馬燁

【摘要】微網(wǎng)是由分布式新能源發(fā)電和就近負(fù)載組成的微型電網(wǎng)。微網(wǎng)的有點事能夠運用可再生資源，避免長途運輸所導(dǎo)致的線路損耗。微網(wǎng)的優(yōu)點吸引了大量的研究者進行研究探討。本文筆者根據(jù)微電網(wǎng)控制靈活、短路故障電流小等優(yōu)點，討論研究了微電網(wǎng)保護的方法和策略等。

【關(guān)鍵詞】微電網(wǎng)；繼電保護；研究應(yīng)用

針對微電網(wǎng)的特點，探討微電網(wǎng)繼電保護方法，在微電網(wǎng)內(nèi)給出幾種具體的保護方案來實現(xiàn)對微電網(wǎng)的繼電保護。本文總結(jié)了一些微電網(wǎng)繼電保護方面所面臨的問題，按照保護院里對不同的方案進行分析討論。傳統(tǒng)的大型電網(wǎng)正常安全的運行離不開繼電保護裝置，當(dāng)故障發(fā)生的時候，繼電保護裝置能夠迅速的把故障隔離開來，盡最大可能的減少損失。而微電網(wǎng)的運行同樣離不開微電網(wǎng)繼電保護裝置的運行。微電網(wǎng)繼電保護不僅能夠適應(yīng)微電網(wǎng)，而且又能滿足快速、可靠和選擇性等特性。

1.微電網(wǎng)保護的特點研究

傳統(tǒng)的過流保護原理已經(jīng)不能夠在適應(yīng)微電網(wǎng)。微電網(wǎng)中分布式電流的接入使得其內(nèi)短路電流大小和方向都改變了，并且各級之間得配合保護被打破，由此看來微電網(wǎng)保護方面存在很多的問題。在微電網(wǎng)運行方式方面，當(dāng)電廠的配電系統(tǒng)存在故障時，微電網(wǎng)可以直接轉(zhuǎn)入離網(wǎng)模式繼續(xù)運行，并可以對負(fù)荷不間斷的進行供電。微電網(wǎng)的分布式電源接入有多種不同的方式，而每種方式又有不同的短路特性。例如逆變器分布式電源的故障電流為額定電流的一倍或兩倍左右。

2.微電網(wǎng)繼電保護原理與方法的研究

微電網(wǎng)的由于是分布式的電源接入，就使得其故障特征與大電網(wǎng)余所不同。大電網(wǎng)中所采用的繼電保護原理和方法在很大程度上都不適合微電網(wǎng)。所以必須要在大電網(wǎng)的基礎(chǔ)上對繼電保護的原理和方法做一改進，只有這樣才能更好地保證電廠的安全生產(chǎn)。在研究中發(fā)現(xiàn)，微電網(wǎng)繼電保護中現(xiàn)有的保護方法有差動電流、過電流、方向縱聯(lián)和電壓擾動等一些方法。下面就對這些方法進行探究。

2.1差動電流保護法

所謂的差動電流法就是在基爾霍夫電流定理的基礎(chǔ)之上建立起來的。差動電流法的原理比較簡單，而且能夠滿足一些基本的繼電保護需要。在微電網(wǎng)中，差動電流法被廣泛的使用。使用中只需要檢測工作過程中的不平衡電流，而設(shè)定的定值能夠滿足躲過最大的不平衡電流就行了，所以差動電流保護的靈敏性很高。從另一個方面來說，差動電流保護的選擇性較好。它將微電網(wǎng)劃分為幾個保護區(qū)域，可以區(qū)別不同區(qū)域中發(fā)生的故障然后進行配合保護，這樣能夠有效的避免一些大的事故發(fā)生。差動保護還有一個優(yōu)點就是各區(qū)域間保護配合簡單，各個區(qū)域中僅需要考慮最大不平衡電流，而不用通過定值來進行各區(qū)域之間的配合保護。在近年來的發(fā)展過程中，差動電流的研究成果顯著，差動電流的優(yōu)點不可否置，但還應(yīng)該在差動電流保護靈敏度方面進行調(diào)整提高。

2.2過電流的保護

在傳統(tǒng)的大型電網(wǎng)繼電保護中往往考慮的是單向潮流，在每級保護之間用定值區(qū)分保護的范圍。但在微電網(wǎng)中，饋線上沒有電源，所以采用了不用考慮電流方向的過流保護方法進行。在微電網(wǎng)繼電保護中，從以往簡單的熔絲到近年來發(fā)展的饋線自動化系統(tǒng)，都是按照電流超出值記性檢測故障。如果要把已有的配網(wǎng)裝置中運用到微電網(wǎng)的保護中則必須對保護裝置進行改進，結(jié)合微電網(wǎng)保護的特點加以利用。很多學(xué)者對過流保護做了探討，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)模式下的過流保護無法適用于微電網(wǎng)的繼電保護。為了微電網(wǎng)電流不被分布式電源所影響，一些專家指出用故障限流器來減小電流，使微電網(wǎng)保護中可以采用熔絲等傳統(tǒng)的保護裝置。

2.3方向縱聯(lián)保護方法

方向縱聯(lián)保護方法的基本原理是比較原理，就是通過別叫故障鄰近區(qū)域中各個測點之間的故障的信息，判斷出故障發(fā)生的位置然后采取一定的保護策略的一種保護方法。方向縱聯(lián)保護方法只需要把電流的方向作為判斷標(biāo)準(zhǔn)，而不需要對電源和用戶端的電流進行測定。方向縱聯(lián)保護法的原理簡單，方法可靠，并且對網(wǎng)絡(luò)寬帶的要求很低，所以這項方法廣受專家學(xué)者的喜愛，并在這方面取得了顯著的研究成果。在微電網(wǎng)繼電保護中，方向縱聯(lián)保護值得借鑒使用。

2.4電壓擾動保護方法

所謂電壓擾動保護方法就是研究微電網(wǎng)故障時分布式電源間的電壓變化來判斷故障的一種方法。在研究中表明，通過對分布式電源間的電壓進行abc-dq變換坐標(biāo)系，發(fā)生的故障對電壓造成擾動反應(yīng)成d值和q值得擾動。電壓擾動法對互聯(lián)網(wǎng)的要求較高，目前離網(wǎng)情況和高阻故障等情況下這種方法還不太適應(yīng)，需要進行進一步的研究測定。

2.5其他的保護方法

除了以上四種常見的微電網(wǎng)繼電保護方法之外，還有學(xué)者提出基于諧波檢測的保護方案，就是在故障發(fā)生以后，逆變器電源把故障電流控制在額定電流的兩倍左右，這樣就會向網(wǎng)內(nèi)注入諧波分量。然而在實際的應(yīng)用過程中，由于諧波分量的大小受到諸多不確定因素的影響，這種情況下繼電保護的定值就會難以確定，所以不能夠可靠使用。還有人提出了一種兩段距離保護方法，距離I段按傳統(tǒng)距離保護來整定，距離II段則考慮分布式電源接入的影響，按照分布式電源在保護安裝處的最不利情況來整定。這些保護方案都以測量阻抗作為故障判據(jù)，雖然這些方法在實驗中都能夠被證明是有效的，然而微電網(wǎng)的不同運行模式和一些復(fù)雜的如高阻故障等情況中不能保證這些方法仍然有效，所以這些方法目前的應(yīng)用還不是很廣泛。要使得這些繼電保護方法得以廣泛的應(yīng)用，必須對其進行全面的論證，使得在各個故障中都能起到保護作用。

3.微電網(wǎng)繼電保護的應(yīng)用展望

在目前的微電網(wǎng)保護中，往往是從兩個方面進行考慮的。一方面是從微電網(wǎng)繼電保護的原理出發(fā)，在傳統(tǒng)過流保護的基礎(chǔ)上來研究探討適應(yīng)微電網(wǎng)保護的方法，使用一些現(xiàn)有的、裝置簡單的保護措施。這方面的研究雖然能在一定程度上解決微電網(wǎng)保護的一些問題，卻又有一定的局限性。在一些簡單的微電網(wǎng)系統(tǒng)中這種方法可以檢測出大部分的故障，然而在一些難以檢測的故障中這種方法便不再適用，所以在這方面仍需要進一步的加深研究。另外一個方面就是根據(jù)通信系統(tǒng)和智能裝置，搭建一個智能保護平臺。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進步，尤其是計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，這方面的發(fā)展日新月異。通過布局全網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點的智能終端，廣域保護系統(tǒng)提供的動態(tài)過程能夠反應(yīng)整個系統(tǒng)的狀態(tài)。廣域保護在微電網(wǎng)的保護中是非常適用的，在未來的微電網(wǎng)繼電保護中應(yīng)該朝著這方面進行發(fā)展。

結(jié)束語

隨著分布式能源發(fā)電技術(shù)的成熟和普及，微電網(wǎng)項目在近年來也迅速發(fā)展。微網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行離不開性能可靠的保護裝置的支持，諸如智能保護系統(tǒng)的可靠性等許多問題值得廣大科研人員繼續(xù)深入研究。

參考文獻

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