光伏发电防孤岛效应装置

所谓孤岛效应，即指如并入公共电网中的发电装置，在电网断电的情况下，这个发电装置却不能检测到或根本没有相应检测手段，仍然向公共电网馈送电量。

由于孤岛效应的潜在危险性和对设备的损坏性，社会公共工程和发电设备业主长期以来一直关注光伏并网逆变器的反孤岛控制。因此，在光伏并网发电系统的应用中必须防止孤岛效应。

孤岛效应原理

在电容器串联的电路里，只有与外电路相连接的两个极板（注意：不是同一电容器的极板）有电流流动（电荷交换），其他极板的电荷总量是不变的，所以称为孤岛。 孤岛是一种电气现象，发生在一部分的电网和主电网断开，而这部分电网完全由光伏系统来供电。

在国际光伏并网标准化的课题上这仍是一个争论点，因为孤岛会损害公众和电力公司维修人员的安全和供电的质量，在自动或手动重新闭合供电开关向孤岛电网重新供电时有可能损坏设备。所以，逆变器通常会带有防止孤岛效应装置。

扩展资料

孤岛效应可能对整个配电系统设备及用户端的设备造成不利的影响：

1、危害电力维修人员的生命安全；

2、影响配电系统上的保护开关动作程序；

3、孤岛区域所发生的供电电压与频率的不稳定性质会对用电设备带来破坏；

4、当供电恢复时造成的电压相位不同步将会产生浪涌电流，可能会引起再次跳闸或对光伏系统、负载和供电系统带来损坏；

5、光伏并网发电系统因单相供电而造成系统三相负载的欠相供电问题。

由此可见，作为一个安全可靠的并网逆变装置，必须能及时检测出孤岛效应并避免所带来的危害。

参考资料来源：百度百科——孤岛效应

简要概述

光伏电站发生孤岛效应发生时，无法对逆变器输出的电压、频率进行调节，一旦出现过压、欠压或者是过频、欠频时，易损坏用户设备。如果光伏发电系统并网同时接有负载，且负载容量大于光伏系统容量时，一旦孤岛效应发生，会产生光伏电源过载现象。也会产生二次合闸会导致再次跳闸，损害光伏发电设备和逆变器。为防止孤岛效应带来的危害，一般光伏系统中都必须配备分布式光伏并网防孤岛保护装置。主要是用来防止电网出现孤岛效应，产生故障时断开并网点开关，保障了线路上施工检修人员的安全。避免电网的故障而引起光伏电站的不正常运行。适用于10KV及低压380V光伏电站的小电源并网供电系统。

特点

●装置设有自动有压合闸功能，由软压板和投退控制字进行投退，只有软压板和投退控制字均为投入时，保护才投入。

●发生外部联跳时装置采用跳闸保护。

●在发生孤岛现象时,可以快速切除并网点，使本站与电网侧迅速脱离，从而保证整个电站和相关维护人员的生命安全。

●过电压跳闸 (可选择投退)。

●分布式光伏并网防孤岛保护装置装置的插件上包括CPU 插件、AC交流采样插件、DIDO插件和对话HMI插件。

●分布式光伏并网防孤岛保护装置过频率跳闸(可选择投退)。

●可选择的自动恢复合闸功能。

功能

●当频率波动值超过所设定值时，保护动作，对于即将并网发电的分布式光伏发电来说防孤岛保护设备是必须装设的设备，采集模拟量包括电流、电压。一般并网开关上的电压互感器、电流互感器是属电网侧，因此孤岛保护装置采的模拟量取自并网开关。

●外部故障联跳。

●分布式光伏并网防孤岛保护装置具有方向闭锁速断。

●分布式光伏并网防孤岛保护装置具有过流Ⅲ(定时限过流)方向保护。

●方向闭锁限时速断。

孤岛效应(IslandingEffect)是指电网突然失压时，并网光伏发电系统仍保持对电网中的邻近部分线路供电状态的一种效应。光伏电站是指与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统，属国家鼓励的绿色能源项目。可以分为带蓄电池的和不带蓄电池的并网发电系统。太阳能发电分为光热发电和光伏发电。通常说的太阳能发电指的是太阳能光伏发电。

因为孤岛会损害公众和电力公司维修人员的安全和供电的质量，在自动或手动重新闭合供电开关向孤岛电网重新供电时有可能损坏设备。所以，逆变器通常会带有防止孤岛效应装置。被动技术(探测电网的电压和频率的变化)对于平衡负载很好条件下通电和重新通电两种情况下的孤岛防止还不够充分，所以必须结合主动技术，主动技术是基于样本频率的移位、流过电流的阻抗监测、相位跳跃和谐波的监控、正反馈方法、或对不稳定电流和相位的控制器基础上的。

概括

防孤岛保护装置主要是用来防止电网出现孤岛效应。孤岛是一种电气现象，发生在一部分的电网和主电网断开，而这部分电网完全由光伏系统来供电，孤岛会损害公众和电力公司维修人员的安全和供电的质量，因此在光伏电站中一定要配备防孤岛装置。这种装置主要适用于110KV、66KV、35KV、10KV及低压380V光伏电站的小电源并网供电系统，在发生孤岛现象时,可以快速切除并网点.使本站与电网侧迅速脱离，从而保证整个电站和相关维护人员的生命安全，该防孤岛保护装置具有过电压、低电压、频率过高、频率过低、逆功率、外部联跳、频率突变等保护等国网标准的保护功能。

主要作用

1、当电网侧失电的时候，需要维修人员去检修，这时光伏本侧还处于正常发电状态，而防孤岛保护装置会向并网开关发出命令，让其跳闸，从而很好的保证了光伏两侧维修人员的生命安全。

2、当光伏本侧或者电网侧任何一侧出现频率、电压或者过载运行时防孤岛保护装置也会迅速向并网开关发出命令，让其跳闸，从而很好的保证了两侧主设备不受伤害，避免事故进一步扩大。

3、当故障解除后，光伏两侧都处于正常状态。这时防孤岛保护装置就会检测到相关信号，自动合上并网开关，让其正常工作，省去了人工并网的繁琐。带有失压跳闸、检有压自动合闸功能等等。

保护功能

1、过电压保护；

2、低电压保护；

3、过频率保护；

4、低频率保护；

5、逆功率保护；

6、外部故障联跳；

7、频率突变量保护；

8、谐波监测及过大保护。

主要特点

1、外形小巧精细、结构合理，采用高等级、高品质的元器件及多层板技术和SMT工艺。体积小，重量轻，外形美观，安装方便。采用全密封式结构，具有良好的抗震、防尘性能。

2、装置供电电源、控制回路均为交直流两用。采用独特的可靠性设计，无可调元件，装置稳定性好，抗干扰性强。

3、 具有RS485 总线串行通信口，并集成了MODBUS 标准通信规约。具备完善的自检功能，完整的异常记录、事件记录、操作记录，所有信息掉电保持。具有RS485 总线串行通信口，并集成了MODBUS 标准通信规约。

4、 全汉化液晶显示，人机界面清晰易懂，操作整定极为方便。

概述

防孤岛装置用于光伏电站上比较普遍，尤其对于小型分布式光伏来讲，使用的越来越多。主要是将并网开关上的模拟量保护电压和保护电流接入装置上，将保护跳闸出口接到并网点开关的跳闸回路上，当电网出现低压、高压、低频、高频、频率波动、逆功率等故障时，跳开并网点开关。与此同时，当站内出现故障时，可以给该装置一个开入信号，使其跳开并网点开关，也就是开入联跳，在整个电站中起到后备保护的作用。

工作原理

1、保护可选择动作于跳闸或告，过负荷保护投退控制定值的取值含义为：0:退出, 1～2:投入--1:跳闸, 2:告。

2、外形小巧精细、结构合理，采用高等级、高品质的元器件及多层板技术和SMT工艺。

3、逆功率保护投退。

4、显示屏内含背景灯。任意键打开背光灯。任何时刻300 秒钟内，如果没有按键盘按键，背景光会自动消失并返回运行页面。

5、发生频率过高时装置采用跳闸保护。

6、插件内还设置了硬件时钟回路，采用的时钟芯片精度高，并配有电池以掉电保持。

7、每路接点输出只检测一次即可，其它试验可只观察信号指示及液晶显示。

主要功能

防孤岛保护一般是过压、低压、低频、高频、频率突变和逆功率等，这些作为主保护存在，同时联跳功能的存在又可以作为后备保护来使用。最终的目的是故障存在跳并网开关。故障解列装置一般是零序过压、低压、高频、低频等，也是作为主保护存在，通常为阶梯保护形式，即三段式保护。

1、具有顺序记录功能，可记录150 条，数据掉电不丢失。

2、任何时刻约1 分钟内，如果没有按键盘按键，背景光会自动消失并返回运行页面。

3、频率精度：≤0.01Hz。

4、保护可选择动作于跳闸或告，投退控制定值的取值含义为：0:退出, 1～2:投入--1:跳闸, 2:告。

5、检修压板开入量有信号时，液晶显示“检修压板投入”。检修压板投入时闭锁自动有压合闸。

6、逆功率保护。

7、具有控制回路异常告。

主要特点

1、保护功能完全不依赖通讯网，网络瘫痪与否不影响保护正常运行。

2、设计有软硬件双看门狗功能，使整个系统同时具有较高的测量精度和抗干扰能力。

3、装置采用全密封设计，加上精心设计的抗干扰组件，使抗振能力，抗电磁干扰能力有很大提高。

4、装置采用了高性能处理器和高分辨率的A/D转换器，每周波32点采样，结合专用的测量CT，保证了遥测量的高精度。

5、友好的人机界面，装置采用全汉化大屏幕液晶显示，跳闸报告，告警报告，遥信，遥测，定值整定等都在液晶上有明确的汉字标识，便于用户使用和掌握。

光伏并网防孤岛保护装置使光伏电网在发生孤岛现象时，可以快速切除并网点，使光伏电站与电网侧迅速脱离。用于光伏电站上比较普遍，尤其对于小型分布式光伏来讲，使用的越来越多。具有高频保护、低频保护、高压保护、低压保护、逆功率保护、有压合闸、高电压故障恢复合闸、高频故障恢复合闸、低频故障恢复合闸、速断和过流保护、外部联跳、频率突变等功能。主要是用来防止电网出现孤岛效应，适用于10KV及低压380V光伏电站的小电源并网供电系统。

●通讯规约：IEC60870-5-103通讯规约，MODBUS规约。

●有压自动合闸(可选择投退)。

●若20S内保护没有动作（在合位），则开放自动有压合闸。

●自动有压合闸功能应用于分布式发电模式，是指当进线开关处于跳位，检测到主电网电压恢复正常且分布式发电侧无压后，系统经合闸后自动合闸。

●光伏并网防孤岛保护装置具备软件对时和硬件对时功能。硬件对时支持GPS 差分秒脉冲对时或者IRIG-B 码对时，装置可自动识别对时方式。

●在发生孤岛现象时,可以快速切除并网点，使本站与电网侧迅速脱离，从而保证整个电站和相关维护人员的生命安全。

●光伏并网防孤岛保护装置具有RS485 总线串行通信口，并集成了MODBUS 标准通信规约。

●时间：0～100s。

●额定工作电压：AC220、DC220V 或DC110V (订货注明)。

●交流量精度：≤±0.2%。

●输入类型：无源。

●频率：0.9Fn～1.1Fn。

●当电压高于定值时动作。

●逆功率保护。

●频率在35HZ-65HZ之间时且曾经在低频值以上时低频保护才能启动，低频保护动作200ms后立即返回。

●光伏并网防孤岛保护装置具有过流Ⅲ(定时限过流)方向保护。

●光伏并网防孤岛保护装置具有当电压低于定值时动作。

光伏电站中存在孤岛的危害

孤岛是光伏并网发电系统中不可避免的现象，它的危害很大，严重时还可能会危及人身安全，当电网停止工作，系统不再受电网控制，系统的参数会随着逆变器与负载的功率匹配程度不同而产生不同程度的波动，波动大时，很可能损坏电力设备。当电网发生孤岛效应时其负载的运行仅依靠逆变器单独供应，若逆变器的容量小而负载容量大时，逆变器很有可能因过载而烧毁，造成财产损失。而当光伏发电系统重新并网时，很有可能会发生光伏发电系统与电网相位不同步的现象。因此光伏电站中必须要采取必要的措施来避免孤岛的发生，防止孤岛带来的危害。

什么是防孤岛保护装置

防孤岛保护是针对分布式发电电网的，主要应用于风电和太阳能等小容量的基于逆变器的电源，经过检测和计算，确定当电网消失时，切断逆变器的输出，这种保护就是孤岛保护。其主要适用于10KV及低压380V光伏电站的小电源并网供电系统，当发生孤岛效应时能够精确的检定并网点的电压、频率。然后当电压、频率出现波动且大于定制时跳闸出口动作，断开并网开关。

防孤岛保护装置的主要功能

1、过电压跳闸 (可选择投退)；

2、低电压跳闸 (可选择投退)；

3、有压自动合闸(可选择投退)；

4、过频率跳闸(可选择投退)；

5、低频率跳闸(可选择投退)；

6、瞬时逆功率判别跳闸(可选择投退)；

7、防孤岛保护判别(可选择投退)；

8、测量和控制功能：U、I、P、Q，cosΦ，F（需要有测量电流和电压输入）；

9、可选择的自动恢复合闸功能。

防孤岛保护的主要保护配置

1、过电压保护；

2、低电压保护；

3、过频率保护；

4、低频率保护；

5、频率突变量保护

6、逆功率保护；

7、外部故障联跳；

8、谐波监测及过大保护； 测控功能：

9、12 路自定义遥信开入；

10、9 路控制输出，3路信号输出。

概述

当光伏发电系统正常工作时，逆变器将发出的电能输送到电网。在电网因障断电时，如果系统不能及时地检测到电网状态而继续向电网输送电能，则此时光伏系统构成一个独立供电系统，此现象称为“孤岛效应”，其主要影响了光伏电站的正常运行，对电站造成冲击，发生孤岛效应时对整个电网设备和用户设备造成影响，甚至损坏设备。所以需要防孤岛效应保护装置来稳定或者说提醒工作人员电力系统是否正常。

工作原理

1、防孤岛效应保护装置设有剩余电流保护，由软压板和投退控制字进行投退，只有软压板和投退控制字均为投入时，保护才投入。

2、母线TV 异常与进线TV 异常后发告信号。

3、具有模拟量的遥测。

4、自动有压合闸投退。

5、交流电流回路：<0.5VA/相 (IN =1A)。

6、装置设I、II段电流方向保护，各段电流、时间及方向定值可独立整定。

7、光伏电站防孤岛装置设有逆功率保护，逆功率保护禁止向公共电网送电，当检测到并网点向公共电网发电时动作，反之则不动作。

主要功能

1、带有失压跳闸、检有压自动合闸功能，当故障解除后，光伏两侧都处于正常状态。这时防孤岛保护装置就会检测到相关信号，自动合上并网开关，让其正常工作，省去了人工并网的繁琐。

2、当光伏本侧或者电网侧任何一侧出现频率、电压或者过载运行时给两侧主设备造成冲击时，防孤岛保护装置也会迅速向并网开关发出命令，让其跳闸，从而很好的保证了两侧主设备不受伤害，避免事故进扩大。

3、装置采用了高性能处理器和高分辨率的A/D转换器，每周波32点采样，结合专用的测量CT，保证了遥测量的高精度。

主要特点

1、低频保护

频率在35HZ-65HZ之间时且曾经在低频值以上时低频保护才能启动，低频保护动作200ms后立即返回。

2、过频保护

当频率高于定值时保护启动。

3、低压保护

当电压低于定值时动作。

4、过压保护

当电压高于定值时动作。

5、联跳

支持变电站侧联跳，即当收到变电站侧联跳命令时延时开出跳闸出口，切本站的并网开关。

6.频率突变

当频率波动值超过所设定值时,保护动作。

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