摘要

在光伏并網系統中，防孤島保護對于確保系統的安全性、可靠性及符合電網要求至關重要。本文介紹了AM5SE-PV防孤島保護測控裝置在多種光伏并網場景中的應用。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。這些功能有效應對了分布式光伏發(fā)電中電壓和頻率不穩(wěn)定、電能質量及系統安全性方面的挑戰(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穩(wěn)定性至關重要。安科瑞的AM5SE-PV裝置提供了面向110kV及以下分布式發(fā)電系統的全面保護和控制功能，滿足了現代并網光伏應用的需求。

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的安全：

逆功率保護：檢測并抑制可能導致電網不穩(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生。

過電流保護：三段過電流保護應對短路和過載情況。

3. AM5SE-PV在光伏并網系統中的應用場景

3.1 逆變器輸出保護

在光伏系統中，逆變器是將直流電轉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故障時不會向孤立負載供電。當參數超出設定閾值（如電壓或頻率變化）時，裝置迅速切斷逆變器與電網的連接，保護逆變器和連接負載。

3.2 配電網絡接口保護

在光伏系統與電網的連接點，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，保障電網安全。電壓和頻率滑差保護進一步確保系統與配電網絡的穩(wěn)定接入。

3.3 匯流箱保護

在大型光伏系統中，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

光伏系統中的升壓變壓器將電壓提升至與電網兼容的電平。AM5SE-PV的三段過電流保護功能可對變壓器提供強力的保護，處理過載及短路風險。同時，電壓和頻率滑差保護可以防止因頻率波動而導致的故障，確保系統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。當電網連接中斷時，AM5SE-PV能快速檢測到電壓或頻率異常，并觸發(fā)跳閘指令，將光伏系統隔離。這一功能能夠防止孤島效應，符合電網安全要求。

4. 關鍵保護功能

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回饋到電網。這種情況通常在光伏發(fā)電設備出現異?；蜇撦d過低時發(fā)生，可能導致電網不穩(wěn)定。

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

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。頻率保護則協同工作，以避免頻率偏差導致的損害，維護系統穩(wěn)定性。

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

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

定時限保護：當電流超過設定的閾值時，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，會在預定的時間后動作切斷電路，確保設備的安全。

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

AM5SE-PV裝置對頻率變化進行監(jiān)測，當頻率超過設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，可以更快速地響應頻率失穩(wěn)現象，確保光伏系統與電網的頻率保持一致，防止因頻率異常導致的系統損壞。

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尤為有利。G324A和G324B模塊能夠通過光纖實現實時信號傳輸，快速響應保護事件，并在必要時提供遠程跳閘能力。

5. 結論

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

作者簡介：

鄭桐，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事儲能微電網能源管理研究。

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