光伏并網防孤島保護裝置是防止電網因故障或檢修斷電時，光伏系統繼續向局部電網供電形成“孤島”，從而保障電網安全、設備安全及人員安全的關鍵設備。以下從其核心功能、技術原理、應用場景及設置要點四方面展開說明：

一、核心功能

1. 孤島快速檢測與切除

• 實時監測電網電壓、頻率、相位等參數，當檢測到孤島特征（如電壓/頻率偏移超閾值、相位突變）時，立即斷開并網斷路器，確保光伏系統與電網隔離。

• 動作時間：通常要求≤2秒（部分標準如IEEE 1547要求≤0.16-2秒），以最大限度減少對維修人員的威脅。

2. 多重保護功能

• 過電壓/低電壓保護：當電壓超過額定值±10%或低于下限時跳閘。

• 頻率異常保護：頻率超出49.5-50.5Hz范圍時動作。

• 逆功率保護：防止光伏系統向電網倒送電。

• 外部聯跳：與上級開關聯動，實現快速隔離。

• 故障錄波：記錄故障前后電氣參數，輔助事后分析。

3. 自動重合閘與恢復

• 電網恢復后，自動檢測電壓/頻率正常后合閘，減少人工干預。

二、技術原理

1. 被動式檢測

• 電壓/頻率監測：通過閾值比較判斷電網狀態。例如，電壓跌落超20%或頻率偏移超0.5Hz時觸發保護。

• 相位監測：檢測分布式發電系統與電網的相位差，孤島時相位可能脫節。

2. 主動式檢測

• 頻率偏移（AFD）：逆變器主動注入微小頻率偏差（如±0.5Hz），若電網正常則偏差被吸收；孤島時偏差累積至觸發保護。

• 功率擾動：周期性調整輸出功率，觀察電網響應。孤島時擾動無法被吸收，參數異常變化。

• 阻抗測量：注入高頻信號檢測電網阻抗，孤島時阻抗顯著降低。

3. 結合被動與主動檢測

• 高級裝置同時采用兩種方法，提高檢測準確性和響應速度。例如，被動檢測先觸發，主動檢測確認后動作。

三、應用場景

1. 大型光伏電站

• 在35kV、10kV及低壓380V并網系統中，防孤島裝置與逆變器聯動，實現全站快速隔離。例如，安科瑞AM5SE-IS裝置支持三段式過流保護、反時限過流保護等，適用于高壓場景。

2. 分布式光伏項目

• 戶用或工商業屋頂光伏通過防孤島控制柜實現多戶并網保護。例如，5千瓦以下系統可采用集中式防孤島裝置，降低成本。

3. 微電網與儲能系統

• 在離網/并網切換時，防孤島裝置確保微電網穩定運行，避免因孤島導致電壓/頻率波動。

四、設置要點

1. 參數閾值設定

• 根據電網標準（如GB/T 19964-2012）設置電壓、頻率保護閾值。例如，低電壓保護定值可設為額定電壓的80%，頻率下限定為49.5Hz。

2. 主動檢測擾動強度

• 注入的擾動信號需足夠小以避免影響電能質量，同時足夠大以被可靠檢測。例如，AFD擾動幅度通常≤0.5Hz。

3. 通信與聯鎖

• 與上級電網監控系統通信，獲取停電信號并快速響應。例如，通過Modbus或IEC 61850協議實現數據交互。

4. 裝置安裝與調試

• 防孤島裝置通常安裝于并網柜內，與斷路器、PT/CT等設備協同工作。調試時需模擬孤島場景，驗證動作時間及準確性。

5. 定期維護與測試

• 定期檢查裝置采樣精度（如采用16位AD芯片確保0.2級精度）、出口繼電器可靠性，并通過RLC模擬負載測試驗證性能。

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