微電網(wǎng)繼電保護(hù)的研究與應(yīng)用

呂斌華

摘 要：微電網(wǎng)又稱作微網(wǎng)，是一種新型的自治系統(tǒng)，能夠使分布式電源靈活、高效利用，并且能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護(hù)和管理，是一種高效的小型發(fā)電配電系統(tǒng)。繼電保護(hù)對(duì)于微電網(wǎng)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，能夠保護(hù)電力系統(tǒng)及其元件使其不遭到損壞，并有效解決電網(wǎng)插入電源時(shí)產(chǎn)生的隨機(jī)性和波動(dòng)性等問(wèn)題。本文通過(guò)對(duì)微電網(wǎng)繼電保護(hù)進(jìn)行研究，進(jìn)而探究出微電網(wǎng)繼電保護(hù)的主要應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：微電網(wǎng)；繼電保護(hù)；研究；應(yīng)用

微電網(wǎng)是在科技發(fā)展背景下的一種新型的電力供給方式，主要優(yōu)點(diǎn)是能夠利用可持續(xù)資源，在這個(gè)能源短缺，供不應(yīng)求的背景下，發(fā)展與應(yīng)用受到了廣泛的關(guān)注。

但與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比較而言，微電網(wǎng)存在著一定的缺陷，傳統(tǒng)電網(wǎng)的電流穩(wěn)定、輸出功率大、范圍廣闊，而當(dāng)微電網(wǎng)與其他大功率電網(wǎng)一同運(yùn)行時(shí)，就會(huì)變成多方向的網(wǎng)絡(luò)，有一定安全隱患，需要繼電保護(hù)對(duì)微電網(wǎng)實(shí)行控制。

一、微電網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀況及其與繼電保護(hù)之間的聯(lián)系

目前微電網(wǎng)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展處于探索階段，其原因如下：

1）缺乏統(tǒng)一、規(guī)范的微電網(wǎng)體系作為技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。

2）電力電子技術(shù)在微電網(wǎng)中利用率不高，微電網(wǎng)的發(fā)展與電力電子技術(shù)的發(fā)展有著密切相關(guān)的聯(lián)系，利用率不高，應(yīng)用水平低直接影響到微電網(wǎng)的發(fā)展。

3）微電網(wǎng)的保護(hù)控制技術(shù)處于初級(jí)階段。微電網(wǎng)的保護(hù)控制技術(shù)與繼電保護(hù)息息相關(guān)，經(jīng)研究探索發(fā)現(xiàn)，繼電保護(hù)能夠在微電網(wǎng)發(fā)生故障的過(guò)程當(dāng)中，切斷發(fā)生故障的主要部位，以免造成嚴(yán)重的停電事故，同時(shí)保障微電網(wǎng)的繼續(xù)運(yùn)行。

二、微電網(wǎng)繼電保護(hù)的方法研究

微電網(wǎng)繼電保護(hù)主要面臨以下幾點(diǎn)問(wèn)題：

1）分布式電源三種形式的短路特性不同，受其短路特性的影響，故障電流的大小有所不同，而微電網(wǎng)運(yùn)行中發(fā)生故障與故障電流的大小有著密切的關(guān)系。

2）配電系統(tǒng)在微電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生故障會(huì)產(chǎn)生巨大的電流差，從而對(duì)繼電保護(hù)造成影響。

3）在微電網(wǎng)中同時(shí)存在重合閘和電源時(shí)，避免同期合閘現(xiàn)象的發(fā)生。

4）使用備自投裝置過(guò)程中，要先于區(qū)域模式切換動(dòng)作，并且確保在分布式電源下其處于有效的狀態(tài)。

5）在逆變器電源作為主電源的情況下，故障切除一定要及時(shí)，以防停電事故的發(fā)生。若故障發(fā)生在微電網(wǎng)運(yùn)行范圍之外，為防止繼電保護(hù)對(duì)其進(jìn)行無(wú)作用的切除，切換其動(dòng)作狀態(tài)，使元件正常運(yùn)行。

為解決這些問(wèn)題，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)以下幾種辦法對(duì)解決問(wèn)題有所幫助：

1）過(guò)電流保護(hù)法。過(guò)電流保護(hù)法是為了防止電流過(guò)大而使電網(wǎng)發(fā)生故障，其主要應(yīng)用于大型電網(wǎng)中，由于大型電網(wǎng)中電流是定向運(yùn)行，在每一個(gè)保護(hù)環(huán)節(jié)中為其設(shè)置電流的最大限度值，讓電流的最高值不超過(guò)設(shè)定的限度，從而保證了電流運(yùn)輸?shù)淖罡吖β省５谖㈦娋W(wǎng)中并沒(méi)有確定的電流方向，若需要通過(guò)大功率的設(shè)備，必須改進(jìn)輸電系統(tǒng)，大型電網(wǎng)中采用的方式運(yùn)用在微電網(wǎng)中效果甚微，目前還在處于研究之中。

2）差電流保護(hù)法。與過(guò)電流保護(hù)法相比較而言，此種方法在微電網(wǎng)繼電系統(tǒng)中應(yīng)用較為廣泛，原理相對(duì)簡(jiǎn)單，并且能夠有效消除電流的不平衡。此外，差電流保護(hù)法還能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)不同區(qū)域中存在的問(wèn)題，及時(shí)解決，避免大規(guī)模事故的發(fā)生。

3）電壓擾動(dòng)保護(hù)法。通過(guò)對(duì)分布式電源電壓的變化進(jìn)行分析從而判斷故障的發(fā)生地點(diǎn)，進(jìn)而進(jìn)行解決，其受條件的限制，需要進(jìn)一步進(jìn)行探索研究。

4）方向縱聯(lián)保護(hù)法。通過(guò)觀察不同線路之間的運(yùn)行信息，進(jìn)而進(jìn)行比較，從而得出發(fā)生故障的位置以及發(fā)生的問(wèn)題，進(jìn)行解決。只需通過(guò)觀察就能解決問(wèn)題，因其操作簡(jiǎn)便獲得廣泛的應(yīng)用。

三、微電網(wǎng)繼電保護(hù)的研究與應(yīng)用

結(jié)合當(dāng)前的時(shí)代發(fā)展背景，微電網(wǎng)繼電保護(hù)的研究方向主要有以下兩種：

1）運(yùn)用電路保護(hù)的基本原理，將傳統(tǒng)的方法運(yùn)用到微電網(wǎng)繼電保護(hù)中。

2）以通信設(shè)備和智能系統(tǒng)作為基本條件，構(gòu)建自動(dòng)化水平超前的全智能監(jiān)控系統(tǒng)。

第一種研究方向主要是利用過(guò)電流保護(hù)法的相關(guān)原理，該種方法成本較低，原理簡(jiǎn)單，并且能夠與微電網(wǎng)多種運(yùn)行方式相適應(yīng)，但其也存在一定的缺陷，研究成果發(fā)現(xiàn)其具備一定的局限性，過(guò)電流保護(hù)采用限流器會(huì)限制電流的靈敏度，使一定的電力資源浪費(fèi)，不能很好的達(dá)到預(yù)先設(shè)想的效果。同時(shí)，故障電流與正常運(yùn)行時(shí)電流之間的差距是無(wú)法預(yù)測(cè)的，即便采用限流器也會(huì)發(fā)生事故現(xiàn)象的發(fā)生。因此在該種研究方向上，必須多進(jìn)行實(shí)踐，盡可能地將其所存在的問(wèn)題進(jìn)行解決。

第二種研究方向需要運(yùn)用現(xiàn)階段先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)手段，建立全智能監(jiān)控系統(tǒng)，自行對(duì)微電網(wǎng)實(shí)施實(shí)時(shí)保護(hù)。就目前而言，廣域繼電保護(hù)系統(tǒng)從眾多安全保護(hù)系統(tǒng)中脫穎而出，其主要有以下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：

1）能夠同時(shí)采集不同區(qū)域地點(diǎn)的信息，并且能夠利用差點(diǎn)保護(hù)法的原理，消除電流之間的不平衡，使微電網(wǎng)中電流運(yùn)輸更加平衡穩(wěn)定。

2）具有完備的硬件系統(tǒng)，不需要再進(jìn)行構(gòu)建。

3）能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)信息的搜尋和整合，對(duì)整合好的信息進(jìn)行更為具體的分析，及時(shí)找出故障所在。

4）可靠的通信設(shè)備，廣域繼電保護(hù)的通信狀況良好，信號(hào)穩(wěn)定。

5）能夠利用互聯(lián)網(wǎng)采集數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)進(jìn)而掌握微電網(wǎng)運(yùn)行的詳細(xì)情況。

廣域繼電系統(tǒng)與其他保護(hù)系統(tǒng)相比較而言存在著一定的優(yōu)勢(shì)，但在這個(gè)飛速發(fā)展的時(shí)代，其也需要進(jìn)行進(jìn)一步的研究，使其更加完善，功能更加齊全，達(dá)到微電網(wǎng)繼電保護(hù)的目的。

四、結(jié)語(yǔ)

雖然近幾年我國(guó)微電網(wǎng)繼電保護(hù)發(fā)展迅速，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，其還是處于初級(jí)階段，為其有著更好的發(fā)展前景，必須對(duì)微電網(wǎng)繼電保護(hù)進(jìn)行更深一層的研究，解決其中出現(xiàn)的問(wèn)題，并讓其得到廣泛的應(yīng)用。相關(guān)電力企業(yè)需要構(gòu)建嚴(yán)格的管理制度，在微電網(wǎng)繼電保護(hù)相關(guān)技術(shù)人員的努力下，確保微電網(wǎng)的運(yùn)行不會(huì)再出現(xiàn)安全事故，正常運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1] 郭建勇等.微電網(wǎng)繼電保護(hù)的研究與應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2014，10：135-140.

[2] 黃興平.微電網(wǎng)繼電保護(hù)的研究與應(yīng)用[J].科技與創(chuàng)新，2016，14：148.