摘 要：近幾年，新能源的利用越來(lái)越廣泛，國(guó)家對(duì)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(shí),，可以快速切除并網(wǎng)點(diǎn),，使本站與電網(wǎng)側(cè)快速脫離，保證整個(gè)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(tuán)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(tuán)下屬有電力勘察設(shè)計(jì)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(guó)家優(yōu)良企業(yè),。是國(guó)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(xiàng)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(dòng)力配電箱等。現(xiàn)集團(tuán)公司在職人員500多人,，年業(yè)績(jī)近10億,，在全國(guó)承接的大型電力工程累計(jì)已有1600多項(xiàng)，均在安全運(yùn)行,，目前已是國(guó)內(nèi)較有競(jìng)爭(zhēng)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(duì)福建鑫旭日電力集團(tuán)澤勝翔安火炬園10/0.4KV光伏項(xiàng)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(dòng)合閘功能實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的保護(hù)作用,。

正常運(yùn)行時(shí),，線路的頻率處于平衡穩(wěn)定的值，當(dāng)頻率波動(dòng)較大,，其頻率變化率超過(guò)了規(guī)定的定值時(shí),，可能會(huì)導(dǎo)致用電設(shè)備遭到破壞影響供電質(zhì)量且對(duì)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(kāi)并網(wǎng)點(diǎn)開(kāi)關(guān),，對(duì)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(cè)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(shí)，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(shí)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(dòng)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(shí)，保證用戶(hù)的方便,，需要做到光伏電站系統(tǒng)欠壓/失壓自動(dòng)跳閘,，檢有壓后自動(dòng)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(cè)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(shí),，若斷路器處于分位，裝置經(jīng)可設(shè)延時(shí)發(fā)出有壓自動(dòng)合閘命令,。其中,，同期動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)合閘保護(hù)功能保證人員和電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行，整個(gè)配電室上圖方案如下：

圖3 配電室上圖方案

針對(duì)本項(xiàng)目的一次方案及二次圖紙?jiān)O(shè)計(jì)如下：

圖4 一次方案設(shè)計(jì)圖

圖5 并網(wǎng)柜二次原理圖

4 測(cè)試

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

（1）測(cè)試儀器和保護(hù)裝置

圖6 現(xiàn)場(chǎng)AE型繼電保護(hù)測(cè)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(chǎng)調(diào)試環(huán)境   

（1）頻率突變保護(hù)測(cè)試

1）測(cè)試項(xiàng)目

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工圖紙及客戶(hù)需求，本次頻率突變保護(hù)裝置測(cè)試值設(shè)置見(jiàn)表1：

表1 AM5SE-IS頻率突變保護(hù)測(cè)試值設(shè)置

2）測(cè)試流程

根據(jù)表1所示進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)接線與測(cè)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?qǐng)D10設(shè)置頻率變化率參數(shù),，裝置經(jīng)延時(shí)保護(hù)跳閘，對(duì)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(dòng)作事件記錄

（1）有壓自動(dòng)合閘保護(hù)測(cè)試

1）測(cè)試項(xiàng)目

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工圖紙及客戶(hù)需求,，本次有壓自動(dòng)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(dòng)合閘保護(hù)功能,，所以需要有壓自動(dòng)合閘和同期功能都投入,，有壓自動(dòng)合閘保護(hù)測(cè)試值設(shè)置見(jiàn)表2，檢同期測(cè)試值設(shè)置見(jiàn)表3：

表2 AM5SE-IS有壓自動(dòng)合閘測(cè)試值設(shè)置

表3 AM5SE-IS檢同期測(cè)試值設(shè)置

2）測(cè)試流程

根據(jù)表2、表3所示進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)接線與測(cè)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(kāi)入對(duì)應(yīng)的開(kāi)入量施加信號(hào)（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(shí)，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(dòng)作事件記錄                圖15 有壓自動(dòng)合閘動(dòng)作事件記錄

圖16 電壓,、頻率遙測(cè)顯示

（1）測(cè)試結(jié)論

本次測(cè)試對(duì)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(dòng)合閘保護(hù)功能驗(yàn)證，測(cè)試結(jié)果均符合用戶(hù)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(dòng)合閘保護(hù)能夠在系統(tǒng)失壓后檢測(cè)到有壓，斷路器自動(dòng)合閘,，可以確保系統(tǒng)恢復(fù)正常供電,。

5 結(jié)語(yǔ)

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(chǎng)所0.4kV的低壓變電站都會(huì)引入燃油發(fā)電機(jī)或者小型光伏變電站,，這些基本為用戶(hù)側(cè)自備式電源系統(tǒng),，自發(fā)自用，不向中壓電網(wǎng)或高壓電網(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(duì)線路中的頻率變化率進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),，當(dāng)檢測(cè)到頻率變化率超過(guò)了規(guī)定的定值時(shí)，裝置發(fā)出頻率突變跳閘命令跳開(kāi)斷路器,。有壓自動(dòng)合閘功能可做到光伏電站系統(tǒng)欠壓/失壓自動(dòng)跳閘,，檢有壓后自動(dòng)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,。

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