如今隨著分布式光伏發(fā)電憑借高效環(huán)保優(yōu)勢(shì)快速發(fā)展，但其電能質(zhì)量與并網(wǎng)安全至關(guān)重要。電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置實(shí)時(shí)管控電壓、電流等參數(shù)，保障電力穩(wěn)定；防孤島保護(hù)裝置在故障時(shí)快速斷網(wǎng)，防范設(shè)備與人身風(fēng)險(xiǎn)。二者協(xié)同作用，既預(yù)防系統(tǒng)故障、提升電網(wǎng)穩(wěn)定性，又優(yōu)化能源利用并提供數(shù)據(jù)支撐，是光伏項(xiàng)目安全高效運(yùn)行的核心保障。

關(guān)鍵詞：分布式光伏；電能質(zhì)量；電壓偏差；電壓波動(dòng)；諧波；防孤島保護(hù)

一. 解析項(xiàng)目案例

上海某汽車企業(yè)工廠是占地面積約為86萬(wàn)平方米還包括動(dòng)力電池和電機(jī)組裝車間以及一個(gè)研發(fā)中心。工廠采用了智能化的生產(chǎn)線和較新的制造技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)是一個(gè)集智能化、自動(dòng)化、高效化于一體的現(xiàn)代化工廠，為這個(gè)汽車品牌在全球的發(fā)展提供了重要的支撐。

本項(xiàng)目在原有的10/0.4kV系統(tǒng)上新增分布式光伏并網(wǎng)。配電系統(tǒng)原有高壓柜4臺(tái)、變壓器4臺(tái)、低壓柜31臺(tái)。本項(xiàng)目采用0.4kV并網(wǎng)，設(shè)計(jì)1#并網(wǎng)電和2#并網(wǎng)點(diǎn)，光伏并網(wǎng)接入位于原有低壓配電柜出線開(kāi)關(guān)，供電系統(tǒng)圖及并網(wǎng)柜位置如圖1所示。

圖1 配電系統(tǒng)一次系統(tǒng)圖

二. 項(xiàng)目實(shí)際需求

2.1 電能質(zhì)量不穩(wěn)定的問(wèn)題

光伏發(fā)電屬于清潔能源，但其電能質(zhì)量并不穩(wěn)定，由于光伏發(fā)電的不確定性可能會(huì)導(dǎo)致輸出功率的隨機(jī)波動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致電網(wǎng)頻率偏差、電壓暫升暫降、電壓短時(shí)中斷、電壓波動(dòng)與閃變等電能質(zhì)量問(wèn)題。同時(shí)光伏發(fā)電使用交直流逆變器，在此環(huán)節(jié)會(huì)產(chǎn)生諧波問(wèn)題，還伴隨直流分量流入供電系統(tǒng)。

這些電能質(zhì)量問(wèn)題可能會(huì)對(duì)工廠造成以下影響：

① 電壓波動(dòng)和閃變：可能會(huì)導(dǎo)致電機(jī)設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)定，影響生產(chǎn)線的正常運(yùn)行。

② 諧波污染：可能會(huì)干擾電子元件的正常工作，導(dǎo)致設(shè)備故障或損壞。

③ 電壓暫降和短時(shí)中斷：導(dǎo)致設(shè)備停機(jī)或損壞，影響生產(chǎn)線的正常運(yùn)行。

④ 頻率偏差：可能會(huì)影響電機(jī)設(shè)備的正常運(yùn)行，導(dǎo)致生產(chǎn)線的停滯或損壞。

通過(guò)在線電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置可以監(jiān)測(cè)、分析、評(píng)估監(jiān)測(cè)點(diǎn)的電能質(zhì)量，包括電能質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、電能質(zhì)量事件告警、錄波、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、評(píng)估分析等功能,及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決電能質(zhì)量問(wèn)題，提高光伏發(fā)電的效率和穩(wěn)定性，同時(shí)保障電力系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2 孤島效應(yīng)的問(wèn)題

在光伏項(xiàng)目中，孤島效應(yīng)是一個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題。當(dāng)電網(wǎng)側(cè)停電時(shí)，光伏側(cè)仍然處于正常發(fā)電狀態(tài)，并向電網(wǎng)側(cè)送電，形成了孤島效應(yīng)。這給電網(wǎng)側(cè)的檢修人員帶來(lái)了很大的安全威脅。防孤島保護(hù)裝置可以及時(shí)切斷光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)的連接，避免孤島效應(yīng)的產(chǎn)生，從而保護(hù)檢修人員的安全。此外，防孤島保護(hù)裝置還可以在電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，迅速切斷光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)的連接，避免設(shè)備受到損壞，并在故障解除后自動(dòng)恢復(fù)并網(wǎng)，確保了光伏項(xiàng)目的穩(wěn)定運(yùn)行。

本項(xiàng)目要求并網(wǎng)點(diǎn)具有低壓低于50%Un時(shí)0.1s閉鎖發(fā)電、檢有壓85%Un自動(dòng)并網(wǎng)功能，同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并網(wǎng)點(diǎn)電壓諧波、直流分量、電壓偏差等電能質(zhì)量。需要將1#并網(wǎng)點(diǎn)、2#并網(wǎng)點(diǎn)的電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率以及防孤島保護(hù)相關(guān)數(shù)據(jù)和電能質(zhì)量數(shù)據(jù)上傳至特斯拉220kV變電站，再通過(guò)站內(nèi)原有調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)上傳至調(diào)度中心。

2.3 光伏發(fā)電站項(xiàng)目還應(yīng)滿足以下相關(guān)規(guī)定

（1）根據(jù)《光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)定》GB/T 19964-2012的相關(guān)要求，光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)需要裝設(shè)滿足《電能質(zhì)量檢測(cè)設(shè)備通用要求》GB/T 19862-2005標(biāo)準(zhǔn)要求的A類電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置，并且監(jiān)測(cè)點(diǎn)需要放置在并網(wǎng)點(diǎn)。該裝置需要對(duì)光伏電站可能引起的諧波、電壓偏差、頻率偏差、電壓波動(dòng)和閃變、三相不平衡度、注入電網(wǎng)直流分量進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，并且需要具備通訊接口，能夠遠(yuǎn)傳電能質(zhì)量數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)需要通過(guò)綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)上傳至電能質(zhì)量檢測(cè)主站。

（2）根據(jù)《電能質(zhì)量評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則 三相電壓不平衡》DL_T 1375-2014的規(guī)定，接入公共連接點(diǎn)的每個(gè)用戶引該點(diǎn)負(fù)序電壓不平衡度允許值一般為1.3%，短時(shí)不超過(guò)2.6%。

（3）根據(jù)《電能質(zhì)量 供電電壓偏差》GBT12325-2008的規(guī)定，220 V單相供電電壓偏差為標(biāo)稱電壓的+7%，-10%。

（4）根據(jù)《光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)定》GB/T 19964-2012的相關(guān)要求，光伏發(fā)電站應(yīng)配置獨(dú)立的防孤島保護(hù)裝置，動(dòng)作時(shí)間應(yīng)不大于2s。防孤島保護(hù)還應(yīng)與電網(wǎng)側(cè)線路保護(hù)相配合。

綜合本次項(xiàng)目要求及相關(guān)規(guī)定，本次分布式光伏并網(wǎng)項(xiàng)目在原有供電系統(tǒng)上進(jìn)行改造，新增2個(gè)并網(wǎng)柜，需要在每個(gè)柜子中安裝一臺(tái)A類電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置APView-500PV對(duì)并網(wǎng)點(diǎn)電能質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，同時(shí)還需要安裝一臺(tái)防孤島保護(hù)裝置AM5SE-IS，當(dāng)發(fā)生孤島效應(yīng)時(shí)可以及時(shí)切斷并網(wǎng)柜斷路器，避免事故的發(fā)生具體配置方案如圖2及圖3所示。

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2.4 設(shè)備圖片與主要功能

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三. 現(xiàn)場(chǎng)安裝照片

本項(xiàng)目各類設(shè)備均就地安裝于開(kāi)關(guān)柜中，現(xiàn)場(chǎng)安裝圖片如下，目前裝置在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行正常。

四. 總結(jié)

分布式光伏作為綠色能源核心載體，其并網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性與電網(wǎng)安全緊密綁定，電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置、防孤島保護(hù)裝置是保障系統(tǒng)長(zhǎng)效可靠運(yùn)行的兩大核心設(shè)備。

光伏電站大量逆變?cè)O(shè)備易催生諧波、電壓波動(dòng)、閃變等電能質(zhì)量隱患，輕則影響發(fā)電效率，重則損毀機(jī)組。而防孤島保護(hù)裝置是電網(wǎng)運(yùn)維的安全防線。電網(wǎng)失電時(shí)光伏持續(xù)并網(wǎng)發(fā)電會(huì)形成孤島效應(yīng)，嚴(yán)重威脅檢修人員人身安全；裝置可毫秒級(jí)切斷光伏與電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)，規(guī)避孤島風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)在電網(wǎng)故障時(shí)快速隔離機(jī)組，防止設(shè)備沖擊損壞，待電網(wǎng)恢復(fù)正常后自動(dòng)重啟并網(wǎng)，兼顧安全與發(fā)電連續(xù)性。

伴隨新型電力系統(tǒng)建設(shè)提速，分布式光伏裝機(jī)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)張，兩套設(shè)備的配套價(jià)值愈發(fā)凸顯。二者協(xié)同構(gòu)筑光伏電站安全穩(wěn)定運(yùn)行屏障，持續(xù)提升并網(wǎng)電能品質(zhì)，為光伏項(xiàng)目降本增效、清潔能源規(guī)?；涞刂蔚讓颖Ｕ?，在新型電力系統(tǒng)發(fā)展進(jìn)程中具備廣闊應(yīng)用價(jià)值。