新能源发电系统

综合保护屏

适用系统:10kV/20kV/35kV光伏并网系统,兼容400V低压并网柜。

部署位置:光伏电站二次设备室、二次设备预制舱、10kV/35kV并网开关柜。

典型场景:分布式光伏并网、集中式地面光伏、光储一体化电站、光伏扶贫、整县推进分布式光伏、BIPV、农光互补、工商业屋顶光伏。

屏内核心装置:防孤岛保护装置、故障解列装置、频率电压紧急控制装置、电能质量在线监测装置、公用测控装置。

一、综合保护屏产品介绍

综合保护屏是针对10kV/35kV分布式光伏及集中式光伏电站并网保护需求而研发的专业化屏柜,适用于6kV~220kV电压等级的变电站、开闭所及大型地面电站、分布式屋顶光伏、风力电站、山地光伏、光储一体化电站。屏柜一般由防孤岛保护装置故障解列装置(频率电压解列装置)在线式电能质量监测装置、公用测控装置及屏体辅材组成。系统符合GB/T 19964《光伏发电站接入电力系统技术规定》及GB/T 29319《光伏发电系统接入配电网技术规定》技术要求,防孤岛保护动作时间≤2秒,且具备主动+被动双重检测能力。

光伏并网综合保护测控屏主要用于10kV/35kV光伏并网出线柜的保护与测控,集成了保护、测控、电能质量监测功能,为光伏运行监控主站与分布式光伏发电设备之间建立了通信桥梁,起到"承上启下"的作用。当光伏电站出现孤岛效应、频率电压异常等故障时,能迅速切除并网开关、使本站和电网侧脱离,防止事故的扩大化;同时监测并网点电能质量的状态,防止电能质量不稳给电网和光伏造成冲击。

二、综合保护屏内核心装置与功能

1. 防孤岛保护装置

防孤岛保护装置用于检测电网异常并快速切断分布式电源与电网的连接,防止孤岛运行。核心功能包括:

防孤岛核心保护:两段式过电压保护、两段式低电压保护(失压跳闸)、两段式低频减载、两段式高频保护(可投入滑差闭锁)、频率突变跳闸、零序过压保护、进线失压跳闸、有压自动合闸、外部联跳。防孤岛保护装置可选配过流保护

防逆流保护:逆功率跳闸/逆功率恢复合闸、低功率跳闸/低功率恢复合闸,当检测到并网点有逆流时快速切除,功率恢复正向流动后自动合闸。

过流与接地保护:三段式过流保护(可经低电压闭锁、可带方向闭锁)、反时限过流保护、两段式零序过流保护、零序反时限过流、后加速过流保护。

辅助功能:CT/PT断线告警、控制回路断线告警、FC闭锁、检修状态闭锁、非电量保护、检同期功能、故障录波(COMTRADE格式)、SOE事件顺序记录(1ms分辨率)、USB数据导出、自诊断功能。

测控功能:遥测三相电压、三相电流、有功/无功功率、功率因数、频率、双向电度等(0.5级高精度计量);遥信多路开关量输入(断路器位置、保护动作信号、装置自检状态);遥控断路器分合闸、远方复归;遥调远方修改定值、投退保护功能。

2. 故障解列装置

故障解列装置用于电力系统失稳时的紧急解列控制,防止崩溃扩大。当光伏电站出现高频、低频、高压、低压、零序过电压等故障时,故障解列装置能及时切开并网点,把本站和电网侧解列出来,避免对电网造成不必要的冲击。主要功能包括:

两母线零序过压解列保护、两母线二段低压解列保护、两母线二段低频解列、两母线二段过压解列保护、两母线二段高频解列;TV1/TV2监测(TV断线和TV相序判断);TA1/TA2监测(保护TA断线和相序判断);高频/低频解列分五轮动作,监测系统频率越限(如低频49Hz/高频52Hz),结合电压闭锁;暂态记录触发录波功能存储故障前2周波+故障后8周波数据;支持RS485/以太网(Modbus/IEC 60870-5-103/104),输出16路开关量告警。

3. 频率电压紧急控制装置(频率电压解列装置)

频率电压紧急控制装置用于光伏电站出现电压、频率不正常时,按照负荷的重要程度,依次切除故障负荷来保证重要负荷正常运行。该装置与故障解列装置协同工作,构成光伏并网点的多重保护屏障。

4. 电能质量在线监测装置(选配)

A类电能质量在线监测装置主要解决了电力负荷急剧加大,特别是冲击性和非线性负荷容量的不断增长,使得电网发生波形畸变、电压波动与闪变和三相不平衡等电能质量问题。监测参数包括:系统频率、三相电压不平衡度、电压偏差、频率偏差、电压基波有效值和真有效值、电流基波有效值和真有效值、视在功率、有功功率、无功功率、2-50次谐波、50次间谐波、功率因数等;谐波分析监测2-50次谐波(电压THD>5%告警)及0.5-49.5次间谐波,符合国标A级精度。

5. 公用测控装置(选配)

公用测控装置主要监视站内一次二次设备信号,如开关刀闸位置,断路器各类报警信号,保护装置发送的保护动作以及告警信号,线路及母线等间隔的电压电流;对开关刀闸进行远方遥控合分;采集电压电流信号上传后台监控系统,实现远程控制、数据处理与分析、无人值守、故障预警与处理、自检与自修复功能,以及完善的防雷击和接地设计、抗干扰措施等。

三、综合保护屏产品特点

一体化集成设计:将防孤岛保护、故障解列、频率电压紧急控制、电能质量监测、公用测控等功能集成于单面屏柜内,减少屏柜数量,节约二次设备室空间,特别适用于预制舱式光伏电站。

多重保护冗余:主动+被动双重孤岛检测、五轮频压解列、逆功率保护、检同期等多重保护逻辑协同,确保光伏电站在各种异常工况下安全可靠脱网。

全息故障再现:采用透明化设计,内部元件在系统故障时的动作过程可以全息再现,便于故障分析;故障录波采用COMTRADE格式,支持100次事件与100次故障录波存储。

标准化通信接口:提供以太网口、485口、IRIG-B码对时口,支持IEC 60870-5-103/104、Modbus、IEC 61850等规约,可与光伏监控系统链接,组成完善的光伏自动化无人值守系统。

快速动作性能:防孤岛保护动作时间≤2秒(GB/T 19964要求),保护整组动作时间频率功能不大于60ms、其他功能不大于40ms,电压精度≤±2%,频率精度±0.01Hz。

灵活部署:可组屏安装于二次设备室/预制舱内,也可作为独立装置在开关柜就地安装,适应不同项目空间与组网需求。

四、综合保护屏作用

防止孤岛运行危害:当电网失电而光伏仍向负荷供电时形成孤岛,可能导致维修人员伤亡、设备损坏、电网重合闸失败等严重后果。防孤岛保护装置在发生孤岛现象时快速切除并网点,使本站与电网侧迅速脱离,确保电站和维护人员生命安全。

限制故障扩散:故障解列装置在电站出现高频、低频、高压、低压、零序过压等故障时及时切开并网点,避免光伏电站故障对电网造成冲击,防止事故扩大化。

保障电能质量:通过A类电能质量在线监测装置实时监测并网点谐波、电压波动、三相不平衡等指标,防止电能质量不稳给电网和光伏设备造成冲击,满足电网公司对并网电能质量的考核要求。

支撑并网验收:根据GB/T 29319-2024要求,10(6)kV电压等级并网的光伏发电系统应配置独立的防孤岛保护装置,本屏柜是光伏并网验收必配设备。

实现无人值守:完备的四遥功能与标准化通信接口,使光伏电站运行监控主站能够远程监视与控制,实现光伏自动化无人值守运行。

五、综合保护屏配置清单

序号 设备名称 数量 主要功能
1 防孤岛保护测控装置 1台 孤岛检测与并网开关快速切除,含过/欠压、过/欠频、逆功率、失压、零序过压、外部联跳等保护,可选配过流保护+操作回路
2 故障解列保护测控装置 1台 高频/低频/高压/低压/零序过压解列,五轮动作,暂态录波
3 频率电压紧急控制装置 1台 按负荷重要程度依次切除故障负荷,保证重要负荷正常运行
4 A类电能质量在线监测装置 1台(选配) 2-63次谐波、间谐波、电压偏差、频率偏差、三相不平衡度、直流分量等A级精度监测
5 公用测控装置 1台(选配) 全站信号监视、远方控制、数据上传
6 屏柜及附件 1面(2260×800×600mm) 柜体、接地铜排、机架、走线槽等
7 辅助元件 若干 空气开关(2P C3)、柜内照明(AC220V)、PDU插排等

六、综合保护屏应用场景

10(20)kV并网分布式光伏:根据GB/T 29319要求,10(6)kV电压等级并网的光伏发电系统应配置独立的防孤岛保护装置,本屏柜是并网验收必配设备。

35kV集中式光伏电站:35kV电压等级接入的地面光伏电站,作为并网点解列保护屏,部署于二次设备预制舱内。

光伏+储能联合电站:光储一体化项目的并网点防孤岛与防逆流双重保护。

工商业屋顶光伏:工厂、商场、园区屋顶光伏项目并网柜,安装于用户侧低压或10kV并网开关柜内。

光伏扶贫与整县推进分布式光伏:村级光伏扶贫电站、片区分布式光伏的集中防孤岛管理与解列保护。

BIPV与农光互补:建筑光伏一体化、农业光伏大棚等新型光伏应用场景的低压并网点防孤岛保护。

七、技术参数

参数类别 具体参数 规格/描述
适用标准 GB/T 19964、GB/T 29319-2024 《光伏发电站接入电力系统技术规定》《光伏发电系统接入配电网技术规定》
适用电压等级 10kV / 20kV / 35kV(兼容400V) 适用于分布式光伏及集中式光伏电站并网系统
防孤岛保护 防孤岛动作时间 ≤2秒(GB/T 19964要求);重要公共连接点宜≤0.2秒
低频保护 47.5Hz~49.5Hz(典型:49.5Hz延时0.3s,47.5Hz瞬时动作)
高频保护 50.5Hz~51.5Hz(典型:50.5Hz延时0.2s)
低电压保护 80%~85%Un延时1.0~2s;45%~70%Un延时0.1~0.5s
过电压保护 110%~120%Un,延时0.2~2s
装置硬件 模拟量输入 4路(电压0.02~1.2Un精确工作范围)
开关量输入/输出 开入14路,信号开出3路,跳闸开出10路
保护动作时间 频率功能≤60ms,其他功能≤40ms
电压/频率精度 电压精度≤±2%,频率精度±0.01Hz
故障解列与频压控制 解列轮次 高频/低频解列分五轮动作
暂态记录 触发录波存储故障前2周波+故障后8周波数据
谐波分析 监测2-50次谐波(电压THD>5%告警)及0.5-49.5次间谐波
通信与对时 通信规约 IEC 60870-5-103/104、Modbus、IEC 61850、DL/T 667-1999
通信接口 2个以太网接口+1个以太网接口;2个RS485+1个RS232;485口;1路B码对时口
对时方式 IRIG-B、脉冲、GPS/北斗双模、空接点、有源24V、RS485
故障录波 录波次数与格式 100次事件记录+100次故障录波,COMTRADE格式
屏柜尺寸 2260×800×600mm 标准继电保护屏柜,兼容19英寸设备安装
装置安装尺寸 183.5W×213H×231L mm 防孤岛保护装置面板嵌入式安装
工作电源 DC 110V/220V 或 AC 220V 双电源冗余供电(选配)
工作环境 -10℃~+55℃,5%~95%RH(无凝露) 满足变电站二次设备室/预制舱环境要求

八、安装尺寸与部署说明

光伏并网综合保护屏部署于光伏电站二次设备室或二次设备预制舱内,也可作为独立装置在开关柜就地安装。屏柜标准尺寸为2260mm×800mm×600mm,柜内由上至下依次安装防孤岛保护装置、故障解列装置、频率电压紧急控制装置、电能质量在线监测装置(选配)、公用测控装置(选配)及辅助元件(空气开关、柜内照明、PDU插排等)。屏柜底部电缆沟进线,顶部弱电桥架出线。

安装方式 外形尺寸(高×宽×深) 安装要求
综合保护屏(组屏安装) 2260mm × 800mm × 600mm 安装于二次设备室或预制舱内,前后开门,底部电缆沟进线。屏柜静态承重≥800kg,屏柜间距≥800mm便于散热与维护。柜体符合IEC 60297标准。
防孤岛保护装置(就地安装) 按需选型 嵌入式安装于10kV/35kV并网开关柜门板或低压光伏并网柜内,面板提供液晶点阵人机界面。
低压光伏并网柜(GGD/MNS/GCS/GCK) 柜型及柜体尺寸根据现场情况定做 低压光伏并网柜主要由防孤岛保护装置(还可加装故障解列装置、电能质量在线监测装置)、隔离刀开关、并网断路器、防雷器、温湿度控制器、电能计量装置和柜体等组成。

接线要求:CT/PT二次回路应采用截面≥2.5mm²的铜芯屏蔽电缆,与动力电缆分层敷设。通信线缆采用超五类及以上屏蔽网线或单模光纤,与电力电缆间距≥300mm。屏柜内设接地铜排,截面≥100mm²,各设备外壳及屏蔽层均可靠接至接地铜排,接地电阻≤4Ω。IRIG-B码对时线采用屏蔽双绞线,远离强电干扰源。

并网接口:屏柜通过控制电缆与10kV/35kV并网开关柜的断路器操作机构相连,实现防孤岛保护、故障解列、频压紧急控制时的快速跳闸。同时通过网络交换机与光伏监控系统、调度主站通信,实现四遥数据交互。

部署提示:光伏并网综合保护屏调试应遵循"先装置单体、后屏柜联调、再系统对调"的顺序。重点开展:①防孤岛保护装置定值整定与逻辑验证(电压/频率/逆功率保护);②故障解列装置五轮动作时序测试;③频率电压紧急控制装置负荷切除策略验证;④电能质量监测装置通道校准;⑤与光伏监控系统及调度主站的通信联调(103/104规约);⑥IRIG-B对时精度测试。建议在出厂前完成各装置预配置与单体调试,现场安装后开展屏柜联调与并网传动试验。投运前应进行不少于72小时的试运行,确认系统各项功能正常,防孤岛保护动作时间满足≤2秒的国标要求。

警告:综合保护屏涉及CT/PT二次回路、保护跳闸回路、直流电源回路等高危环节,安装调试必须由持证专业人员执行。CT二次回路严禁开路,PT二次回路严禁短路。严禁带电拔插保护装置插件。防孤岛保护定值整定必须严格遵循GB/T 19964、GB/T 29319及项目并网协议要求,动作时间≤2秒且与电网侧线路和安全自动装置保护相配合,故障穿越优先级高于防孤岛保护。通信光纤严禁弯折半径小于30mm。系统投运前必须完成绝缘电阻测试(≥10MΩ@500V)与保护装置定值核对,防孤岛保护功能须经电网公司验收合格后方可并网运行。

光伏并网综合保护屏

相关案例
相关产品
相关问答咨询 更多

Q:风电场箱变测控装置一般有哪些功能?测点与通信清单

风电场箱变测控装置一般包含遥测(电流/电压/温度/油位)、遥信(高低压侧开关位置)、保护动作事件 SOE、非电量保护(瓦斯/超温)四类功能,IEC61850/MMS 上送站控层主机。

2026-08-27

Q:风电场综合自动化系统包含哪些模块?

风电场综合自动化系统通常由调度通信、AGC/AVC 主控、风功率预测、并网点电能质量、箱变测控、视频安防联动、运维管理七大模块组成;需统一时钟与统一数据模型才能合规并网。

2026-08-27

Q:新能源一次调频与AGC有什么区别?

一次调频与 AGC 是两类完全独立的并网频率/有功调节功能。前者按频率动作、本地闭环、秒级响应;后者按指令动作、调度贯通、分钟级响应,二者通过优先级抢占协同工作。

2026-08-27
相关技术文章 更多

电能质量在线监测屏配置方案、选型、验收要点

电能质量在线监测屏是电力系统电能质量监管的核心装置,下行接PT/CT采集电压电流,上行经通讯管理机送监测主站,完成谐波、三相不平衡度、电压偏差等指标在线监测。本文讲清电能质量监测屏在变电站、光伏并网点、储能电站中的作用、监测原理、功能配置及与电能质量分析仪区别,附选型与验收要点。

2026-09-03

什么是局放在线监测系统?局放传感器如何选型

局放在线监测系统是高压电气设备绝缘状态实时预警装置,下行接UHF/TEV/超声波/高频电流传感器,上行按IEC61850上送站控主站,完成局部放电检测与趋势分析。本文讲清局放在线监测在变电站中的作用、传感器原理与选型、告警阈值整定及与离线试验区别,附选型与验收要点。

2026-09-03

什么是母线差动保护屏?母差保护比率制动原理

母线差动保护屏是变电站母线区域故障的快速主保护,下行采集各支路CT电流,按比率制动特性判别区内短路,实现母线故障毫秒级隔离。本文讲清母线差动保护在110kV/220kV变电站中的作用、比率制动原理、CT极性校验、母联失灵与死区保护及与线路保护区别,附选型与验收要点。

2026-09-03