微電網(wǎng)繼電保護(hù)的研究與應(yīng)用

黃興平

摘 要：微電網(wǎng)系統(tǒng)是電力改革下衍生出的一種新型電網(wǎng)體系，其主要優(yōu)勢為能使用可再生能源，從而避免電力長時間傳輸造成的大量損耗。在微電網(wǎng)系統(tǒng)中，進(jìn)行繼電保護(hù)是非常重要的，其能保證微網(wǎng)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行。因此，主要對微電網(wǎng)中繼電保護(hù)的特點及具體應(yīng)用進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：微電網(wǎng)；繼電保護(hù)；供電質(zhì)量；停電事故

中圖分類號：TM773 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.14.148

微電網(wǎng)又被稱為微網(wǎng)，主要組成部分為新型能源和就近負(fù)載。隨著微網(wǎng)系統(tǒng)在我國的發(fā)展，在提高能源利用率、降低長距離傳輸電力的耗損、減少投資、提高供電質(zhì)量等方面作出了積極的貢獻(xiàn)。在微網(wǎng)運行過程中，需要安裝相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置。繼電保護(hù)在微網(wǎng)中的作用主要是切除故障部分，避免大規(guī)模的停電事故發(fā)生，從而實現(xiàn)微網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運行。

1 微電網(wǎng)繼電保護(hù)的特點及方法研究

1.1 微電網(wǎng)繼電保護(hù)的特點

傳統(tǒng)電網(wǎng)的過流保護(hù)并不適合微電網(wǎng)。微電網(wǎng)中的電流及其運行方向具有特殊性，導(dǎo)致各級之間的配合保護(hù)較為復(fù)雜。因此，在實際操作中，微電網(wǎng)繼電保護(hù)仍存在許多問題。在微電網(wǎng)正常運行的過程中，由于其可實現(xiàn)短距離供電，所以，可完成不間斷的供電任務(wù)。由此可見，繼電保護(hù)系統(tǒng)必須長時間處于正常運行的狀態(tài)下。

1.2 微電網(wǎng)繼電保護(hù)的方法研究

微電網(wǎng)采取的是分布式電源接入，因此，需要采用特殊的繼電保護(hù)技術(shù)。在實際生產(chǎn)中，現(xiàn)有的微電網(wǎng)繼電保護(hù)主要有差動電流保護(hù)法、過電流保護(hù)法、方向縱聯(lián)保護(hù)法和電壓擾動保護(hù)法等。

1.2.1 差動電流保護(hù)法

該方法的運行原理比較簡單，能滿足微電網(wǎng)基本的繼電保護(hù)需求，因此，其被廣泛應(yīng)用于微電網(wǎng)的繼電保護(hù)中。采用差動電流保護(hù)可持續(xù)檢測微電網(wǎng)運行中存在的不平衡電流，因此，差動電流保護(hù)法具有較高的靈敏性。此外，差動電流保護(hù)的性能較強(qiáng)，能區(qū)分不同區(qū)域的電流故障，并能及時發(fā)現(xiàn)、切除故障，從而防止事故的進(jìn)一步擴(kuò)大。在近年來的微電網(wǎng)繼電保護(hù)的應(yīng)用中，差動電流保護(hù)法取得了一定的成效，且其靈敏度在不斷提升。

1.2.2 過電流保護(hù)法

大型電網(wǎng)中常采用單項過電流繼電保護(hù)，其中，每級保護(hù)都設(shè)置了定值，能確保各級供電效率的最大化。然而，在微電網(wǎng)中，由于饋線上無電源，所以，在過電流保護(hù)中不需要考慮電流的方向。在具體設(shè)計時，如果需要引入大型電網(wǎng)的過電流保護(hù)系統(tǒng)，則必須改變微電網(wǎng)的輸電過程。大型電網(wǎng)常采取熔絲的過電流保護(hù)方法，雖然近年來其被應(yīng)用到了微電網(wǎng)中，但經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，熔絲方法對微電網(wǎng)繼電保護(hù)的作用并不明顯，仍無法實現(xiàn)高效應(yīng)用。

1.2.3 方向縱聯(lián)保護(hù)法

該方法的基本原理比較簡單，即觀察相鄰線路的運行信息，并比較故障區(qū)域的信息，從而找到故障所在的具體位置。方向縱聯(lián)保護(hù)法以電流方向為判斷標(biāo)準(zhǔn)，無需對電源或用戶一方的電流進(jìn)行測定。該方法在實際操作中比較容易實現(xiàn)，對網(wǎng)絡(luò)寬帶的要求較低，因此，得到了廣泛應(yīng)用。

1.2.4 電壓擾動保護(hù)法

該方法在微電網(wǎng)產(chǎn)生故障時根據(jù)分布式電源的電壓變化情況判斷故障位置。在實際使用中，由于該方法對網(wǎng)絡(luò)寬帶的要求較高，進(jìn)而會受到微電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)寬帶建設(shè)的影響，因此，需要進(jìn)一步改進(jìn)和完善。

2 微電網(wǎng)繼電保護(hù)的應(yīng)用

從目前微電網(wǎng)的發(fā)展情況看，繼電保護(hù)的應(yīng)用研究主要分為2個方面：①從保護(hù)原理出發(fā)，優(yōu)化傳統(tǒng)電網(wǎng)的過電流保護(hù)，并將其逐步應(yīng)用到微電網(wǎng)中。此方面的研究主要是為了尋找過電流保護(hù)在微電網(wǎng)中的運行方式，從而提升現(xiàn)已成型的過電流保護(hù)裝置的利用率。在研究過電流保護(hù)的過程中，如果僅將過電流保護(hù)應(yīng)用于限流器上，則會導(dǎo)致保護(hù)的靈敏度下降。②隨著我國電網(wǎng)整體向智能化方向的發(fā)展，繼電保護(hù)的研究也朝著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的方向前進(jìn)。在研究中，以現(xiàn)代智能裝置和數(shù)字通信系統(tǒng)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)了繼電保護(hù)的數(shù)字化功能。該研究的目的在于研制出可用于微電網(wǎng)的繼電保護(hù)裝置。在現(xiàn)代信息技術(shù)和智能技術(shù)的帶領(lǐng)下，常規(guī)電網(wǎng)的廣域繼電保護(hù)系統(tǒng)已逐漸應(yīng)用于微電網(wǎng)中，實現(xiàn)了信息的動態(tài)捕捉和分析。

在微電網(wǎng)系統(tǒng)中，采用廣域繼電保護(hù)的原因主要有以下4個：①廣域繼電保護(hù)能實現(xiàn)多點信息的同步采取，并能在保護(hù)策略上形成差動保護(hù)。差動保護(hù)本身具有諸多優(yōu)勢，將其應(yīng)用到微電網(wǎng)系統(tǒng)中能大大提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性。②廣域繼電保護(hù)系統(tǒng)操作平臺基于已有的硬件系統(tǒng)，不必重新研制硬件設(shè)備，且能實現(xiàn)各點信息的收集和整合，并識別微電網(wǎng)的運行狀態(tài)，從而及時發(fā)現(xiàn)故障。③在通信方面，廣域繼電保護(hù)系統(tǒng)能避免因通信不暢而造成的繼電保護(hù)拒動或誤動的情況發(fā)生，具有較高的可靠性。④廣域繼電保護(hù)系統(tǒng)利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢，通過數(shù)據(jù)的采集和分析可掌握全網(wǎng)的運行狀態(tài)和繼電保護(hù)裝置的運行情況，可避免傳統(tǒng)繼電保護(hù)中因控制動作不當(dāng)而造成的繼電保護(hù)裝置失效。在實際應(yīng)用中，雖然廣域繼電保護(hù)裝置能實現(xiàn)微電網(wǎng)的有效保護(hù)，但隨著微電網(wǎng)系統(tǒng)的逐步更新和完善，廣域繼電保護(hù)系統(tǒng)也需要不斷完善自身的功能，從而滿足微電網(wǎng)繼電保護(hù)的需求。

3 結(jié)束語

近年來，我國微電網(wǎng)建設(shè)呈現(xiàn)出快速發(fā)展的趨勢，微電網(wǎng)繼電保護(hù)工作也成為了電力企業(yè)關(guān)注的重點。對于微電網(wǎng)保護(hù)中存在的新問題，繼電保護(hù)的工作人員需要進(jìn)一步改進(jìn)和完善保護(hù)系統(tǒng)，制訂合理的繼電保護(hù)方案，從而確保微電網(wǎng)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行。

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〔編輯：張思楠〕