李志潔 張曉彤 王 偉 孫寧波 鄭德濤

國(guó)網(wǎng)平度市供電公司

微電網(wǎng)繼電保護(hù)中特殊性問(wèn)題解決方案的探討

李志潔 張曉彤 王 偉 孫寧波 鄭德濤

國(guó)網(wǎng)平度市供電公司

利用分布式發(fā)電的清潔能源和可再生能源對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化，可以?xún)?yōu)化能源結(jié)構(gòu)，促進(jìn)節(jié)能減排，對(duì)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。自2013下半年以來(lái)，國(guó)家出臺(tái)了一系列支持分布式能源發(fā)展的能源政策，可以預(yù)見(jiàn)，在不久的將來(lái)，配電網(wǎng)將迎來(lái)大量的分布式電源接入和高滲透。當(dāng)前配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、保護(hù)、控制和運(yùn)行管理等問(wèn)題顯然不能應(yīng)對(duì)目前的發(fā)展情況。因此，微電網(wǎng)整合分布式發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)減少分布式發(fā)電對(duì)電網(wǎng)的影響和負(fù)面影響，充分發(fā)揮分布式發(fā)電的價(jià)值。

微電網(wǎng)(微網(wǎng))；繼電保護(hù)；故障

1 引言

當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生短路故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置能快速、準(zhǔn)確地切斷開(kāi)關(guān)，使電源切斷了繼電保護(hù)的特殊性。在變電站運(yùn)行過(guò)程中，主要的保護(hù)和后備保護(hù)存在著一些特殊的問(wèn)題。深入了解繼電保護(hù)中的特殊問(wèn)題，可以有效地提高繼電保護(hù)人員的現(xiàn)場(chǎng)安全管理和控制能力，是保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的有力保證。在此基礎(chǔ)上，本文主要分析了主要的特殊問(wèn)題。在絕大多數(shù)情況下，主要的保護(hù)作用是能夠快速、特別地清除故障設(shè)備。

2 繼電保護(hù)現(xiàn)狀

因?yàn)殡娋W(wǎng)跨越遼闊區(qū)域，其安全穩(wěn)定運(yùn)行非常容易受氣候條件影響，而且的氣候雖然夏季比較溫暖濕潤(rùn)，冬季的比較濕冷，而且區(qū)域的降水量較為豐富，所以在電網(wǎng)故障中，臨界性的降水是電網(wǎng)故障的主導(dǎo)因素。即電網(wǎng)故障大量集中于惡劣氣候條件下例如暴雨、冰雪，或者是與氣候相關(guān)事件火山、雷暴的環(huán)境當(dāng)中下出現(xiàn)。在對(duì)電網(wǎng)停電數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上，采用組織理論對(duì)電網(wǎng)發(fā)生事故的宏觀規(guī)律進(jìn)行深入化的研究，研究結(jié)果初步證明電網(wǎng)具有自組織臨界性的特征。此外，繼電保護(hù)隱式故障是指電網(wǎng)保護(hù)裝置中存在的一個(gè)永久性缺陷，這個(gè)缺陷的存在，雖然只是在電力系統(tǒng)發(fā)生故障或者運(yùn)行不正常的情況下才會(huì)出現(xiàn)，但是其造成的后果卻十分嚴(yán)重。由此可見(jiàn)，電網(wǎng)的繼電保護(hù)裝置的隱式故障是電網(wǎng)電力系統(tǒng)故障發(fā)生的重要原因。

3 繼電保護(hù)特殊性的問(wèn)題

3.1 母線(xiàn)保護(hù)和斷路器失靈

保護(hù)以往的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的安全使用情況表明，失靈保護(hù)產(chǎn)生的主要原因是誤碰失靈保護(hù)進(jìn)入回路，因?yàn)槭ъ`電流的判斷是通過(guò)獨(dú)立裝置進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的，而不是由經(jīng)常說(shuō)的跳閘功能的失靈保護(hù)來(lái)判斷的。如果出現(xiàn)這種現(xiàn)象，失靈保護(hù)很容易進(jìn)入回路，需要依據(jù)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行操作并且判斷電流的方向。針對(duì)失靈電流的運(yùn)行需要有準(zhǔn)確的判斷力和觀察力，從而解決出現(xiàn)的問(wèn)題，保證它運(yùn)行的可靠性。

3.2 線(xiàn)路死區(qū)故障

母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，在沒(méi)有分支和縱差動(dòng)保護(hù)電路時(shí)，應(yīng)采用輸電線(xiàn)路先導(dǎo)保護(hù)，提示對(duì)側(cè)跳閘(允許縱聯(lián)保護(hù)、母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)作用、光纖縱縱差保護(hù)作用，采用母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳直側(cè)或頂側(cè)電流零)。采用預(yù)防事故措施后，線(xiàn)路主保護(hù)能快速去除線(xiàn)路死區(qū)故障。

3.3 失去選擇性

選擇性的要求就是設(shè)定保護(hù)范圍，在發(fā)生故障時(shí)，鄰近短路點(diǎn)的主保護(hù)先動(dòng)作，只有鄰近的保護(hù)裝置拒動(dòng)時(shí)，再啟動(dòng)后備保護(hù)。假設(shè)有一個(gè)地方發(fā)生短路故障時(shí)，配電網(wǎng)和分布式電源同時(shí)給它提供短路電流，想要對(duì)它點(diǎn)進(jìn)行故障切除，就必須保證保護(hù)可以可靠動(dòng)作。但是由于傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置是根據(jù)配電網(wǎng)的特點(diǎn)來(lái)配置保護(hù)的，其在線(xiàn)路上并沒(méi)有加裝方向元件，當(dāng)裝機(jī)容量足夠大的時(shí)候，流過(guò)保護(hù)的電流可能造成誤動(dòng)，失去選擇性。

4 微電網(wǎng)繼電保護(hù)中特殊性問(wèn)題的解決方案

4.1 與通信設(shè)備相配合

針對(duì)電流的保護(hù)系統(tǒng)對(duì)通信設(shè)備的要求，兩者需要密切配合。二次設(shè)計(jì)在這方面進(jìn)行統(tǒng)一和協(xié)調(diào)。在繼電保護(hù)裝置和通信設(shè)備方面做了具體的規(guī)定，包括以下三點(diǎn)：(1)如果是50km以下的線(xiàn)路，條件合適的可以?xún)?yōu)先使用雙光纜。條件不合適的或者沒(méi)有迂回線(xiàn)路的需要由雙回線(xiàn)路設(shè)置雙光纜；(2)一條回路線(xiàn)的兩套保護(hù)措施在進(jìn)行專(zhuān)業(yè)操作時(shí)，需要通過(guò)兩套獨(dú)立的通信設(shè)備相互傳輸，每套通信設(shè)備可以傳輸最多8套的保護(hù)信息；(3)如果使用專(zhuān)用的光纖線(xiàn)路進(jìn)行操作時(shí)，光纖線(xiàn)路可以直接從通信架直接引接。

4.2 提升繼電保護(hù)工作人員的作業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

繼電保護(hù)保護(hù)工作標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)到一系列復(fù)雜的程度，需要進(jìn)行多方面的配合。例如，繼電保護(hù)的裝置檢驗(yàn)、消缺、施工等方面工作配合。要想完成以上作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，還應(yīng)該以工作人員本身的技術(shù)掌握為切入點(diǎn)，安排專(zhuān)業(yè)的人員進(jìn)行繼電保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)中各環(huán)節(jié)的技術(shù)指導(dǎo)和培訓(xùn)。①繼電保護(hù)工作人員應(yīng)該具備電工基礎(chǔ)和明確繼電保護(hù)的基礎(chǔ)理論。②應(yīng)該熟悉繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)原理，并在此基礎(chǔ)上能看懂二次回路圖紙的設(shè)計(jì)思路。③要提升繼電保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)的專(zhuān)業(yè)管理還應(yīng)從工作人員的技術(shù)素質(zhì)和工作技術(shù)水平上進(jìn)行提升，遵循繼電保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的規(guī)章流程，以此進(jìn)行繼電保護(hù)的前期準(zhǔn)備、現(xiàn)場(chǎng)施工以及后續(xù)檢驗(yàn)三大方面的工作，在繼電保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)研究和實(shí)踐中逐步提升工作人員的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

4.3 繼電保護(hù)管理系統(tǒng)建立

目前，世界各國(guó)對(duì)微電網(wǎng)的研究層出不窮。但是對(duì)于微電網(wǎng)繼電保護(hù)管理系統(tǒng)還沒(méi)有得到足夠的關(guān)注。微電網(wǎng)繼電保護(hù)管理系統(tǒng)建立的目的在于：當(dāng)微電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，控制管理系統(tǒng)可以更好地對(duì)故障進(jìn)行監(jiān)控，并且使保護(hù)裝置可以可靠動(dòng)作，保證微電網(wǎng)安全運(yùn)行。由此出發(fā)，將主節(jié)點(diǎn)設(shè)于靜態(tài)開(kāi)關(guān)PCC處，通過(guò)各種保護(hù)設(shè)備的互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了微電網(wǎng)和配電網(wǎng)對(duì)運(yùn)行線(xiàn)路上繼電保護(hù)動(dòng)作的監(jiān)控、運(yùn)行狀態(tài)的檢測(cè)，全網(wǎng)配置保護(hù)、故障數(shù)據(jù)顯示和事故告警等功能。用以確保微電網(wǎng)能夠正常穩(wěn)定運(yùn)行。

5 結(jié)束語(yǔ)

微電網(wǎng)形成方式?jīng)Q定了微電網(wǎng)內(nèi)部短路電流幅值、相位等特性取決于微電源。微電網(wǎng)保護(hù)所面臨的特殊性問(wèn)題主要為：短路電流小以及微電源工作的不確定性帶來(lái)的可靠性差、特殊性差以及靈敏度低；即便保護(hù)正確動(dòng)作，微電網(wǎng)也極有可能瓦解?？刹捎没谙噜徯畔⒔换ヅ袆e故障原理的微機(jī)保護(hù)作為微電網(wǎng)主保護(hù)，按微電源集中于一處接入和微電源分開(kāi)接入的情況選擇保護(hù)原理；主動(dòng)配電網(wǎng)模式下微電網(wǎng)按并網(wǎng)運(yùn)行還是孤島運(yùn)行情況選擇保護(hù)方法。

[1]趙佰成，徐煒彬，曲紹杰.220kV典型保護(hù)死區(qū)問(wèn)題的探討[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2010，38(13)：130-132.

[2]呂穎，吳文傳，張伯明，等．電網(wǎng)保護(hù)定值在線(xiàn)整定系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與實(shí)踐[J]電網(wǎng)技術(shù)，2008，32(8)：15-20.

[3]易俊，周孝信.電力系統(tǒng)廣域保護(hù)與控制綜述[J].電網(wǎng)技術(shù)，2006，30(8)：7-12.

[4]薛禹勝，徐偉，萬(wàn)秋蘭，等.關(guān)于廣域測(cè)量系統(tǒng)及廣域控制保護(hù)系統(tǒng)的評(píng)述[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2007，31(15)：1-