双碳实践案例：北京污水厂沼气发电 + 微网保护安全并网方案

安科瑞 宣依依

在 “双碳" 战略推进的大背景下，沼气发电作为资源化利用的分布式新能源，将污水处理过程产生的沼气转化为电能，实现变废为宝。但分布式电源并网，会带来孤岛风险、谐波干扰、电压异常等一系列电力安全难题。安科瑞微电网保护及电能质量监测解决方案，成功应用于北京高碑店污水处理厂沼气发电项目，为厂区沼气发电机组安全并网保驾护航。

一、项目概况

本项目为厂内沼气发电工程，属于“自发自用、余电不上网"模式，厂区设有 3 座总配电室，配置 4 台内燃发电机组，通过 4 个 10kV 并网点接入厂区内部单母线分段配电系统。将污水处理产生沼气回收发电，实现污泥污水资源化，降低厂区用电能耗，践行绿色低碳发展理念。

分布式沼气电源接入厂内配网，也带来新挑战：

✅ 并网易产生谐波、电压偏差、电压波动、三相不平衡等电能质量问题

✅ 需要具备孤岛故障快速识别、快速跳闸隔离的防孤岛能力

✅ 10kV 系统短路故障，需要保护装置迅速切除故障，保障配电系统安全稳定

二、针对性产品配置方案

结合项目 “自发自用、余电不上网" 运行特点，安科瑞划分电网进线侧、并网柜侧、发电机侧，配置不同功能的微机保护与电能质量监测设备：

🔹AM5SE‑IS 防孤岛保护装置（进线柜）部署在各配电室进线柜，实现过压、低压、高频、低频、逆功率保护、频率突变跳闸，具备逆功率、失压保护，和并网柜完成电气联锁。一旦发生孤岛、功率反向等异常，快速动作，规避孤岛运行带来设备与人身安全风险。

🔹AM5SE‑F 线路保护装置（并网柜）用于沼气发电并网柜，提供三段式过流、零序保护、重合闸、过负荷、失压跳闸、检同期等wan善线路保护，与进线柜、母联柜电气联锁。当 10kV 并网回路发生短路故障，迅速切除故障回路，保障厂区配电网络安全。

🔹APView500 电能质量在线监测装置（电网侧）安装在电网进线位置，实时采集电网侧稳态、暂态电能质量数据，监测电压闪变、电压暂降、电压中断、谐波、间谐波、不平衡度等指标，完整记录各类电能质量事件，为问题溯源提供数据依据。

🔹APView500PV 电能质量在线监测装置（发电机侧）部署于沼气发电机柜，专门监测发电侧电能质量，包含直流分量、谐波、频率、电压偏差，实时监控发电机组输出电能品质，及时发现发电设备异常工况。

安装方式：部分设备就地安装于高压开关柜面板；发电机房监测设备、污水区总变二保护设备采用组屏集中安装。项目已于 2023 年完成送电，整套系统稳定可靠运行。

三、方案价值✨

筑牢并网安全防线防孤岛、线路继电保护互相配合，解决沼气分布式电源并网孤岛、短路、逆功率等风险，故障快速识别跳闸，保障高压设备、发电机组、运维人员安全。

全维度电能质量感知电网侧 + 发电侧双侧电能质量在线监测，完整记录谐波、暂降、闪变等各类扰动事件，故障有据可查，方便运维排查定位问题。

助力变电站少人 / 无人值守保护、监测一体化，实现对并网系统实时监视，故障自动告警、事件记录，推进变电站综合自动化，降低现场运维人员工作强度。

赋能污水处理厂资源化低碳转型匹配污水厂沼气发电 “自发自用" 场景，保障新能源安全消纳，助力污水处理行业节能减排，落实双碳目标。

写在最后

污水处理厂沼气发电是典型的工业分布式新能源场景。分布式电源大量接入用户侧配电网，孤岛保护、继电保护、电能质量监测缺一不可。安科瑞可针对光伏、风电、沼气发电、储能等各类用户侧新能源并网场景，提供完整微电网保护、电能质量监测整体解决方案，助力新型电力系统建设。