電網微網網絡化保護方案研究

王勇 邱雄 蔣若何

摘 要：分布式發電和微網迅速得到發展，并得到推廣。然而大量分布式電源接入配電網，改變了傳統無源配電網供電模式，對傳統電力系統的保護配置產生了巨大影響。通過對微網網絡化保護系統的框架搭建、軟件設計、硬件設計，實現微網網絡化保護方案的建立。

關鍵詞：微網;分布式電源;故障分析;網絡;IEC 61850

1 緒論

1.1 課題研究背景和意義

發電裝置的投資可通過安裝在重要負荷邊上的分布式電源形成微網來實現。現有的單側保護主要用于線路的保護，如果線路發生了短路故障，無法隔離分布式電源的接入點，將會導致故障時間增長。若不及時發現處理，故障將轉變為永久性，導致重合閘失敗，增加停電范圍。因此，急需對微網繼電保護提出相應方法，有效保證微網的安全運行。同時，在并網模式運行下的微網，如果發生故障，可以快速找到故障點進行隔離，有效保證供電可靠性。

1.2 微網繼電保護的特點及困難

與現階段配網保護相比，微網繼電保護的特殊性，主要有以下兩方面原因：（1）因分布式電源接入電網，使系統潮流具有雙向性;（2）線路在出現故障后的電流會在兩種方式下運行，聯網和獨立，兩者的差別比較大，使微網保護整定難。為此，我們現階段研究難點為解決微網保護在前兩種情況下對微網做出判斷，尤其是在聯網的情況下響應速度更快，還能保證相對的選擇、快速、靈敏和可靠幾個特性。

2 微網網絡化保護方案的實現

2.1 網絡化保護

傳統配電網保護應用差動技術、方向元件、通信技術等技術，一般利用兩點或三點的數據信息即可。當利用的數據點增加，覆蓋較大區域，保護將體現集中性與分布性特點，本文稱之為網絡化保護。

2.2 微網網絡化保護系統的設計

2.2.1 整體構架

（1）保護系統實現方案。實現該保護方案應將集中和分布兩個特點相結合，突出在微網網絡化保護系統的保護功能上，類似在高壓電網中廣域后備保護的特點。目前，有兩套方案僅實現功能，對具體細節沒有詳細要求如圖1。

綜合考慮，本文采取帶MTU的方案來實現微網網絡化保護的系統。

（2）保護系統設計思路。數字結構。數字結構的保護系統完全按照IEC 61850的思想構建。

（3）兼容結構。兼容結構的保護系統體現出模擬結構和數字結構兼備的特點，模擬結構對應傳統保護實現方式，數字結構對應遵循IEC 61850思想。

2.2.2 整體設計

（1）微網終端單元。如圖3中分別有交流、數據采集、處理通信、開入開出、電源和人機界面等6個模塊，在將其計入MTU的整體結構中。MTU裝置采用插件式結構，交流、數據采集、處理通信、開入開出和電源模塊都作為插件插入MTU的母板上，電源母線、數字量信號線和交流模擬量信號線都在母板上布線。在MTU裝置的平面上安裝人機界面模塊。

（2）微網保護裝置。保護系統的設計無論采用數字結構還是兼容結構，其保護裝置的硬件結構都是相同的。保護裝置仍采用模塊化的設計方法，共有保護通信、人機界面和電源3個模塊。

（3）電源和人機界面模塊。該裝置需要5V電源進行通信保護和界面模塊供電，所以保護裝置的模塊比MTU的電源模塊簡單。主電路和輸出異常好相同，需要重新計數相關參數，那么變壓器的次級繞組只有一路5V輸出。5V的輸出監視原理與MTU電源模塊相同。人機界面模塊的軟件結構，軟件采用中斷機制，外部可以采用鍵盤、串口等中斷，內部可以通過定時來控制。內部軟件設計計時、通信處理、保護模塊自檢，串口接收數據和發送的數據進行對應處理，實現人機交互界面實現。

3 總結

當前微電網的研究是電力系統的研究熱點，微網網絡化的保護也是急需解決的問題，本文對微網的特性和接入后的影響進行分析，在充分考慮原配電網保護方式的前提，創新提出微網網絡化保護方案。對微網站內通信選擇、時鐘同步選擇、保護系統搭建，實現微網網絡化保護方案。

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