光伏并网防孤岛保护装置是防止电网因故障或检修断电时，光伏系统继续向局部电网供电形成“孤岛”，从而保障电网安全、设备安全及人员安全的关键设备。以下从其核心功能、技术原理、应用场景及设置要点四方面展开说明：

一、核心功能

1. 孤岛快速检测与切除

• 实时监测电网电压、频率、相位等参数，当检测到孤岛特征（如电压/频率偏移超阈值、相位突变）时，立即断开并网断路器，确保光伏系统与电网隔离。

• 动作时间：通常要求≤2秒（部分标准如IEEE 1547要求≤0.16-2秒），以最大限度减少对维修人员的威胁。

2. 多重保护功能

• 过电压/低电压保护：当电压超过额定值±10%或低于下限时跳闸。

• 频率异常保护：频率超出49.5-50.5Hz范围时动作。

• 逆功率保护：防止光伏系统向电网倒送电。

• 外部联跳：与上级开关联动，实现快速隔离。

• 故障录波：记录故障前后电气参数，辅助事后分析。

3. 自动重合闸与恢复

• 电网恢复后，自动检测电压/频率正常后合闸，减少人工干预。

二、技术原理

1. 被动式检测

• 电压/频率监测：通过阈值比较判断电网状态。例如，电压跌落超20%或频率偏移超0.5Hz时触发保护。

• 相位监测：检测分布式发电系统与电网的相位差，孤岛时相位可能脱节。

2. 主动式检测

• 频率偏移（AFD）：逆变器主动注入微小频率偏差（如±0.5Hz），若电网正常则偏差被吸收；孤岛时偏差累积至触发保护。

• 功率扰动：周期性调整输出功率，观察电网响应。孤岛时扰动无法被吸收，参数异常变化。

• 阻抗测量：注入高频信号检测电网阻抗，孤岛时阻抗显著降低。

3. 结合被动与主动检测

• 高级装置同时采用两种方法，提高检测准确性和响应速度。例如，被动检测先触发，主动检测确认后动作。

三、应用场景

1. 大型光伏电站

• 在35kV、10kV及低压380V并网系统中，防孤岛装置与逆变器联动，实现全站快速隔离。例如，安科瑞AM5SE-IS装置支持三段式过流保护、反时限过流保护等，适用于高压场景。

2. 分布式光伏项目

• 户用或工商业屋顶光伏通过防孤岛控制柜实现多户并网保护。例如，5千瓦以下系统可采用集中式防孤岛装置，降低成本。

3. 微电网与储能系统

• 在离网/并网切换时，防孤岛装置确保微电网稳定运行，避免因孤岛导致电压/频率波动。

四、设置要点

1. 参数阈值设定

• 根据电网标准（如GB/T 19964-2012）设置电压、频率保护阈值。例如，低电压保护定值可设为额定电压的80%，频率下限定为49.5Hz。

2. 主动检测扰动强度

• 注入的扰动信号需足够小以避免影响电能质量，同时足够大以被可靠检测。例如，AFD扰动幅度通常≤0.5Hz。

3. 通信与联锁

• 与上级电网监控系统通信，获取停电信号并快速响应。例如，通过Modbus或IEC 61850协议实现数据交互。

4. 装置安装与调试

• 防孤岛装置通常安装于并网柜内，与断路器、PT/CT等设备协同工作。调试时需模拟孤岛场景，验证动作时间及准确性。

5. 定期维护与测试

• 定期检查装置采样精度（如采用16位AD芯片确保0.2级精度）、出口继电器可靠性，并通过RLC模拟负载测试验证性能。

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