防孤岛保护装置在光伏并网系统中的应用优势

安科瑞刘鸿鹏

摘要

随着光伏发电的快速发展，光伏并网系统在全球范围内得到了广泛应用。然而，在电网停电的情况下，光伏系统可能会继续向局部负载供电，形成“孤岛效应”，这不仅影响电网安全，还可能危及设备和人员。防孤岛保护装置作为光伏并网系统的重要安全保护设备，可以有效检测孤岛现象，并迅速切断光伏系统的输出，确保电网和设备的安全。本文以防孤岛保护装置为主题，介绍其工作原理、技术特点及其在光伏并网系统中的应用。

1. 引言

在光伏并网发电系统中，逆变器通过电网向负载提供电能。当电网发生故障或停电时，光伏系统可能会继续向局部负载供电，形成孤岛效应。

2.孤岛效应是什么？

孤岛效应是指光伏发电系统或其他分布式能源系统在与电网断开后，仍然继续向本地负载供电的现象。这种情况下，局部电网形成一个“孤立运行”的电力区域，与主电网分离，但系统内部仍然保持供电状态。

2.1 孤岛效应的成因

孤岛效应通常发生在电网故障或人为断开电网的情况下，主要原因包括：

电网停电：例如，电力公司进行检修或线路故障导致主电网断电，但光伏系统仍然在运行。

配电线路断开：在局部负载仍然匹配光伏发电输出的情况下，即使电网断开，系统仍可能继续供电。

逆变器未检测到电网断开：部分老旧或低端逆变器的电网检测功能不够灵敏，可能在电网断开后仍保持运行。

2.2 孤岛效应的危害

孤岛效应对电网安全、设备运行和人身安全都可能造成严重影响，主要包括：

危害电网稳定

当电网恢复供电时，孤岛中的电压、频率和主电网可能不同步，导致电压冲击，影响电网安全运行。

孤岛可能引起谐波干扰，影响其他用户的电能质量。

对维修人员的安全威胁

在电网停电时，运维人员可能误以为线路无电，进行检修，但孤岛仍在供电，可能导致触电事故。

损坏电气设备

孤岛供电的电压、频率可能不稳定，容易导致敏感设备（如计算机、医疗设备）损坏。

影响逆变器的正常工作

逆变器设计通常依赖电网提供基准频率和电压，孤岛模式下，逆变器可能工作异常，甚至烧毁。

2.3 如何防止孤岛效应？

为了防止孤岛效应，光伏并网系统通常采用防孤岛保护技术，包括：

被动检测（监测电压、频率、相角变化）

主动检测（通过扰动信号确认电网状态）

通信检测（通过远程信号检测电网状态）

防孤岛保护装置（能在孤岛形成时快速切断光伏输出）

孤岛效应是光伏并网系统的一大安全隐患，可能导致电网不稳定、设备损坏，甚至危及人员安全。通过安装防孤岛保护装置，可以有效防止孤岛现象，保障光伏系统的安全稳定运行。

172.，有任何问题，6972，。，都可以随时问的5322

3. 防孤岛保护器

AM5SE系列微机保护测控装置（以下简称装置）集保护、控制、测量、通讯和监视功能于一体，资源丰富、配置完善、维护方便、性能稳定，AM5SE-IS防孤岛保护装置主要适用于35kV、 10kV及低压 380V光伏发电、 燃气发电等新能源并网供电系统。

当发生孤岛现象时 ， 可以快速切除并网点 ， 使本站与电网 侧快速脱离 ，确保整个电站和相关维护人员的生命安全。

3.2 工作原理

防孤岛保护装置主要通过被动检测、主动检测和通信检测三种方式来识别孤岛现象，并采取相应措施。

被动检测

被动检测方法主要通过监测电网参数（如电压、频率、相位等）的异常来判断是否发生孤岛现象，常见方法包括：

电压变化（UVP/OVP）：当电网电压超出设定范围，装置认为孤岛可能发生，并发出断开指令。

频率变化（UFP/OFP）：若系统频率偏离正常范围，也可能是孤岛效应导致的。

相角偏移检测：如果相角变化异常，则说明电网可能已经断开。

主动检测

主动检测方法通过向系统施加扰动信号来判断电网是否正常连接，如：

输出功率扰动法：装置周期性调整逆变器输出功率，观察电网响应，判断是否存在孤岛。

频率扰动法：在电网断开后，系统频率会发生显著变化，装置可通过检测频率变化趋势判断孤岛状态。

3.3 通信检测

防孤岛保护装置可以通过RS485、ModbusTCP等通讯协议与光伏逆变器或电网监控系统通信，当接收到停电信号后，立刻切断光伏系统输出，避免孤岛效应。

3.4 设备面板

3.5 技术特点

AM5SEIS防孤岛保护装置具备以下特点：

高精度检测：采用16位同步采样，实时监测电网状态，准确判断孤岛现象。

快速响应：孤岛检测时间小于2秒，确保及时断开光伏系统，保障安全。

多重保护功能：具备过压、欠压、过频、欠频、相角漂移检测等功能，提高系统可靠性。

通信能力强：

支持RS485、ModbusRTU、IEC608705103协议，可接入远程监控系统；

具备GPS对时功能，支持IRIGB对时方式，提高数据同步性。

智能事件记录：

可记录20条故障事件，包括孤岛检测、过载、过压等故障，便于运维分析。

人性化设计：

LCD液晶屏显示实时电压、电流、频率等数据；

声光报警，提醒运维人员及时处理。

3.6 设备规格

3.7 组网规格

4. 防孤岛保护装置在光伏并网系统中的应用

防孤岛保护装置广泛应用于大型光伏电站、工商业分布式光伏、微电网系统等场景，确保并网安全。

4.1 大型光伏电站

大型光伏电站并网容量大，一旦发生孤岛效应，可能影响整个电力系统的稳定。

AM5SEIS装置可以与光伏逆变器、站控层系统联动，实现自动化孤岛检测与切断，提高电网安全性。

4.2 工商业分布式光伏

分布式光伏系统规模较小，但广泛分布在城市电网中，孤岛效应可能影响周边负载安全。

AM5SEIS装置可结合智能断路器，在检测到孤岛时快速切断光伏系统，防止电力回送。

4.3 微电网系统

微电网在岛屿、偏远山区等独立供电场景广泛应用，要求具备孤岛运行能力，但必须避免误孤岛模式。

AM5SEIS装置支持双向模式：

在正常并网模式下，检测孤岛并切断电源；

在孤岛模式下，可配合微电网控制器维持稳定供电。

结论

防孤岛保护装置是光伏并网系统中的关键安全设备，能够有效检测和预防孤岛效应，保障电网和设备的安全。AM5SE-IS防孤岛保护装置凭借其高精度检测、快速响应、多重保护、智能通讯等特点，在大型光伏电站、工商业分布式光伏、微电网等领域发挥着重要作用。随着光伏并网技术的不断发展，防孤岛保护装置也将朝着更智能、更快速、更安全的方向发展，为新能源电力系统的安全运行提供更坚实的保障。

审核编辑 黄宇