含微網(wǎng)配電系統(tǒng)的繼電保護問題探討

李新國

摘 要：能源作為人類賴以生存和發(fā)展的基礎，我國社會和經(jīng)濟發(fā)展的過程中，對能源的需求量不斷增加，尤其是電能，為了能夠滿足人們的電能增長需求，微網(wǎng)系統(tǒng)被接入到大電網(wǎng)系統(tǒng)中，增加了電網(wǎng)系統(tǒng)的復雜性，為了保證含微網(wǎng)配電系統(tǒng)的安全性，必須采取多樣化的繼電保護方案，當含微網(wǎng)配電系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，能夠快速、準確的將故障排除，以此保證含微網(wǎng)配電系統(tǒng)能夠安全、可靠地運行。文章針對微網(wǎng)配電系統(tǒng)進行了綜述，并探析了含微網(wǎng)配電系統(tǒng)的繼電保護方案，以供參考。

關鍵詞：配電系統(tǒng) 分布式發(fā)電 微電網(wǎng) 繼電保護

中圖分類號：TM773 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）12（b）-0165-02

大電網(wǎng)在過去的幾十年中發(fā)揮了至關重要的作用，但是也存在許多弊端，例如運行難度大、成本高、可靠程度相對較低等。微網(wǎng)配電系統(tǒng)，和傳統(tǒng)的大電網(wǎng)方式相比具有運行費用低、安裝靈活、能源利用率高、污染少、供電可靠性高等眾多優(yōu)點[1]，越來越受到社會各界的青睞。然而，為了解決微網(wǎng)接入大電網(wǎng)的可靠性和安全性問題，應該加強對含微網(wǎng)配電系統(tǒng)的繼電保護問題的研究，文章對此進行了分析，具體如下文所示。

1 微網(wǎng)配電系統(tǒng)的綜述

微網(wǎng)主要是由保護裝置、用電負荷及其監(jiān)控、儲能裝置以及分布式電源組成的自治發(fā)配電系統(tǒng)，微網(wǎng)既可以獨立運行，也可以并網(wǎng)運行[2]。基于分布式發(fā)電功能的微網(wǎng)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、管理以及保護，通過將分布式電源安裝在用戶側(cè)，能夠形成微網(wǎng)結(jié)構(gòu)，能夠有效的降低網(wǎng)絡損耗、消除配電平靜以及延緩擴建發(fā)電系統(tǒng)的投資等，特別是電網(wǎng)在受到戰(zhàn)爭、暴風雪、地震等災害時出現(xiàn)崩潰時，依然可以保證重要電力用戶供電的安全性和穩(wěn)定性[3]。由此可見，基于分布式電源的微網(wǎng)配電系統(tǒng)，是一種有效、先進的配電系統(tǒng)，并且利用微網(wǎng)技術的技術優(yōu)勢，分布式發(fā)供電系統(tǒng)能夠形成獨立或者并行的微網(wǎng)運行形式，逐漸的成為未來配電系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢之一。

2 含微網(wǎng)配電系統(tǒng)的繼電保護方案分析

接入分布式電源后，配網(wǎng)系統(tǒng)的運行方式變得復雜，系統(tǒng)自身的電流保護系統(tǒng)不能夠起到相應的保護作用，一旦出現(xiàn)短路故障，會對繼電保護的靈敏性產(chǎn)生影響，導致保護裝置出現(xiàn)誤動的現(xiàn)象[4]，因此，為了能夠充分的發(fā)揮分布式發(fā)供電微網(wǎng)系統(tǒng)的優(yōu)勢，應該根據(jù)微網(wǎng)配電系統(tǒng)的實際狀況，采用多樣化的繼電保護方案，當含微網(wǎng)配電系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，能夠快速、準確的將故障排除，以此保證含微網(wǎng)配電系統(tǒng)能夠安全、可靠的運行。

（1）自適應保護方案。自適應保護方案是基于GPS的含微網(wǎng)配電系統(tǒng)保護閥桿，該種繼電保護方案是根據(jù)配電系統(tǒng)負載和分布式電源之間的平衡，按照斷路器將電網(wǎng)系統(tǒng)劃分成若干區(qū)域，變電所的中央單元具有通訊功能以及數(shù)據(jù)處理功能，分布式電源的聯(lián)絡開關以及同步三相電流向量都是測量結(jié)果，采用相位測量單元測量電流的向量，如果配電系統(tǒng)不存在故障，則聯(lián)絡開關處的電流與分布式電源提供的電流之和，和配電系統(tǒng)總負載相同，如果發(fā)生故障，則前兩者電流之和超過后者。

（2）差動電流保護方案。基于基爾霍夫電流定理創(chuàng)建了差動電流保護方案，該種繼電保護方案的優(yōu)點表現(xiàn)為：原理簡單、可靠性高；保護之間的配合良好，不需要考慮各級的配合問題，只需要考慮最大不平衡電流，即能夠判斷配電系統(tǒng)是否存在故障；具有良好的選擇性，通過判斷區(qū)域內(nèi)是否存在故障，能夠選擇性的進行保護，這樣能夠有效的降低故障造成的損失，被廣泛的應用在配電系統(tǒng)保護中。

（3）過電流保護方案。過電流保護方案是根據(jù)檢測故障的電流超出限值，判斷配電系統(tǒng)是否存在故障。但是，含微網(wǎng)配電系統(tǒng)和傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，對過電流保護的要求相對較高，一些學者在過電流保護方案中增加了故障限流器，通過故障限流器降低微網(wǎng)故障電流，保證傳統(tǒng)低成本的保護裝置（如熔絲）依然應用在含微網(wǎng)配電系統(tǒng)保護中；同時，還有一些學者應用低電壓加速方式的反時限過電流保護方案，這樣能夠提高過電流保護方案的自適應性，以此滿足含微網(wǎng)配電系統(tǒng)的保護需求，提高系統(tǒng)的適應能力。

（4）“主從式”縱聯(lián)保護方案。“主從式”縱聯(lián)保護系統(tǒng)是一種有效的區(qū)域縱聯(lián)比較保護系統(tǒng)，“主從式”縱聯(lián)保護系統(tǒng)保護動作的流程表現(xiàn)為：通過檢測與判斷變電站各饋線電流、變壓器高低壓側(cè)電流，采用故障檢測算法判斷配電系統(tǒng)是否存在問題，當配電系統(tǒng)不存在故障時，區(qū)域縱聯(lián)保護系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行采集和故障進行監(jiān)視，并不會發(fā)生動作，當檢測出系統(tǒng)存在故障后，則立即投入工作；當配電系統(tǒng)出現(xiàn)問題后，應該根據(jù)外網(wǎng)和變電站連接點處方向元件的實際狀況，判斷故障位置的從屬，如果PCC處的方向元件動作，則表明故障屬于本站范圍，保護系統(tǒng)會進行下一步的分析和處理，如果不在本站范圍，則不予以處理；當本站出現(xiàn)短路故障時，通過對變壓器低壓側(cè)方向元件進行檢測，觀察其動作狀態(tài)，如果方向元件動作，則表明該故障發(fā)生在變壓器的下游，需要進行進一步的分析和判斷，如果方向元件沒有發(fā)生動作，則表明故障發(fā)生在變壓器內(nèi)部，跳開變壓器；通過對母線分段開關、饋線出口放系那個元件的狀態(tài)進行分析，能夠準確的判斷出母線是否存在故障，當母線分段處方向元件發(fā)生動作，則表明故障位置在另一條母線上；當?shù)蛪簜?cè)方向元件發(fā)生動作后，并且饋線出口處以及母線分段處的方向元件沒有發(fā)生動作，則表明故障發(fā)生在母線上；當某饋線出口處的方向元件發(fā)生動作，則表明該饋線存在故障；一旦診斷出某饋線存在故障，則主機發(fā)出故障查詢命令，采集該虧線上所有方向元件的實際動作狀況，通過和其他分段開關方向元件的動作狀況進行比較分析，能夠準確的判斷出哪個區(qū)段或者饋線存在問題，當上游、下游分段開關位置的方向元件全部發(fā)生動作或者全部沒有動作，則表明該區(qū)段不存在故障；當上游的分段開關位置的方向元件發(fā)生動作，但是下游分段開關位置的方向元件并沒有動作，則表明故障發(fā)生在該區(qū)段；當確定了故障的位置之后，應該對該區(qū)段內(nèi)全部從機位置方向元件的動作狀態(tài)進行分析和比較，當全部從機方向元件都不發(fā)生動作時，則表明該區(qū)段的配電線路存在故障。此時，主機會對各個接口開關、上下游分段開關位置的保護從機發(fā)出跳閘指令，從機開關設備執(zhí)行跳閘指令，并將發(fā)生故障的區(qū)段隔離，同時不存在故障的區(qū)段依然可以正常運行。

3 結(jié)語

總而言之，隨著電力行業(yè)的快速發(fā)展，配電系統(tǒng)會接入越來越多的分布式電源，大電網(wǎng)和微網(wǎng)互補的運行方式，將會轉(zhuǎn)變成配電系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢之一。為了保證含微網(wǎng)配電系統(tǒng)能夠安全、穩(wěn)定的運行，該文提出了“主從式”縱聯(lián)保護系統(tǒng)，按照其保護動作，能夠準確的診斷配電系統(tǒng)是否存在故障，并及時的將故障排除。

參考文獻

[1]王偉.含微網(wǎng)配電系統(tǒng)的繼電保護問題研究[D].濟南：山東大學，2009（4）.

[2]韓清波.配電系統(tǒng)繼電保護存在的問題以及改善方略[J].科技創(chuàng)新與應用，2015（1）：106.

[3]徐啟源.配電系統(tǒng)繼電保護存在的問題與對策[J].中國高新技術企業(yè)，2013（23）：124-125.

[4]李雷帆.含微網(wǎng)配電系統(tǒng)的保護問題研究[D].成都：西華大學，2012（5）.