安(ān)科(kē)瑞(ruì) 鮑(bào)靜君(jūn)

摘(zhāi)要(yào)：近(jìn)幾年(nián)，新(xīn)能源的利(lì)用(yòng)越(yuè)來越(yuè)廣(guǎng)泛(fàn)，國家(jiā)對光伏(fú)電站係(xì)統(tǒng)的(dí)建(jiàn)設(shè)十(shí)分(fēn)重(zhòng)視，促使(shǐ)光伏(fú)並(bìng)網係(xì)統被大(dà)量使(shǐ)用。本文介紹的(dí)AM5SE-IS防孤島(dǎo)保(bǎo)護(hù)裝置(zhì)可以適(shì)用(yòng)於光伏發電(diàn)並(bìng)網供電(diàn)係統(tǒng)。當(dāng)發(fā)生孤(gū)島現象時，可以快速(sù)切(qiē)除(chú)並網點(diǎn)，使本(běn)站與電網側快速脫離，保(bǎo)證整(zhěng)個(gè)電站(zhàn)和相(xiāng)關維護人員(yuán)的生命安(ān)全(quán)，降低人(rén)力(lì)維(wéi)護成本。

  關鍵(jiàn)詞：光(guāng)伏(fú)並網係統；防孤島保(bǎo)護；孤島現象

  1概述

  福建(jiàn)鑫旭日電(diàn)力建設(shè)集團有限公司成(chéng)立於2008年4月22日，占(zhān)地麵(miàn)積(jī)42486平(píng)方(fāng)米(mǐ)，總建(jiàn)築麵積(jī)61548平(píng)方米(mǐ)。現(xiàn)集(jí)團下(xià)屬有(yǒu)電(diàn)力勘察設計院(yuàn)，電氣設備(bèi)製造廠(chǎng)，電(diàn)力(lì)建設(shè)公(gōng)司（變電公(gōng)司，配(pèi)電公司）為(wéi)一體的(dí)國家高(gāo)新技術企業。是國(guó)網(wǎng)公(gōng)司(sī)供配(pèi)電(diàn)設施(shī)入(rù)圍(wéi)單(dān)位，也(yě)是(shì)大(dà)型央企，大型(xíng)房(fáng)企，大型(xíng)工業企業(yè)，大型商(shāng)業(yè)企(qǐ)業，大型市(shì)政項(xiàng)目核心(xīn)的(dí)變(biàn)配(pèi)電係統供(gōng)應商(shāng)。公(gōng)司(sī)產品包括(kuò)安全型(xíng)充(chōng)氣櫃，中置櫃，低壓櫃，預裝(zhuāng)式變(biàn)電(diàn)站，動力配電(diàn)箱等。現集團(tuán)公(gōng)司在職人員500多(duō)人(rén)，年業績近(jìn)10億，在全(quán)國(guó)承接(jiē)的大(dà)型電力(lì)工(gōng)程累計(jì)已(yǐ)有1600多(duō)項(xiàng)，均(jūn)在安全運(yùn)行，目前已是國(guó)內(nèi)較有(yǒu)競爭力(lì)的電力(lì)工程(chéng)EPC總承(chéng)包(bāo)的(dí)大(dà)型企業。

  2 產品(pǐn)需求

  本次針對福(fú)建(jiàn)鑫(xīn)旭(xù)日電力集團澤(zé)勝(shèng)翔安(ān)火(huǒ)炬(jù)園(yuán)10/0.4KV光(guāng)伏項目(mù)裝設AM5SE-IS防孤島保(bǎo)護(hù)裝(zhuāng)置，主要是利用裝置中的(dí)頻(pín)率(shuài)突(tū)變(biàn)跳閘和(hé)有壓自動(dòng)合閘(zhá)功能實現對(duì)整個(gè)係統(tǒng)的保護作用(yòng)。

  正常運行時，綫(xiàn)路的頻率(shuài)處於平(píng)衡穩(wěn)定的(dí)值，當(dāng)頻率(shuài)波動(dòng)較大，其(qí)頻率(shuài)變化率(shuài)超過了(liǎo)規(guī)定(dìng)的定(dìng)值(zhí)時，可能會導致用(yòng)電設備遭到破(pò)壞影響供電質(zhì)量且(qiě)對電(diàn)力(lì)維(wéi)修人(rén)員的生命安(ān)全(quán)有(yǒu)很大(dà)的(dí)威(wēi)脅。因此，需要(yào)頻率突變(biàn)保護(hù)功能跳開(kāi)並網點開關，對(duì)電站起到保(bǎo)護作(zuò)用。

  頻率突變跳閘(zhá)保護功(gōng)能主(zhǔ)要是監(jiān)測(cè)綫路中(zhōng)的(dí)頻率(shuài)變化率(shuài)，當(dāng)綫路(lù)有(yǒu)流，或(huò)綫(xiàn)路有壓且斷路器(qì)合閘(zhá)時(shí)，若(ruò)頻率變化率df/dt大於頻率突變定(dìng)值(zhí)，裝置經可(kě)設延時發(fā)出頻(pín)率(shuài)突變(biàn)跳(tiào)閘命令。保護邏輯如下(xià)圖。

圖(tú)1 頻率突變保(bǎo)護邏(luó)輯

  有壓自動合(hé)閘保護功(gōng)能主要(yào)是為了能夠(gòu)保(bǎo)護電網(wǎng)與(yǔ)光伏電站(zhàn)之(zhī)間安全(quán)工作同時(shí)，保證用戶(hù)的方便，需(xū)要做(zuò)到光伏電站係統欠壓/失壓(yā)自(zì)動(dòng)跳(tiào)閘，檢(jiǎn)有壓後(hòu)自(zì)動合(hé)閘。這(zhè)樣既(jì)可(kě)保證設備的安全，電(diàn)網的穩定，又(yòu)可(kě)降低人力維(wéi)護(hù)成本(běn)。

  當(dāng)檢(jiǎn)測(cè)到市(shì)電側電壓恢(huī)復(fù)正(zhèng)常，頻(pín)率(shuài)正常(cháng)，且(qiě)待並側(cè)電壓和(hé)市(shì)電側電(diàn)壓的(dí)電壓幅(fú)值，電(diàn)壓(yā)頻率和(hé)電壓相角(jiǎo)滿(mǎn)足同(tóng)期條件時，若(ruò)斷路(lù)器處於分(fēn)位(wèi)，裝置經可設延(yán)時(shí)發出有(yǒu)壓(yā)自動(dòng)合閘命令。其中，同期動作(zuò)的判斷條件可以選(xuǎn)擇投入(rù)或(huò)退(tuì)出，若(ruò)退(tuì)出(chū)，則不加入(rù)同期動作(zuò)條件，僅(jǐn)判斷市電側電(diàn)壓，頻率。保護(hù)邏輯如(rú)下圖(tú)。

圖2 有(yǒu)壓自(zì)動合閘保護(hù)邏(luó)輯(jí)

  3 產(chǎn)品方案(àn)

  本(běn)工程(chéng)綫路(lù)主要包括(kuò)市電(diàn)側和(hé)光伏並網(wǎng)側兩大部分(fēn)，由於孤(gū)島(dǎo)效(xiào)應(yīng)在光伏並(bìng)網係統中經常發生，因(yīn)此(cǐ)需要在(zài)並網櫃處(chǔ)安裝AM5SE-IS防(fáng)孤島保(bǎo)護裝(zhuāng)置，利用(yòng)其(qí)頻率(shuài)突變跳閘(zhá)和(hé)有壓(yā)自(zì)動合閘保(bǎo)護功(gōng)能(néng)保證人(rén)員和(hé)電網的安全可靠運行，整個(gè)配電(diàn)室(shì)上圖方(fāng)案如下(xià)：

圖3 配電(diàn)室(shì)上(shàng)圖(tú)方案

  針對本(běn)項目的(dí)一次方案及(jí)二(èr)次圖紙設(shè)計(jì)如下(xià)：

圖(tú)4 一次方案設計圖

圖5 並網櫃(guì)二(èr)次(cì)原(yuán)理(lǐ)圖

  4 測(cè)試

  在與(yǔ)客(kè)戶進行(háng)了溝通的基(jī)礎上，客(kè)戶(hù)於2022年1月(yuè)5日對(duì)防孤島保護(hù)裝(zhuāng)置的頻(pín)率突變跳(tiào)閘和有壓(yā)自動合(hé)閘保護功能進行調試(shì)。

  （1）測試儀器(qì)和保護裝(zhuāng)置

圖(tú)6 現場AE型(xíng)繼電保(bǎo)護(hù)測試(shì)儀電壓(yā)電流接(jiē)綫

圖7  AM5SE-IS防(fáng)孤島保護裝置一次模(mó)擬圖

圖(tú)8 現場調試環(huán)境(jìng)

  （2）頻(pín)率(shuài)突變保護(hù)測(cè)試(shì)

  1）測(cè)試(shì)項(xiàng)目(mù)

  根據(jù)現(xiàn)場施工圖紙及客(kè)戶(hù)需求(qiú)，本次頻率(shuài)突(tū)變(biàn)保護裝置測(cè)試值設置見表1：

表(biǎo)1 AM5SE-IS頻(pín)率突變保護(hù)測試值(zhí)設置

  2）測試(shì)流(liú)程

  根據表1所(suǒ)示進行(háng)現場接綫(xiàn)與(yǔ)測(cè)試值(zhí)設置。

  先讓斷路器(qì)處(chǔ)於合(hé)閘狀(zhuàng)態，如(rú)圖(tú)9所示。然後(hòu)在端(duān)子X1.17-X1.18，X1.19-X1.20，X1.21-X1.22上(shàng)施加57.74V電壓，按照圖10設(shè)置(zhì)頻率(shuài)變化率參(cān)數，裝置(zhì)經(jīng)延時保(bǎo)護跳閘，對(duì)應的指(zhǐ)示燈(dēng)亮，如圖11所示。

圖9 斷(duàn)路器合閘狀態(tài)

圖10 頻(pín)率突變(biàn)參(cān)數(shù)設置(zhì)

圖11 頻率突變保護動作(zuò)事件(jiàn)記錄(lù)

  （3）有(yǒu)壓自(zì)動(dòng)合閘保護(hù)測試

  1）測試項(xiàng)目

  根據(jù)現場施工圖紙(zhǐ)及客(kè)戶(hù)需求(qiú)，本(běn)次有壓自(zì)動合閘(zhá)保護(hù)要(yào)求在市(shì)電(diàn)側和(hé)並網(wǎng)側檢(jiǎn)同(tóng)期(qī)的(dí)情況下，觸發有(yǒu)壓(yā)自(zì)動(dòng)合(hé)閘保護功能，所以(yǐ)需要(yào)有(yǒu)壓(yā)自動合閘(zhá)和同期功能都(dū)投入(rù)，有(yǒu)壓自動合(hé)閘保護(hù)測試(shì)值(zhí)設置(zhì)見表2，檢同(tóng)期(qī)測(cè)試(shì)值設置(zhì)見表3：

表2 AM5SE-IS有壓自動合閘測(cè)試值設置

表3 AM5SE-IS檢同期測試(shì)值設置

  2）測試(shì)流程(chéng)

  根據表2，表3所示(shì)進(jìn)行(háng)現場接綫與測試值設(shè)置。

  先(xiān)讓斷(duàn)路器(qì)處於分(fēn)閘(zhá)的狀(zhuàng)態(tài)，如圖12所示(shì)，並(bìng)給合後位(wèi)開入對(duì)應的開(kāi)入(rù)量施加信(xìn)號（AC/DC 220V或(huò)AC/DC110V)，然(rán)後在端(duān)子X1.17-X1.18，X1.25-X1.26上分別施加(jiā)電(diàn)壓(yā)UA=UB=57.74V∠0°，頻率(shuài)f=49.99Hz，具體設置如圖(tú)13所示(shì)。經(jīng)延(yán)時，裝置發出同(tóng)期(qī)合(hé)閘(zhá)及保護合(hé)閘事件記錄(lù)，如圖(tú)14，圖15，圖16所(suǒ)示。

圖12 斷(duàn)路(lù)器(qì)分(fēn)閘(zhá)狀態(tài)

圖 13 電(diàn)壓施加(jiā)窗(chuāng)口

圖14 同期(qī)合閘動(dòng)作(zuò)事件(jiàn)記(jì)錄(lù)

圖(tú)15 有壓(yā)自動合(hé)閘(zhá)動(dòng)作(zuò)事(shì)件記(jì)錄

圖16 電(diàn)壓，頻(pín)率遙(yáo)測顯(xiǎn)示

  （4）測試(shì)結(jié)論

  本次測試(shì)對AM5SE-IS防孤島(dǎo)保(bǎo)護裝(zhuāng)置進(jìn)行(háng)了頻(pín)率突(tū)變(biàn)跳(tiào)閘和有壓(yā)自動(dòng)合(hé)閘保護(hù)功(gōng)能(néng)驗證，測(cè)試結果均(jūn)符(fú)合用(yòng)戶技(jì)術要求。AM5SE-IS防孤(gū)島(dǎo)保(bǎo)護裝(zhuāng)置(zhì)的(dí)頻(pín)率(shuài)突變跳(tiào)閘能合(hé)理(lǐ)防(fáng)止綫路頻(pín)率(shuài)變(biàn)化(huà)率突變(biàn)，有(yǒu)壓(yā)自動合閘(zhá)保(bǎo)護能(néng)夠(gòu)在係統失壓(yā)後檢(jiǎn)測到(dào)有(yǒu)壓，斷(duàn)路器自動合閘，可以確保係統(tǒng)恢復正常(cháng)供電。

  5 結(jié)語

  防孤(gū)島(dǎo)保(bǎo)護裝置是光伏並(bìng)網(wǎng)係統中(zhōng)的(dí)重(zhòng)要(yào)組成部分，許多(duō)重(zhòng)要場所0.4kV的(dí)低壓變電站(zhàn)都(dū)會引入燃油(yóu)發(fā)電機或(huò)者小型(xíng)光伏(fú)變(biàn)電站，這(zhè)些(xiē)基本為用(yòng)戶側自(zì)備(bèi)式(shì)電(diàn)源(yuán)係統(tǒng)，自發(fā)自用(yòng)，不向中壓電(diàn)網或(huò)高壓電網饋電(diàn)。本文(wén)介紹(shào)的AM5SE-IS防孤島保護裝置(zhì)頻(pín)率突變功(gōng)能(néng)可對(duì)綫路(lù)中的頻率(shuài)變化率進行實時監(jiān)測，當(dāng)檢(jiǎn)測(cè)到頻率(shuài)變化(huà)率(shuài)超過(guò)了規(guī)定(dìng)的定(dìng)值時，裝(zhuāng)置(zhì)發出頻率突(tū)變(biàn)跳閘(zhá)命(mìng)令跳(tiào)開斷(duàn)路(lù)器(qì)。有(yǒu)壓自動(dòng)合閘功能(néng)可做到光伏(fú)電站係統欠壓/失壓(yā)自動跳(tiào)閘，檢有(yǒu)壓後(hòu)自動(dòng)合閘。這樣既(jì)可(kě)保(bǎo)證設備的(dí)安全(quán)，電(diàn)網(wǎng)的穩(wěn)定(dìng)，又可降(jiàng)低人力維護成本。

  參(cān)考(kǎo)文獻(xiàn)

  [1] 安(ān)科(kē)瑞(ruì)企業(yè)微(wēi)電(diàn)網設計與應(yīng)用手冊(cè).2020.6月版

  [2] 安(ān)科(kē)瑞35KV以(yǐ)及下變電所智能(néng)配(pèi)電係(xì)統設計與產(chǎn)品二(èr)次原(yuán)理圖(tú)集.2020.10月(yuè)版

  [3] 安科(kē)瑞用戶變電站綜合自(zì)動化與(yǔ)運(yùn)維(wéi)解決(jué)方(fāng)案.2021.11月(yuè)版(bǎn)