摘要：全球對可再生能源的關注增加，推動了分布式光伏發電系統的普及。這些系統因環保和靈活性而受到青睞，有助于解決能源和環境問題。電能質量在線監測裝置和防孤島保護裝置在這些項目中至關重要。監測裝置實時跟蹤電壓和電流，保障電能質量；防孤島裝置則在故障時切斷連接，保護人員和設備安全。本文將探討這些裝置在分布式光伏發電系統中的應用，包括預防故障、提升穩定性、優化能源使用和提供數據支持。

1 項目概況

上海特斯拉超級工廠位于浦東新區，占地約86萬平方米，主要生產Model 3和Model Y車型，以及動力電池和電機。該工廠具備智能化生產線和先進制造技術，集智能化和自動化于一身，對特斯拉全球發展具有重要貢獻。

本項目在現有10/0.4kV系統中加入分布式光伏并網。系統包括4臺高壓柜、4臺變壓器和31臺低壓柜。采用0.4kV并網方案，設計了1#和2#并網點，光伏并網接入點位于低壓配電柜出線開關。供電系統圖和并網柜位置見圖1。

圖1 配電系統一次系統圖

2項目需求

光伏發電是一種清潔能源，然而其產生的電能質量往往不夠穩定。由于光伏發電的固有不確定性，可能會引起輸出功率的隨機波動，這進而可能導致電網頻率偏差、電壓的暫時性升高或降低、短時的電壓中斷以及電壓波動和閃變等電能質量問題。此外，光伏發電系統中使用的交直流逆變器在轉換過程中會產生諧波問題，并可能導致直流分量流入供電系統。

1）這些電能質量問題可能會對工廠造成以下影響：

電壓波動與閃變：這些現象可能導致電機設備運行不穩定，進而影響生產線的順暢運作。

諧波污染：此類問題可能干擾電子元件的正常功能，從而引發設備故障甚至損壞。

電壓暫降與短時中斷：這些情況可能導致設備停機或損壞，對生產線的正常運行構成威脅。

頻率偏差：此問題可能會影響電機設備的正常運行，進而導致生產線的停滯或損壞。

在線電能質量監測裝置能實時監測和分析電能質量，具備事件告警、錄波、數據統計和評估分析功能，有助于及時解決電能問題，提升光伏發電效率和穩定性，并確保電力系統安全穩定運行。

孤島效應在光伏項目中指電網停電時光伏系統仍發電并送電，形成安全隱患。防孤島保護裝置能切斷光伏與電網連接，防止此效應，保障檢修人員安全。它還能在電網故障時保護設備，并故障后自動恢復并網，維持項目穩定。

本項目要求并網點在電壓低于50%Un時0.1秒內閉鎖發電，并具備在電壓達到85%Un時自動并網的功能。同時，需實時監控并網點的電壓諧波、直流分量、電壓偏差等電能質量指標。1#和2#并網點的電壓、電流、有功功率、無功功率以及防孤島保護和電能質量數據需上傳至特斯拉220kV變電站，并通過站內調度數據網發送至調度中心。

2）同時光伏發電站項目還應滿足以下相關規定：

根據GB/T 19964-2012標準，光伏電站并網點應安裝符合GB/T 19862-2005的A類電能質量在線監測裝置，監測點設在并網點。該裝置負責監測諧波、電壓偏差、頻率偏差、電壓波動和閃變、三相不平衡度及注入電網直流分量，并具備通訊接口以便遠程傳輸數據至電能質量檢測主站。

根據《電能質量評估技術導則 三相電壓不平衡》DL_T 1375-2014，公共連接點的用戶負序電壓不平衡度一般限值為1.3%，短時不超過2.6%。

根據規定GB/T 12325-2008，220伏單相供電電壓偏差為標稱電壓的+7%至-10%。

依據《光伏發電站接入電力系統的技術規定》GB/T 19964-2012的規定，光伏發電站必須配備獨立的防孤島保護裝置，并確保其動作時間不超過2秒。此外，防孤島保護裝置的操作應與電網側的線路保護裝置協同工作。

根據本次項目的需求和相關規范，我們計劃對現有的供電系統進行升級，以適應分布式光伏并網項目。此次改造將包括增設兩臺并網柜。為了實時監控并網點的電能質量，每個柜內將配備一臺A類電能質量在線監測裝置APView500PV。此外，為了確保安全，每臺并網柜還將安裝一臺防孤島保護裝置AM5SE-IS，該裝置能夠在檢測到孤島效應時迅速動作，切斷斷路器，從而防止潛在的事故。具體的配置細節請參見圖2和圖3。

圖2  1#并網柜配置方案

圖3  2#并網柜配置方案

3）各類設備主要實現的功能如下：

4）現場安裝圖片

本項目的所有設備均已就地安裝于開關柜內，現場安裝的圖片展示如下。目前，這些裝置在現場運行狀況良好。

圖4 裝置現場安裝圖片

3結語

電能質量監測裝置實時監控光伏發電系統，保障電能穩定可靠，及時發現并解決電壓波動等問題，支持系統優化。防孤島保護裝置防止孤島效應，保障檢修人員安全，同時在電網故障時保護設備，自動恢復并網。隨著可再生能源和電網技術發展，電能質量監測和防孤島保護裝置對穩定光伏發電系統和提高電能質量至關重要，應用前景廣闊。