0 前言

      在可再生能源日益受到全球重视的今天，分布式光伏发电系统以其环保、灵活、高效的特点，在全球范围内得到了广泛应用。然而，随着光伏电站的普及，孤岛效应成为了一个不容忽视的问题。孤岛效应，即当电网由于故障或维护等原因与光伏发电系统断开连接后，光伏发电系统仍继续向部分负载供电，形成独立的电力孤岛。这一现象不仅可能对电网和光伏发电系统本身造成损害，还可能威胁到检修人员的安全。因此，防孤岛保护装置在光伏项目中的应用显得尤为重要

1 防孤岛保护装置的基本原理

       防孤岛保护装置是一种基于智能电网技术，结合微机保护原理的专用保护设备。它主要通过监测分布式发电系统与电网之间的连接状态，以及电网的电压、频率等关键参数，来判断是否发生孤岛现象。一旦检测到孤岛现象，防孤岛保护装置会迅速切断分布式发电系统与电网之间的连接，防止孤岛效应的发生。

2 防孤岛保护装置的主要功能

2.1孤岛检测与保护：防孤岛保护装置的核心功能是孤岛检测与保护。它通过实时监测电网的电压、频率等参数，并与预设的阈值进行比较，一旦发现参数异常且持续一定时间，即判断为孤岛现象发生，随即切断分布式发电系统的输出，确保电网和光伏发电系统的安全。

2.2高频与低频保护功能：当电网频率超出正常范围时，无论是过高还是过低，防孤岛保护装置都会触发保护动作，切断分布式发电系统与电网的连接。这一功能有效防止了因频率异常导致的设备损坏和电网不稳定。

2.3过电压与低电压保护功能：电网电压的波动同样会对光伏发电系统和电网造成不利影响。防孤岛保护装置能够实时监测电网电压，并在电压超出预设范围时迅速切断连接，保护设备免受损害。

2.4逆功率保护：对于自发自用的光伏电站，光伏发电产生的电能不允许逆向流入电网。防孤岛保护装置能够监测并网点的功率流向，一旦发现逆向功率，即切断光伏开关，防止电网侧向光伏侧反送电。

2.5自动恢复并网功能：在电网故障解除后，防孤岛保护装置能够自动检测电网状态，并在确认电网恢复正常后，重新闭合并网开关，恢复光伏发电系统的并网运行。

3 产品方案

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，保证整个电站和相关维护人员的生命安全。

3.1功能简介

（1）保护功能

● 三段式过流保护（可经低电压闭锁、可带方向闭锁）

● 反时限过流保护（可经低电压闭锁）

● 两段式零序I01过流（可带方向闭锁）/I01反时限过流保护

● 两段式零序I02过流（可带方向闭锁）/I02反时限过流保护

● 低电压跳闸

● 低电压告警

● 过电压保护（跳闸/告警）

● 零序过压保护（跳闸/告警）

● 逆功率保护

● 频率保护（低频减载/高频保护）

● 频率突变跳闸

● 有压自动合闸

● 重合闸

● 后加速过流保护（可经低电压闭锁）

● 过负荷告警

● 过负荷跳闸

● PT断线告警

● 控制回路断线告警

● FC回路配合的过流闭锁功能

● 非电量保护（跳闸/告警）

● 检同期

● CT断线告警

● 检修状态闭锁

（2）监控功能

● 独立操作回路，可适应0.25A-5A开关跳合闸电流

● 20路有源开关量输入

● 10路无源继电器输出

● I, U, P, Q, PF, Fr, Ep, Eq 等电参量测量

● 2路4-20mA变送输出

（3）通讯功能

● 2路RS485串行通讯接口，支持Modbus-RTU、IEC60870-5-103规约

● 2路以太网接口，支持 TCP Modbus-RTU和 TCP IEC60870-5-103规约

（4）其他功能

● 故障录波功能，保护动作时触发录波，可录故障前8周波、故障后4周波

● IRIG-B格式对时

3.2逆功率保护

当检测到回路有逆向电流流过且逆向功率值超过设定值时，装置经可设置延时发出逆功率跳闸命令，停止送电。保护逻辑见图11.3。

图11.3 逆功率保护逻辑

3.3过电压保护

装置设有过电压保护，当断路器处于合闸位置且装置检测到最大线电压高于过电压保护定值时，经可设延时装置过电压保护命令，保护动作于跳闸或告警可选。

保护逻辑见图11.4。

图11.4 过电压保护逻辑

4 防孤岛保护装置在光伏项目中的实际应用

       在分布式光伏项目中，防孤岛保护装置通常安装于光伏并网柜内，与光伏发电系统、电网以及监控系统紧密连接。通过实时监测和分析电网参数，防孤岛保护装置能够及时发现并处理孤岛现象，确保光伏项目的安全稳定运行。
某工程线路主要包括市电侧和光伏并网侧两大部分，由于孤岛效应在光伏并网系统中经常发生，因此需要在并网柜处安装安科瑞AM5SE-IS防孤岛保护装置，利用其频率突变跳闸和有压自动合闸保护功能保证人员和电网的安全可靠运行，整个配电室上图方案如下：

 图3 配电室上图方案

针对本项目的一次方案及二次图纸设计如下：

图4 一次方案设计图

5 防孤岛保护装置的优势与前景

防孤岛保护装置在光伏项目中的应用具有显著的优势。首先，它能够有效防止孤岛现象的发生，保护电网和光伏发电系统的安全。其次，通过实时监测和自动保护，防孤岛保护装置能够显著提高光伏项目的运行稳定性和可靠性。此外，防孤岛保护装置还具有操作简便、维护方便等特点，降低了光伏项目的运行成本。

作者介绍：

安跃强，男，现任职于安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为为智能电网供配电。