秦鵬飛

（靈川供電公司，廣西 靈川 541200）

0 引言

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，用戶對(duì)電網(wǎng)供電的可靠性能有了更高層次的要求，使得傳統(tǒng)的集中型發(fā)電的缺點(diǎn)不斷顯露出來(lái)，在控制成本的范圍內(nèi)不能滿足敏感性電力的負(fù)荷要求。為了協(xié)調(diào)大電網(wǎng)與分布式電源間的矛盾，充分挖掘分布式電源給電網(wǎng)和用戶帶來(lái)的潛在效益，智能微電網(wǎng)作為一種新型分布式能源組織形式應(yīng)運(yùn)而生，迅速得到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。

1 微電網(wǎng)

盡管分布式能源優(yōu)點(diǎn)突出，微電網(wǎng)作為范圍較小型分散的獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)，利用先進(jìn)的電力技術(shù)，把風(fēng)電、光伏型發(fā)電和燃?xì)廨啓C(jī)、蓄能設(shè)施以及燃料電池等并在一起，并直接連接用戶端。對(duì)于大型電網(wǎng)而言，微電網(wǎng)屬于電網(wǎng)系統(tǒng)中可以管理、控制的部分，其能在幾秒鐘內(nèi)運(yùn)作用來(lái)滿足電網(wǎng)外部的輸配電網(wǎng)絡(luò)實(shí)際需求。因此電力系統(tǒng)往往采取限制、隔離的方式來(lái)處置分布式電源，以期減小其對(duì)大電網(wǎng)的沖擊。為協(xié)調(diào)大電網(wǎng)與分布式電源間的矛盾，充分挖掘分布式能源為電網(wǎng)和用戶所帶來(lái)的價(jià)值和效益，在本世紀(jì)初，學(xué)者們提出了微電網(wǎng)的概念。在配電網(wǎng)發(fā)生故障或者電能質(zhì)量問(wèn)題情況下，可以通過(guò)主斷路器切斷微電網(wǎng)與配電網(wǎng)的聯(lián)系?？蓪?shí)現(xiàn)孤島與并網(wǎng)模式間的平滑轉(zhuǎn)換；就近向用戶供電，減少了輸電線路損耗，增強(qiáng)了抵御來(lái)自上級(jí)電網(wǎng)故障影響的能力。當(dāng)上級(jí)電網(wǎng)發(fā)生故障或電能質(zhì)量不能滿足要求時(shí)，微電網(wǎng)切換到孤島模式下運(yùn)行，保證自身安全穩(wěn)定運(yùn)行。目前，微電網(wǎng)的控制和保護(hù)技術(shù)是分布式電源廣泛應(yīng)用的技術(shù)難題之一。在微電網(wǎng)概念提出之前，系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，分布式電源將主動(dòng)脫離電網(wǎng)。一般情況下不允許孤島運(yùn)行。當(dāng)分布式電源、負(fù)載和儲(chǔ)能裝置以微電網(wǎng)的方式接入主電網(wǎng)，主電網(wǎng)故障時(shí)，微電網(wǎng)由并網(wǎng)方式平滑切換到孤島運(yùn)行模式，提高了供電的可靠性和分布式電源的利用效率。但是微電網(wǎng)的接入會(huì)給配電網(wǎng)的保護(hù)帶來(lái)很大的影響，改變了故障時(shí)的電氣量信息。原有的保護(hù)方案和檢測(cè)原理將不再滿足要求。

2 微電網(wǎng)對(duì)配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響

微電網(wǎng)系統(tǒng)有兩種運(yùn)行模式分別是與主電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行模式和孤島運(yùn)行模式。在并網(wǎng)時(shí)，微電網(wǎng)內(nèi)的負(fù)荷根據(jù)用戶的情況從微電網(wǎng)內(nèi)部以及外部吸收能量。當(dāng)配電網(wǎng)中有故障，停電檢修或者電能質(zhì)量問(wèn)題時(shí)，微電網(wǎng)需要從并網(wǎng)平滑過(guò)渡到獨(dú)立運(yùn)行狀態(tài)。微電網(wǎng)進(jìn)入孤島運(yùn)行模式。由于微電網(wǎng)在并網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中對(duì)主電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響可以等效成一個(gè)分布式電源對(duì)它的影響。

分布式電源對(duì)配電網(wǎng)保護(hù)只要是影響體現(xiàn)在很多方面。配電網(wǎng)的特點(diǎn)是呈輻射性，并由單側(cè)電源供電，配電網(wǎng)的繼電保護(hù)是由此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的。從主電網(wǎng)的角度看，微電網(wǎng)如同電網(wǎng)中的發(fā)電機(jī)或負(fù)荷，是一個(gè)模塊化的整體單元。當(dāng)微電網(wǎng)作為負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，如同一般的用電設(shè)備。當(dāng)它作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，可把它看作為一個(gè)分布式電源，當(dāng)它接入主電網(wǎng)后會(huì)使得配電網(wǎng)潮流雙向流通，主電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)將發(fā)生改變。當(dāng)主電網(wǎng)中發(fā)生短路故障時(shí)，除了系統(tǒng)會(huì)提供故障電流外，微電網(wǎng)中的電源也將對(duì)故障點(diǎn)提供故障電流，這樣便改變了電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的短路水平。微電網(wǎng)中電源的容量等因素都將對(duì)配電網(wǎng)的正常運(yùn)行造成影響。

3 微電網(wǎng)的繼電保護(hù)

繼電保護(hù)是實(shí)現(xiàn)電力網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)設(shè)備監(jiān)測(cè)保護(hù)的重要技術(shù)，向計(jì)算機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化，以及保護(hù)、控制、測(cè)量和數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展是該領(lǐng)域的長(zhǎng)期發(fā)展趨勢(shì)。有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，截止到2006 年底，全國(guó)220kV 及以上系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的微機(jī)化率已達(dá)91.41%。繼電保護(hù)裝置的微機(jī)化趨勢(shì)充分利用了先進(jìn)的半導(dǎo)體處理器技術(shù)：高速的運(yùn)算能力、完善的存貯能力和各種優(yōu)化算法，同時(shí)采用大規(guī)模集成電路和成熟的數(shù)據(jù)采集、模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字濾波和抗干擾等技術(shù).因而系統(tǒng)響應(yīng)速度、可靠性方面均有顯著的提升。

然而，微電網(wǎng)將極大地改變傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的形態(tài)，電子式互感器、數(shù)字化變電站技術(shù)、廣域測(cè)量技術(shù)、交直流靈活輸電及控制技術(shù)的大量應(yīng)用，必然對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)帶來(lái)影響。

3.1 微電網(wǎng)繼電保護(hù)構(gòu)成

微電網(wǎng)的分布式發(fā)電、交互式供電對(duì)繼電保護(hù)提出了更高要求，另一方面通信和信息技術(shù)的長(zhǎng)足發(fā)展，數(shù)字化技術(shù)及應(yīng)用在各行各業(yè)的日益普及也為探索新的保護(hù)原理提供了條件。微電網(wǎng)中可利用傳感器對(duì)發(fā)電、輸電、配電、供電等關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，然后把獲得的數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行收集、整合，最后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。利用這些信息可對(duì)運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè).實(shí)現(xiàn)對(duì)保護(hù)功能和保護(hù)定值的遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)監(jiān)控和修正。另外，對(duì)保護(hù)裝置而言，保護(hù)功能除了需要本保護(hù)對(duì)象的運(yùn)行信息外，還需要相關(guān)聯(lián)的其他設(shè)備的運(yùn)行信息。一方面，保證故障的準(zhǔn)確實(shí)時(shí)識(shí)別；另一方面，保證在沒(méi)有或少量人工干預(yù)下，能夠快速隔離故障、自我恢復(fù)，避免大面積停電的發(fā)生。所以，智微電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置保護(hù)動(dòng)作時(shí)不一定只跳本保護(hù)對(duì)象，有可能在跳本保護(hù)對(duì)象時(shí)還需發(fā)連跳命令跳開(kāi)其他關(guān)聯(lián)節(jié)點(diǎn)，也有可能只發(fā)連跳命令跳開(kāi)其他關(guān)聯(lián)節(jié)點(diǎn)，不跳開(kāi)本保護(hù)對(duì)象。

3.2 繼電保護(hù)技術(shù)的升級(jí)

微電網(wǎng)的規(guī)劃和發(fā)展改變了電能傳輸?shù)哪承┨攸c(diǎn)，信息化和數(shù)字化的特征使微電網(wǎng)與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)產(chǎn)生了本質(zhì)的差別，作為繼電保護(hù)專業(yè)，也需要適應(yīng)其發(fā)展，進(jìn)行相關(guān)的研究工作。

3.2.1 數(shù)字化

互感器傳輸性能的提高和互感器故障的減少使繼電保護(hù)不需要再考慮電流互感器飽和、二次回路斷線、二次回路接地等互感器故障問(wèn)題。電氣量信息傳輸?shù)恼鎸?shí)性也為繼電保護(hù)裝置性能的提高帶來(lái)了便利條件。如何簡(jiǎn)化繼電保護(hù)的輔助功能，利用數(shù)字化傳感器提高繼電保護(hù)的整體性能，是未來(lái)繼電保護(hù)發(fā)展需要研究的核心問(wèn)題。

3.2.2 網(wǎng)絡(luò)化

新一代的數(shù)字化變電站改變了傳統(tǒng)繼電保護(hù)信息獲取和信號(hào)發(fā)送的媒介，利用網(wǎng)絡(luò)上共享的站內(nèi)其它相關(guān)電氣元件的信息提高主保護(hù)的性能，利用共享的控制信號(hào)網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化繼電保護(hù)配置，是智能電網(wǎng)中繼電保護(hù)研究的前沿性問(wèn)題。

3.2.3 自動(dòng)整定技術(shù)

傳統(tǒng)的自適應(yīng)保護(hù)僅能根據(jù)被保護(hù)線路的運(yùn)行情況對(duì)定值進(jìn)行調(diào)整，不能利用全網(wǎng)信息準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地判斷運(yùn)行方式來(lái)調(diào)整定值。微電網(wǎng)的繼電保護(hù)應(yīng)實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)整定和自動(dòng)配置，從分散獨(dú)立的保護(hù)變?yōu)橄到y(tǒng)分布協(xié)同的保護(hù)。

3.3 員工技術(shù)提升

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)是電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的第一道防線，安全責(zé)任重大，對(duì)人員的業(yè)務(wù)能力要求高。而廣泛開(kāi)展技能競(jìng)賽活動(dòng)，能夠給生產(chǎn)一線員工提供充分展示才華的機(jī)會(huì)和舞臺(tái)，更能在廣大員工中產(chǎn)生強(qiáng)烈的爭(zhēng)先意識(shí)和激勵(lì)作用，形成比、學(xué)、趕、幫、超的良好氛圍，促進(jìn)提高員工的業(yè)務(wù)素質(zhì)和能力。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著科技的進(jìn)步，將會(huì)有越來(lái)越多的各種類型的分布式電源接入配電網(wǎng)中，微電網(wǎng)與大電網(wǎng)互為補(bǔ)充的運(yùn)行方式會(huì)成為今后分布式電源供電的的主要方式。微電網(wǎng)繼電保護(hù)不受配網(wǎng)運(yùn)行方式、短路故障類型和短路點(diǎn)的影響，能夠快速正確地判斷出故障

位置，進(jìn)而向相應(yīng)的斷路器發(fā)出跳閘命令，切除故障線路。

［1］王成山，肖朝霞，王守相.微電網(wǎng)綜合控制與分析[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2008，32.

［2］黃勝利，張國(guó)偉，孔力.電力電子技術(shù)在微電網(wǎng)中的應(yīng)用[J].電氣應(yīng)用，2008，27.