微电网继电保护的研究与应用分析

微电网继电保护的研究与应用分析

金凤侠

天津市英实科技发展有限公司天津300384

摘要：微电网（Micro-grid，MG）是指将分布式发电系统（distributedgeneration，DG）、储能系统、用电负荷、控制装置与保护装置结合在一起的一个小型的发配电系统。随着微电网技术的不断发展，微电网融入配电网后对配电网产生了一系列的影响，本文以微电网并网对配电网三段式电流保护和自动重合闸的影响为切入点，对该问题进行了探讨。

关键词：微电网；继电保护；应用

1微电网对继电保护的影响分析

1.1影响常规配电网保护

在连接微电网前，首先要清楚微电网对之前配电网运行所造成的影响。若在调试过程中使用配电网设施，便会改变总体操作行为，或是为保护敏锐度根据配网实际改变常规配电网连接情况。这对连接常规配电网来讲有着非常严重的影响，可根据具体要求运行调试电网故障。若电网存在接地问题，那么判断问题时则要从微电网连接的改变状况出发，有的设施敏锐度会有所改变，此时要按照微电网设施敏锐度的保护，来排查电流故障，有效解决故障问题。

1.2影响配电网保护

配电网继电保护过程中，一定要结合微电网影响考虑，在总体运行调试基础上，为改变配电构造可转变单端电流体系的运作，从而改变配电网继电保护。或是在多电源配电连接的基础上，为顺利协调功能参数，转变各种状态下的电路作业方式。亦或是，在达成配电网运作保护需求前提下，通过转变传统的电源、配电保护运作形式；利用搭配的配电保护，确保电路顺利连接，稳定运作。然而，就现阶段配电网保护而言，双向电源方式是微电网未来发展主要趋势，必须要连接全新的发电机。针对电网保护作业来讲，依然会存在一些继电保护问题，亦或是基于电源设施保护，让互相连接的电路具有安全稳定性。但此过程中易于出现误触问题，从而引发设施线路重合故障。

1.3面对的挑战

首先，分布式三种电源方式其短路性质各有不用，电流问题大小也有着显著的差别性，微电网运作时产生的电流问题大小和不良问题间有着十分密切的联系。其次，配电系统运作过程中，存在较大的电流差则代表发生故障问题，从而让继电保护失效。第三，在微电网中无法避免会出现重合电源和闸的现象，要预防同期合闸状况的出现。第四，选用备自投装备时，转换速度要超过区域形式，而且要以分布式电源良好运作的前提下。第五，主电源作为逆变器电源时，要第一时间解决故障问题，以此杜绝停电问题。

2微电网并网对三段式电流保护的影响

三段式电流保护由电流速断保护、限时电流速断保护和定时限过电流保护构成。大量研究表明，微电网并网对配电网三段式电流保护的影响与微电网中DG的接入位置和容量，以及DG的渗透率等因素有密切关系，这些因素会从不同层面影响电流保护选择性、可靠性、速动性和灵敏性。微电网并网对配电网保护的影响主要包含以下几个方面：（1）导致本线路保护误动。当微电网通过PCC向配电网回馈电能时，发生短路故障后，微电网可能通过线路向故障点输送短路电流，导致本线路电流增大，本线路保护误动的可能性加大，停电范围扩大的概率也随之增加。（2）导致保护灵敏度，甚至导致保护拒动。微电网通过PCC与配电网并网后，微电网的接入导致线路产生助增电流或者分流电流，从而影响使线路的故障电流的大小，进而导致线路灵敏度的相应改变，甚至导致保护拒动。（3）导致相邻线路保护误动，保护失去选择性，扩大停电范围。当微电网通过PCC向配电网回馈电能时，由于微电网助增电流的存在，当本线路发生接地故障时，相邻线路流过的短路电流增大，保护可能误动，从而使停电范围扩大，保护失去选择性。

3微电网并网对自动重合闸的影响

电力系统长期的运行经验表明，在配电网线路故障中，有超过80%的故障是瞬时性的。自动重合闸（Autoreclosure，AR）可以有效避免因瞬时性故障引起的停电，提高电网的可靠性，因而得以广泛应用。对于单端辐射状的传统配电网而言，AR的优势更加明显。微电网并入配电网后，使得配电网发生瞬时性故障时，故障点持续电弧现象可能出现，造成自动重合闸失败，同时，微电网并入配电网后，发生故障后，微电网形成的电力孤岛与配电网一般很难保持同步，在这种情况下，AR会导致非同期合闸的出现，产生较大的冲击电流和冲击电压，危害系统安全运行。

4微电网继电保护需要考虑的几个问题

微电网有并网运行和孤岛运行两种状态，微电网继电保护配置应该确保在微电网在并网状态和孤岛运行状态都能够准确动作，在此情景下，基于本地电气量的传统继电保护方案就显示出明显的不足。由于DG出力具有一定的间歇性，运行方式变化频繁，不同类型DG故障特性迥异，同时含微电网的配电网网络拓扑结构变化较大，这就要求保护的配置可以有效跟踪适应这些特性，并可靠动作。随着微电网技术的发展，DG的高渗透率并网必将在不久的将来成为现实，微电网继电保护配置，应确保DG在高渗透率并网时可靠动作。微电网内部以及PCC处含有大量价格昂贵的电力电子设备，不同DG对故障电流注入的承受能力也不尽相同，对这些装置的保护也应该充分考量。另外，随着电动汽车产业的持续发展和其相关技术的日趋成熟，电动汽车对电网来说既是负荷又是储能，V2G（VehicletoGrid）技术的发展成熟使之成为现实，针对电动汽车的移动特性，含移动储能系统的微电网保护配置方案研究应该引起足够重视。

5展望

目前含微电网的配电网保护方案研究主要有两种：一是对原有传统配电网的保护进行改进；二是将现有输电线路中已经应用成熟的继电保护方案应用到含微电网的配电网中。目前其保护配置方案的研究主要有电流差动保护、自适应保护、负序电流保护、边方向变化量保护、多代理（Agent）保护、纵联保护、距离保护等。需要注意的是，上述各种保护的配置方案都有一定的局限性，其中电流差动保护、纵联保护、距离保护以及自适应保护都可以有效提高由于微电网并网带来的诸多问题，提高配电网保护动作可靠性，但需要对系统的硬件和软件，进行较大规模的改造，安装维护工作较为复杂，保护的成本较高，在配电网中的应用暂时还不够经济。负序电流保护可以再配电网发生不对称故障时可以准确动作，当系统发生对称短路故障时效果欠佳。边方向变化量保护具有较好的理论可行性，但对配电网网络拓扑结构的依赖性较强，需要对节点电压等量需要实时采集，在网络拓扑结构突然改变的时候保护无法准确动作。多A-gent技术运用在继电保护领域可以有效配电网继电保护的容错能力，但对智能算法和通信技术依赖较大，同时研究还不够充分，但发展潜力巨大。

6结论

综上所述，纵然现阶段微电网继电保护在我国得以飞速发展，但依然落后与西方先进国家，存在较大差距。鉴于其具备较大的发展空间，因此必须要加大此方面的探究力度，在实践中及时发现问题，及时处理问题。另外，有关供电企业要制定健全的监管制度，在先进技术的支持下，保证微电网安全、稳定的运作。

参考文献：

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