摘 要：光伏防孤島保護(hù)裝置是一種用于光伏發(fā)電系統(tǒng)的安全保護(hù)設(shè)備。它的主要功能是監(jiān)測光伏發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)之間的連接狀態(tài)，并在斷電時迅速切斷光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)之間的連接，以防止光伏系統(tǒng)繼續(xù)供電而產(chǎn)生孤島現(xiàn)象。
 

　　關(guān)鍵詞：光伏并網(wǎng)系統(tǒng)；防孤島保護(hù)；孤島現(xiàn)象
 

　　1概述
 

　　福建鑫旭日電力建設(shè)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(xiàn)集團下屬有電力勘察設(shè)計院、電氣設(shè)備制造廠、電力建設(shè)公司(變電公司、配電公司)為一體的國家新技術(shù)企業(yè)。是國網(wǎng)公司供配電設(shè)施入圍單位，也是大型央企、大型房企、大型工業(yè)企業(yè)、大型商業(yè)企業(yè)、大型市政項目核心的變配電系統(tǒng)供應(yīng)商。公司產(chǎn)品包括安*全型充氣柜、中置柜、低壓柜、預(yù)裝式變電站、動力配電箱等。現(xiàn)集團公司在職人員500多人，年業(yè)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(nèi)較有競爭力的電力工程EPC總承包的大型企業(yè)。
 

　　2 產(chǎn)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(shè)AM5SE-IS防孤島保護(hù)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(xiàn)對整個系統(tǒng)的保護(hù)作用。
 

　　正常運行時，線路的頻率處于平衡穩(wěn)定的值，當(dāng)頻率波動較大，其頻率變化率超過了規(guī)定的定值時，可能會導(dǎo)致用電設(shè)備遭到破壞影響供電質(zhì)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(hù)功能跳開并網(wǎng)點開關(guān)，對電站起到保護(hù)作用。
 

　　頻率突變跳閘保護(hù)功能主要是監(jiān)測線路中的頻率變化率，當(dāng)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(jīng)可設(shè)延時發(fā)出頻率突變跳閘命令。保護(hù)邏輯如下圖。
 

圖1 頻率突變保護(hù)邏輯
 

　　有壓自動合閘保護(hù)功能主要是為了能夠保護(hù)電網(wǎng)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(tǒng)欠壓/失壓自動跳閘，檢有壓后自動合閘。這樣既可保證設(shè)備的安*全，電網(wǎng)的穩(wěn)定，又可降低人力維護(hù)成本。
 

　　當(dāng)檢測到市電側(cè)電壓恢復(fù)正常，頻率正常，且待并側(cè)電壓和市電側(cè)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(jīng)可設(shè)延時發(fā)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(cè)電壓、頻率。保護(hù)邏輯如下圖。
 

圖2 有壓自動合閘保護(hù)邏輯
 

　　3 產(chǎn)品方案
 

　　本工程線路主要包括市電側(cè)和光伏并網(wǎng)側(cè)兩大部分，由于孤島效應(yīng)在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中經(jīng)常發(fā)生，因此需要在并網(wǎng)柜處安裝AM5SE-IS防孤島保護(hù)裝置，利用其頻率突變跳閘和有壓自動合閘保護(hù)功能保證人員和電網(wǎng)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(shè)計如下：
 

圖4 一次方案設(shè)計圖
 

圖5 并網(wǎng)柜二次原理圖
 

　　4 測試
 

　　在與客戶進(jìn)行了有效溝通的基礎(chǔ)上，客戶于2022年1月5日對防孤島保護(hù)裝置的頻率突變跳閘和有壓自動合閘保護(hù)功能進(jìn)行調(diào)試。
 

　　(1)測試儀器和保護(hù)裝置
 

圖6 現(xiàn)場AE型繼電保護(hù)測試儀電壓電流接線
 

圖7  AM5SE-IS防孤島保護(hù)裝置一次模擬圖
 

圖8 現(xiàn)場調(diào)試環(huán)境
 

　　(2)頻率突變保護(hù)測試
 

　　1)測試項目
 

　　根據(jù)現(xiàn)場施工圖紙及客戶需求，本次頻率突變保護(hù)裝置測試值設(shè)置見表1：
 

　　表1 AM5SE-IS頻率突變保護(hù)測試值設(shè)置
 

       2)測試流程

 

　　根據(jù)表1所示進(jìn)行現(xiàn)場接線與測試值設(shè)置。
 

　　先讓斷路器處于合閘狀態(tài)，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(shè)置頻率變化率參數(shù)，裝置經(jīng)延時保護(hù)跳閘，對應(yīng)的指示燈亮，如圖11所示。
 

圖9 斷路器合閘狀態(tài)
 

圖10 頻率突變參數(shù)設(shè)置
 

圖11 頻率突變保護(hù)動作事件記錄
 

　　(3)有壓自動合閘保護(hù)測試
 

　　1)測試項目
 

　　根據(jù)現(xiàn)場施工圖紙及客戶需求，本次有壓自動合閘保護(hù)要求在市電側(cè)和并網(wǎng)側(cè)檢同期的情況下，觸發(fā)有壓自動合閘保護(hù)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(hù)測試值設(shè)置見表2，檢同期測試值設(shè)置見表3：
 

　　表2 AM5SE-IS有壓自動合閘測試值設(shè)置
 

表3 AM5SE-IS檢同期測試值設(shè)置
 

       2)測試流程

 

　　根據(jù)表2、表3所示進(jìn)行現(xiàn)場接線與測試值設(shè)置。
 

　　先讓斷路器處于分閘的狀態(tài)，如圖12所示，并給合后位開入對應(yīng)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(shè)置如圖13所示。經(jīng)延時，裝置發(fā)出同期合閘及保護(hù)合閘事件記錄，如圖14、圖15、圖16所示。
 

圖12 斷路器分閘狀態(tài)
 

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(jié)論
 

　　本次測試對AM5SE-IS防孤島保護(hù)裝置進(jìn)行了頻率突變跳閘和有壓自動合閘保護(hù)功能驗證，測試結(jié)果均符合用戶技術(shù)要求。AM5SE-IS防孤島保護(hù)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(hù)能夠在系統(tǒng)失壓后檢測到有壓，斷路器自動合閘，可以確保系統(tǒng)恢復(fù)正常供電。
 

　　5 結(jié)語
 

　　防孤島保護(hù)裝置是光伏并網(wǎng)系統(tǒng)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(fā)電機或者小型光伏變電站，這些基本為用戶側(cè)自備式電源系統(tǒng)，自發(fā)自用，不向中壓電網(wǎng)或壓電網(wǎng)饋電。本文介紹的AM5SE-IS防孤島保護(hù)裝置頻率突變功能可對線路中的頻率變化率進(jìn)行實時監(jiān)測，當(dāng)檢測到頻率變化率超過了規(guī)定的定值時，裝置發(fā)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(tǒng)欠壓/失壓自動跳閘，檢有壓后自動合閘。這樣既可保證設(shè)備的安*全，電網(wǎng)的穩(wěn)定，又可降低人力維護(hù)成本。
 

　　參考文獻(xiàn)
 

　　[1] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2020.6月版
 

　　[2] 安科瑞35KV以及下變電所智能配電系統(tǒng)設(shè)計與產(chǎn)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(tǒng)的建設(shè)十分重視，促使光伏并網(wǎng)系統(tǒng)被大量使用。本文介紹的AM5SE-IS防孤島保護(hù)裝置可以適用于光伏發(fā)電并網(wǎng)供電系統(tǒng)。當(dāng)發(fā)生孤島現(xiàn)象時，可以快速切除并網(wǎng)點，使本站與電網(wǎng)側(cè)快速脫離，保證整個電站和相關(guān)維護(hù)人員的生命安*全，降低人力維護(hù)成本。
 

　　關(guān)鍵詞：光伏并網(wǎng)系統(tǒng)；防孤島保護(hù)；孤島現(xiàn)象
 

　　1概述
 

　　福建鑫旭日電力建設(shè)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(xiàn)集團下屬有電力勘察設(shè)計院、電氣設(shè)備制造廠、電力建設(shè)公司(變電公司、配電公司)為一體的國家新技術(shù)企業(yè)。是國網(wǎng)公司供配電設(shè)施入圍單位，也是大型央企、大型房企、大型工業(yè)企業(yè)、大型商業(yè)企業(yè)、大型市政項目核心的變配電系統(tǒng)供應(yīng)商。公司產(chǎn)品包括安*全型充氣柜、中置柜、低壓柜、預(yù)裝式變電站、動力配電箱等。現(xiàn)集團公司在職人員500多人，年業(yè)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(nèi)較有競爭力的電力工程EPC總承包的大型企業(yè)。
 

　　2 產(chǎn)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(shè)AM5SE-IS防孤島保護(hù)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(xiàn)對整個系統(tǒng)的保護(hù)作用。
 

　　正常運行時，線路的頻率處于平衡穩(wěn)定的值，當(dāng)頻率波動較大，其頻率變化率超過了規(guī)定的定值時，可能會導(dǎo)致用電設(shè)備遭到破壞影響供電質(zhì)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(hù)功能跳開并網(wǎng)點開關(guān)，對電站起到保護(hù)作用。
 

　　頻率突變跳閘保護(hù)功能主要是監(jiān)測線路中的頻率變化率，當(dāng)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(jīng)可設(shè)延時發(fā)出頻率突變跳閘命令。保護(hù)邏輯如下圖。
 

圖1 頻率突變保護(hù)邏輯
 

　　有壓自動合閘保護(hù)功能主要是為了能夠保護(hù)電網(wǎng)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(tǒng)欠壓/失壓自動跳閘，檢有壓后自動合閘。這樣既可保證設(shè)備的安*全，電網(wǎng)的穩(wěn)定，又可降低人力維護(hù)成本。
 

　　當(dāng)檢測到市電側(cè)電壓恢復(fù)正常，頻率正常，且待并側(cè)電壓和市電側(cè)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(jīng)可設(shè)延時發(fā)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(cè)電壓、頻率。保護(hù)邏輯如下圖。
 

圖2 有壓自動合閘保護(hù)邏輯
 

　　3 產(chǎn)品方案
 

　　本工程線路主要包括市電側(cè)和光伏并網(wǎng)側(cè)兩大部分，由于孤島效應(yīng)在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中經(jīng)常發(fā)生，因此需要在并網(wǎng)柜處安裝AM5SE-IS防孤島保護(hù)裝置，利用其頻率突變跳閘和有壓自動合閘保護(hù)功能保證人員和電網(wǎng)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(shè)計如下：
 

圖4 一次方案設(shè)計圖
 

圖5 并網(wǎng)柜二次原理圖
 

　　4 測試
 

　　在與客戶進(jìn)行了有效溝通的基礎(chǔ)上，客戶于2022年1月5日對防孤島保護(hù)裝置的頻率突變跳閘和有壓自動合閘保護(hù)功能進(jìn)行調(diào)試。
 

　　(1)測試儀器和保護(hù)裝置
 

圖6 現(xiàn)場AE型繼電保護(hù)測試儀電壓電流接線
 

圖7  AM5SE-IS防孤島保護(hù)裝置一次模擬圖
 

圖8 現(xiàn)場調(diào)試環(huán)境
 

　　(2)頻率突變保護(hù)測試
 

　　1)測試項目
 

　　根據(jù)現(xiàn)場施工圖紙及客戶需求，本次頻率突變保護(hù)裝置測試值設(shè)置見表1：
 

　　表1 AM5SE-IS頻率突變保護(hù)測試值設(shè)置
 

2)測試流程
 

　　根據(jù)表1所示進(jìn)行現(xiàn)場接線與測試值設(shè)置。
 

　　先讓斷路器處于合閘狀態(tài)，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(shè)置頻率變化率參數(shù)，裝置經(jīng)延時保護(hù)跳閘，對應(yīng)的指示燈亮，如圖11所示。
 

圖9 斷路器合閘狀態(tài)
 

圖10 頻率突變參數(shù)設(shè)置
 

圖11 頻率突變保護(hù)動作事件記錄
 

　　(3)有壓自動合閘保護(hù)測試
 

　　1)測試項目
 

　　根據(jù)現(xiàn)場施工圖紙及客戶需求，本次有壓自動合閘保護(hù)要求在市電側(cè)和并網(wǎng)側(cè)檢同期的情況下，觸發(fā)有壓自動合閘保護(hù)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(hù)測試值設(shè)置見表2，檢同期測試值設(shè)置見表3：
 

　　表2 AM5SE-IS有壓自動合閘測試值設(shè)置
 

表3 AM5SE-IS檢同期測試值設(shè)置
 

2)測試流程
 

　　根據(jù)表2、表3所示進(jìn)行現(xiàn)場接線與測試值設(shè)置。
 

　　先讓斷路器處于分閘的狀態(tài)，如圖12所示，并給合后位開入對應(yīng)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(shè)置如圖13所示。經(jīng)延時，裝置發(fā)出同期合閘及保護(hù)合閘事件記錄，如圖14、圖15、圖16所示。
 

圖12 斷路器分閘狀態(tài)
 

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(jié)論
 

　　本次測試對AM5SE-IS防孤島保護(hù)裝置進(jìn)行了頻率突變跳閘和有壓自動合閘保護(hù)功能驗證，測試結(jié)果均符合用戶技術(shù)要求。AM5SE-IS防孤島保護(hù)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(hù)能夠在系統(tǒng)失壓后檢測到有壓，斷路器自動合閘，可以確保系統(tǒng)恢復(fù)正常供電。
 

　　5 結(jié)語
 

　　防孤島保護(hù)裝置是光伏并網(wǎng)系統(tǒng)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(fā)電機或者小型光伏變電站，這些基本為用戶側(cè)自備式電源系統(tǒng)，自發(fā)自用，不向中壓電網(wǎng)或壓電網(wǎng)饋電。本文介紹的AM5SE-IS防孤島保護(hù)裝置頻率突變功能可對線路中的頻率變化率進(jìn)行實時監(jiān)測，當(dāng)檢測到頻率變化率超過了規(guī)定的定值時，裝置發(fā)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(tǒng)欠壓/失壓自動跳閘，檢有壓后自動合閘。這樣既可保證設(shè)備的安*全，電網(wǎng)的穩(wěn)定，又可降低人力維護(hù)成本。
 

　　參考文獻(xiàn)
 

　　[1] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2020.6月版
 

　　[2] 安科瑞35KV以及下變電所智能配電系統(tǒng)設(shè)計與產(chǎn)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(shù)支持衛(wèi)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(yè)能源管控平臺、遠(yuǎn)程預(yù)付費管控云平臺、宿舍預(yù)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(huán)保用電監(jiān)管云平臺；
 

　　3.       系統(tǒng)解決方案：變電站綜合自動化系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)、配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)、能耗管理系統(tǒng)、電能管理系統(tǒng)、馬達(dá)保護(hù)與監(jiān)控系統(tǒng)、動環(huán)監(jiān)控及能效分析系統(tǒng)、智能照明監(jiān)控系統(tǒng)、消防設(shè)備電源監(jiān)控裝置、防火門監(jiān)控系統(tǒng)、余壓監(jiān)控系統(tǒng)、消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)；無線測溫系統(tǒng)；
 

　　4.       中壓測控裝置：環(huán)網(wǎng)柜綜合保護(hù)裝置、微機保護(hù)裝置、開關(guān)柜綜合測控裝置、線路保護(hù)裝置、配電變保護(hù)裝置、電動機保護(hù)裝置、備自投保護(hù)裝置、電容器保護(hù)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(hù)裝置、電流互感器過電壓保護(hù)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(jiān)控與保護(hù)：弧光保護(hù)裝置、電能質(zhì)量在線監(jiān)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(dá))保護(hù)器、低壓線路保護(hù)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(wǎng)絡(luò)電力儀表、諧波表、電能質(zhì)量表、海拔儀表、逆電流監(jiān)測電表、電子式電能表、導(dǎo)軌式電能表、面板表嵌入式電表、預(yù)付費表、多用戶計量箱、物聯(lián)網(wǎng)儀表、無線多回路計量交流/直流表、無線多回路環(huán)保檢測模塊、正反向直流電能表、無線通訊轉(zhuǎn)換器、智能照明控制裝置；
 

　　7.       電能質(zhì)量治理：有源電力濾波器、中線安防保護(hù)器、諧波保護(hù)器、靜止無功發(fā)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(guān)、功率因數(shù)補償控制器、自愈式低壓并聯(lián)電容器、串聯(lián)電抗器；
 

　　8.       電氣安全：電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器、剩余電流探測器、電氣火災(zāi)監(jiān)控裝置、在線監(jiān)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(jiān)測裝置、醫(yī)療機構(gòu)絕緣報警顯示儀、醫(yī)療醫(yī)院用隔離變壓器、工業(yè)用絕緣監(jiān)測裝置、電氣防火限流式保護(hù)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(shù)據(jù)中心/鐵塔基站：數(shù)據(jù)采集模塊、機房數(shù)據(jù)柜監(jiān)控裝置、多回路電表、母線監(jiān)控裝置、電力監(jiān)控屏；
 

　　11.       智能網(wǎng)關(guān)：通信管理機、無線通信終端(無線通訊轉(zhuǎn)換器)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、串口服務(wù)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(hù)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(hù)器；
 

　　13.       環(huán)保監(jiān)控：油煙在線監(jiān)測儀、環(huán)保數(shù)據(jù)采集傳輸裝置；
 

　　進(jìn)儲能群、電力群、光伏群；找供應(yīng)商、找客戶、找圈子，
 

　　衛(wèi)星：CDD-9888(分享資源 合作共贏)