摘要

在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中，防孤島保護(hù)對(duì)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(hù)測(cè)控裝置在多種光伏并網(wǎng)場(chǎng)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(hù)等功能，以及實(shí)時(shí)監(jiān)控能力。這些功能有效應(yīng)對(duì)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(jìn)的防孤島保護(hù)機(jī)制對(duì)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(hù)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(hù)功能，可在多種情況下保障光伏系統(tǒng)的安全：

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

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

八段低功率保護(hù)：逐步切除光伏組件，避免低功率輸出時(shí)逆功率產(chǎn)生。

過電流保護(hù)：三段過電流保護(hù)應(yīng)對(duì)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(chǎng)景

3.1 逆變器輸出保護(hù)

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(hù)功能可以確保逆變器在電網(wǎng)故障時(shí)不會(huì)向孤立負(fù)載供電。當(dāng)參數(shù)超出設(shè)定閾值（如電壓或頻率變化）時(shí)，裝置迅速切斷逆變器與電網(wǎng)的連接，保護(hù)逆變器和連接負(fù)載。

3.2 配電網(wǎng)絡(luò)接口保護(hù)

在光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)的連接點(diǎn)，裝置監(jiān)測(cè)逆功率和過電壓狀況。逆功率保護(hù)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(hù)進(jìn)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(hù)

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(hù)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(duì)電網(wǎng)的過載影響。同時(shí)，裝置對(duì)電壓、電流和諧波失真的監(jiān)測(cè)增強(qiáng)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(hù)

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(hù)功能可對(duì)變壓器提供強(qiáng)力的保護(hù)，處理過載及短路風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，電壓和頻率滑差保護(hù)可以防止因頻率波動(dòng)而導(dǎo)致的故障，確保系統(tǒng)在電力輸出波動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.5 防孤島檢測(cè)以確保電網(wǎng)安全

裝置的防孤島功能采用被動(dòng)檢測(cè)方法，包括電壓和頻率滑差監(jiān)測(cè)。當(dāng)電網(wǎng)連接中斷時(shí)，AM5SE-PV能快速檢測(cè)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(hù)功能

4.1 逆功率與低功率保護(hù)

逆功率保護(hù)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?；蜇?fù)載過低時(shí)發(fā)生，可能導(dǎo)致電網(wǎng)不穩(wěn)定。

AM5SE-PV通過檢測(cè)光伏系統(tǒng)的功率方向來實(shí)現(xiàn)逆功率保護(hù)。裝置會(huì)監(jiān)測(cè)電流和電壓參數(shù)并計(jì)算出實(shí)時(shí)功率。當(dāng)檢測(cè)到功率流向反向且超出設(shè)定的閾值時(shí)（即功率為負(fù)值），裝置會(huì)在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)動(dòng)作，發(fā)出指令切斷與電網(wǎng)的連接，從而保護(hù)系統(tǒng)及電網(wǎng)的安全。

4.2 過電流與頻率保護(hù)

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

過電流保護(hù)用于應(yīng)對(duì)電流超過設(shè)備或電路額定值的情況，保護(hù)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(hù)，每段的響應(yīng)時(shí)間和動(dòng)作電流可以分別設(shè)定。其保護(hù)邏輯基于電流的大小和持續(xù)時(shí)間：

定時(shí)限保護(hù)：當(dāng)電流超過設(shè)定的閾值時(shí)，在固定的延時(shí)時(shí)間后動(dòng)作。

反時(shí)限保護(hù)：電流越大，動(dòng)作時(shí)間越短，適用于電流波動(dòng)較大的情況。反時(shí)限保護(hù)采用多種動(dòng)作曲線（如IEC標(biāo)準(zhǔn)反時(shí)限、非常反時(shí)限、極端反時(shí)限等），從而根據(jù)實(shí)際電流值計(jì)算動(dòng)作時(shí)間。AM5SE-PV裝置監(jiān)測(cè)到過流情況時(shí)，會(huì)在預(yù)定的時(shí)間后動(dòng)作切斷電路，確保設(shè)備的安全。

頻率保護(hù)用于防止頻率波動(dòng)過大導(dǎo)致的設(shè)備不穩(wěn)定。光伏系統(tǒng)并網(wǎng)時(shí)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(duì)頻率變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)頻率超過設(shè)定的高頻或低頻閾值時(shí)，會(huì)在延遲時(shí)間后動(dòng)作。頻率滑差保護(hù)進(jìn)一步增強(qiáng)了頻率異常的監(jiān)測(cè)能力，通過對(duì)頻率變化速率（即頻率滑差）的監(jiān)測(cè)，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(yuǎn)程監(jiān)控與控制

裝置支持遠(yuǎn)程監(jiān)控及I/O控制，對(duì)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(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信號(hào)傳輸，快速響應(yīng)保護(hù)事件，并在必要時(shí)提供遠(yuǎn)程跳閘能力。

5. 結(jié)論

AM5SE-PV防孤島保護(hù)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(hù)。其多功能設(shè)計(jì)支持逆變器、變壓器和匯流箱的保護(hù)，同時(shí)符合電網(wǎng)安全標(biāo)準(zhǔn)。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(shí)現(xiàn)更高的運(yùn)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(jiǎn)介：

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

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