零盲区的配网分布式电源反孤岛智能装置研究与应用

付小平 陈明旭 陈敏志 袁楚楚 胡奕挺 黄镇

摘 要：孤岛可能会对系统、分布式发电机、用电设备以及维修人员造成一定的危害，因而孤岛检测与保护就十分重要。特殊情况下，传统的主动式和被动式反孤岛保护装置不能做到100%反孤岛，会向10kV线路反送电，严重威胁抢修或检修人员的安全，本文引入逆功率保护（功率方向保护）理念，设计出零盲区的低压分布式电源反孤岛保护装置。

关键词：分布式电源；零盲区；反孤岛保护

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.23.132

1 背景

近年来分布式发电蓬勃发展，其在电力系统的渗透率不断增加。在分布式发电诸多研究问题中，孤岛问题是人们关注的焦点之一。孤岛可能会对系统、分布式发电机、用电设备以及维修人员造成一定的危害，因而孤岛检测与保护就十分重要，它是研究孤岛问题的核心。 通过对几种常用的孤岛检测方法进行比较、分析可以发现，各种检测方法都有不完善的方面，存在着死区和误动的可能。针对特殊情况下出现的逆变器输出功率和负载功率平衡运行而无法检测出孤岛的死区现象，提出一种基于逆功率保护的新型低压反孤岛保护策略，采用低压反孤岛装置，装置的判别机制自动判别是否加入自适应可变负载，从而破坏分布式发电系统孤岛平衡运行的条件，最终实现反孤岛功能。

2 现状分析

经查新，成熟的反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，但是当分布式电源的发电功率大于等于当前台区用电功率时，即分布式电源就可以独立给台区供电，反孤岛保护装置两侧的电压、电流、频率、初相角就一致。

10kV线路是否已停电，从而无法断开并网点开关，形成“孤岛”，同时向10kV线路反送电，严重威胁抢修或检修人员的安全。

10kV出线开关跳闸，分布式电源的发电容量可以带起整条线，电压和频率的参数都正常，此时常规保护判断不出是否形成孤岛，所以不会命令并网开关跳开。

3 设计方案

本反孤岛保护装置分为2个模块：常规保护模块和逆功率保护模，其中常规保护模块需要需要采集三相电压和二相电流信号，实现的功能如下：

（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。

逆功率保护模块的功能如下：

（1）在电网电压变化为额定电压的±10%范围内，频率变化为额定频率的±5%范围内装置能正常工作。（2）逆功率继电器电源：400V 50Hz/60Hz AC两相 ，功耗2VA 额定输入电流5A AC两相功耗1A。（3）当并联运行机组的逆功率值达额定的3-15%（连续可调）延时3-10秒（连续可调），逆功率继电器动作。（4）逆功率继电器负载能力：10A，240V AC200MA，250V DC （电阻负载）。

4 应用效果

（1）当光伏本侧或者电网侧任何一侧失电的时候，防孤岛保护装置都会迅速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，避免事故进一步扩大。（3）装置带有失压跳闸、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。

5 结束语

本文研究的零盲区的低壓分布式电源反孤岛保护装置研究与应用，解决了大量分布式电源发生孤岛运行后的快速离网问题，为促成分布式电源的大面积并网打下坚实基础。

参考文献：

[1]杨晨悦.分布式发电孤岛检测与保护方法研究[D].安徽工程大学，2016.

[2]杨晨悦，葛愿，吴顺风，陈晓宇.用于分布式发电的低压反孤岛保护策略[J].电力电子技术，2015，49（12）：35-38.