浅析微电网继电保护方法_汪旻

1、2013年第02期行业综述浅析微电网继电保护方法汪旻（湖北清江高坝洲水力发电厂湖北【摘宜都443300）要】如今分布式发电飞速发展，并且传统大电网具有能源危机、大面积停电以及不能灵活跟踪负荷等缺点，为了解决分布式发电并网带来的技术上的问题，尤其是微电网继电保护的问题，成为当今电力系统中研究的热点。本文对微电网特点进行了阐述，从微电网系统级和单元级两个方面探讨了现阶段微电网继电保护研究中的若干方法。【关键词】微电网；背景；概念；继电保护；方法引言进入世纪以来，随着国民经济的快速发展，电力需求日益增石油等化石燃料消耗越来越大，世界范围内的化石燃长，这导致煤、料供应持续紧张，合理开发利用绿色能源已经

2、成为一个重要课题。开发利用清洁高效的可再生能源是解决未来世纪能源问题的主要风能、生物质能、潮汐能出路。目前常见的几种新能源包括太阳能、等，均为分布式电源。相应的一些发电技术称为分布式发电技术。分布式发电技术指的是通过在配电网建立单独的发电（技术）单元来对重要负荷进行供电，并通过和外界电网进行能量交换。分布式发电主要有以下几个特点：（）提高能量利用率。（）减少各种碳化物的排放，比较环保。（）提高电能质量和供电的可靠性。（）减少了由电能远距离传输所带来的线损和各种稳定方面的问题。（）延缓了由于负荷不断增长所造成的电网的不断膨胀。（）安装地点灵活。虽然分布式电源优点突出，但其本身存在很多问题。例如分

3、布式电源相对大电网来说是一个不可控源，因此大系统往往采取限制、隔离的方式来处置分布式电源，以期减小其对大电网的冲击。对分布式能源的人网标准做了规定：当电力系统发生故障时分布式电源必须马上退出运行。这就大大限制了分布式能源效为协调大电网与分布式电源间的矛盾，充分挖掘分能的充分发挥。布式能源为电网和用户所带来的价值和效益，在本世纪初，学者们提出了微电网的概念。微电网微电网的概念微电网是规模较小的分散的独立系统，它采用了大量的现代电风电、光伏发电，燃料电池，储能设备等并在一力技术，将燃气轮机、对于大电网来说，微电网可被视为电网中的一起，直接接在用户侧。个可控单元，它可以在数秒钟内动作以满足外部输配电

4、网络的需求；对用户来说，微电网可以满足他们特定的需求，如增加本地可靠降低馈线损耗、保持本地电压稳定、通过利用余热提高能量利用性、的效率及提供不间断电源等。微电网和大电网通过进行能量交换，双方互为备用，从而提高了供电的可靠性。微网的特点微网技术是新型电力电子技术和分布式发电、可再生能源发电技术和储能技术的有机结合。具有以下主要特点：微网提供了一个有效集成应用的方式，继承拥有了所有单独系统所具有的优点。微网作为一个独立的整体模块，不会对大电网产生不利影响，不需要对大电网的运行策略进行修改。微网可以以灵活的方式将接入或断开，即具有“即插即用”的能力。多个联网的微网增加了系统容量，并有相应的储能系统，

5、使系统惯性增大，减弱电压波动和电压闪变现象，改善电能质量。微网在上级网络发生故障时可以孤立运行继续保障供电，提高供电可靠性微电网继电保护由于微电网与传统电网有相异地方，导致微电网继电保护与传统电网继电保护有一定的差别。国内外微电网继电保护研究现状目前，国内对于微电网继电保护的研究很少，国外对微电网继电保护研究处于理论研究阶段，指出微电网继电保护需要遵循两条原则：（）不管是孤网运行方式还是并网运行模式，微电网保护策略必须一致；（）短路故障时，提供短路电流的电源务必快速切除隔离。微电网有并网运行和孤网运行两种方式，微电网通过与配电网相连，处的静态开关及其相应的继电保护特性的定义是它必须能够准确判断

6、电网的各种故障微电网继电保护的一个难点。并且迅速动作，对微电网是否需要进入孤网运行做出决定，并实现微电网并网运行和孤网运行方式的平滑切换；微电网继电保护另外一个重点难点是在孤网运行时故障电流小得情况下，给微电网配置充分的保护，由于微电网的分布式电源采用电力电子设备接入微电网，当微电网发生接地故障时，分布式电源提供的短路电流被限制在IN，传统配电网大多采用的过电流保护不再适合于微电网，微电网继电保护必须运用新的原理，为此国内学者提出系统级保护与单元级保护两种方案，从而更好的配置微电网的保护。微电网系统级保护微电网系统级保护的主要目的是确保在公共电网发生永久性故障或微电网的运行状态不满足标准时，微

7、电网能够快平滑的进入孤网运行，从而降低微电网的接入对公共电网的影速、响。同时保证微电网能够安全过渡到新的稳定运行状态。微电网系统级保护的关键在于与公共配电网的连接点。微电网并网运行对配电网继电保护的影响主要取决于两个方面：注入当公共电网发生永久性故障或配电网的短路电流大小和持续时间。者微电网运行状态不符合标准时，要求微电网进入孤网运行模式，的快速动作能减低微电网对公共配电网的不利影安装控制与保护装置必须能够检测并且准确判断电响。因此，网的各种故障情况，能够快速动作，决定微电网是否进入孤网运行。微电网单元级保护微电网单元级保护必须考虑两个因素：能够对微电网并网运行时的各种内部故障进行处理；当外部

8、公共配电网发生故障时，迫使微电网处进入孤网运行时，务必保证微电网可以平滑过渡到新稳态运行，若微电网内部发生故障能够快速切除故障部分，保证剩余部分能够可靠的运行。微电网继电保护方法基于电流序分量的保护方法基于序分量的微电网继电保护方法：把整个微电网的保护分为个区域。微电网故障形式主要是相地短路故障和相间短路故障。理论研究表明，零序分量和负序分量可以成功检测相地和相间故正常运行时，由于负荷的不对称性，微电网中会包含一些零序分障。量和负序分量，为了避免正常运行时负荷不对称造成的序电流元件动作，必须给每个序电流一个合适的门槛值。在差动保护和电流对称分量的基础上，用零序电流保护作为单相接地故障的主保护，

9、用负序电流作为相间故障的主保护，电流差动保护作为后备保护。基于出口电压方法基于出口电压变换法来实现微电网保护的方法。行业综述当发生不同的故障时，三相电压的分量具有不同的特征，以此来实现不同类型的接地故障判断。首先得到三相机端电压，通过变换矩阵得到Vds和Vqs，如式（）究。2013年第02期（）Vqs投影到同步旋转坐标轴再利用（）把静止坐标轴上的Vds、上：（）Vqrf为一个设定门槛值。因此不一样的Vdif输出对应使Vdif=Vqrf-Vqr，了不一样的的故障情况：当Vdif，时三相短路故障发生时，Vdif输出为稳定直流信号；相间故障Vdif为一个直流和振荡交流信号的叠Vdif是从到一个极大值

10、的振荡输出。加；当发生单相接地故障时，振荡信号的频率是电网额定频率的倍。谐波畸变法基于谐波畸变率（）的微电网保护方法：通过相电压识别故障类型，正常运行时，三相电压幅值对称近似相等，当故障发生时，故障相电压低于正常运行时的相电压，由此可以实现故障相甄别；正常运行时，配电网等效为一个低运用的畸变进行故障定位。静阻抗的电源，微电网的值相对较小，近似为。发生故障时，态开关快速动作，微电网与配电网断开联接，进入孤网运行方式，此时，逆变器输出电流中含有谐波将增加，从而导致变大。微电网继电保护发的展方向微电网继电保护与其他控制相结合，通过研究微电网的运行特性、控制原理以及对故障的响应来对微电网继电保护进行研

11、不管是系统级保护还是单元级保护，微电网各个单元都要能实现小干扰稳定可靠的通信。结束语在能源日益紧缺的背景下，可再生能源、新能源的开发利用普遍受到重视，微网在提高供电可靠性、改善电能质量、节约能源与环保等方面的突出优点都决定了微网的研究具有现实意义和价值，也本文围绕微电网领域的一个关将是今后电力系统发展的重要课题。键问题，即微电网继电保护的问题，进行技术方法的探讨，从微电网发展微电网符合我系统保护和单元保护进行了方法的论述。目前，国电力行业的理念和需求，随着可再生能源比重的日益加大，微电网将越来越受到重视；同时，微电网技术作为一个前沿研究领域，以其可靠、环保、灵活等特点被人们广泛接受并将大力发展

12、。电参考文献：梁有伟，胡志坚，陈允平分布式发电及其在电力系统中的应用研究综述电网技术，（）：郑漳华，艾芊，微电网的研究现状及在我国的应用前景电网技术，（）：鲁宗相，王彩霞，闵勇，周双喜，吕金祥，王云波微电网研究综述电力系统自动化，（）：，（）：，（）：孔力，齐智平，裴玮，吴汉，息鹏新型电网微电网盛鹍，（）研究综述继电器，（）：。从计算结果可以看出，由于本工程中额定电流为的驱动电机为短时负荷，因此可以采用长期允许负载量为的电缆当环境温度为°时，如果按长期为其供电。根据电缆载流量表，允许负载量为选择交联聚乙烯绝缘电缆（），所需截面为；而按长期允许负载量为选择电缆时，所需截面为，使电缆截面

13、得以缩小。结束语工程中选择电缆截面或考虑其载流能力时，正确应用电缆暂态发热特性，可使电缆截面不致选择过大，在充分满足负荷供电需求的同时，减少投资，节约有色金属，提高经济效益。在以下几种回路可以考虑按电缆短时载流量选择截面：（）属于短时负荷用电设备的配电回路；（）某些备用电源回路，正常运行方式下长期不带负荷，仅短时投人的备用回路；（）负荷平稳，但有可能短时间过负荷运行的回路。电（上接第285页）某铜冶炼工程主厂房中设有转炉三台，每台转炉由一台交流绕线异步电机驱动，型号为：，额定电压，额定功率，额定电流。在实际生产过程中，转炉驱动电机属于短时负荷，只有在倾炉时工作，每次工作时间约为。为了提高启动转

14、矩，电机采用转子串电阻启动方式，把启动转矩提高到倍额定转矩，每次启动时间约为秒。图驱动电机工作电流曲线由图可以看出，驱动电机的工作电流分两个阶段，启动阶段和额定运行阶段。由于启动阶段时间较短，适用于电缆的短路发热方程；额定运行阶段则适用于电缆的暂态发热方程。驱动电机动力电缆，采用交联聚乙烯绝缘电缆（），则时刻的电缆线芯温度可由式（）求得。设时刻线芯温度为°，单位长度电缆热容取，电阻温度系数取，交流电阻取取（以上参数取值以铜芯电缆为参考），负载电流取（倍额定转矩下对应电流值），负载时间取秒，根据式（）计算可得°°。将此值作为，同时电缆最终温度取°，工作时间取，发热时间常数取，根据式（）计算可得°。将此值代入式（）计算可