安科(kē)瑞 陳(chén)聰 周潔 陳(chén)正 於(yú)洋(yáng)
摘(zhāi) 要：近幾(jī)年，新能源(yuán)的利用越(yuè)來越廣(guǎng)泛(fàn)，國家對(duì)光(guāng)伏(fú)電站係統的(dí)建設(shè)十分重視(shì)，促使(shǐ)光(guāng)伏並網(wǎng)係統被大量使用。本(běn)文介紹的(dí)AM5SE-IS防(fáng)孤島保(bǎo)護裝置可以適(shì)用於光(guāng)伏(fú)發電(diàn)並網供電係統(tǒng)。當發生(shēng)孤島(dǎo)現(xiàn)象時，可(kě)以(yǐ)快速切除並(bìng)網(wǎng)點(diǎn)，使(shǐ)本(běn)站(zhàn)與電網側快(kuài)速(sù)脫(tuō)離，保(bǎo)證整個電站和(hé)相關(guān)維護(hù)人員的(dí)生命(mìng)安全，降(jiàng)低(dī)人力維護成(chéng)本(běn)。
關鍵(jiàn)詞：光(guāng)伏並網係統(tǒng)；防(fáng)孤島保(bǎo)護；孤島現象
1概述
福建(jiàn)鑫旭日電力(lì)建設(shè)集(jí)團(tuán)有限(xiàn)公司成立(lì)於(yú)2008年4月(yuè)22日，占(zhān)地(dì)麵(miàn)積42486平(píng)方米(mǐ)，總建(jiàn)築麵積61548平方米。現集團(tuán)下(xià)屬(shǔ)有電(diàn)力(lì)勘(kān)察(chá)設計院，電氣設(shè)備(bèi)製(zhì)造廠(chǎng)，電力建設(shè)公(gōng)司(sī)(變電公(gōng)司，配電公司)為一體的國家。是(shì)國(guó)網公(gōng)司供配電設施(shī)入圍(wéi)單位(wèi)，也是大型央(yāng)企，大型房(fáng)企，大型工業企(qǐ)業，大型商業(yè)企(qǐ)業，大(dà)型市政項(xiàng)目(mù)核心(xīn)的變配(pèi)電(diàn)係(xì)統供應(yīng)商。公司產品包(bāo)括安(ān)全(quán)型充氣(qì)櫃，中(zhōng)置櫃，低(dī)壓櫃，預(yù)裝式變電(diàn)站，動(dòng)力配(pèi)電(diàn)箱等。現集(jí)團公司在(zài)職人員500多(duō)人，年(nián)業(yè)績(jì)近(jìn)10億(yì)，在(zài)全國(guó)承接(jiē)的(dí)大型電(diàn)力工(gōng)程累(léi)計已(yǐ)有1600多(duō)項，均在(zài)安全運行，目前已是國內(nèi)較有競爭力(lì)的電力工程EPC總(zǒng)承包的大型(xíng)企業(yè)。
2 產(chǎn)品需求
本次針(zhēn)對福建鑫(xīn)旭(xù)日電(diàn)力集(jí)團(tuán)澤勝(shèng)翔(xiáng)安(ān)火炬園(yuán)10/0.4KV光伏(fú)項(xiàng)目(mù)裝設AM5SE-IS防孤(gū)島保護(hù)裝置(zhì)，主(zhǔ)要(yào)是利用(yòng)裝(zhuāng)置中的(dí)頻(pín)率(shuài)突變跳閘和有壓(yā)自(zì)動合閘功(gōng)能實現(xiàn)對整(zhěng)個係(xì)統的(dí)保護(hù)作(zuò)用(yòng)。
正常運(yùn)行時(shí)，綫(xiàn)路(lù)的頻(pín)率(shuài)處於平衡(héng)穩定的值(zhí)，當頻(pín)率(shuài)波動較(jiào)大，其頻(pín)率(shuài)變化率超(chāo)過了(liǎo)規(guī)定(dìng)的定值時，可能(néng)會導致(zhì)用電(diàn)設備(bèi)遭(zāo)到破壞(huài)影(yǐng)響(xiǎng)供電質(zhì)量(liáng)且對(duì)電力維(wéi)修(xiū)人員(yuán)的(dí)生命安(ān)全有很大的威脅。因(yīn)此(cǐ)，需要(yào)頻率突(tū)變(biàn)保(bǎo)護(hù)功能跳開(kāi)並網點(diǎn)開關(guān)，對電站起到保護(hù)作用。
頻率突(tū)變跳閘保護功能(néng)主要是(shì)監測(cè)綫(xiàn)路(lù)中的頻率變化率，當綫(xiàn)路有(yǒu)流，或(huò)綫(xiàn)路(lù)有壓且斷路器(qì)合(hé)閘時，若(ruò)頻(pín)率變(biàn)化(huà)率df/dt大於(yú)頻率(shuài)突變定值(zhí)，裝置(zhì)經可(kě)設延時(shí)發(fā)出頻(pín)率突變(biàn)跳閘命令。保護邏(luó)輯如下圖(tú)。
圖(tú)1 頻(pín)率突(tū)變保護(hù)邏輯
有壓自(zì)動合(hé)閘(zhá)保(bǎo)護功能主要是(shì)為(wéi)了能夠保(bǎo)護(hù)電網與(yǔ)光伏(fú)電站之間(jiān)安(ān)全工(gōng)作同(tóng)時(shí)，保證用(yòng)戶的(dí)方(fāng)便，需(xū)要(yào)做(zuò)到光(guāng)伏電(diàn)站係統(tǒng)欠(qiàn)壓(yā)/失(shī)壓自(zì)動(dòng)跳閘，檢(jiǎn)有壓後(hòu)自(zì)動(dòng)合閘。這樣既可(kě)保證(zhèng)設(shè)備的(dí)安全(quán)，電網的穩(wěn)定，又(yòu)可降低(dī)人力維護成本(běn)。
當檢測到市電(diàn)側(cè)電(diàn)壓恢復(fù)正常，頻率(shuài)正常(cháng)，且(qiě)待(dài)並(bìng)側電壓(yā)和市電(diàn)側電壓的(dí)電壓(yā)幅(fú)值(zhí)，電(diàn)壓(yā)頻率和(hé)電壓相角滿足同(tóng)期(qī)條件(jiàn)時(shí)，若斷(duàn)路(lù)器處於分位，裝置經可設延時(shí)發出(chū)有(yǒu)壓(yā)自動(dòng)合(hé)閘命令(líng)。其(qí)中，同期(qī)動(dòng)作(zuò)的判斷條(tiáo)件(jiàn)可(kě)以選(xuǎn)擇(zé)投(tóu)入(rù)或退(tuì)出(chū)，若(ruò)退(tuì)出，則不加入(rù)同(tóng)期(qī)動(dòng)作條(tiáo)件，僅(jǐn)判(pàn)斷(duàn)市(shì)電側電壓，頻率。保護邏輯如下圖。
圖(tú)2 有(yǒu)壓自(zì)動合閘保護邏輯
3 產品方案(àn)
本(běn)工程綫路主(zhǔ)要(yào)包括市電(diàn)側(cè)和(hé)光(guāng)伏(fú)並網(wǎng)側(cè)兩(liǎng)大部(bù)分(fēn)，由於孤島效應(yīng)在光(guāng)伏並(bìng)網係統(tǒng)中經常(cháng)發(fā)生，因(yīn)此需要在並網櫃(guì)處安(ān)裝AM5SE-IS防孤島保護(hù)裝置，利(lì)用其頻率(shuài)突變跳閘和有(yǒu)壓自(zì)動合閘(zhá)保(bǎo)護功能(néng)保(bǎo)證(zhèng)人(rén)員(yuán)和電網(wǎng)的(dí)安(ān)全可靠(kào)運行，整個配電(diàn)室(shì)上(shàng)圖(tú)方案如(rú)下：
圖3 配電(diàn)室上(shàng)圖方(fāng)案
針(zhēn)對本(běn)項目(mù)的(dí)一次(cì)方(fāng)案及(jí)二次(cì)圖紙(zhǐ)設計(jì)如(rú)下(xià)：
圖4 一次方(fāng)案設(shè)計(jì)圖
圖5 並(bìng)網(wǎng)櫃(guì)二(èr)次原(yuán)理圖
4 測試(shì)
在與客戶進行了溝通的基(jī)礎上，客戶(hù)於(yú)2022年1月5日對防孤島保護裝(zhuāng)置(zhì)的頻率突(tū)變(biàn)跳閘和有壓自(zì)動合閘保(bǎo)護(hù)功能(néng)進行調試。
(1)測(cè)試(shì)儀(yí)器(qì)和(hé)保護裝置(zhì)
圖(tú)6 現(xiàn)場(cháng)AE型繼電保(bǎo)護測試(shì)儀電壓(yā)電流(liú)接(jiē)綫
圖7 AM5SE-IS防孤(gū)島保護裝(zhuāng)置一次模擬(nǐ)圖
圖8 現場(cháng)調試(shì)環(huán)境
(2)頻率(shuài)突(tū)變(biàn)保(bǎo)護(hù)測(cè)試
1)測試項(xiàng)目
根據(jù)現(xiàn)場(cháng)施(shī)工圖紙及客(kè)戶需求，本(běn)次頻(pín)率突(tū)變保(bǎo)護裝置(zhì)測試(shì)值設(shè)置見(jiàn)表(biǎo)1：
表1 AM5SE-IS頻(pín)率突變保(bǎo)護(hù)測(cè)試(shì)值(zhí)設置(zhì)
2)測試(shì)流程(chéng)
根(gēn)據表1所示(shì)進(jìn)行現(xiàn)場接(jiē)綫與(yǔ)測試值設置。
先讓斷路器(qì)處於(yú)合(hé)閘狀態，如(rú)圖(tú)9所(suǒ)示。然後在(zài)端子X1.17-X1.18，X1.19-X1.20，X1.21-X1.22上施(shī)加57.74V電壓，按(àn)照(zhào)圖(tú)10設置(zhì)頻率(shuài)變(biàn)化率參數(shù)，裝置(zhì)經(jīng)延(yán)時保護(hù)跳閘，對應(yīng)的(dí)指(zhǐ)示燈亮(liàng)，如(rú)圖(tú)11所(suǒ)示(shì)。
圖9 斷(duàn)路器合閘(zhá)狀態
圖10 頻率突(tū)變參數設置
圖11 頻率突(tū)變(biàn)保(bǎo)護(hù)動作(zuò)事(shì)件記(jì)錄
(3)有壓(yā)自(zì)動(dòng)合(hé)閘保(bǎo)護(hù)測試
1)測試項目
根據(jù)現場(cháng)施工(gōng)圖紙(zhǐ)及(jí)客戶需求，本(běn)次有壓自動(dòng)合閘保護要(yào)求(qiú)在(zài)市電(diàn)側和並網側檢同(tóng)期(qī)的情況(kuàng)下(xià)，觸(chù)發有(yǒu)壓自動(dòng)合閘保護(hù)功能，所以(yǐ)需要有壓自(zì)動合(hé)閘(zhá)和同(tóng)期功(gōng)能都投入，有(yǒu)壓自(zì)動合閘保(bǎo)護測試值(zhí)設(shè)置(zhì)見(jiàn)表2，檢(jiǎn)同(tóng)期測試值設置見表(biǎo)3：
表(biǎo)2 AM5SE-IS有(yǒu)壓(yā)自(zì)動合閘(zhá)測(cè)試(shì)值(zhí)設置(zhì)
表(biǎo)3 AM5SE-IS檢同期測(cè)試(shì)值(zhí)設置(zhì)
2)測試流程(chéng)
根(gēn)據(jù)表(biǎo)2，表3所示(shì)進(jìn)行現場(cháng)接綫與測(cè)試(shì)值設置。
先讓斷(duàn)路(lù)器處(chǔ)於分閘的(dí)狀(zhuàng)態(tài)，如(rú)圖12所(suǒ)示(shì)，並給合後位(wèi)開(kāi)入(rù)對(duì)應的開入(rù)量施(shī)加信(xìn)號(AC/DC 220V或AC/DC110V)，然(rán)後在端子X1.17-X1.18，X1.25-X1.26上分別施(shī)加電壓UA=UB=57.74V∠0°，頻(pín)率f=49.99Hz，具體設置如圖(tú)13所示。經(jīng)延時，裝(zhuāng)置(zhì)發出同(tóng)期(qī)合閘(zhá)及(jí)保護合閘(zhá)事件記錄，如(rú)圖14，圖15，圖(tú)16所示。
圖12 斷路(lù)器(qì)分閘(zhá)狀(zhuàng)態(tài)
圖(tú) 13 電(diàn)壓(yā)施(shī)加(jiā)窗口(kǒu)
圖14 同期合閘動(dòng)作事(shì)件記錄(lù)
圖15 有(yǒu)壓自(zì)動(dòng)合閘動作事(shì)件記錄(lù)
圖16 電壓，頻率(shuài)遙測顯示
(4)測(cè)試結論
本次測(cè)試(shì)對AM5SE-IS防孤島(dǎo)保護(hù)裝置(zhì)進行(háng)了(liǎo)頻率(shuài)突(tū)變跳(tiào)閘(zhá)和(hé)有壓自動(dòng)合閘保(bǎo)護功能驗(yàn)證(zhèng)，測(cè)試結果均符合用戶(hù)技(jì)術(shù)要(yào)求(qiú)。AM5SE-IS防孤(gū)島保護裝(zhuāng)置的頻率突(tū)變(biàn)跳閘(zhá)能合理防(fáng)止綫(xiàn)路(lù)頻(pín)率變(biàn)化率(shuài)突(tū)變，有壓(yā)自動合閘保護(hù)能夠(gòu)在(zài)係統失壓後檢(jiǎn)測到(dào)有壓，斷路器自動合閘，可以確保係統(tǒng)恢復(fù)正常(cháng)供(gōng)電(diàn)。
5 結語
防孤島保(bǎo)護裝置是光伏並網係統中的重(zhòng)要(yào)組(zǔ)成(chéng)部(bù)分(fēn)，許多(duō)重要(yào)場(cháng)所(suǒ)0.4kV的低(dī)壓變電(diàn)站都會引入燃(rán)油發電機或(huò)者(zhě)小(xiǎo)型光伏(fú)變(biàn)電站，這些(xiē)基(jī)本為用戶側(cè)自(zì)備式電源(yuán)係統，自(zì)發自用，不向(xiàng)中壓(yā)電(diàn)網或(huò)高壓電網饋電(diàn)。本文(wén)介紹(shào)的(dí)AM5SE-IS防(fáng)孤島保(bǎo)護(hù)裝(zhuāng)置頻率(shuài)突變功能可(kě)對綫路中的(dí)頻(pín)率變化率(shuài)進(jìn)行實時(shí)監測(cè)，當(dāng)檢測到頻率(shuài)變化率(shuài)超過了規定(dìng)的定值(zhí)時，裝(zhuāng)置發出(chū)頻(pín)率(shuài)突(tū)變跳(tiào)閘(zhá)命令(líng)跳開(kāi)斷(duàn)路器。有(yǒu)壓(yā)自動(dòng)合閘功(gōng)能(néng)可(kě)做到光伏(fú)電站(zhàn)係(xì)統(tǒng)欠(qiàn)壓/失壓(yā)自(zì)動跳(tiào)閘，檢有壓(yā)後自(zì)動(dòng)合閘。這(zhè)樣(yàng)既可(kě)保證設(shè)備(bèi)的安(ān)全，電網的穩定(dìng)，又可降(jiàng)低(dī)人(rén)力維(wéi)護(hù)成本。
參(cān)考文獻
[1] 安科瑞企業微電(diàn)網設(shè)計與(yǔ)應用手(shǒu)冊(cè).2020.6月版(bǎn)
[2] 安科瑞(ruì)35KV以及(jí)下(xià)變電所智能(néng)配電(diàn)係(xì)統(tǒng)設計與(yǔ)產(chǎn)品二次原理(lǐ)圖集.2020.10月版
[3] 安科瑞(ruì)用(yòng)戶(hù)變電站綜(zōng)合(hé)自(zì)動化(huà)與運維(wéi)解決方案(àn).2021.11月版(bǎn)
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更新時間(jiān)：2022-03-22 
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