安科瑞AM5SE-IS防孤島保護裝置在xxx電力集團光伏發(fā)電項目中的應(yīng)用

安科瑞AM5SE-IS防孤島保護裝置在xxx電力集團光伏發(fā)電項目中的應(yīng)用摘要：近幾年，新能源的利用越來越廣泛，國家對光伏電站系統(tǒng)的建設(shè)十分重視，促使光伏并網(wǎng)系統(tǒng)被大量使用。本文介紹的AM5SE-IS防孤島保護裝置可以適用于光伏發(fā)電并網(wǎng)供電系統(tǒng)。當(dāng)發(fā)生孤島現(xiàn)象時，可以快速切除并網(wǎng)點，使本站與電網(wǎng)側(cè)快速脫離，保證整個電站和相關(guān)維護人員的生命安全，降低人力維護成本。關(guān)鍵詞：光伏并網(wǎng)系統(tǒng);防孤島保護;孤島現(xiàn)象1概述xxxx電力建設(shè)集團有限公司成立于2008年4月22日，占地面積42486平方米，總建筑面積61548平方米?，F(xiàn)集團下屬有電力勘察設(shè)計院、電氣設(shè)備制造廠、電力建設(shè)公司(變電公司、配電公司)為一體的國家高新技術(shù)企業(yè)。是國網(wǎng)公司供配電設(shè)施入圍單位，也是大型央企、大型房企、大型工業(yè)企業(yè)、大型商業(yè)企業(yè)、大型市政項目核心的變配電系統(tǒng)供應(yīng)商。公司產(chǎn)品包括安全型充氣柜、中置柜、低壓柜、預(yù)裝式變電站、動力配電箱等。現(xiàn)集團公司在職人員500多人，年業(yè)績近10億，在全國承接的大型電力工程累計已有1600多項，均在安全運行，目前已是國內(nèi)較有競爭力的電力工程EPC總承包的大型企業(yè)。AM5SE系列微機保護測控裝置(以下簡稱裝置)集保護、控制、測量、通訊和監(jiān)視功能于一體，資源豐富、配置完善、維護方便、性能穩(wěn)定，適用于35kV及以下電壓等級電力系統(tǒng)的保護和測控，實現(xiàn)進線、主變、配電變、電動機、電容器、母聯(lián)、PT等保護。應(yīng)用領(lǐng)域覆蓋電力、水利、交通、石油、化工、煤炭、冶金等行業(yè)。裝置硬件設(shè)計采用可靠性配置，軟件配以專門的保護算法，抗干擾性能強，可靠性高，保護實現(xiàn)方式靈活，能與Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)配套使用，為電力系統(tǒng)的安全可靠運行提供保障。2產(chǎn)品需求本次針對福建鑫旭日電力集團澤勝翔安火炬園10/0.4KV光伏項目裝設(shè)AM5SE-IS防孤島保護裝置，主要是利用裝置中的頻率突變跳閘和有壓自動合閘功能實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的保護作用。正常運行時，線路的頻率處于平衡穩(wěn)定的值，當(dāng)頻率波動較大，其頻率變化率超過了規(guī)定的定值時，可能會導(dǎo)致用電設(shè)備遭到破壞影響供電質(zhì)量且對電力維修人員的生命安全有很大的威脅。因此，需要頻率突變保護功能跳開并網(wǎng)點開關(guān)，對電站起到保護作用。頻率突變跳閘保護功能主要是監(jiān)測線路中的頻率變化率，當(dāng)線路有流，或線路有壓且斷路器合閘時，若頻率變化率df/dt大于頻率突變定值，裝置經(jīng)可設(shè)延時發(fā)出頻率突變跳閘命令。保護邏輯如下圖。圖1頻率突變保護邏輯孤島效應(yīng)：當(dāng)電網(wǎng)供電因故障、誤操作或停電維修等原因造成中斷供電，各個新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)仍在運行，并向周圍負(fù)載供電，構(gòu)成一個電力公司無法控制的自給供電孤島。當(dāng)孤島效應(yīng)發(fā)生時，造成的危害：1、電網(wǎng)無法控制孤島中的電壓和頻率，如果電壓和頻率超出允許范圍，可能會對用戶的設(shè)備造成損壞;2、如果負(fù)載容量大于逆變電源容量，電源過載運行，容易被燒毀;3、孤島進行重合閘會導(dǎo)致該線路再次跳閘，可能損壞逆變電源或其他設(shè)備;4、與逆變電源相連的線路仍帶電，對檢修人員造成危害，降低電網(wǎng)的安全性。有壓自動合閘保護功能主要是為了能夠保護電網(wǎng)與光伏電站之間安全工作同時，保證用戶的方便，需要做到光伏電站系統(tǒng)欠壓/失壓自動跳閘，檢有壓后自動合閘。這樣既可保證設(shè)備的安全，電網(wǎng)的穩(wěn)定，又可降低人力維護成本。當(dāng)檢測到市電側(cè)電壓恢復(fù)正常，頻率正常，且待并側(cè)電壓和市電側(cè)電壓的電壓幅值、電壓頻率和電壓相角滿足同期條件時，若斷路器處于分位，裝置經(jīng)可設(shè)延時發(fā)出有壓自動合閘命令。其中，同期動作的判斷條件可以選擇投入或退出，若退出，則不加入同期動作條件，僅判斷市電側(cè)電壓、頻率。保護邏輯如下圖。圖2有壓自動合閘保護邏輯3產(chǎn)品方案AM5SE-IS防孤島保護裝置主要適用于35kV、10kV及低壓380V光伏發(fā)電、燃?xì)獍l(fā)電等新能源并網(wǎng)供電系統(tǒng)。當(dāng)發(fā)生孤島現(xiàn)象時，可以快速切除并網(wǎng)點，使本站與電網(wǎng)側(cè)快速脫離，保證整個電站和相關(guān)維護人員的生命安全。本工程線路主要包括市電側(cè)和光伏并網(wǎng)側(cè)兩大部分，由于孤島效應(yīng)在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中經(jīng)常發(fā)生，因此需要在并網(wǎng)柜處安裝AM5SE-IS防孤島保護裝置，利用其頻率突變跳閘和有壓自動合閘保護功能保證人員和電網(wǎng)的安全可靠運行，整個配電室上圖方案如下：圖3配電室上圖方案針對本項目的一次方案及二次圖紙設(shè)計如下：圖4一次方案設(shè)計圖圖5并網(wǎng)柜二次原理圖4測試在與客戶進行了溝通的基礎(chǔ)上，客戶于2022年1月5日對防孤島保護裝置的頻率突變跳閘和有壓自動合閘保護功能進行調(diào)試。(1)測試儀器和保護裝置圖6現(xiàn)場AE型繼電保護測試儀電壓電流接線圖7AM5SE-IS防孤島保護裝置一次模擬圖圖8現(xiàn)場調(diào)試環(huán)境(2)頻率突變保護測試1)測試項目根據(jù)現(xiàn)場施工圖紙及客戶需求，本次頻率突變保護裝置測試值設(shè)置見表1：表1AM5SE-IS頻率突變保護測試值設(shè)置2)測試流程根據(jù)表1所示進行現(xiàn)場接線與測試值設(shè)置。先讓斷路器處于合閘狀態(tài)，如圖9所示。然后在端子X1.17-X1.18、X1.19-X1.20、X1.21-X1.22上施加57.74V電壓，按照圖10設(shè)置頻率變化率參數(shù)，裝置經(jīng)延時保護跳閘，對應(yīng)的指示燈亮，如圖11所示。圖9斷路器合閘狀態(tài)圖10頻率突變參數(shù)設(shè)置圖11頻率突變保護動作事件記錄(3)有壓自動合閘保護測試1)測試項目根據(jù)現(xiàn)場施工圖紙及客戶需求，本次有壓自動合閘保護要求在市電側(cè)和并網(wǎng)側(cè)檢同期的情況下，觸發(fā)有壓自動合閘保護功能，所以需要有壓自動合閘和同期功能都投入，有壓自動合閘保護測試值設(shè)置見表2，檢同期測試值設(shè)置見表3：表2AM5SE-IS有壓自動合閘測試值設(shè)置表3AM5SE-IS檢同期測試值設(shè)置2)測試流程根據(jù)表2、表3所示進行現(xiàn)場接線與測試值設(shè)置。先讓斷路器處于分閘的狀態(tài)，如圖12所示，并給合后位開入對應(yīng)的開入量施加信號(AC/DC220V或AC/DC110V)，然后在端子X1.17-X1.18、X1.25-X1.26上分別施加電壓UA=UB=57.74V∠0°，頻率f=49.99Hz，具體設(shè)置如圖13所示。經(jīng)延時，裝置發(fā)出同期合閘及保護合閘事件記錄，如圖14、圖15、圖16所示。圖12斷路器分閘狀態(tài)圖13電壓施加窗口圖14同期合閘動作事件記錄圖15有壓自動合閘動作事件記錄圖16電壓、頻率遙測顯示(4)測試結(jié)論本次測試對AM5SE-IS防孤島保護裝置進行了頻率突變跳閘和有壓自動合閘保護功能驗證，測試結(jié)果均符合用戶技術(shù)要求。AM5SE-IS防孤島保護裝置的頻率突變跳閘能合理防止線路頻率變化率突變，有壓自動合閘保護能夠在系統(tǒng)失壓后檢測到有壓，斷路器自動合閘，可以確保系統(tǒng)恢復(fù)正常供電。12路(可擴展到14路)交流電壓/電流通道，測量三相電流、兩路零序電流、三相電壓、零序電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電能、無功電能。保護電流的測量不僅反映基波，還可以通過邏輯可編程軟件增加測量2~10次諧波，具有帶諧波制動的保護功能。獨立操作回路，可自適應(yīng)0.25~5A開關(guān)跳合閘電流;2路4～20mA直流模擬量變送輸出，可通過邏輯可編程軟件自定義變送量;20路有源開關(guān)量輸入通道、10路獨立無源開關(guān)量輸出通道;2路RS485串行通訊接口，支持IEC60870-5-103、Modbus-RTU規(guī)約;2路以太網(wǎng)接口，支持TCPIEC60870-5-103、TCPModbus-RTU規(guī)約;GPS對時功能，支持IRIG-B對時方式(RS485接口);1個USB接口，可通過U盤升級裝置程序，也可導(dǎo)出裝置的定值、故障錄波數(shù)據(jù)，方便故障分析;1個RS232接口，可通過USB轉(zhuǎn)232數(shù)據(jù)線升級裝置程序，還可上傳裝置定值、動作事件信息和故障錄波數(shù)據(jù)，方便現(xiàn)場事故分析。5結(jié)語防孤島保護裝置是光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中的重要組成部分，許多重要場所0.4kV的低壓變電站都會引入燃油發(fā)電機