探析微電網繼電保護的研究與應用

宋釗

摘要：微電網系統是在電力行業不斷改革過程中所產生的一種新型電網體系，其具有一個很大的優勢就是能應用可再生能源，進而能夠有效避免電力傳輸過程中所造成的大量損耗。對于微電網系統來講，進行繼電保護是非常必要的，繼電保護是保證微網系統安全、穩定運行的基礎保障。所以，文章主要探究了微電網中繼電保護的方法及其應用。

關鍵詞：微電網；繼電保護；研究；應用

引言

微型電網簡稱微網，其主要包括分布式新能源和就近的負載兩大組成部分。微網對可再生資源的利用率比較高，能夠解決長距離輸電的高線損、高投資等問題，而且其供電質量及系統可靠性都比較高。但是，微電網運行過程中仍舊需要進行繼電保護，發生故障后，繼電保護裝置能夠及時對電網故障區域進行檢測，并且能有效隔離故障，防止出現大范圍停電。由此可見，繼電保護裝置對微電網具有重要的保護作用。

1微電網繼電保護的特點

在微電網中，由于分布式電流的接入使其內短路電流大小和方向都發生了改變，而且各級之間的配合保護被打破，所以傳統的微電網保護方面存在許多問題。在微電網運行方式方面，當電廠的配電系統存在故障時，微電網可以直接轉入離網模式繼續運行，并可以對負荷不間斷地進行供電。微電網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微電網繼電保護方法的應用

由于微電網采用的是分布式電源接入的方法，所以，需要采用特殊的繼電保護技術。在實際生產中，現有的微電網繼電保護主要有差動電流保護法、過電流保護法、方向縱聯保護法和電壓擾動保護法等。

2.1差動電流保護法

此種方法的運行原理比較簡單，而且可以滿足微電網基本的繼電保護需求，所以，其在微電網的繼電保護中得到了廣泛的應用。采用差動電流保護可持續檢測微電網運行中存在的不平衡電流，因此，差動電流保護法具有較高的靈敏性。此外，差動電流保護的性能較強，能區分不同區域的電流故障，并能及時發現、切除故障，從而防止事故的進一步擴大。近年來，在微電網繼電保護的應用中，差動電流保護法取得了一定的成就，而且其靈敏度在不斷提升。

2.2過電流保護法

對于傳統的大型電網繼電保護來講，通常首先考慮的是單向過電流繼電保護方法，在每級保護之間用定值區分保護的范圍。但在微電網中，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。在微電網繼電保護中，從以往簡單的熔絲到近年來發展的饋線自動化系統，都是按照電流超出值記性檢測故障。如果要把已有的配網裝置中運用到微電網的保護中則必須對保護裝置進行改進，結合微電網保護的特點加以利用。很多學者對過流保護做了探討，發現傳統模式下的過流保護無法適用于微電網的繼電保護。為了微電網電流不被分布式電源所影響，一些研究人員指出用故障限流器來減小電流，在微電網保護中使用熔絲等傳統的保護裝置。

2.3方向縱聯保護法

此種方法的原理也比較簡單，即觀察相鄰線路的運行信息，并比較故障區域的信息，從而找到故障所在的具體位置。方向縱聯保護法以電流方向為判斷標準，無需對電源或用戶一方的電流進行測定。另外，該方法在實際操作過程中比較容易實現，對網絡寬帶的要求也比較低，所以也得到了廣泛的應用。

2.4電壓擾動保護方法

電壓擾動保護方法其實就是通過研究微電網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變換坐標系，發生的故障對電壓造成擾動反應成d值和q值得擾動。電壓擾動法對互聯網的要求較高，目前在離網或高阻故障等情況下，這種方法還不太適用，需要進行進一步的研究。

2.5其他保護方法

除去以上幾種常見的微電網繼電保護方法之外，還有研究人員提出基于諧波檢測的保護方案，該方法就是在故障發生以后，逆變器電源把故障電流控制在額定電流的兩倍左右，這樣就會向網內注入諧波分量。但是在實際的應用過程中，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，雖然這些方法在實驗中都能夠被證明是有效的，然而微電網的不同運行模式和一些復雜的如高阻故障等情況中不能保證這些方法仍然有效，所以目前這些方法應用的還比較少。要使得這些繼電保護方法得以廣泛的應用，必須對其進行全面的論證，保證其在各種故障中都能起到較好的保護作用。

3微電網繼電保護的研究與應用

3.1微電網繼電保護的研究方向

與當前時代的發展背景相結合，微電網繼電保護的研究方向主要有兩種：第一，運用電路保護的基本原理，將傳統的方法運用到微電網繼電保護中。第二，以通信設備和智能系統作為基本條件，構建自動化水平超前的全智能監控系統。第一種主要是利用過電流保護法的相關原理，該種方法成本較低，原理簡單，并且能夠與微電網多種運行方式相適應，但其也存在一定的缺陷，研究成果發現其具備一定的局限性，過電流保護采用限流器會限制電流的靈敏度，使一定的電力資源浪費，不能很好的達到預先設想的效果。同時，故障電流與正常運行時電流之間的差距是無法預測的，即便采用限流器也會發生事故現象的發生。所以在該種研究方向上，必須多進行實踐，盡量解決其所存在的問題。第二種研究方向需要應用先進的設備及技術手段，建立智能監控系統，對微電網進行自動化、實時保護。

3.2廣域繼電保護系統的優點

就目前的發展狀況而言，廣域繼電保護系統從眾多安全保護系統中脫穎而出，其主要的優點包括：第一，能夠同時采集不同區域地點的信息，并且能夠利用差點保護法的原理，消除電流之間的不平衡，使微電網中電流運輸更加平衡穩定。第二，具有完備的硬件系統，不需要再進行構建。第三，能夠實現對信息的搜尋和整合，對整合好的信息進行更為具體的分析，及時找出故障所在。第四，可靠的通信設備，廣域繼電保護的通信狀況良好，信號穩定。第五，能夠利用互聯網采集數據，分析數據進而掌握微電網運行的詳細情況。廣域繼電系統與其他保護系統相比較而言存在著一定的優勢，但在這個飛速發展的時代，其也需要不斷的完善，才能更好地保護微電網的運行。

結束語

近幾年，雖然我國微電網繼電保護技術發展較快，但是，和發達國家相比，還有較大的差距，為了能夠取得更好的發展前景，相關研究人員必須對微電網繼電保護進行深入的研究，解決其中存在的問題，使其得到更廣泛的應用。電力企業也需要大力發展微電網繼電保護技術，保障微電網的穩定、安全運行。

參考文獻：

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