摘要：“碳达峰”、在“碳中和”的双碳背景下，为了避免化石能源直接燃烧引起的气候变化，新能源将成为新电力系统供电的主体。为保证新电力系统的可靠运行，配备微机保护装置和电力质量在线监测装置，有效监测电力系统的运行状态，实时记录电力系统故障的位置和性质，为故障的快速处理提供有效的参考信息。本文介绍的防孤岛保护装置和电力质量在线监测装置可为高碑店沼气发电项目的不同对象提供相应的保护，大大提高变电站运行的可靠性、安全性和供电质量，有利于实现变电站的综合自动化，实现无人或少人值班。
关键词：新能源；沼气发电；孤岛防护装置；电能质量在线监测装置
1.项目概况
高碑店污水处理厂位于北京市朝阳区高碑店乡。是北京较大的污水处理厂，也是中国第三大污水处理厂。高碑店污水处理厂一期工程于1993年10月24日竣工投产，处理能力50万立方米/d。二期工程于1999年底竣工投产，处理能力为100万立方米/d。北京每天产生250多万吨污水，近一半的污水在这里处理。高碑店污水处理厂污水系统流域面积96平方公里，服务人口240万，占地68公顷，汇集了北京南部大部分生活污水、东郊工业区、使馆区、化工道路的全部污水。
本项目位于北京市朝阳区高碑店镇小郊亭社区小郊亭村1号高碑店污水处理厂。高碑店污水处理厂有三个总配电室，分别是高碑店污水总配电室、高碑店再生水厂总配电室和高碑店水厂总配电室。电缆进出线方式为线下进出线。
2.产品需求
沼气发电系统与用户配电网的连接将对当地电网的电能质量产生一定的影响，包括谐波、电压偏差、电压波动和电压不平衡。同时，本项目电站应具有快速检测孤岛并断开与电网连接的能力。当10kV线路短路故障时，线路保护应能够快速运行，以满足快速可靠故障切除的要求。
本项目为沼气发电，“自发自用，剩余电源不上网”。因此，进线柜配备AM5SE-IS防孤岛保护装置，实现逆功率保护和失压保护功能，与本段发电并网柜实现电气联锁；配备APView500电能质量在线监测装置，监测电网侧电能质量是否正常，如电压闪变、电压中断、电压暂降等。并网柜配备AM5SE-F线路保护装置，实现过流、零流等保护功能，与本段进线、母联柜实现电气联锁。发电机柜配备APView500PV电能质量在线监测装置，监测发电侧电能质量，如谐波、电压偏差、频率偏差等。当供电系统出现逆功率、失压、过流等故障和电能质量异常时，保护装置和电能质量监测装置会及时反馈。
这些装置主要通过以下功能实现对高压柜设备运行的实时监控和保护:
3. 产品方案
该沼气发电项目共有3个总配电室，分别为再生水区总变一、再生水区总变二和污水区总变二。共安装4台内燃发电机组，通过4个并网点，采用10kV电压等级的单母线分段系统接入用户内部系统。供电系统图及配置如下：
图1再生水区总变一电气总接线图
图2再生水区总变二电气总接线图
图3污水区总变二电气总接线图
3座工程所设微机保护、电能质量在线监测装置型号与数量如下：
4. 现场安装图片
本项目燃气发电机组所需电能质量在线监测装置组屏安装，污水区总变二进线柜装置组屏安装，其余产品就地分散安装在高压开关柜上，现场安装如下图所示，该项目已于2023年送电使用，运行正常。
图4装置就地和组屏现场安装图片
5.结论
随着全球工业化和城市化的加快，人类生活将产生大量的温室气体排放，导致全球气温上升。为了应对气候变化，“碳峰”、“碳中和”已成为各国实现减排和应对气候变化的主要目标和途径。作为新电力系统供电的主体，新能源系统的可靠运行至关重要。微机保护装置和电能质量在线监测装置可有效监测电力系统的运行状态，实时记录电力系统故障的位置和性质，为故障的快速处理提供有效的参考信息。本文介绍的微机保护装置和电能质量在线监测装置可为高碑店沼气发电项目的不同对象提供相应的保障，不仅提高了供电的可靠性，实现了整个配电项目的综合自动化，而且有效地降低了员工的劳动强度。