新能源发电系统

防孤岛保护屏

适用系统:分布式光伏、集中式光伏、用户侧/独立储能、风光储一体化及微电网并网点防孤岛,站点级独立组屏。

部署位置:继保室、储能二次舱、10kV/35kV开关站或微网控制室;标准2260×800×600mm屏,可定制窄屏或柜内嵌入式。

典型场景:多逆变器并联光伏、余电不上网工商业、储能反向送电、微网并离网切换、老旧场站补装独立防孤岛。

合规作用:消除单机检测盲区,防止检修触电与非同期重合,满足光伏/储能并网验收及两个细则安全运行要求。

一、防孤岛保护屏产品介绍

防孤岛保护屏用于新能源并网点独立孤岛防护。当主网因故障、检修、线路跳闸失电,而光伏、储能或其他分布式电源仍向本地负荷送电时,若不及时隔离会形成非计划孤岛,带来触电、电压频率失控、非同期重合冲击等风险。本屏以站点级独立防孤岛装置为核心,配合采集、通信、电源组屏,对并网点电压、电流、频率、功率、相位进行全天候监测,在判定孤岛后快速跳开并网断路器。

系统采用三重检测架构:被动层监测电压、频率、相位、谐波等异常;主动层注入微小频率或电压扰动,在孤岛条件下放大偏差、消除功率匹配盲区;通信层接收调度远切、主站解列或相邻间隔失压联动指令,实现站点级可靠解列。三层互为备用,既保留单机逆变器防孤岛能力,又解决多机并联、弱电网、负荷匹配等复杂场景下的检测盲区问题。

屏内按项目电压等级配置防孤岛微机保护、PT/CT接入模块、通信管理机、工业交换机、双电源分配单元及接地铜排,支持IEC 61850、DL/T 104、Modbus等规约,与升压站监控、远动、AGC/AVC及调度主站对接。屏柜采用2260×800×600mm标准继电保护屏,前后开门、19英寸机架安装,适用于光伏继保室、储能舱二次室、10kV/35kV开关站及微网控制室。

二、孤岛风险与配置原则

人身风险:主网计划检修或故障掉电后,若分布式电源继续供电,线路可能被视为无电而实际带电,造成检修触电。

设备风险:孤岛内缺乏大电网电压频率支撑,轻载过压、重载欠压、频率漂移会损坏逆变器、变压器及精密负荷。

复网风险:孤岛与主网非同期重合会产生冲击电流,可能导致保护误动、设备损毁。

配置原则:380V小型分布式可配置单装置并组屏;10kV/35kV光伏、储能并网点配置独立防孤岛屏,并与线路保护、重合闸、低电压穿越及调度远切配合;多逆变器并联、多电源微网应采用被动+主动+通信三重判据。

三、防孤岛保护屏典型组屏配置

序号 设备名称 数量 功能说明
1 微机防孤岛保护装置 1~2台(并网点数量决定) 被动电压/频率/相位/谐波+主动扰动判据,输出跳闸、告警、闭锁信号;重要站点双机冗余
2 电压/电流采集单元 1套 接入PT/CT二次,完成三相电压、三相电流、零序、有功无功、频率及谐波采集
3 通信管理机 1台(选配) 规约转换与数据转发,对接监控后台、远动、调度主站,支持61850/104/Modbus
4 工业交换机 1~2台(选配) 双电源冗余,连接保护装置、管理机、对时及站内网络
5 GPS/北斗对时装置 1台(选配) 全站统一时钟,保障事件顺序记录与录波时间戳一致
6 远切/远跳接口 1套(选配) 接收调度解列命令、相邻间隔失压联动,硬接点+通信双通道执行
7 双电源分配单元 1套 AC/DC双路冗余供电,配防雷、空开、指示,保障装置不间断运行
8 继电保护屏柜 1面 2260×800×600mm,19英寸机架,前后开门,含接地铜排、线槽、端子区

四、防孤岛保护屏检测逻辑

被动检测:监测并网点电压越限、频率越限、相位突变、谐波畸变率上升、有功无功功率突变。优点是不改变电能质量,缺点是负荷与电源功率接近时可能进入检测盲区。

主动检测(选配):装置周期注入微小频率偏移、滑模相位扰动或电压谐波扰动;大电网会吸收扰动,孤岛下扰动不被吸收并持续放大,从而触发解列。优点是盲区小,缺点是扰动量需严格限制以免影响电能质量。

通信远切:调度主站、升压站监控或相邻保护检测到失压、解列条件后,通过专用通道下发跳闸命令,作为被动/主动判据的补充,适合多电源、微网及高可靠性场站。

五、防孤岛保护与相关专业配合

防孤岛动作时间、电压频率阈值应与线路保护、重合闸、低频减载、低电压穿越及逆变器自身防孤岛配合。电网故障电压跌落期间,应避免因瞬态扰动误跳;恢复有压后按检有压或检同期逻辑合闸。储能并网点应区分并网放电、离网运行和紧急解列模式,微网并离网切换由能量管理系统与防孤岛屏联合判断。

六、防孤岛保护屏产品特点

独立合规:站点级独立防孤岛,满足光伏、储能、分布式电源并网验收对独立装置的要求。

三重判据:被动+主动+远切互补,降低多逆变器并联、弱网、负荷匹配场景盲区。

整定灵活:电压、频率、逆功率、延时、自动合闸及远切投退按电网细则分项整定。

组屏标准:2260×800×600mm继电保护屏,19英寸安装,工厂预接线预调试,现场接入即可投运。

运维可追溯:事件顺序记录、故障录波、定值比对、USB/网络导出,支持远程调阅。

高可靠:工业级嵌入式平台,双电源、双网冗余,EMC按继电保护要求设计,适应继保室与预制舱环境。

七、防孤岛保护屏技术参数

参数类别 项目 典型规格
适用标准 国标/行标 GB/T 19964-2012光伏发电站接入电力系统技术规定、GB/T 50866-2013光伏发电站接入电力系统设计规范、NB/T 32004-2018光伏并网逆变器技术规范、GB/T 29319分布式电源并网技术要求、DL/T 720继电保护屏通用技术条件
电压等级 低压并网点 380V/220V,适配工商业与户用分布式
中压并网点 10kV、35kV光伏集电/并网进线、储能并网点
其他等级 可按110kV及以下并网系统定制并网点采样与组屏
防孤岛检测 被动判据 过/欠压、过/欠频、电压相位突变、谐波畸变率、有功无功突变
主动判据 主动频率偏移、滑模频率偏移、电压/谐波微扰,扰动幅度可整定
通信判据 调度远切、主站解列、相邻间隔失压联动,硬接点+网络双通道
孤岛动作时间 按电网验收整定,被动越限可配毫秒—秒级;整体不大于2s;远切通道按专用通道时延另计
电压频率保护 过/欠压 阈值、延时分段可设;可与低电压穿越逻辑配合防误动
高/低频 49.5/50.5Hz等典型点可改,极端越限短延时,频率突变单独投退
零序过压 适用于中性点非有效接地系统孤岛电压漂移监测
逆功率/防逆流 反向有功越限跳闸或告警,支持自发自用余电不上网模式
电流与其他保护 过流保护 三段定时限/反时限,可带方向、低电压闭锁
零序过流 两段及以上可设,CT断线告警
辅助功能 PT断线、控制回路断线、检修闭锁、事件录波、检有压/检同期合闸
测量精度 电压/电流 测量级0.5级可配,保护采样按CT/PT额定值整定
频率 测量范围40~70Hz,常态50Hz系统精度按装置等级配置
谐波 支持总谐波畸变率及分次谐波监测,用于被动孤岛辅助判据
通信与对时 接口 以太网、RS485,可选光纤;硬接点遥信/遥控
规约 IEC 61850、DL/T 634.5104、IEC 60870-5-103、Modbus TCP/RTU
对时 GPS/北斗IRIG-B、SNTP,全站事件统一时标
电源 输入 AC 220V或DC 220V/110V可配,双路冗余
防护 电源防雷、浪涌抑制、失电告警
屏柜 尺寸 2260×800×600mm(高×宽×深),含眉头;小容量可定制窄屏
结构 前后开门、19英寸机架、冷轧钢板,符合DL/T 720继电保护屏要求
环境 温度/湿度 室内继保室通常-10~55℃可配宽温,-25~55℃按器件选型;湿度5%~95%无凝露
EMC/防护 继电保护EMC按行业要求,屏柜IP30~IP40室内,户外舱另配

八、防孤岛保护屏安装尺寸与部署说明

防孤岛保护屏采用2260×800×600mm标准继电保护屏,含60mm眉头,柜体净高约2200mm,前后开门,19英寸机架安装。屏内自下而上可布置双电源分配单元、端子排、防孤岛装置、通信管理机、交换机、对时装置及人机界面;若项目仅低压单并网点,可改为2260×600×600mm窄屏或开关柜嵌入式安装,但站点级独立防孤岛建议独立组屏。

项目 要求
屏柜外形 2260×800×600mm(高×宽×深),眉头60mm,净高约2200mm
结构形式 冷轧钢板焊接,前后开门,前门可配观察窗;19英寸立柱,装置托架可调
安装场地 光伏继保室、储能二次舱、10kV/35kV开关站控制室、微网控制室;户外预制舱按舱内屏位布置
屏间通道 独立屏前操作通道≥1500mm,背面维护≥800mm;靠墙前接线屏可按厂家布置折减
采样接入 PT二次电压、CT二次电流经端子排引入;电压与电流、交流与直流、强电与弱电分开走线槽
跳闸出口 防孤岛装置硬接点至并网点断路器分闸回路,经防跳、闭锁、压板管理;远切命令双重化校验
通信走线 以太网、光纤、RS485分区布放;与动力电缆交叉时采取屏蔽、金属线槽或分层布置
接地 屏内独立接地铜排,截面积按工程要求;保护、信号、屏蔽层一点接地,接入主接地网
电缆入口 底部敲落孔/法兰进线,光缆与电缆分开密封;完工后防火泥封堵
电源 双路独立电源经PDU分配,配置防雷与空开;直流场站采用DC 220V/110V,交流场站采用AC 220V
散热 屏顶/侧部自然通风或加装风扇,预制舱按舱内空调与环境监控统一设计

施工顺序:屏位基础复核→屏柜就位固定→接地铜排与主线槽安装→装置上架→PT/CT端子接线→跳闸出口与硬接点接线→通信网线/光纤接线→双电源接入→绝缘与回路检查→单体加电→定值录入→被动/主动判据测试→远切联动测试→与线路保护及重合闸配合试验→监控与调度联调→试运行。

调试重点:①电压、电流幅值及相位校准;②过欠压、高低频、频率突变阈值与延时核对;③主动扰动幅度不影响正常电能质量;④多逆变器并联时做功率匹配孤岛测试,确认无盲区;⑤远切命令与硬接点出口双重验证;⑥与低电压穿越、重合闸配合,避免电压跌落误动、恢复合闸非同期。

防孤岛保护应用组网图

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