摘要

在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中，防孤島保護對于確保系統(tǒng)的安全性、可靠性及符合電網(wǎng)要求至關(guān)重要。本文介紹了AM5SE-PV防孤島保護測控裝置在多種光伏并網(wǎng)場景中的應(yīng)用。本文探討了其防孤島、逆功率、過電流和八段低功率保護等功能，以及實時監(jiān)控能力。這些功能有效應(yīng)對了分布式光伏發(fā)電中電壓和頻率不穩(wěn)定、電能質(zhì)量及系統(tǒng)安全性方面的挑戰(zhàn)。

1. 引言

隨著分布式光伏發(fā)電的普及，先進的防孤島保護機制對于保持電網(wǎng)穩(wěn)定性至關(guān)重要。安科瑞的AM5SE-PV裝置提供了面向110kV及以下分布式發(fā)電系統(tǒng)的全面保護和控制功能，滿足了現(xiàn)代并網(wǎng)光伏應(yīng)用的需求。

2. 裝置概述

AM5SE-PV裝置包含多種保護功能，可在多種情況下保障光伏系統(tǒng)的安全：

逆功率保護：檢測并抑制可能導(dǎo)致電網(wǎng)不穩(wěn)定的反向功率流動。

防孤島保護：通過電壓和頻率監(jiān)測，及時檢測并隔離非計劃孤島現(xiàn)象。

八段低功率保護：逐步切除光伏組件，避免低功率輸出時逆功率產(chǎn)生。

過電流保護：三段過電流保護應(yīng)對短路和過載情況。

3. AM5SE-PV在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用場景

3.1 逆變器輸出保護

在光伏系統(tǒng)中，逆變器是將直流電轉(zhuǎn)為交流電的核心部件。AM5SE-PV裝置的防孤島和逆功率保護功能可以確保逆變器在電網(wǎng)故障時不會向孤立負載供電。當(dāng)參數(shù)超出設(shè)定閾值（如電壓或頻率變化）時，裝置迅速切斷逆變器與電網(wǎng)的連接，保護逆變器和連接負載。

3.2 配電網(wǎng)絡(luò)接口保護

在光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)的連接點，裝置監(jiān)測逆功率和過電壓狀況。逆功率保護可防止光伏陣列在異常情況下回饋電力至電網(wǎng)，保障電網(wǎng)安全。電壓和頻率滑差保護進一步確保系統(tǒng)與配電網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定接入。

3.3 匯流箱保護

在大型光伏系統(tǒng)中，匯流箱用于匯集多串光伏板的電流。AM5SE-PV裝置的八段低功率保護能夠逐步斷開組件，防止逆功率問題，并優(yōu)化發(fā)電量輸出，避免對電網(wǎng)的過載影響。同時，裝置對電壓、電流和諧波失真的監(jiān)測增強了匯流箱的操作安全性。

3.4 升壓變壓器與配電變壓器保護

光伏系統(tǒng)中的升壓變壓器將電壓提升至與電網(wǎng)兼容的電平。AM5SE-PV的三段過電流保護功能可對變壓器提供強力的保護，處理過載及短路風(fēng)險。同時，電壓和頻率滑差保護可以防止因頻率波動而導(dǎo)致的故障，確保系統(tǒng)在電力輸出波動時的穩(wěn)定運行。

3.5 防孤島檢測以確保電網(wǎng)安全

裝置的防孤島功能采用被動檢測方法，包括電壓和頻率滑差監(jiān)測。當(dāng)電網(wǎng)連接中斷時，AM5SE-PV能快速檢測到電壓或頻率異常，并觸發(fā)跳閘指令，將光伏系統(tǒng)隔離。這一功能能夠防止孤島效應(yīng)，符合電網(wǎng)安全要求。

4. 關(guān)鍵保護功能

4.1 逆功率與低功率保護

逆功率保護用于防止電力從光伏系統(tǒng)回饋到電網(wǎng)。這種情況通常在光伏發(fā)電設(shè)備出現(xiàn)異常或負載過低時發(fā)生，可能導(dǎo)致電網(wǎng)不穩(wěn)定。

AM5SE-PV通過檢測光伏系統(tǒng)的功率方向來實現(xiàn)逆功率保護。裝置會監(jiān)測電流和電壓參數(shù)并計算出實時功率。當(dāng)檢測到功率流向反向且超出設(shè)定的閾值時（即功率為負值），裝置會在設(shè)定的時間內(nèi)動作，發(fā)出指令切斷與電網(wǎng)的連接，從而保護系統(tǒng)及電網(wǎng)的安全。

4.2 過電流與頻率保護

通過三段過電流保護，AM5SE-PV可在異常電流沖擊下保護光伏系統(tǒng)。頻率保護則協(xié)同工作，以避免頻率偏差導(dǎo)致的損害，維護系統(tǒng)穩(wěn)定性。

過電流保護用于應(yīng)對電流超過設(shè)備或電路額定值的情況，保護設(shè)備免受過載或短路引起的損壞。

AM5SE-PV裝置設(shè)有三段過電流保護，每段的響應(yīng)時間和動作電流可以分別設(shè)定。其保護邏輯基于電流的大小和持續(xù)時間：

定時限保護：當(dāng)電流超過設(shè)定的閾值時，在固定的延時時間后動作。

反時限保護：電流越大，動作時間越短，適用于電流波動較大的情況。反時限保護采用多種動作曲線（如IEC標準反時限、非常反時限、極端反時限等），從而根據(jù)實際電流值計算動作時間。AM5SE-PV裝置監(jiān)測到過流情況時，會在預(yù)定的時間后動作切斷電路，確保設(shè)備的安全。

頻率保護用于防止頻率波動過大導(dǎo)致的設(shè)備不穩(wěn)定。光伏系統(tǒng)并網(wǎng)時要求頻率與電網(wǎng)匹配，否則可能引發(fā)設(shè)備故障和系統(tǒng)不穩(wěn)定。

AM5SE-PV裝置對頻率變化進行監(jiān)測，當(dāng)頻率超過設(shè)定的高頻或低頻閾值時，會在延遲時間后動作。頻率滑差保護進一步增強了頻率異常的監(jiān)測能力，通過對頻率變化速率（即頻率滑差）的監(jiān)測，可以更快速地響應(yīng)頻率失穩(wěn)現(xiàn)象，確保光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)的頻率保持一致，防止因頻率異常導(dǎo)致的系統(tǒng)損壞。

4.3 遠程監(jiān)控與控制

裝置支持遠程監(jiān)控及I/O控制，對于分布較廣的光伏系統(tǒng)尤為有利。G324A和G324B模塊能夠通過光纖實現(xiàn)實時信號傳輸，快速響應(yīng)保護事件，并在必要時提供遠程跳閘能力。

5. 結(jié)論

AM5SE-PV防孤島保護裝置為并網(wǎng)光伏系統(tǒng)中的關(guān)鍵組件提供了全面的保護。其多功能設(shè)計支持逆變器、變壓器和匯流箱的保護，同時符合電網(wǎng)安全標準。通過集成該裝置，光伏系統(tǒng)能夠在分布式能源應(yīng)用中實現(xiàn)更高的運行穩(wěn)定性和安全性，提升現(xiàn)代電力網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

作者簡介：

鄭桐，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事儲能微電網(wǎng)能源管理研究。

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