隨著全球?qū)稍偕茉吹年P(guān)注度不斷提高，分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)在近年來(lái)得到了廣泛應(yīng)用。分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)具有環(huán)保、靈活等優(yōu)勢(shì)，能夠有效地緩解能源短缺和環(huán)境污染問(wèn)題。同時(shí)，防孤島保護(hù)裝置在分布式光伏項(xiàng)目中也扮演著至關(guān)重要的角色。防孤島保護(hù)裝置可以在電站發(fā)生故障時(shí)斷開(kāi)并網(wǎng)點(diǎn)開(kāi)關(guān)，避免對(duì)人員和設(shè)備造成傷害，確保光伏發(fā)電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。預(yù)防電力系統(tǒng)故障、提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、優(yōu)化能源利用以及提供數(shù)據(jù)支持等。王孟春 13524471462

什么是“孤島效應(yīng)

當(dāng)光伏電站出現(xiàn)孤島效應(yīng)時(shí)，即當(dāng)電網(wǎng)由于某種故障原因造成失壓時(shí)，應(yīng)具備快速監(jiān)測(cè)孤島并立即斷開(kāi)與電網(wǎng)連接的能力，局部電網(wǎng)出現(xiàn)孤島會(huì)影響到供電質(zhì)量和維修人員的生命安全，所以在光伏電站中必需要配備防孤島保護(hù)裝置。而光伏防孤島保護(hù)裝置就是為了解決“孤島效應(yīng)”的。防孤島保護(hù)裝置能夠精確檢定并網(wǎng)點(diǎn)的電壓、頻率，然后當(dāng)電壓、頻率出現(xiàn)波動(dòng)且大于定值時(shí)跳閘出口動(dòng)作，斷開(kāi)并網(wǎng)開(kāi)關(guān)。

作用

防孤島保護(hù)是對(duì)分布式光伏電站有著重要保護(hù)作用的。即當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)電壓高、電壓低、頻率高、頻率低故障時(shí)，光伏并網(wǎng)開(kāi)關(guān)及時(shí)跳閘。當(dāng)電網(wǎng)恢復(fù)供電并且電壓和頻率達(dá)到允許值時(shí)，并網(wǎng)開(kāi)關(guān)要自動(dòng)合閘。這樣的目的是在為了國(guó)家電網(wǎng)不受太大影響的情況下，盡可能保證光伏的發(fā)電效率。

防孤島：包含負(fù)荷和電源的部分電網(wǎng)，從主網(wǎng)脫離后繼續(xù)孤立運(yùn)行的狀態(tài)。非計(jì)劃性孤島現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，由于系統(tǒng)供電狀態(tài)未知，將造成以下不利影響：

①可能危及電網(wǎng)設(shè)施維護(hù)人員和用戶的人事安全；

②干擾電網(wǎng)的正常合閘；

③電網(wǎng)不能控制孤島中的電壓和頻率，從而損壞配電設(shè)備和用戶設(shè)備。

當(dāng)發(fā)生非計(jì)劃性孤島時(shí)，由光伏電站側(cè)防孤島保護(hù)裝置動(dòng)作實(shí)現(xiàn)故障切除。同時(shí)由于發(fā)生孤島概率較小，建議光伏電站側(cè)運(yùn)行方式能配合電網(wǎng)檢修計(jì)劃進(jìn)行安排。

防孤島保護(hù)是對(duì)分布式光伏電站有著重要保護(hù)作用的。即當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)電壓高、電壓低、頻率高、頻率低故障時(shí)，光伏并網(wǎng)斷路器及時(shí)跳閘。當(dāng)電網(wǎng)恢復(fù)供電并且電壓和頻率達(dá)到允許值時(shí)，并網(wǎng)斷路器要自動(dòng)合閘。這樣的目的是在為了國(guó)家電網(wǎng)不受太大影響的情況下，盡可能保證光伏的發(fā)電效率。部分地區(qū)會(huì)根據(jù)當(dāng)?shù)毓╇姴块T的要求對(duì)防孤島保護(hù)裝置功能進(jìn)一步完善，比如添加過(guò)電流保護(hù)、不平衡電壓保護(hù)等，這些都是無(wú)可厚非的。然而目前市場(chǎng)上有的用戶認(rèn)為逆變器本身就具備防孤島功能，怎么還需要單獨(dú)加裝防孤島保護(hù)。其實(shí)防孤島保護(hù)裝置剛開(kāi)始在高壓電壓等級(jí)上使用的，不過(guò)后來(lái)也慢慢使用于低壓中。對(duì)于目前的逆變器來(lái)講，當(dāng)電網(wǎng)電壓被拉高的時(shí)候，逆變器還是會(huì)正常工作的。

如何防孤島呢？

1.優(yōu)化分布式電源控制策略

通過(guò)調(diào)整分布式電源的輸出功率、電壓和頻率等參數(shù)，使其與電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)更加協(xié)調(diào)。這可以通過(guò)先進(jìn)的控制算法和策略來(lái)實(shí)現(xiàn)，以減少孤島現(xiàn)象的發(fā)生。

2.加強(qiáng)電網(wǎng)監(jiān)測(cè)與預(yù)警

利用傳感器和監(jiān)測(cè)設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)的電壓、電流、頻率等關(guān)鍵參數(shù)。建立預(yù)警系統(tǒng)，對(duì)可能出現(xiàn)的孤島現(xiàn)象進(jìn)行預(yù)測(cè)和預(yù)警，以便及時(shí)采取措施進(jìn)行干預(yù)。

3.安裝防孤島保護(hù)裝置

在分布式電源（如光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等）的并網(wǎng)點(diǎn)安裝專門的防孤島保護(hù)裝置。這些裝置能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)狀態(tài)，一旦檢測(cè)到孤島現(xiàn)象的發(fā)生，立即切斷分布式電源與電網(wǎng)的連接。

光伏并網(wǎng)防孤島保護(hù)裝置

AM5SE-IS 集保護(hù)、控制、測(cè)量、通訊和監(jiān)視功 能于一體，資源豐富、配置完善、維護(hù)方便、性能穩(wěn)定，適用于 35kV 及以下電壓等級(jí)電力 系統(tǒng)的保護(hù)和測(cè)控，實(shí)現(xiàn)進(jìn)線、主變、配電變、電動(dòng)機(jī)、電容器、母聯(lián)、PT 等保護(hù)。應(yīng)用 領(lǐng)域覆蓋電力、水利、交通、石油、化工、煤炭、冶金等行業(yè)。

工作原理

光伏并網(wǎng)防孤島保護(hù)裝置主要通過(guò)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)的電壓、頻率、相位等參數(shù)，實(shí)時(shí)判斷系統(tǒng)是否處于孤島狀態(tài)。當(dāng)電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，裝置處于監(jiān)測(cè)狀態(tài)；當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障或停電時(shí)，裝置會(huì)迅速檢測(cè)到電網(wǎng)的異常變化，并根據(jù)預(yù)設(shè)的保護(hù)邏輯判斷是否發(fā)生了孤島效應(yīng)。如果判斷為孤島狀態(tài)，裝置會(huì)立即發(fā)出跳閘信號(hào)，將分布式電源與電網(wǎng)斷開(kāi)，從而避免孤島效應(yīng)對(duì)系統(tǒng)和設(shè)備造成的危害。

功能特點(diǎn)

多種保護(hù)功能：過(guò)流保護(hù)、欠壓保護(hù)、頻率保護(hù)。
高精度的測(cè)量功能：準(zhǔn)確測(cè)量三相電流、兩路零序電流、三相電壓、零序電壓、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電能、無(wú)功電能等電參量。
強(qiáng)大的通訊功能：裝置配備了2路RS485串行通訊接口和2路以太網(wǎng)接口，支持Modbus-RTU、IEC60870-5-103等協(xié)議。
高可靠性和穩(wěn)定性：裝置采用了先進(jìn)的硬件設(shè)計(jì)和可靠的軟件算法，具有抗干擾性能強(qiáng)、可靠性高、運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。

應(yīng)用場(chǎng)景

光伏發(fā)電系統(tǒng)：在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，AM5SE-IS防孤島保護(hù)裝置可以安裝在光伏逆變器的輸出端或光伏并網(wǎng)柜中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)發(fā)生孤島效應(yīng)時(shí)，迅速切斷光伏電源與電網(wǎng)的連接，保護(hù)光伏電站和相關(guān)設(shè)備的安全。
風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)：對(duì)于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，該裝置可以安裝在風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制柜或升壓站中，監(jiān)測(cè)電網(wǎng)的電壓、頻率等參數(shù)，當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)故障或停電時(shí)，及時(shí)將風(fēng)力發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)斷開(kāi)，防止孤島效應(yīng)的發(fā)生。
分布式能源系統(tǒng)：在分布式能源系統(tǒng)中，如燃?xì)獍l(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電等，AM5SE-IS防孤島保護(hù)裝置可以對(duì)分布式電源進(jìn)行有效的保護(hù)，確保分布式能源系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

防孤島保護(hù)·案例分析

陜西省白水縣扶貧電站，容量為400KWP，變壓器為50KWP，在夏季中午發(fā)電量比較高的情況下，并網(wǎng)電壓可達(dá)到500V左右，此時(shí)如果并網(wǎng)開(kāi)關(guān)不跳閘，逆變器還是會(huì)正常運(yùn)行，但是這樣長(zhǎng)期運(yùn)行勢(shì)必會(huì)對(duì)電網(wǎng)有所沖擊。

江蘇南通一生產(chǎn)光伏組價(jià)的廠房自己安裝屋頂光伏來(lái)實(shí)現(xiàn)自發(fā)自用余電上網(wǎng)。然而自從安裝光伏發(fā)電后，廠房?jī)?nèi)的一些測(cè)試儀器電源模塊會(huì)有燒毀的情況發(fā)生，造成這個(gè)原因是電源端不穩(wěn)定，后采取UPS供電，問(wèn)題就解決了。

山東德州某一光伏電站突然與電網(wǎng)解列，后由運(yùn)維人員發(fā)現(xiàn)是系統(tǒng)站內(nèi)主變低壓側(cè)備自投聯(lián)合防孤島保護(hù)動(dòng)作將對(duì)側(cè)站內(nèi)帶有光伏電站的支路聯(lián)切，目的就是防止電源端電壓頻率不穩(wěn)定對(duì)用戶站和光伏電站造成影響。當(dāng)對(duì)側(cè)站供電電源完成切換后，再將光伏電站支路投運(yùn)，本側(cè)光伏電站繼續(xù)為電網(wǎng)送電。

以上三個(gè)案例說(shuō)明，分布式光伏發(fā)電輸出電壓一直不太穩(wěn)定，當(dāng)并網(wǎng)電壓或頻率出現(xiàn)異常現(xiàn)象，及時(shí)準(zhǔn)確跳閘也是非常有必要的。

防孤島保護(hù)裝置檢測(cè)到系統(tǒng)側(cè)或本側(cè)光伏電站母線電壓出現(xiàn)幅值、頻率異常時(shí)，保護(hù)裝置會(huì)迅速向并網(wǎng)斷路器發(fā)出跳閘命令，從而很好的保證了電網(wǎng)電壓異常時(shí)不會(huì)對(duì)兩側(cè)主要設(shè)備造成沖擊，避免事故進(jìn)一步擴(kuò)大。

當(dāng)光伏電站本側(cè)出現(xiàn)停電故障時(shí)，需要運(yùn)維人員查找問(wèn)題點(diǎn)的時(shí)候，而與對(duì)側(cè)站相連的線路上還帶電，這時(shí)會(huì)出現(xiàn)對(duì)側(cè)站會(huì)向光伏電站反送電的情況，給本側(cè)站內(nèi)的運(yùn)維人員帶來(lái)安全隱患。另當(dāng)對(duì)側(cè)站失電的時(shí)候，需要對(duì)側(cè)站內(nèi)運(yùn)維人員去查找事故點(diǎn)，若此時(shí)光伏電站還在正常送電，容易形成非計(jì)劃性孤島效應(yīng)，給對(duì)側(cè)站內(nèi)的運(yùn)維人員造成安全威脅。配置的防孤島保護(hù)裝置在此時(shí)發(fā)揮作用，當(dāng)電網(wǎng)側(cè)或者光伏本側(cè)任一側(cè)失電的時(shí)候，防孤島保護(hù)裝置都會(huì)迅速向并網(wǎng)斷路器發(fā)出跳閘信號(hào)，讓斷路器分閘，從而很好的保證了光伏兩側(cè)檢修人員的生命安全。

防孤島保護(hù)帶有檢測(cè)線路側(cè)PT 失壓自動(dòng)跳閘、檢測(cè)線路PT有壓自動(dòng)可以合閘的功能，當(dāng)線路故障解除后，光伏和系統(tǒng)側(cè)都處于正常狀態(tài)。這時(shí)防孤島保護(hù)裝置會(huì)自動(dòng)檢測(cè)線路PT和母線PT電壓是否一致，并發(fā)出合閘命令，將并網(wǎng)斷路器合上，讓線路正常工作，節(jié)省人工開(kāi)操作票等一系列繁雜的手續(xù)。

審核編輯 黃宇