安科瑞 李雨轩
光伏并网柜综合监控解决方案
在光伏并网柜的运行过程中，电网侧电压和频率的波动会对电站产生影响，负荷过高，电网侧反向送电，不仅会损坏电网设备，还会威胁维护人员的生命安全。谐波问题是光伏发电的主要问题。光伏发电采用交流和直流逆变器。由于逆变器通过半导体功率开关的开关将直流转换为交流，因此在此链接中会产生谐波问题。此外，由于光伏项目的不确定性，输出功率随机波动，导致电网频率偏差、电压波动和闪变。
针对上述情况，本解决方案采用防孤岛保护装置收集并网电压、频率、电网进线电流等信号。当发生孤岛现象时，并网点应迅速切除，使本站与电网侧快速分离。同时配备电能质量在线监测装置，实时监测电压谐波、电压波动与闪变、频率偏差、电压不平衡、电压暂降/暂升/短时中断等。通过这两种设备在光伏并网柜中的使用，为电网的可靠运行提供保障。本解决方案的设备配置方案如表所示
| 装置名称 |
产品型号 |
应用功能 |
| 防孤岛保护装置 |
AM5SE-IS |
逆功率保护、频率突变跳闸、压力自动合闸等保护功能 |
| 电能质量在线监测装置监测装置 |
APView500 |
并网柜的电能质量监测包括电压谐波、电压波动和闪变、频率偏差、电压不平衡、电压暂降/暂升/短时中断 |
光伏并网柜简介
分布式并网光伏系统是一种新型、环保、长期发展前景的发电系统，利用光伏组件将太阳能直接转化为电能，能在一定程度上保证发电的稳定性、可靠性和质量。该系统在用户所在地或附近建设和运行，以用户侧自发自用、多余电量上网、配电网系统平衡调节为特征。它可以逐步解决附近用户的用电问题，并通过并网实现供电差额的补偿和交付。光伏电源位于用户侧，能有效减少对电网供电的依赖，减少线路损耗。光伏电池作为建筑材料，借助建筑表面有效增加光伏电站的占地面积。分布式光伏发电系统规模小，可根据实际要求建设，建设区域选择性大，未来能源综合利用发展空间大。
并网柜主要由刀闸、断路器及相关控制元件组成。由于称为并网柜，因为它与发电机系统和电网系统相连，并配备了完整的并网保护装置。 光伏并网柜作为光伏电站的总出口存在于光伏系统中，是连接光伏电站和电网的配电装置，可保护和测量光伏发电总量，方便故障维护管理，提高发电系统的安全性和经济效益。具有失压分闸、压力合闸、过流保护、过电压保护、岛屿保护、逆流保护、谐波处理、无功补偿等综合保护功能，显示光伏发电系统运行参数和状态指示，广泛应用于光伏发电系统，光伏并网逆变器可形成完整的光伏发电系统解决方案
产品简介
AM5SE-IS微机保护装置
AM5SE-IS防孤岛保护装置主要适用于35kV、10kV及低压380V光伏发电、燃气发电等新能源并网供电系统。当发生岛屿现象时，可以快速切断并网点，快速分离电站和电网侧，确保整个电站及相关维护人员的生命安全。
技术参数
| 参数类型 |
指标 |
|
| 额定数据 |
工作电源 |
AC/DC 220V或AC/DC 110V，允许偏差±20％ |
| 交流电压 |
380V/220V或100V/57.74V |
|
| 交流电流 |
5A或1A |
|
| 额定频率 |
50Hz/span>或60Hz |
|
| 功耗 |
整机功耗 |
≤15W |
| 交流电压回路 |
≤0.5VA/相（100V） |
|
| 交流电流回路 |
≤0.5VA/相（5A） |
|
| 定值误差 |
电流/电压定值误差 |
≤±3% |
| 频率定值误差 |
≤±0.02Hz |
|
| 定时限时间误差 |
2s内, ≤±40ms；>2s, ≤2%整定值±40ms |
|
| 反时限时间误差 |
≤±5或±40ms |
|
| 测量精度 |
模拟量精度 |
电流、电压、功率因数<0.5%，功率<0.5%，频率≤0.1Hz |
| 顺序记录分辨率（SOE） |
实验条件下：2ms；通常条件下：1ms |
|
| 遥脉分辨率 |
≤2ms |
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| 功耗 |
运行温度 |
-10℃～+55℃ |
| 存储温度 |
-25℃～+70℃ |
|
| 相对湿度 |
相对湿度≤95% |
|
| 大气压力 |
86～110kPa |
|
主要功能
| 型号 |
AM5SE-IS |
| 电流采集 |
8 |
| 电压采集 |
6 |
| 开关量采集 |
20 |
| 继电器输出 |
10 |
| 保护功能 |
三段式过流保护（可经低电压闭锁、可带方向闭锁） |
| 反时限过流保护（可经低电压闭锁） |
|
| 两段式零序I01过流（可带方向闭锁）/I01反时限过流保护 |
|
| 两段式零序I02过流（可带方向闭锁）/I02反时限过流保护 |
|
| 低电压保护（跳闸/告警） |
|
| 过电压保护（跳闸/告警） |
|
| 零序过压保护（跳闸/告警） |
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| 频率保护（低频减载/高频保护） |
|
| 频率突变跳闸 |
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| 有压自动合闸 |
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| 重合闸 |
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| 后加速过流保护（可经低电压闭锁） |
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| 过负荷跳闸/告警 |
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| PT断线告警 |
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| 控制回路断线告警 |
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| 检同期 |
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| FC闭锁 |
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| 非电量跳闸/告警 |
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| CT断线告警 |
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| 检修状态闭锁 |
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| 通讯规约 |
ModBus-RTU、 TCP Modbus-RTU |
| IEC60870-5-103、 TCP IEC60870-5-103 |
|
| 通讯功能 |
双RS485接口 |
| 双以太网接口 |
|
| 辅助功能 |
故障录波 |
| GPS对时 |
|
| 2路4-20mA输出 |
外形及开孔尺寸
安装方法
装置采用面板嵌入式安装，首先在屏体面板上按开孔尺寸开孔，如图1。再将装置按图2所示放入开孔中，直到装置面板靠住机柜的面板。将支架放置于机柜面板的内部（上下各有一个支架），如图3，旋转4个固定螺丝，使装置牢固固定在机柜面板上，最后盖上4个翻盖即可。（翻盖上方有小缺口，拆卸时需用一字螺丝刀插入小缺口将翻盖取下。）
APView500电能质量在线监测装置
APView500电能质量在线监测装置集谐波分析、波形采样、电压暂降/暂升/中断、闪变监测、电压不平衡度监测、事件记录、测量控制等功能为一体。能够满足110kV及以下供电系统电能质量监测的要求，广泛适用于化工、钢铁、冶金、医院、数据中心、交通建筑等行业的电能质量监测。
技术参数
| 参数类型 |
指标 |
|
| 额定数据 |
工作电源 |
AC/DC220、AC/DC110V或DC48V，允许偏差±20％ |
| 交流电压 |
57.74V/100V或220V/380V |
|
| 交流电流 |
5A或1A |
|
| 额定频率 |
50Hz |
|
| 功耗 |
整机功耗 |
≤15W |
| 交流电压回路 |
≤0.5VA/路 |
|
| 交流电流回路 |
≤0.5VA/路 |
|
| 工作环境 |
正常工作温度 |
-10℃～+55℃ |
| 极限工作温度 |
-20℃～+70℃ |
|
| 贮存温度 |
-30℃～+80℃ |
|
| 相对湿度 |
5%～95% |
|
| 大气压力 |
86kPa～106kPa |
|
| 海拔 |
≤4000米，备注特殊处理≤5000米 |
|
| 防护等级 |
IP51 |
|
监测精度
基本功能
| 基本功能 |
||||
| 稳态数据 |
电压、电流有效值 |
√ |
||
| 频率显示 |
√ |
|||
| 基波相角及矢量图 |
√ |
|||
| 实时电压电流波形显示(显示通道可配置) |
√ |
|||
| 有功、无功、视在功率、功率因数 |
√ |
|||
| 正向有功、反向有功、正向无功、反向有功电能 |
√ |
|||
| 电压、电流序分量 |
√ |
|||
| 电流、电压不平衡度 |
√ |
|||
| 电压偏差 |
√ |
|||
| 频率偏差 |
√ |
|||
| 峰值因子 |
√ |
|||
| 谐波 (2-63次) |
电压、电流谐波有效值 |
√ |
||
| 电压、电流谐波含有率 |
√ |
|||
| 电压、电流谐波总畸变(THD) |
√ |
|||
| 电流总需求畸变(TDD) |
√ |
|||
| 电压、电流谐波相角 |
√ |
|||
| K因子 |
√ |
|||
| 奇次谐波畸变率 |
√ |
|||
| 偶次谐波畸变率 |
√ |
|||
| 各次谐波电能 |
√ |
|||
| 各次谐波功率 |
√ |
|||
| 间谐波 (0.5-63.5次) |
电压、电流间谐波有效值 |
√ |
||
| 电压、电流间谐波含有率 |
√ |
|||
| 电压闪变(短闪变、长闪变) |
√ |
|||
| 电压波动 |
√ |
|||
| 暂态数据 |
电压中断 |
√ |
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| 电压暂降 |
√ |
|||
| 电压暂升 |
√ |
|||
| 瞬态 |
电压瞬态 |
√ |
||
| 电流瞬态 |
√ |
|||
| 事件记录 |
暂态事件 |
暂态事件越限触发 |
√ |
|
| 稳态事件 |
稳态事件越限触发 |
√ |
||
| 工作日志 |
记录装置工作信息 |
√ |
||
| 事件记录按照事件的时间标签排序 |
√ |
|||
| 故障录波 |
事件触发录波 |
故障波形前后周期可设置 |
√ |
|
| 手动触发录波 |
录波采样点数可设置 |
√ |
||
| 定时触发录波 |
录波采样点数可设置 |
√ |
||
| 上位机触发录波 |
录波采样点数可设置 |
√ |
||
| 通讯 |
IEC61850 |
■ |
||
| Modebus-RTU |
√ |
|||
| Modebus-TCP |
√ |
|||
| WebServer |
√ |
|||
| 打印机接口 |
√ |
|||
| 对时 |
GPS对时(IRIG-B) |
√ |
||
| SNTP |
√ |
|||
| 手动对时 |
√ |
|||
| 硬件资源 |
模拟量输入AI |
16个 |
■ |
|
| 干接点出口DO |
16个 |
开关量出口接口用户可自由配置 |
■ |
|
| 开关量输入DI |
22个 |
为无源接点，需要外接电源 |
■ |
|
| USB接口 |
1个 |
用于维护与文件导出 |
√ |
|
| RS485 |
2个 |
√ |
||
| RS232 |
1个 |
√ |
||
| GPS对时接口 |
1个 |
√ |
||
| 以太网接口 |
4个 |
面板1(维护)+背部3 |
√ |
|
典型方案
0.4kV光伏发电项目系统上图
配电室上图方案
方案设计
10kV光伏发电项目系统上图
配电室上图方案
方案设计