微電網繼電保護中特殊性問題解決方案的探討

李志潔 張曉彤 王 偉 孫寧波 鄭德濤

國網平度市供電公司

微電網繼電保護中特殊性問題解決方案的探討

李志潔 張曉彤 王 偉 孫寧波 鄭德濤

國網平度市供電公司

利用分布式發電的清潔能源和可再生能源對電網進行優化，可以優化能源結構，促進節能減排，對實現經濟可持續發展具有重要意義。自2013下半年以來，國家出臺了一系列支持分布式能源發展的能源政策，可以預見，在不久的將來，配電網將迎來大量的分布式電源接入和高滲透。當前配電網的網絡基礎、保護、控制和運行管理等問題顯然不能應對目前的發展情況。因此，微電網整合分布式發電的優點，同時減少分布式發電對電網的影響和負面影響，充分發揮分布式發電的價值。

微電網(微網)；繼電保護；故障

1 引言

當電網發生短路故障時，繼電保護裝置能快速、準確地切斷開關，使電源切斷了繼電保護的特殊性。在變電站運行過程中，主要的保護和后備保護存在著一些特殊的問題。深入了解繼電保護中的特殊問題，可以有效地提高繼電保護人員的現場安全管理和控制能力，是保證電網安全穩定運行的有力保證。在此基礎上，本文主要分析了主要的特殊問題。在絕大多數情況下，主要的保護作用是能夠快速、特別地清除故障設備。

2 繼電保護現狀

因為電網跨越遼闊區域，其安全穩定運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，冬季的比較濕冷，而且區域的降水量較為豐富，所以在電網故障中，臨界性的降水是電網故障的主導因素。即電網故障大量集中于惡劣氣候條件下例如暴雨、冰雪，或者是與氣候相關事件火山、雷暴的環境當中下出現。在對電網停電數據統計的基礎上，采用組織理論對電網發生事故的宏觀規律進行深入化的研究，研究結果初步證明電網具有自組織臨界性的特征。此外，繼電保護隱式故障是指電網保護裝置中存在的一個永久性缺陷，這個缺陷的存在，雖然只是在電力系統發生故障或者運行不正常的情況下才會出現，但是其造成的后果卻十分嚴重。由此可見，電網的繼電保護裝置的隱式故障是電網電力系統故障發生的重要原因。

3 繼電保護特殊性的問題

3.1 母線保護和斷路器失靈

保護以往的繼電保護和自動裝置的安全使用情況表明，失靈保護產生的主要原因是誤碰失靈保護進入回路，因為失靈電流的判斷是通過獨立裝置進行實現的，而不是由經常說的跳閘功能的失靈保護來判斷的。如果出現這種現象，失靈保護很容易進入回路，需要依據相關技術進行操作并且判斷電流的方向。針對失靈電流的運行需要有準確的判斷力和觀察力，從而解決出現的問題，保證它運行的可靠性。

3.2 線路死區故障

母線差動保護動作，在沒有分支和縱差動保護電路時，應采用輸電線路先導保護，提示對側跳閘(允許縱聯保護、母線差動保護作用、光纖縱縱差保護作用，采用母線差動保護動作跳直側或頂側電流零)。采用預防事故措施后，線路主保護能快速去除線路死區故障。

3.3 失去選擇性

選擇性的要求就是設定保護范圍，在發生故障時，鄰近短路點的主保護先動作，只有鄰近的保護裝置拒動時，再啟動后備保護。假設有一個地方發生短路故障時，配電網和分布式電源同時給它提供短路電流，想要對它點進行故障切除，就必須保證保護可以可靠動作。但是由于傳統的繼電保護裝置是根據配電網的特點來配置保護的，其在線路上并沒有加裝方向元件，當裝機容量足夠大的時候，流過保護的電流可能造成誤動，失去選擇性。

4 微電網繼電保護中特殊性問題的解決方案

4.1 與通信設備相配合

針對電流的保護系統對通信設備的要求，兩者需要密切配合。二次設計在這方面進行統一和協調。在繼電保護裝置和通信設備方面做了具體的規定，包括以下三點：(1)如果是50km以下的線路，條件合適的可以優先使用雙光纜。條件不合適的或者沒有迂回線路的需要由雙回線路設置雙光纜；(2)一條回路線的兩套保護措施在進行專業操作時，需要通過兩套獨立的通信設備相互傳輸，每套通信設備可以傳輸最多8套的保護信息；(3)如果使用專用的光纖線路進行操作時，光纖線路可以直接從通信架直接引接。

4.2 提升繼電保護工作人員的作業技術標準

繼電保護保護工作標準化設計到一系列復雜的程度，需要進行多方面的配合。例如，繼電保護的裝置檢驗、消缺、施工等方面工作配合。要想完成以上作業標準，還應該以工作人員本身的技術掌握為切入點，安排專業的人員進行繼電保護標準化設計中各環節的技術指導和培訓。①繼電保護工作人員應該具備電工基礎和明確繼電保護的基礎理論。②應該熟悉繼電保護的設計原理，并在此基礎上能看懂二次回路圖紙的設計思路。③要提升繼電保護標準化專業設計的專業管理還應從工作人員的技術素質和工作技術水平上進行提升，遵循繼電保護標準化設計的規章流程，以此進行繼電保護的前期準備、現場施工以及后續檢驗三大方面的工作，在繼電保護標準化設計研究和實踐中逐步提升工作人員的技術標準。

4.3 繼電保護管理系統建立

目前，世界各國對微電網的研究層出不窮。但是對于微電網繼電保護管理系統還沒有得到足夠的關注。微電網繼電保護管理系統建立的目的在于：當微電網發生故障時，控制管理系統可以更好地對故障進行監控，并且使保護裝置可以可靠動作，保證微電網安全運行。由此出發，將主節點設于靜態開關PCC處，通過各種保護設備的互聯，實現了微電網和配電網對運行線路上繼電保護動作的監控、運行狀態的檢測，全網配置保護、故障數據顯示和事故告警等功能。用以確保微電網能夠正常穩定運行。

5 結束語

微電網形成方式決定了微電網內部短路電流幅值、相位等特性取決于微電源。微電網保護所面臨的特殊性問題主要為：短路電流小以及微電源工作的不確定性帶來的可靠性差、特殊性差以及靈敏度低；即便保護正確動作，微電網也極有可能瓦解。可采用基于相鄰信息交互判別故障原理的微機保護作為微電網主保護，按微電源集中于一處接入和微電源分開接入的情況選擇保護原理；主動配電網模式下微電網按并網運行還是孤島運行情況選擇保護方法。

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