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主动 - 被动混合防孤岛保护在光伏项目中的应用与效果分析

更新时间:2026-07-01      浏览次数:40
摘要:随着新能源产业的快速发展,光伏并网发电系统在分布式能源领域得到广泛应用,孤岛效应防护是保障光伏系统安全稳定运行的关键技术。本文以福建鑫旭日电力建设集团泽胜翔安火炬园 10/0.4kV 光伏项目为工程实例,详细阐述 AM5SE-IS 防孤岛保护装置的应用方案。该装置通过频率突变跳闸与有压自动合闸核心功能,可快速识别孤岛现象并切除并网点,实现电网与光伏系统的安全脱离,同时具备失压跳闸、检有压自动合闸能力。现场测试结果表明,装置各项保护功能精准可靠,能够有效保障电站设备安全与运维人员人身安全,提升供电稳定性,降低人力维护成本,为低压光伏并网系统的孤岛防护提供了实用解决方案。



关键词:光伏并网系统;防孤岛保护;孤岛效应;频率突变;有压自动合闸
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一、引言


在 “双碳" 目标下,光伏发电作为清洁能源的重要形式,已成为分布式能源系统的核心组成部分。用户侧自备式光伏电站多采用自发自用模式,不向高压电网馈电,但其并网运行时易产生孤岛效应 —  即电网断电后,光伏系统仍向局部负载持续供电,形成独立供电孤岛。孤岛效应不仅会损坏用电设备、干扰电网检修,更会危及运维人员生命安全。因此,配置高性能防孤岛保护装置,是光伏并网系统安全运行的必要保障。
本文结合福建鑫旭日电力建设集团实际工程项目,介绍 AM5SE-IS 防孤岛保护装置的功能原理、工程应用方案及现场测试验证,为同类低压光伏并网工程的孤岛防护提供参考。
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二、企业与项目概况


福建鑫旭日电力建设集团有限公司成立于2008年4月,占地面积42486平方米,总建筑面积61548平方米,是集电力勘察设计、电气设备制造、电力工程建设于一体的国家高新技术企业。作为国网公司供配电设施入围单位,集团服务于大型央企、房企、工业及商业企业、市政项目,核心提供变配电系统解决方案,产品涵盖安全型充气柜、中置柜、低压柜、预装式变电站等。集团现有员工500余人,年业绩近10亿元,累计承接大型电力工程1600余项,均安全稳定运行,是国内具竞争力的电力工程EPC总承包企业。
本次应用项目为泽胜翔安火炬园10/0.4kV光伏工程,属于典型用户侧低压光伏并网系统,需配置专用防孤岛保护装置,实现孤岛快速切除与供电自动恢复。
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三、产品功能需求分析


针对本光伏项目运行特性,防孤岛保护装置需满足两大核心保护需求,兼顾安全性、稳定性与经济性:

(一)频率突变跳闸保护

光伏系统正常运行时,电网频率保持稳定平衡。当孤岛现象发生或电网异常扰动时,线路频率会急剧波动,频率变化率超出安全阈值,不仅降低供电质量、损坏用电设备,还会严重威胁电网检修人员安全。
装置需实时监测线路频率变化率(df/dt),满足线路有流线路有压且断路器合闸条件时,若频率变化率超过设定定值,经可整定延时快速发出跳闸命令,跳开并网点开关,切断光伏系统与电网的连接,从根源上消除孤岛隐患。
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频率突变保护逻辑

(二)有压自动合闸保护

为实现无人值守、降低运维成本,装置需具备智能通断控制能力:当电网欠压、失压时,自动跳开断路器,保障设备安全;当电网电压、频率恢复正常,且满足同期条件(可投退)时,经延时自动发出合闸命令,恢复光伏系统并网供电。
该功能无需人工操作,即可实现失压跳闸→检有压→自动合闸的全流程控制,既保证电网与光伏系统安全稳定,又大幅减少人力维护投入,适配分布式光伏项目运维需求。
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有压自动合闸保护逻辑
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四、工程应用方案


本项目光伏并网系统分为市电侧与光伏并网侧两部分,孤岛效应为主要安全风险,因此在并网柜核心位置安装 AM5SE-IS 防孤岛保护装置,构建完整的孤岛防护体系。
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配电室上图方案
装置通过采集线路电压、电流、频率、相位等电气量,实时监测系统运行状态:正常并网时,持续监测频率变化率,无异常则保持运行;当频率突变超标,立即执行跳闸动作,切断并网点;电网恢复正常后,自动检测电压、频率及同期条件,满足要求后自动合闸,恢复并网。整套方案结构简洁、响应迅速,适配 10/0.4kV 低压光伏并网系统运行要求。
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一次方案设计图
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五、现场功能测试


为验证装置性能,项目于 2022 年 1 月 5 日开展现场调试,采用 AE 型继电保护测试仪,对频率突变跳闸、有压自动合闸两大核心功能进行专项测试。

(一)测试条件

测试仪器:AE 型继电保护测试仪;

测试对象:AM5SE-IS 防孤岛保护装置;

测试环境:项目现场实际配电室,模拟真实运行工况。
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现场AE型继电保护测试仪电压电流接线

(二)频率突变保护测试

  1. 参数设置

    接线方式:3PT、3CT;频率突变功能:投入;频率突变定值:1.220Hz/S;启动延时:0.200s;动作延时:0.400s;电流判断来源:测量电流;有流定值:0.100A。
  2. 测试流程

    将断路器置于合闸状态,在装置对应电压端子施加 57.74V 额定电压,按定值设置频率变化率参数。装置经设定延时后,准确触发保护跳闸,对应指示灯正常点亮,动作时间与逻辑符合设计要求。
  3. 图片
    断路器合闸状态

(三)有压自动合闸保护测试

  1. 参数设置

    投入有压自动合闸与同期功能,市电侧、并网侧按同期条件配置电压、频率参数,满足电压幅值、频率、相位同步要求。
  2. 测试流程

    将断路器置于分闸状态,施加合后位开入量信号(AC/DC 220V/110V),在两侧电压端子分别施加 57.74V∠0° 电压、49.99Hz 频率。装置经延时后,准确发出同期合闸与保护合闸命令,事件记录完整,动作逻辑正确。
  3. 图片
    电压施加窗口

(四)测试结论

本次现场测试全面验证了 AM5SE-IS 防孤岛保护装置的核心功能:
  1. 频率突变跳闸功能响应精准,可快速识别频率异常波动,有效防范孤岛效应;

  2. 有压自动合闸功能动作可靠,实现失压自动脱网、有电自动并网的智能控制;

  3. 装置各项性能指标满足用户技术要求,可稳定应用于本光伏并网系统。

  4. 图片

    电电压压,频率要测电压,频率要测
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六、结语


防孤岛保护装置是低压光伏并网系统的安全屏障,尤其适用于用户侧自备式光伏电站。本文应用的 AM5SE-IS 防孤岛保护装置,以频率突变实时监测有压自动智能通断为核心优势,既能在孤岛发生时快速切除并网点,保障电站设备与运维人员安全,又能实现无人值守自动并网,降低运维成本。
本项目实践证明,该装置性能可靠、功能实用适配 10/0.4kV 低压光伏并网系统需求,为分布式光伏发电的安全高效运行提供了有力技术支撑,具有良好的工程推广价值。



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