光伏发电站防孤岛保护动作时限整定

光伏发电站防孤岛保护动作时限整定

王昆新

（中国能源建设集团云南省电力设计院有限公司，云南昆明６５００５１

）摘　要：文章介绍了光伏发电站的“孤岛”现象、装设防“孤岛”保护的原则，以及防“孤岛”保护动作

时限的整定方法。

关键词：光伏发电站；保护动作时限

Ａｎｔｉ－ｉｓｌａｎｄｉｎｇ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　Ａｃｔｉｏｎ　Ｔｉｍｅ　Ｓｅｔｔｉｎｇ　

ｏｆ　Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　ＳｔａｔｉｏｎＷＡＮＧ　Ｋｕｎｘｉｎ

（Ｃｈｉｎａ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｇｒｏｕｐ　Ｙｕｎｎａｎ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｋｕｎｍｉｎｇ　

６５００５１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｉｓｌａｎｄｉｎｇ　ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ　ｏｆ　ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　ｐｏｗｅｒ　ｓｔａｔｉｏｎｓ，ｔｈｅ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ｉｎｓｔａｌｌｉｎｇ　

ｉｎｄｅ－ｐｅｎｄｅｎｔ　ａｎｔｉ－ｉｓｌａｎｄｉｎｇ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｅｔｔｉｎｇ　ｏｆ　ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ　ａｎｔｉ－ｉｓｌａｎｄｉｎｇ　

ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ａｃｔｉｏｎ　ｔｉｍｅ．Ｋｅｙ　

ｗｏｒｄｓ：ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　ｐｏｗｅｒ　ｓｔａｔｉｏｎ；ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ　ａｃｔｉｏｎ　ｔｉｍｅ收稿日期：２０１９－０２－１

２作者简介：王昆新（１９６４－），高级工程师，从事电力系统继电保护及安全自动装置设计工作。

０引言

光伏发电站是利用太阳能电池直接将太阳能转换成电能的电站，它的主要部件是太阳能电池、逆变器、变压器，以及相关辅助设备，其特点是可靠性高、使用寿命长、不污染环境、能发电又能并网运行。目前大量光伏发电站接入电网，光伏发电站的运行关系着电网的安全运行，为此国家颁布《光伏发电站接入电力系统技术规定》来规范光伏发电站的接入。本文根据国家对光伏发电站接入电力系统技术的规定，提出的防孤岛保护装置动作时限的建议，在保证电网安全运行的前提下，充分利用光伏发电站低电压穿越能力多发电。

１光伏孤岛的危害及其防范措施

当大电网出现停电事故时，部分电网和主电网断开，而这部分电网完全由光伏系统来供电，光伏发电站发电与所供电网负荷的功率相匹配时，容易出现自给自足的发电状态，从而出现“孤岛效应”。“孤岛效应”对设备和人员的安全存在重大隐患，体现在：当检修人员停止电网的供电，并对电力线路和电力设备进行检修时，若并网太阳能电站的逆变器仍继续供电，会造成检修人员伤亡事故；当因电网故障造成停电时，若并网逆变器仍继续供电，一旦电网恢复供电，电网电压和并网逆变器的输出电压在相位上可能存在较大差异，会在这一瞬间产生很大的冲击电流，从而损坏设备。孤岛区域的供电电压与频率的不稳定也会对用电设备带来破坏，干扰电网的正常合闸，因此光

伏发电站的逆变器通常具有防止孤岛效应的功能。逆变器一般采用两种技术来检测孤岛效应：被动技术是通过检测逆变器交流输出端的电压和频率的变化来判断孤岛效应的，但对于平衡负载很好时通电和重新通电两种情况下的孤岛防止还不够充分，还必须采用主动技术检测孤岛效应；主动技术是利用样本频率的移位、流过电流的阻抗监测、相位跳跃和谐波的监控、正反馈方法，或对不稳定电流和相位的控制等技术来检测孤岛效应。逆变器采用两种技术防止孤岛效应，以实现可靠解除孤岛。

一个光伏发电站有若干台逆变器，任一台逆变器防孤岛功能的丧失，都将导致整个站丧失防孤岛功能。为了提高光伏发电站防孤岛的可靠性，国家在《

光伏发电站接入电力系统技术规定》（ＧＢ／Ｔ　１９９６４－２０１２）一文中，明确规定通过１０ｋＶ及以上电压等级接入公共电网的光伏发电站应配置的防孤岛保护装置。该装置接入并网点电气模拟量以及断路器开关量，当电网发生故障，可以快速切除并网点断路器，使光伏发电站与电网迅速脱离，避免出现孤岛现象，从而保证整个电站和相关维护人员的生命安全。防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、频率突变等保护功能。

２的防孤岛保护装置动作时限

的防孤岛保护装置动作时限整定需考虑光伏发电站所具有的低电压穿越能力，以及光伏发电站接入电网的电压等级，具体如下：

（１

）光伏发电站的低电压穿越能力。当电网出现故障，电压降低时，为防止出现大量的光伏发电站脱网，进而影响电网安全稳定运行，《光伏发电站接入电力系统技术规定》一文明确要求，通过１０ｋＶ及

８３１电工技术　新能源

DOI:10.19768/j.cnki.dgjs.2019.14.059

以上电压等级接入公共电网的光伏发电站应具有低电压穿越能力（如图１所示），即：光伏发电站并网点电压跌到０时，光伏发电站应能不脱网连续运行０．１５ｓ；光伏发电站并网点电压跌至２０％额定电压时能够保证不脱网连续运行０．６２５ｓ

；光伏发电站并网点电压跌到曲线１以下时，光伏发电站应能从电网切除

。

图１光伏发电站的低电压穿越能力要求Ｆｉｇ．１Ｌｏｗ　ｖｏｌｌａｇｅ　ｒｉｄｅ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｒｅｑ

ｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　ｆｏｒｐ

ｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　ｐｏｗｅｒ　ｓｔａｔｉｏｎｓ（２

）的防孤岛保护装置动作时限。的防孤岛保护装置动作时限与光伏发电站规模大小有直接的关系。

①大型光伏发电站。３

５ｋＶ及以上电压等级输电线接入电网，输电线配置光纤电流差动保护，并网输电线故障，线路保护动作，跳开并网点断路器，孤岛保护装置可作为一个后备保护使用，在满足并网输电线电网侧重合闸动作时限配合要求的前提下，其动作时限ｔｓ≥０．６２５ｓ，为避免相邻线路故障（如图２所示），将光伏发电站误切除，以便充分使用光伏发电站低电压穿越能力多发电，同时保证电网的安全运行。

②中型光伏发电站。１

０～３５ｋＶ电压等级输电线接入电网，并网输电线配置光纤电流差动保护，的孤岛

保图２光伏发电站并网相邻线故障图

Ｆｉｇ．２Ｆａｕｌｔ　ｄｉａｇｒａｍ　ｏｆ　ａｄｊａｃｅｎｔ　ｇ

ｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ　ｌｉｎｅｏｆ　ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　ｐ

ｏｗｅｒ　ｓｔａｔｉｏｎ护装置可作为一个后备保护，其动作时限ｔｓ≥０．６２５ｓ；若并网输电线配置一般的阶段式电流保护，输电线故障如图３所示，由于光伏发电站提供的短路电流小，并网输电线

保护可能不动作，的孤岛保护装置动作时限ｔｓ＝０ｓ，孤岛保护装置可作为并网输电线主保护使用

。

图３光伏发电站并网线故障图

Ｆｉｇ．３Ｆａｕｌｔ　ｄｉａｇｒａｍ　ｏｆ　ｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ　ｌｉｎｅ　ｏｆ　ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　ｐ

ｏｗｅｒ　ｓｔａｔｉｏｎ３结语

光伏发电站的防孤岛保护装置动作时限整定需综合考虑光伏发电站所具有的低电压穿越能力，以及光伏发电站接入电网的并网线保护配置，选择合适的定值，以保证电网的安全运行，同时光伏发电站还可多发电。

参考文献

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（上接第１２３页）

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