微電網(wǎng)繼電保護(hù)模式初探

滕飛

摘 要：微電網(wǎng)是一種區(qū)別于傳統(tǒng)大電網(wǎng)的電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其在實(shí)際的應(yīng)用中具有較高的獨(dú)立性，可以與電網(wǎng)共同運(yùn)行或是獨(dú)立運(yùn)行，是一種具有自我控制及獨(dú)立供電的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。目前微電網(wǎng)的應(yīng)用越來越廣泛，為了保證其在實(shí)際中可以持續(xù)、穩(wěn)定、安全的進(jìn)行運(yùn)行、供電，必須要對(duì)其進(jìn)行繼電保護(hù)。為此以下從多方面探討了對(duì)于微電網(wǎng)主要應(yīng)用的繼電保護(hù)模式，并深入分析其中存在的問題，以此來進(jìn)一步了解微電網(wǎng)繼電保護(hù)模式的特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：微電網(wǎng)；繼電保護(hù)；模式；問題

中圖分類號(hào)：TM727 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）20-0181-02

目前對(duì)于電網(wǎng)供電的需求逐漸向著靈活化、高效化的方向發(fā)展，這也決定了傳統(tǒng)的電網(wǎng)供電模式需要投入更多的成本來進(jìn)行供電活動(dòng)，在此背景下出現(xiàn)了分布式發(fā)電技術(shù)，而在分布式發(fā)電中需要面對(duì)配電網(wǎng)負(fù)荷的問題，在此條件下微電網(wǎng)的應(yīng)用很好的改善了過于復(fù)雜的配電接入問題。同時(shí)微電網(wǎng)作為一種獨(dú)立的電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其在實(shí)際的應(yīng)用中具有一定的復(fù)雜性及系統(tǒng)性的特點(diǎn)，因此對(duì)于其繼電保護(hù)也同樣具有一定的難點(diǎn)，以下對(duì)此進(jìn)行了簡單的分析。

1 微電網(wǎng)特征

1.1 定義

微電網(wǎng)的最主要特征就是可以在電力系統(tǒng)中進(jìn)行獨(dú)立發(fā)電，其所覆蓋的面積較小但發(fā)電較為靈活，同樣其可以在實(shí)際中并聯(lián)法多種設(shè)備，其具有可控、高效等特點(diǎn)，滿足大型電網(wǎng)無法進(jìn)行的供電要求。如圖1所示，微電網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)。

1.2 特點(diǎn)

根據(jù)其使用特點(diǎn)可以對(duì)其從以下方面進(jìn)行總結(jié)。（1）微電網(wǎng)具有分布式發(fā)電特點(diǎn)的同時(shí)可以進(jìn)行獨(dú)立控制供電；（2）在改善過多電源接入配電網(wǎng)所帶來的壓力的同時(shí)不會(huì)改變配電網(wǎng)系統(tǒng)的狀態(tài)；（3）微電網(wǎng)電源使用限制較少，可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整；（4）其可以利用分布式設(shè)備的特點(diǎn)進(jìn)行電能的彈性分配，進(jìn)而保證供電質(zhì)量的提高；（5）微電網(wǎng)所應(yīng)用的設(shè)備多樣，可以在供電過程中保證其供電的可靠性，并且在主電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)可以應(yīng)用儲(chǔ)能進(jìn)行供電，不受其影響。

2 微電網(wǎng)繼電保護(hù)中需要注意的事項(xiàng)

由于微電網(wǎng)在時(shí)間中有孤島運(yùn)行及并網(wǎng)運(yùn)行兩種模式，因此需要根據(jù)實(shí)際的情況來考慮繼電保護(hù)模式的需要，以下則指出在微電網(wǎng)繼電保護(hù)模式的選擇上需要注意的內(nèi)容。

2.1 雙向電流

由于在應(yīng)用中微電網(wǎng)改變了以往存在的單線電流配送的形式，使電網(wǎng)輸電輻射網(wǎng)絡(luò)因電源大量接入而出現(xiàn)雙線電流的情況，因此短路問題也出現(xiàn)更為復(fù)雜的現(xiàn)象，可以將其稱為雙向短路。

2.2 運(yùn)行模式

在微電網(wǎng)中其短路電流的情況受不同的運(yùn)行模式影響展現(xiàn)出的情況也有一定的區(qū)別，其中并網(wǎng)運(yùn)行的過程中其發(fā)生短路現(xiàn)象主要是由主電力系統(tǒng)與微電網(wǎng)自身電源共同產(chǎn)生短路電流，而孤島運(yùn)行的微電網(wǎng)則是由其自身產(chǎn)生短路電流，因此在選擇繼電保護(hù)模式時(shí)應(yīng)將此部分差異考慮進(jìn)去。

2.3 分布式電源

在微電網(wǎng)中應(yīng)用的分布式電源受其接口等因素的影響在實(shí)際中所產(chǎn)生的短路問題也有一定的區(qū)別，其電流差異產(chǎn)生了不同的短路特征，因此在繼電保護(hù)中需要依據(jù)分布式電源的型號(hào)作為其模式選擇的條件之一。

2.4 故障切除

在微電網(wǎng)孤立運(yùn)行的過程中需要考慮到其發(fā)電機(jī)組功率的問題，如果在微電網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行的過程中出現(xiàn)短路問題必須要保證繼電保護(hù)可以迅速的做出反應(yīng)，切斷故障與電網(wǎng)之間的聯(lián)系，避免因故障問題而造成供電系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重的電壓失常等問題，影響整個(gè)供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3 微電網(wǎng)繼電保護(hù)模式

3.1 微電網(wǎng)的系統(tǒng)級(jí)保護(hù)

此種繼電保護(hù)模式主要針對(duì)的是在并網(wǎng)發(fā)電的過程中主電網(wǎng)出現(xiàn)故障問題，從而使微電網(wǎng)不受其影響或是在最大限度上降低其產(chǎn)生的影響，其主要是通過繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用使微電網(wǎng)在主電力系統(tǒng)出現(xiàn)問題時(shí)可以立刻脫離公共電網(wǎng)并切換為獨(dú)立運(yùn)行。在系統(tǒng)級(jí)繼電保護(hù)模式中需要注意對(duì)微電網(wǎng)與主電網(wǎng)的連接端口進(jìn)行保護(hù)，主要方式是通過繼電保護(hù)裝置來測定端口流通的電流、電壓等，根據(jù)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)來判斷其是否處于正常數(shù)值，一旦出現(xiàn)偏差則表明主電網(wǎng)產(chǎn)生的電能出現(xiàn)問題，需要及時(shí)開啟繼電保護(hù)，降低主電網(wǎng)產(chǎn)生的影響。

3.2 微電網(wǎng)的單元級(jí)保護(hù)

可以處理微電網(wǎng)內(nèi)部出現(xiàn)的所有故障；微電網(wǎng)進(jìn)入孤網(wǎng)運(yùn)行之后，保證微電網(wǎng)順利地過渡到穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。基于電流序分量的保護(hù)方法、DG出口電壓abc-dq0變換法和諧波畸變法。三種方法各有不同，需根據(jù)實(shí)際情況來進(jìn)行選擇。

以下介紹一種DG出口電壓abc—dq0變換實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)保護(hù)的方法。對(duì)于不同的故障情況，三相電壓的dq分量具有不同的特征，以此實(shí)現(xiàn)各種類型接地故障的判別。首先獲取三相機(jī)端電壓，通過abc—dq0變換矩陣得到Vds和Vqs，如式（1）。

公式（1）

再用公式（2）將靜止坐標(biāo)軸上的Vds、Vqs投影到同步旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)軸上。

公式（2）

令Vdrf=Vqrf-Vqr，Vqrf為一個(gè)給定門檻值。則不同Vdrf的輸出對(duì)應(yīng)了微電網(wǎng)不同的故障情況：微電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，Vdrf的值為0；三相短路故障發(fā)生時(shí)，Vdrf輸出為穩(wěn)定的直流信號(hào)；相間故障Vdrf為一個(gè)直流和震蕩的交流信號(hào)的疊加；單相接地故障時(shí)，Vdrf為一個(gè)從0到一個(gè)極大值的震蕩輸出。這些震蕩信號(hào)的頻率都為電網(wǎng)額定頻率的兩倍。通過Vdrf的不同輸出信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)各種接地故障的檢測，隔離故障區(qū)域，保護(hù)微電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

4 微電網(wǎng)繼電保護(hù)的發(fā)展方向

在微電網(wǎng)繼電保護(hù)模式上其各項(xiàng)內(nèi)容仍然有一定的完善及進(jìn)步空間，其存在的問題仍然需要不斷的研究及解決，對(duì)此必須要從多層次進(jìn)行全面的分析，之后進(jìn)行深入的研究及改善，以下筆者則依據(jù)自身的經(jīng)驗(yàn)提出了幾點(diǎn)可以進(jìn)行的參考意見。

首先，對(duì)于繼電保護(hù)模式的研究應(yīng)與微電網(wǎng)控制內(nèi)容進(jìn)行結(jié)合，對(duì)其控制理論與繼電保護(hù)存在的特點(diǎn)進(jìn)行深入的分析，尋找其存在的共通點(diǎn)，從而進(jìn)行短路故障問題的控制；其次，著重研究微電網(wǎng)的通信功能，避免在繼電保護(hù)模式啟動(dòng)的過程中造成微電網(wǎng)各個(gè)單元之間的聯(lián)系出現(xiàn)中斷的情況，使單元運(yùn)行及聯(lián)系可以正常進(jìn)行；最后，單元級(jí)繼電保護(hù)模式在應(yīng)用中應(yīng)避免其出現(xiàn)只服務(wù)于孤島式微電網(wǎng)運(yùn)行的情況，要保證其可以在實(shí)際的繼電保護(hù)中符合并網(wǎng)與孤網(wǎng)兩種模式。

5 結(jié)語

目前在微電網(wǎng)的繼電保護(hù)上的研究尚處于發(fā)展階段，其許多研究理論并不是非常完善，微電網(wǎng)作為未來電力系統(tǒng)的發(fā)展形式之一，對(duì)其繼電保護(hù)模式的研究具有一定的價(jià)值。根據(jù)上文所述，在對(duì)微電網(wǎng)繼電保護(hù)模式的研究及開發(fā)中需要綜合多方面的條件因素進(jìn)行考慮。還需在實(shí)踐中不斷的總結(jié)及積累經(jīng)驗(yàn)，從而保證微電網(wǎng)在實(shí)際的電網(wǎng)建設(shè)中可以發(fā)揮出更大的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]董傳岳.微電網(wǎng)繼電保護(hù)的研究與應(yīng)用[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2015，（18）：58-59.

[2]李克磊.微電網(wǎng)繼電保護(hù)的研究與應(yīng)用[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015，（12）：149-149.

[3]張國志.微電網(wǎng)繼電保護(hù)的研究與應(yīng)用[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品，2015，（12）：57.endprint