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-仪表网-手机版

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

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。

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。

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），满足线路有流或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。

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。

有压自动合闸保护逻辑

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。

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。

一次方案设计图

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。

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

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。
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。
断路器合闸状态

（三）有压自动合闸保护测试

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。
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。
电压施加窗口