防孤岛保护测控装置在光伏并网系统中的应用

安科瑞 徐悦 18702111076

在光伏并网系统中，防孤岛保护对于确保系统的安全性、可靠性及符合电网要求至关重要。本文介绍了AM5SE-PV防孤岛保护测控装置在多种光伏并网场景中的应用。本文探讨了其防孤岛、逆功率、过电流和八段低功率保护等功能，以及实时监控能力。这些功能有效应对了分布式光伏发电中电压和频率不稳定、电能质量及系统安全性方面的挑战。

1. 引言

随着分布式光伏发电的普及，先进的防孤岛保护机制对于保持电网稳定性至关重要。安科瑞的AM5SE-PV装置提供了面向110kV及以下分布式发电系统的全面保护和控制功能，满足了现代并网光伏应用的需求。

2. 装置概述

AM5SE-PV装置包含多种保护功能，可在多种情况下保障光伏系统的安全：

逆功率保护：检测并抑制可能导致电网不稳定的反向功率流动。

防孤岛保护：通过电压和频率监测，及时检测并隔离非计划孤岛现象。

八段低功率保护：逐步切除光伏组件，避免低功率输出时逆功率产生。

过电流保护：三段过电流保护应对短路和过载情况。

3. AM5SE-PV在光伏并网系统中的应用场景

3.1 逆变器输出保护

在光伏系统中，逆变器是将直流电转为交流电的核心部件。AM5SE-PV装置的防孤岛和逆功率保护功能可以确保逆变器在电网故障时不会向孤立负载供电。当参数超出设定阈值（如电压或频率变化）时，装置迅速切断逆变器与电网的连接，保护逆变器和连接负载。

3.2 配电网络接口保护

在光伏系统与电网的连接点，装置监测逆功率和过电压状况。逆功率保护可防止光伏阵列在异常情况下回馈电力至电网，保障电网安全。电压和频率滑差保护进一步确保系统与配电网络的稳定接入。

3.3 汇流箱保护

在大型光伏系统中，汇流箱用于汇集多串光伏板的电流。AM5SE-PV装置的八段低功率保护能够逐步断开组件，防止逆功率问题，并优化发电量输出，避免对电网的过载影响。同时，装置对电压、电流和谐波失真的监测增强了汇流箱的操作安全性。

3.4 升压变压器与配电变压器保护

光伏系统中的升压变压器将电压提升至与电网兼容的电平。AM5SE-PV的三段过电流保护功能可对变压器提供强力的保护，处理过载及短路风险。同时，电压和频率滑差保护可以防止因频率波动而导致的故障，确保系统在电力输出波动时的稳定运行。

3.5 防孤岛检测以确保电网安全

装置的防孤岛功能采用被动检测方法，包括电压和频率滑差监测。当电网连接中断时，AM5SE-PV能快速检测到电压或频率异常，并触发跳闸指令，将光伏系统隔离。这一功能能够防止孤岛效应，符合电网安全要求。

4. 关键保护功能

4.1 逆功率与低功率保护

逆功率保护用于防止电力从光伏系统回馈到电网。这种情况通常在光伏发电设备出现异常或负载过低时发生，可能导致电网不稳定。

AM5SE-PV通过检测光伏系统的功率方向来实现逆功率保护。装置会监测电流和电压参数并计算出实时功率。当检测到功率流向反向且超出设定的阈值时（即功率为负值），装置会在设定的时间内动作，发出指令切断与电网的连接，从而保护系统及电网的安全。

4.2 过电流与频率保护

通过三段过电流保护，AM5SE-PV可在异常电流冲击下保护光伏系统。频率保护则协同工作，以避免频率偏差导致的损害，维护系统稳定性。

过电流保护用于应对电流超过设备或电路额定值的情况，保护设备免受过载或短路引起的损坏。

AM5SE-PV装置设有三段过电流保护，每段的响应时间和动作电流可以分别设定。其保护逻辑基于电流的大小和持续时间：

定时限保护：当电流超过设定的阈值时，在固定的延时时间后动作。

反时限保护：电流越大，动作时间越短，适用于电流波动较大的情况。反时限保护采用多种动作曲线（如IEC标准反时限、非常反时限、极端反时限等），从而根据实际电流值计算动作时间。AM5SE-PV装置监测到过流情况时，会在预定的时间后动作切断电路，确保设备的安全。

频率保护用于防止频率波动过大导致的设备不稳定。光伏系统并网时要求频率与电网匹配，否则可能引发设备故障和系统不稳定。

AM5SE-PV装置对频率变化进行监测，当频率超过设定的高频或低频阈值时，会在延迟时间后动作。频率滑差保护进一步增强了频率异常的监测能力，通过对频率变化速率（即频率滑差）的监测，可以更快速地响应频率失稳现象，确保光伏系统与电网的频率保持一致，防止因频率异常导致的系统损坏。

4.3 远程监控与控制

装置支持远程监控及I/O控制，对于分布较广的光伏系统尤为有利。G324A和G324B模块能够通过光纤实现实时信号传输，快速响应保护事件，并在必要时提供远程跳闸能力。

5. 结论

AM5SE-PV防孤岛保护装置为并网光伏系统中的关键组件提供了全面的保护。其多功能设计支持逆变器、变压器和汇流箱的保护，同时符合电网安全标准。通过集成该装置，光伏系统能够在分布式能源应用中实现更高的运行稳定性和安全性，提升现代电力网络的可靠性。

审核编辑 黄宇