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光伏并網(wǎng)柜保護監(jiān)測解決方案

來源：江蘇安科瑞電器制造有限公司 2022年05月06日 14:04

1、光伏并網(wǎng)柜簡介

分布式并網(wǎng)光伏系統(tǒng)是利用光伏組件將太陽能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電方式，并且能一定程度保證發(fā)電的穩(wěn)定性、可靠性及供給配電網(wǎng)電能質(zhì)量，是一種新型的、環(huán)保型且具有長遠發(fā)展前景的發(fā)電系統(tǒng)。該系統(tǒng)在用戶所在場地或附近建設運行，以用戶側(cè)自發(fā)自用為主、多余電量上網(wǎng)且在配電網(wǎng)系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)為特征的光伏發(fā)電設施。它能夠就近逐步解決用戶的用電問題，通過并網(wǎng)送去實現(xiàn)供電差額的補償與外送。光伏電源處于用戶側(cè)，發(fā)電供給當?shù)卣摵?，可以合理減少對電網(wǎng)供電的依賴，減少線路損耗。通過借助建筑物表面，將光伏蓄電池作為建筑材料，從而合理地增加光伏電站的占地面積。分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)規(guī)模較小，可以根據(jù)實際要求進行建設，建設區(qū)域選擇性較大，在未來能源綜合利用發(fā)展中有很大的發(fā)展空間。

并網(wǎng)柜主要由刀閘、斷路器及有關的控制元件組成，由于其連接發(fā)電機系統(tǒng)和電網(wǎng)系統(tǒng)，安裝有完備的并網(wǎng)保護裝置，起到發(fā)電機并網(wǎng)作用，而被稱為“并網(wǎng)柜”。光伏并網(wǎng)柜作為光伏電站的總出口存在于光伏系統(tǒng)中，是連接光伏電站和電網(wǎng)的配電裝置，可以保護、計量光伏發(fā)電的總量，方便故障檢修管理，提高發(fā)電系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟效益。具備檢失壓分閘、檢有壓合閘、過流保護、過電壓保護、孤島保護、防逆流保護、諧波治理、無功補償?shù)榷囗棻Ｗo功能，同時具備顯示光伏發(fā)電系統(tǒng)運行參數(shù)和狀態(tài)指示，被廣泛運用于光伏發(fā)電系統(tǒng)，與光伏并網(wǎng)逆變器配套使用可組成一套完整的光伏發(fā)電系統(tǒng)解決方案。

2、光伏并網(wǎng)柜綜合監(jiān)測解決方案

光伏并網(wǎng)柜在運行中，會出現(xiàn)電網(wǎng)側(cè)電壓、頻率等方面的波動對本站造成沖擊、負荷過高等現(xiàn)象，不僅會對電網(wǎng)設備造成損壞還會威脅到維護人員的生命安全。諧波問題是光伏發(fā)電的主要問題，光伏發(fā)電使用交、直流逆變器，由于逆變器是通過半導體功率開關的開通和關斷作用，把直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?，在此環(huán)節(jié)會產(chǎn)生諧波問題。另外由于光伏項目的不確定性，造成輸出功率的隨機波動，導致電網(wǎng)頻率偏差、電壓波動與閃變等。

針對上述情況，本解決方案利用防孤島保護裝置采集并網(wǎng)電壓、頻率及電網(wǎng)進線電流等信號，當發(fā)生孤島現(xiàn)象時，快速切除并網(wǎng)點，使本站與電網(wǎng)側(cè)快速脫離。同時配置電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置，對電壓諧波、電壓波動與閃變、頻率偏差、電壓不平衡度、電壓暫降/暫升/短時中斷等進行實時監(jiān)測。通過這兩種設備在光伏并網(wǎng)柜中的使用，為電網(wǎng)的可靠運行提供保障。本解決方案設備配置方案如表一。

表一配置方案

裝置名稱	產(chǎn)品型號	應用功能
防孤島保護裝置	AM5SE-IS	逆功率保護、頻率突變跳閘、有壓自動合閘等保護功能
電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置	APView500	并網(wǎng)柜電能質(zhì)量監(jiān)測，包括電壓諧波、電壓波動與閃變、頻率偏差、電壓不平衡度、電壓暫降/暫升/短時中斷

3、產(chǎn)品簡介

3.1 AM5SE-IS微機保護裝置

AM5SE-IS防孤島保護裝置主要適用于35kV、10kV及低壓380V光伏發(fā)電、燃氣發(fā)電等新能源并網(wǎng)供電系統(tǒng)。當發(fā)生孤島現(xiàn)象時，可以快速切除并網(wǎng)點，使本站與電網(wǎng)側(cè)快速脫離，保證整個電站和相關維護人員的生命安全。

技術參數(shù)

參數(shù)類型	指標
額定數(shù)據(jù)	工作電源	AC/DC 220V或AC/DC 110V，允許偏差±20％
交流電壓	380V/220V或100V/57.74V
交流電流	5A或1A
額定頻率	50Hz或60Hz
功耗	整機功耗	≤15W
交流電壓回路	≤0.5VA/相（100V）
交流電流回路	≤0.5VA/相（5A）
定值誤差	電流/電壓定值誤差	≤±3%
頻率定值誤差	≤±0.02Hz
定時*誤差	2s內(nèi), ≤±40ms；>2s, ≤2%整定值±40ms
反時*誤差	≤±5%或±40ms
測量精度	模擬量精度	電流、電壓、功率因數(shù)<0.5%，功率<0.5%，頻率≤0.1Hz
順序記錄分辨率（SOE）	實驗條件下：2ms；通常條件下：1ms
遙脈分辨率	≤2ms
功耗	運行溫度	-10℃～+55℃
存儲溫度	-25℃～+70℃
相對濕度	相對濕度≤95%
大氣壓力	86～110kPa

主要功能

型號	AM5SE-IS
電流采集	8
電壓采集	6
開關量采集	20
繼電器輸出	10
保護功能	三段式過流保護（可經(jīng)低電壓閉鎖、可帶方向閉鎖）
反時限過流保護（可經(jīng)低電壓閉鎖）
兩段式零序I01過流（可帶方向閉鎖）/I01反時限過流保護
兩段式零序I02過流（可帶方向閉鎖）/I02反時限過流保護
低電壓保護（跳閘/告警）
過電壓保護（跳閘/告警）
零序過壓保護（跳閘/告警）
頻率保護（低頻減載/高頻保護）
頻率突變跳閘
有壓自動合閘
重合閘
后加速過流保護（可經(jīng)低電壓閉鎖）
過負荷跳閘/告警
PT斷線告警
控制回路斷線告警
檢同期
FC閉鎖
非電量跳閘/告警
CT斷線告警
檢修狀態(tài)閉鎖
通訊規(guī)約	ModBus-RTU、 TCP Modbus-RTU
IEC60870-5-103、 TCP IEC60870-5-103
通訊功能	雙RS485接口
雙以太網(wǎng)接口
輔助功能	故障錄波
GPS對時
2路4-20mA輸出

安裝方法

裝置采用面板嵌入式安裝，首先在屏體面板上按開孔尺寸開孔。再將裝置放入開孔中，直到裝置面板靠住機柜的面板。將支架放置于機柜面板的內(nèi)部（上下各有一個支架），旋轉(zhuǎn)4個固定螺絲，使裝置牢固固定在機柜面板上，然后蓋上4個翻蓋即可。（翻蓋上方有小缺口，拆卸時需用一字螺絲刀插入小缺口將翻蓋取下。）

3.2 APView500電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置

APView500電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置集諧波分析、波形采樣、電壓暫降/暫升/中斷、閃變監(jiān)測、電壓不平衡度監(jiān)測、事件記錄、測量控制等功能為一體。能夠滿足110kV及以下供電系統(tǒng)電能質(zhì)量監(jiān)測的要求，廣泛適用于化工、鋼鐵、冶金、醫(yī)院、數(shù)據(jù)中心、交通建筑等行業(yè)的電能質(zhì)量監(jiān)測。

技術參數(shù)

參數(shù)類型	指標
額定數(shù)據(jù)	工作電源	AC/DC220、AC/DC110V或DC48V，允許偏差±20％
交流電壓	57.74V/100V或220V/380V
交流電流	5A或1A
額定頻率	50Hz
功耗	整機功耗	≤15W
交流電壓回路	≤0.5VA/路
交流電流回路	≤0.5VA/路
工作環(huán)境	正常工作溫度	-10℃～+55℃
貯存溫度	-30℃～+80℃
相對濕度	5%～95%
大氣壓力	86kPa～106kPa
海拔	≤4000米，備注特殊處理≤5000米
防護等級	IP51

監(jiān)測精度

基本功能	精度
穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)	電壓合理值	±0.1%
電流合理值	±0.1%
有功、無功、視在功率	±0.2%
功率因數(shù)	±0.5%
電能	0.2級
電壓偏差	0.01%
頻率偏差	±0.001Hz
三相不平衡	電壓不平衡度	±0.15%
電流不平衡度	±1%
諧波(2-63次)	電壓諧波合理值	諧波大于1%標稱值：誤差小于5%設定值；諧波小于1%標稱值：誤差小于0.05%標稱電壓值
電流諧波合理值	諧波大于3%標稱值：誤差小于5%設定值；諧波小于3%標稱值：誤差小于0.15%標稱電壓值
間諧波(0.5-63.5次)	電壓間諧波合理值	諧波大于1%標稱值：誤差小于5%設定值；諧波小于1%標稱值：誤差小于0.05%標稱電壓值
電流間諧波合理值	諧波大于3%標稱值：誤差小于5%設定值；諧波小于3%標稱值：誤差小于0.15%標稱電壓值
電壓閃變	±5%
電壓波動	±0.5%
手動錄波及定時錄波	采樣點可設/周波
暫態(tài)數(shù)據(jù)	事件類型	電壓暫降	0.1%
電壓暫升	0.1%
短時中斷	0.1%
沖擊電流	0.1%
暫態(tài)事件錄波	1024點/周波
瞬態(tài)	電壓瞬態(tài)	20us
電流瞬態(tài)	20us
瞬態(tài)錄波	1024點/周波
對時	IRIG-B	對時精度：±0.1ms,時鐘守時精度±0.1ms/24h
SNTP	對時精度：±0.1ms,時鐘守時精度±0.1ms/24h

基本功能

基本功能
穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)	電壓、電流合理值	√
頻率顯示	√
基波相角及矢量圖	√
實時電壓電流波形顯示(顯示通道可配置)	√
有功、無功、視在功率、功率因數(shù)	√
正向有功、反向有功、正向無功、反向有功電能	√
電壓、電流序分量	√
電流、電壓不平衡度	√
電壓偏差	√
頻率偏差	√
峰值因子	√
諧波(2-63次)	電壓、電流諧波合理值	√
電壓、電流諧波含有率	√
電壓、電流諧波總畸變(THD)	√
電流總需求畸變(TDD)	√
電壓、電流諧波相角	√
K因子	√
奇次諧波畸變率	√
偶次諧波畸變率	√
各次諧波電能	√
各次諧波功率	√
間諧波(0.5-63.5次)	電壓、電流間諧波合理值	√
電壓、電流間諧波含有率	√
電壓閃變(短閃變、長閃變)	√
電壓波動	√
暫態(tài)數(shù)據(jù)	電壓中斷	√
電壓暫降	√
電壓暫升	√
瞬態(tài)	電壓瞬態(tài)	√
電流瞬態(tài)	√
事件記錄	暫態(tài)事件	暫態(tài)事件越限觸發(fā)	√
穩(wěn)態(tài)事件	穩(wěn)態(tài)事件越限觸發(fā)	√
工作日志	記錄裝置工作信息	√
事件記錄按照事件的時間標簽排序	√
故障錄波	事件觸發(fā)錄波	故障波形前后周期可設置	√
手動觸發(fā)錄波	錄波采樣點數(shù)可設置	√
定時觸發(fā)錄波	錄波采樣點數(shù)可設置	√
上位機觸發(fā)錄波	錄波采樣點數(shù)可設置	√
通訊	IEC61850	■
Modebus-RTU	√
Modebus-TCP	√
WebServer	√
打印機接口	√
對時	GPS對時(IRIG-B)	√
SNTP		√
手動對時		√
硬件資源	模擬量輸入AI	16個		■
干接點出口DO	16個	開關量出口接口用戶可自由配置	■
開關量輸入DI	22個	為無源接點，需要外接電源	■
USB接口	1個	用于維護與文件導出	√
RS485	2個		√
RS232	1個		√
GPS對時接口	1個		√
以太網(wǎng)接口	4個	面板1(維護)+背部3	√

注：√表示標配功能，■表示可選功能。

外形及開孔尺寸

本裝置為嵌入式安裝方式，可以集中安裝于控制室的屏或柜上，也可分散安裝于開關柜上。

4、典型方案

4.1 0.4kV光伏發(fā)電項目系統(tǒng)上圖

1、配電室上圖方案

一次系統(tǒng)上圖

方案設計

一次方案設計圖

4.2 10kV光伏發(fā)電項目系統(tǒng)上圖

1、配電室上圖方案

10kV市電一次系統(tǒng)圖

一次系統(tǒng)上圖

2、方案設計

一次方案設計圖

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光伏并網(wǎng)柜保護監(jiān)測解決方案

2、 光伏并網(wǎng)柜綜合監(jiān)測解決方案

3、 產(chǎn)品簡介