簡(jiǎn)婷

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

一、為什么必須防孤島? 

1.防止電氣設(shè)備損壞 當(dāng)分布式電源（如光伏、儲(chǔ)能）與主網(wǎng)斷開(kāi)后形成 “孤島”，由于缺乏主網(wǎng)的調(diào)控，電壓、頻率會(huì)大 幅漂移。比如電壓可能從 220V 飆升至 280V，頻率 偏離 50Hz的標(biāo)準(zhǔn)值，進(jìn)而導(dǎo)致電機(jī)、逆變器、UPS 等設(shè)備燒毀；逆變器之間還可能形成環(huán)流，引發(fā)設(shè) 備損傷甚至火災(zāi)。 

2.避免電網(wǎng)重合閘的沖擊 電網(wǎng)斷電后會(huì)嘗試自動(dòng)重合閘（恢復(fù)供電），若此 時(shí)區(qū)域仍處于孤島運(yùn)行狀態(tài)，孤島電壓與主網(wǎng)電壓 相位不同，重合閘瞬間會(huì)產(chǎn)生巨大沖擊電流，情況下會(huì)造成斷路器跳閘、變壓器損壞、逆變器炸 機(jī)。

二、為何光伏和儲(chǔ)能尤其需要防孤島？ 

光伏逆變器白天會(huì)自動(dòng)并網(wǎng)發(fā)電，儲(chǔ)能系統(tǒng)具備儲(chǔ) 電、放電能力，兩者結(jié)合的“光儲(chǔ)一體機(jī)”在電網(wǎng) 停電時(shí)，很可能繼續(xù)輸出電能。若沒(méi)有防孤島機(jī) 制，它們會(huì)誤判系統(tǒng)正常而持續(xù)供電，這在實(shí)際事 故中已多次引發(fā)誤上電、電氣火災(zāi)和人身傷害。 三、防孤島與儲(chǔ)能“停電供電”不沖突 安全的解決方案是“防孤島+并離網(wǎng)自動(dòng)切換” 協(xié) 同工作: 電網(wǎng)正常時(shí)，系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行; 電網(wǎng)斷電時(shí)，防孤島功能讓逆變器立即斷開(kāi)與電網(wǎng) 的連接，同時(shí)通過(guò) ATS（自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)）或微網(wǎng)控 制器快速切換到離網(wǎng)模式，儲(chǔ)能逆變器繼續(xù)為冰 箱、照明等家庭負(fù)載供電，光伏系統(tǒng)也能通過(guò)儲(chǔ)能 逆變器維持微網(wǎng)電壓.實(shí)現(xiàn)“停申不斷電”（切換過(guò)程僅 20ms~200ms，用戶(hù)幾乎無(wú)感知）。

三、防孤島的實(shí)現(xiàn)原理 

逆變器無(wú)法直接“看到”電網(wǎng)是否斷開(kāi)，需通過(guò)電 壓、電流、頻率特性來(lái)推斷，主要有兩類(lèi)檢測(cè)機(jī) 制: 

1.被動(dòng)檢測(cè) 不主動(dòng)干擾系統(tǒng)，僅通過(guò)監(jiān)測(cè)電氣量的自然變化判 斷電網(wǎng)狀態(tài)。優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、對(duì)電能質(zhì)量影響 ??；缺點(diǎn)是對(duì)“輕載孤島”（發(fā)電與負(fù)載功率幾乎 平衡）不敏感，存在漏檢風(fēng)險(xiǎn)。

2.主動(dòng)檢測(cè) 逆變器主動(dòng)向輸出信號(hào)中注入“微小擾動(dòng)”，通過(guò) 系統(tǒng)響應(yīng)判斷是否與電網(wǎng)相連。優(yōu)點(diǎn)是對(duì)輕載孤島 檢測(cè)可靠性高；缺點(diǎn)是算法復(fù)雜，可能輕微影響電 能質(zhì)量（如諧波），多逆變器并聯(lián)時(shí)協(xié)調(diào)難度大。 實(shí)際應(yīng)用中，逆變器多采用“被動(dòng)+主動(dòng)”的混合 檢測(cè)策略：平時(shí)以被動(dòng)檢測(cè)為主（實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電壓、 頻率），當(dāng)檢測(cè)到可疑異常時(shí)，啟動(dòng)主動(dòng)檢測(cè)邏輯 注入微擾，若確認(rèn)電網(wǎng)不存在，立即觸發(fā)脫網(wǎng)。 簡(jiǎn)言之，“防孤島”的核心目的不是限制發(fā)電，而 是確保電網(wǎng)停電時(shí)，分布式電源能立即停止并網(wǎng)輸出，從而保障電網(wǎng)安全、人身安全與設(shè)備安全。

  在電力系統(tǒng)中，孤島效應(yīng)是一個(gè)不容忽視的安全隱患。這一現(xiàn)象通常發(fā)生在電網(wǎng)因故障或其他原因斷電時(shí)，原本接入電網(wǎng)的分布式發(fā)電系統(tǒng)，如太陽(yáng)能電站和風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，若未能及時(shí)與電網(wǎng)斷開(kāi)連接，會(huì)繼續(xù)向周邊部分用電負(fù)荷供電。這種情況好比在停電的“海洋"中形成了一個(gè)電力“孤島"，不僅可能導(dǎo)致電力檢修人員誤判線(xiàn)路狀態(tài)，帶來(lái)安全風(fēng)險(xiǎn)，還可能對(duì)發(fā)電設(shè)備和用戶(hù)設(shè)備造成損害。

  為了有效應(yīng)對(duì)孤島效應(yīng)，防孤島保護(hù)裝置應(yīng)運(yùn)而生。該裝置在電網(wǎng)斷電時(shí)能夠迅速切斷分布式電源與電網(wǎng)的連接，防止分布式電源單獨(dú)向局部電網(wǎng)供電，從而消除安全隱患。同時(shí)，它還能保障維修人員的安全，避免其因誤以為線(xiàn)路沒(méi)電而進(jìn)行操作導(dǎo)致的觸電風(fēng)險(xiǎn)。防孤島保護(hù)裝置還能保護(hù)用電設(shè)備和發(fā)電設(shè)備自身，防止因孤島運(yùn)行時(shí)電壓、頻率等電能質(zhì)量參數(shù)不穩(wěn)定而造成的損害。

  在眾多防孤島保護(hù)裝置中，安科瑞的AM5SE-IS裝置以其的性能脫穎而出。該裝置適用于35kV、10kV及低壓380V光伏發(fā)電、燃?xì)獍l(fā)電等新能源并網(wǎng)供電系統(tǒng)，具備逆功率保護(hù)、頻率保護(hù)、頻率突變跳閘、有壓自動(dòng)合閘、三段式過(guò)流保護(hù)以及反時(shí)限過(guò)流保護(hù)等多重保護(hù)功能。其設(shè)計(jì)嚴(yán)格遵循相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)檢測(cè)到逆向電流超過(guò)額定輸出的5%時(shí)，能在2秒內(nèi)自動(dòng)降低出力或停止向電網(wǎng)線(xiàn)路送電，確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

  孤島是指電壓不穩(wěn)定且無(wú)功功率不足或電網(wǎng)發(fā)生失電情況而產(chǎn)生的孤島現(xiàn)象。孤島一旦發(fā)生將會(huì)造成對(duì)電力系統(tǒng)的嚴(yán)重危害，對(duì)設(shè)備安全造成極大影響。防孤島保護(hù)裝置在電網(wǎng)側(cè)或者光伏本側(cè)任一側(cè)失電的時(shí)候，都會(huì)迅速向并網(wǎng)斷路器發(fā)出跳閘信號(hào)，讓斷路器分閘，保護(hù)光伏兩側(cè)檢修人員的生命安全。

四、光伏并網(wǎng)防孤島保護(hù)裝置解決方案

  通過(guò)Acrel-1000DP分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)即可對(duì)用戶(hù)光伏發(fā)電、用電進(jìn)行集中監(jiān)控、統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一運(yùn)維，滿(mǎn)足用戶(hù)可靠、安全、節(jié)約、高*、有序用電的要求。對(duì)用戶(hù)提供運(yùn)維服務(wù)，實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)，信息互通，打破信息孤島；根據(jù)用電設(shè)備負(fù)荷重要性分級(jí)管理，錯(cuò)峰有序用電。

光伏并網(wǎng)防孤島保護(hù)裝置

  逆功率防孤島保護(hù)是對(duì)分布式光伏電站有著重要影響的方面。當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)電壓高、電壓低、頻率高、頻率低等故障時(shí)，防孤島保護(hù)裝置能及時(shí)檢測(cè)到異常使得光伏并網(wǎng)開(kāi)關(guān)能及時(shí)響應(yīng)并跳閘。當(dāng)電網(wǎng)恢復(fù)正常時(shí)，并網(wǎng)開(kāi)關(guān)要能夠自動(dòng)合閘。這樣的目的是在為了在電網(wǎng)不受太大影響的情況下，盡可能保證光伏的發(fā)電效率。

產(chǎn)品特點(diǎn)：

1）高性能的硬件平臺(tái)

2）統(tǒng)一的硬件設(shè)計(jì)和完善的保護(hù)功能

3）豐富的接口資源

4）人性化

5） 透明化

6）可靠性設(shè)計(jì)

主要功能：

低頻減載、高頻保護(hù)、低電壓保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)、逆功率保護(hù)、頻率突變跳閘、有壓自動(dòng)合閘、檢同期

接線(xiàn)及安裝

光伏并網(wǎng)防孤島保護(hù)裝置接線(xiàn)：

光伏并網(wǎng)防孤島保護(hù)裝置安裝：

光伏并網(wǎng)防孤島保護(hù)裝置實(shí)際安裝

作者簡(jiǎn)介：簡(jiǎn)婷，女，本科，現(xiàn)就職于安科瑞電氣股份有限公司