出，避免分布式電源繼續供電，形成孤島電網，從而保障電網的安全、健康和穩定運行。
摘 要：光伏防孤島保護裝置是一種用于光伏發電系統的安全保護設備。它的主要功能是監測光伏發電系統與電網之間的連接狀態，并在斷電時迅速切斷光伏系統與電網之間的連接，以防止光伏系統繼續供電而產生孤島現象。
關鍵詞：光伏并網系統；防孤島保護；孤島現象
1概述
福建鑫旭日電力建設集團有限公司成立于2008年4月22日，占地面積42486平方米，總建筑面積61548平方米。現集團下屬有電力勘察設計院、電氣設備制造廠、電力建設公司(變電公司、配電公司)為一體的國家新技術企業。是國網公司供配電設施入圍單位，也是大型央企、大型房企、大型工業企業、大型商業企業、大型市政項目核心的變配電系統供應商。公司產品包括安*全型充氣柜、中置柜、低壓柜、預裝式變電站、動力配電箱等。現集團公司在職人員500多人，年業績近10億，在全國承接的大型電力工程累計已有1600多項，均在安*全運行，目前已是國內較有競爭力的電力工程EPC總承包的大型企業。
2 產品需求
本次針對福建鑫旭日電力集團澤勝翔安火炬園10/0.4KV光伏項目裝設AM5SE-IS防孤島保護裝置，主要是利用裝置中的頻率突變跳閘和有壓自動合閘功能實現對整個系統的保護作用。
正常運行時，線路的頻率處于平衡穩定的值，當頻率波動較大，其頻率變化率超過了規定的定值時，可能會導致用電設備遭到破壞影響供電質量且對電力維修人員的生命安*全有很大的威脅。因此，需要頻率突變保護功能跳開并網點開關，對電站起到保護作用。
頻率突變跳閘保護功能主要是監測線路中的頻率變化率，當線路有流，或線路有壓且斷路器合閘時，若頻率變化率df/dt大于頻率突變定值，裝置經可設延時發出頻率突變跳閘命令。保護邏輯如下圖。
圖1 頻率突變保護邏輯
有壓自動合閘保護功能主要是為了能夠保護電網與光伏電站之間安*全工作同時，保證用戶的方便，需要做到光伏電站系統欠壓/失壓自動跳閘，檢有壓后自動合閘。這樣既可保證設備的安*全，電網的穩定，又可降低人力維護成本。
當檢測到市電側電壓恢復正常，頻率正常，且待并側電壓和市電側電壓的電壓幅值、電壓頻率和電壓相角滿足同期條件時，若斷路器處于分位，裝置經可設延時發出有壓自動合閘命令。其中，同期動作的判斷條件可以選擇投入或退出，若退出，則不加入同期動作條件，僅判斷市電側電壓、頻率。保護邏輯如下圖。
圖2 有壓自動合閘保護邏輯
3 產品方案
本工程線路主要包括市電側和光伏并網側兩大部分，由于孤島效應在光伏并網系統中經常發生，因此需要在并網柜處安裝AM5SE-IS防孤島保護裝置，利用其頻率突變跳閘和有壓自動合閘保護功能保證人員和電網的安*全可靠運行，整個配電室上圖方案如下：
圖3 配電室上圖方案
針對本項目的一次方案及二次圖紙設計如下：
圖4 一次方案設計圖
圖5 并網柜二次原理圖
4 測試
在與客戶進行了有效溝通的基礎上，客戶于2022年1月5日對防孤島保護裝置的頻率突變跳閘和有壓自動合閘保護功能進行調試。
(1)測試儀器和保護裝置
圖6 現場AE型繼電保護測試儀電壓電流接線
圖7 AM5SE-IS防孤島保護裝置一次模擬圖
圖8 現場調試環境
(2)頻率突變保護測試
1)測試項目
根據現場施工圖紙及客戶需求，本次頻率突變保護裝置測試值設置見表1：
表1 AM5SE-IS頻率突變保護測試值設置
2)測試流程
根據表1所示進行現場接線與測試值設置。
先讓斷路器處于合閘狀態，如圖9所示。然后在端子X1.17-X1.18、X1.19-X1.20、X1.21-X1.22上施加57.74V電壓，按照圖10設置頻率變化率參數，裝置經延時保護跳閘，對應的指示燈亮，如圖11所示。
圖9 斷路器合閘狀態
圖10 頻率突變參數設置
圖11 頻率突變保護動作事件記錄
(3)有壓自動合閘保護測試
1)測試項目
根據現場施工圖紙及客戶需求，本次有壓自動合閘保護要求在市電側和并網側檢同期的情況下，觸發有壓自動合閘保護功能，所以需要有壓自動合閘和同期功能都投入，有壓自動合閘保護測試值設置見表2，檢同期測試值設置見表3：
表2 AM5SE-IS有壓自動合閘測試值設置
表3 AM5SE-IS檢同期測試值設置
2)測試流程
根據表2、表3所示進行現場接線與測試值設置。
先讓斷路器處于分閘的狀態，如圖12所示，并給合后位開入對應的開入量施加信號(AC/DC 220V或AC/DC110V)，然后在端子X1.17-X1.18、X1.25-X1.26上分別施加電壓UA=UB=57.74V∠0°，頻率f=49.99Hz，具體設置如圖13所示。經延時，裝置發出同期合閘及保護合閘事件記錄，如圖14、圖15、圖16所示。
圖12 斷路器分閘狀態
圖 13 電壓施加窗口
圖14 同期合閘動作事件記錄
圖15 有壓自動合閘動作事件記錄
圖16 電壓、頻率遙測顯示
(4)測試結論
本次測試對AM5SE-IS防孤島保護裝置進行了頻率突變跳閘和有壓自動合閘保護功能驗證，測試結果均符合用戶技術要求。AM5SE-IS防孤島保護裝置的頻率突變跳閘能有效防止線路頻率變化率突變，有壓自動合閘保護能夠在系統失壓后檢測到有壓，斷路器自動合閘，可以確保系統恢復正常供電。
5 結語
防孤島保護裝置是光伏并網系統中的重要組成部分，許多重要場所0.4kV的低壓變電站都會引入燃油發電機或者小型光伏變電站，這些基本為用戶側自備式電源系統，自發自用，不向中壓電網或壓電網饋電。本文介紹的AM5SE-IS防孤島保護裝置頻率突變功能可對線路中的頻率變化率進行實時監測，當檢測到頻率變化率超過了規定的定值時，裝置發出頻率突變跳閘命令跳開斷路器。有壓自動合閘功能可做到光伏電站系統欠壓/失壓自動跳閘，檢有壓后自動合閘。這樣既可保證設備的安*全，電網的穩定，又可降低人力維護成本。
參考文獻
[1] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2020.6月版
[2] 安科瑞35KV以及下變電所智能配電系統設計與產品二次原理圖集.2020.10月版
[3] 安科瑞用戶變電站綜合自動化與運維解決方案.2021.11月版
摘 要：近幾年，新能源的利用越來越廣泛，國家對光伏電站系統的建設十分重視，促使光伏并網系統被大量使用。本文介紹的AM5SE-IS防孤島保護裝置可以適用于光伏發電并網供電系統。當發生孤島現象時，可以快速切除并網點，使本站與電網側快速脫離，保證整個電站和相關維護人員的生命安*全，降低人力維護成本。
關鍵詞：光伏并網系統；防孤島保護；孤島現象
1概述
福建鑫旭日電力建設集團有限公司成立于2008年4月22日，占地面積42486平方米，總建筑面積61548平方米。現集團下屬有電力勘察設計院、電氣設備制造廠、電力建設公司(變電公司、配電公司)為一體的國家新技術企業。是國網公司供配電設施入圍單位，也是大型央企、大型房企、大型工業企業、大型商業企業、大型市政項目核心的變配電系統供應商。公司產品包括安*全型充氣柜、中置柜、低壓柜、預裝式變電站、動力配電箱等。現集團公司在職人員500多人，年業績近10億，在全國承接的大型電力工程累計已有1600多項，均在安*全運行，目前已是國內較有競爭力的電力工程EPC總承包的大型企業。
2 產品需求
本次針對福建鑫旭日電力集團澤勝翔安火炬園10/0.4KV光伏項目裝設AM5SE-IS防孤島保護裝置，主要是利用裝置中的頻率突變跳閘和有壓自動合閘功能實現對整個系統的保護作用。
正常運行時，線路的頻率處于平衡穩定的值，當頻率波動較大，其頻率變化率超過了規定的定值時，可能會導致用電設備遭到破壞影響供電質量且對電力維修人員的生命安*全有很大的威脅。因此，需要頻率突變保護功能跳開并網點開關，對電站起到保護作用。
頻率突變跳閘保護功能主要是監測線路中的頻率變化率，當線路有流，或線路有壓且斷路器合閘時，若頻率變化率df/dt大于頻率突變定值，裝置經可設延時發出頻率突變跳閘命令。保護邏輯如下圖。
圖1 頻率突變保護邏輯
有壓自動合閘保護功能主要是為了能夠保護電網與光伏電站之間安*全工作同時，保證用戶的方便，需要做到光伏電站系統欠壓/失壓自動跳閘，檢有壓后自動合閘。這樣既可保證設備的安*全，電網的穩定，又可降低人力維護成本。
當檢測到市電側電壓恢復正常，頻率正常，且待并側電壓和市電側電壓的電壓幅值、電壓頻率和電壓相角滿足同期條件時，若斷路器處于分位，裝置經可設延時發出有壓自動合閘命令。其中，同期動作的判斷條件可以選擇投入或退出，若退出，則不加入同期動作條件，僅判斷市電側電壓、頻率。保護邏輯如下圖。
圖2 有壓自動合閘保護邏輯
3 產品方案
本工程線路主要包括市電側和光伏并網側兩大部分，由于孤島效應在光伏并網系統中經常發生，因此需要在并網柜處安裝AM5SE-IS防孤島保護裝置，利用其頻率突變跳閘和有壓自動合閘保護功能保證人員和電網的安*全可靠運行，整個配電室上圖方案如下：
圖3 配電室上圖方案
針對本項目的一次方案及二次圖紙設計如下：
圖4 一次方案設計圖
圖5 并網柜二次原理圖
4 測試
在與客戶進行了有效溝通的基礎上，客戶于2022年1月5日對防孤島保護裝置的頻率突變跳閘和有壓自動合閘保護功能進行調試。
(1)測試儀器和保護裝置
圖6 現場AE型繼電保護測試儀電壓電流接線
圖7 AM5SE-IS防孤島保護裝置一次模擬圖
圖8 現場調試環境
(2)頻率突變保護測試
1)測試項目
根據現場施工圖紙及客戶需求，本次頻率突變保護裝置測試值設置見表1：
表1 AM5SE-IS頻率突變保護測試值設置
2)測試流程
根據表1所示進行現場接線與測試值設置。
先讓斷路器處于合閘狀態，如圖9所示。然后在端子X1.17-X1.18、X1.19-X1.20、X1.21-X1.22上施加57.74V電壓，按照圖10設置頻率變化率參數，裝置經延時保護跳閘，對應的指示燈亮，如圖11所示。
圖9 斷路器合閘狀態
圖10 頻率突變參數設置
圖11 頻率突變保護動作事件記錄
(3)有壓自動合閘保護測試
1)測試項目
根據現場施工圖紙及客戶需求，本次有壓自動合閘保護要求在市電側和并網側檢同期的情況下，觸發有壓自動合閘保護功能，所以需要有壓自動合閘和同期功能都投入，有壓自動合閘保護測試值設置見表2，檢同期測試值設置見表3：
表2 AM5SE-IS有壓自動合閘測試值設置
表3 AM5SE-IS檢同期測試值設置
2)測試流程
根據表2、表3所示進行現場接線與測試值設置。
先讓斷路器處于分閘的狀態，如圖12所示，并給合后位開入對應的開入量施加信號(AC/DC 220V或AC/DC110V)，然后在端子X1.17-X1.18、X1.25-X1.26上分別施加電壓UA=UB=57.74V∠0°，頻率f=49.99Hz，具體設置如圖13所示。經延時，裝置發出同期合閘及保護合閘事件記錄，如圖14、圖15、圖16所示。
圖12 斷路器分閘狀態
圖 13 電壓施加窗口
圖14 同期合閘動作事件記錄
圖15 有壓自動合閘動作事件記錄
圖16 電壓、頻率遙測顯示
(4)測試結論
本次測試對AM5SE-IS防孤島保護裝置進行了頻率突變跳閘和有壓自動合閘保護功能驗證，測試結果均符合用戶技術要求。AM5SE-IS防孤島保護裝置的頻率突變跳閘能有效防止線路頻率變化率突變，有壓自動合閘保護能夠在系統失壓后檢測到有壓，斷路器自動合閘，可以確保系統恢復正常供電。
5 結語
防孤島保護裝置是光伏并網系統中的重要組成部分，許多重要場所0.4kV的低壓變電站都會引入燃油發電機或者小型光伏變電站，這些基本為用戶側自備式電源系統，自發自用，不向中壓電網或壓電網饋電。本文介紹的AM5SE-IS防孤島保護裝置頻率突變功能可對線路中的頻率變化率進行實時監測，當檢測到頻率變化率超過了規定的定值時，裝置發出頻率突變跳閘命令跳開斷路器。有壓自動合閘功能可做到光伏電站系統欠壓/失壓自動跳閘，檢有壓后自動合閘。這樣既可保證設備的安*全，電網的穩定，又可降低人力維護成本。
參考文獻
[1] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2020.6月版
[2] 安科瑞35KV以及下變電所智能配電系統設計與產品二次原理圖集.2020.10月版
[3] 安科瑞用戶變電站綜合自動化與運維解決方案.2021.11月版
1. 【技術支持衛星：CDD-9888】【公從號：安科瑞能效管理解決方案】
2. 云平臺：變電所運維云平臺、分布式光伏運維云平臺、建筑能耗云平臺、企業能源管控平臺、遠程預付費管控云平臺、宿舍預付費管控云平臺、充電樁收費運營云平臺、智慧消防云平臺、安全用電管理云平臺、環保用電監管云平臺；
3. 系統解決方案：變電站綜合自動化系統、電力監控系統、配電室綜合監控系統、能耗管理系統、電能管理系統、馬達保護與監控系統、動環監控及能效分析系統、智能照明監控系統、消防設備電源監控裝置、防火門監控系統、余壓監控系統、消防應急照明和疏散指示系統；無線測溫系統；
4. 中壓測控裝置：環網柜綜合保護裝置、微機保護裝置、開關柜綜合測控裝置、線路保護裝置、配電變保護裝置、電動機保護裝置、備自投保護裝置、電容器保護裝置、PT檢測裝置、低壓備自投裝置、公共測控裝置、防孤島保護裝置、電流互感器過電壓保護器、溫濕度控制器、無源無線測溫傳感器、CT取電無線測溫傳感器；
5. 電力監控與保護：弧光保護裝置、電能質量在線監測裝置、電氣接點在線測溫裝置(智能濕度巡檢儀)、電動機(馬達)保護器、低壓線路保護器、智能剩余電流繼電器、三遙單元；
6. 電能管理：可編程交流電測儀表、可編程直流電測儀表、多功能全電量電表、精度網絡電力儀表、諧波表、電能質量表、海拔儀表、逆電流監測電表、電子式電能表、導軌式電能表、面板表嵌入式電表、預付費表、多用戶計量箱、物聯網儀表、無線多回路計量交流/直流表、無線多回路環保檢測模塊、正反向直流電能表、無線通訊轉換器、智能照明控制裝置；
7. 電能質量治理：有源電力濾波器、中線安防保護器、諧波保護器、靜止無功發生器、濾波補償裝置、電力電容補償裝置、集成式諧波抑制電力電容補償裝置、投切開關、功率因數補償控制器、自愈式低壓并聯電容器、串聯電抗器；
8. 電氣安全：電氣火災監控探測器、剩余電流探測器、電氣火災監控裝置、在線監控路燈計量、無線測溫顯示單元、故障電弧探測器、故障電弧傳感器、隔離電源絕緣監測裝置、醫療機構絕緣報警顯示儀、醫療醫院用隔離變壓器、工業用絕緣監測裝置、電氣防火限流式保護器；
9. 新能源：光伏采集裝置、電瓶車智能充電樁、汽車充電樁、光伏匯流采集裝置；
10. 數據中心/鐵塔基站：數據采集模塊、機房數據柜監控裝置、多回路電表、母線監控裝置、電力監控屏；
11. 智能網關：通信管理機、無線通信終端(無線通訊轉換器)、數據轉換模塊、串口服務器；
12. 電量傳感器：低壓電流互感器、開口式互感器、一次小電流互感器、0.2級電流互感器、低壓電動機保護器專用互感器、剩余電流互感器、霍爾傳感器、羅氏線圈電流變送器、模擬信號隔離器、有功功率變送器、無功功率變送器、直流電壓傳感器、浪涌保護器；
13. 環保監控：油煙在線監測儀、環保數據采集傳輸裝置；
進儲能群、電力群、光伏群；找供應商、找客戶、找圈子，
衛星：CDD-9888(分享資源 合作共贏)
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