含微網(wǎng)配電系統(tǒng)的繼電保護(hù)問題探討

李新國

摘 要：能源作為人類賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，我國社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過程中，對(duì)能源的需求量不斷增加，尤其是電能，為了能夠滿足人們的電能增長需求，微網(wǎng)系統(tǒng)被接入到大電網(wǎng)系統(tǒng)中，增加了電網(wǎng)系統(tǒng)的復(fù)雜性，為了保證含微網(wǎng)配電系統(tǒng)的安全性，必須采取多樣化的繼電保護(hù)方案，當(dāng)含微網(wǎng)配電系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，能夠快速、準(zhǔn)確的將故障排除，以此保證含微網(wǎng)配電系統(tǒng)能夠安全、可靠地運(yùn)行。文章針對(duì)微網(wǎng)配電系統(tǒng)進(jìn)行了綜述，并探析了含微網(wǎng)配電系統(tǒng)的繼電保護(hù)方案，以供參考。

關(guān)鍵詞：配電系統(tǒng) 分布式發(fā)電 微電網(wǎng) 繼電保護(hù)

中圖分類號(hào)：TM773 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）12（b）-0165-02

大電網(wǎng)在過去的幾十年中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，但是也存在許多弊端，例如運(yùn)行難度大、成本高、可靠程度相對(duì)較低等。微網(wǎng)配電系統(tǒng)，和傳統(tǒng)的大電網(wǎng)方式相比具有運(yùn)行費(fèi)用低、安裝靈活、能源利用率高、污染少、供電可靠性高等眾多優(yōu)點(diǎn)[1]，越來越受到社會(huì)各界的青睞。然而，為了解決微網(wǎng)接入大電網(wǎng)的可靠性和安全性問題，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)含微網(wǎng)配電系統(tǒng)的繼電保護(hù)問題的研究，文章對(duì)此進(jìn)行了分析，具體如下文所示。

1 微網(wǎng)配電系統(tǒng)的綜述

微網(wǎng)主要是由保護(hù)裝置、用電負(fù)荷及其監(jiān)控、儲(chǔ)能裝置以及分布式電源組成的自治發(fā)配電系統(tǒng)，微網(wǎng)既可以獨(dú)立運(yùn)行，也可以并網(wǎng)運(yùn)行[2]?；诜植际桨l(fā)電功能的微網(wǎng)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、管理以及保護(hù)，通過將分布式電源安裝在用戶側(cè)，能夠形成微網(wǎng)結(jié)構(gòu)，能夠有效的降低網(wǎng)絡(luò)損耗、消除配電平靜以及延緩擴(kuò)建發(fā)電系統(tǒng)的投資等，特別是電網(wǎng)在受到戰(zhàn)爭、暴風(fēng)雪、地震等災(zāi)害時(shí)出現(xiàn)崩潰時(shí)，依然可以保證重要電力用戶供電的安全性和穩(wěn)定性[3]。由此可見，基于分布式電源的微網(wǎng)配電系統(tǒng)，是一種有效、先進(jìn)的配電系統(tǒng)，并且利用微網(wǎng)技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，分布式發(fā)供電系統(tǒng)能夠形成獨(dú)立或者并行的微網(wǎng)運(yùn)行形式，逐漸的成為未來配電系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)之一。

2 含微網(wǎng)配電系統(tǒng)的繼電保護(hù)方案分析

接入分布式電源后，配網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行方式變得復(fù)雜，系統(tǒng)自身的電流保護(hù)系統(tǒng)不能夠起到相應(yīng)的保護(hù)作用，一旦出現(xiàn)短路故障，會(huì)對(duì)繼電保護(hù)的靈敏性產(chǎn)生影響，導(dǎo)致保護(hù)裝置出現(xiàn)誤動(dòng)的現(xiàn)象[4]，因此，為了能夠充分的發(fā)揮分布式發(fā)供電微網(wǎng)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，應(yīng)該根據(jù)微網(wǎng)配電系統(tǒng)的實(shí)際狀況，采用多樣化的繼電保護(hù)方案，當(dāng)含微網(wǎng)配電系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，能夠快速、準(zhǔn)確的將故障排除，以此保證含微網(wǎng)配電系統(tǒng)能夠安全、可靠的運(yùn)行。

（1）自適應(yīng)保護(hù)方案。自適應(yīng)保護(hù)方案是基于GPS的含微網(wǎng)配電系統(tǒng)保護(hù)閥桿，該種繼電保護(hù)方案是根據(jù)配電系統(tǒng)負(fù)載和分布式電源之間的平衡，按照斷路器將電網(wǎng)系統(tǒng)劃分成若干區(qū)域，變電所的中央單元具有通訊功能以及數(shù)據(jù)處理功能，分布式電源的聯(lián)絡(luò)開關(guān)以及同步三相電流向量都是測量結(jié)果，采用相位測量單元測量電流的向量，如果配電系統(tǒng)不存在故障，則聯(lián)絡(luò)開關(guān)處的電流與分布式電源提供的電流之和，和配電系統(tǒng)總負(fù)載相同，如果發(fā)生故障，則前兩者電流之和超過后者。

（2）差動(dòng)電流保護(hù)方案?；诨鶢柣舴螂娏鞫ɡ韯?chuàng)建了差動(dòng)電流保護(hù)方案，該種繼電保護(hù)方案的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)為：原理簡單、可靠性高；保護(hù)之間的配合良好，不需要考慮各級(jí)的配合問題，只需要考慮最大不平衡電流，即能夠判斷配電系統(tǒng)是否存在故障；具有良好的選擇性，通過判斷區(qū)域內(nèi)是否存在故障，能夠選擇性的進(jìn)行保護(hù)，這樣能夠有效的降低故障造成的損失，被廣泛的應(yīng)用在配電系統(tǒng)保護(hù)中。

（3）過電流保護(hù)方案。過電流保護(hù)方案是根據(jù)檢測故障的電流超出限值，判斷配電系統(tǒng)是否存在故障。但是，含微網(wǎng)配電系統(tǒng)和傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，對(duì)過電流保護(hù)的要求相對(duì)較高，一些學(xué)者在過電流保護(hù)方案中增加了故障限流器，通過故障限流器降低微網(wǎng)故障電流，保證傳統(tǒng)低成本的保護(hù)裝置（如熔絲）依然應(yīng)用在含微網(wǎng)配電系統(tǒng)保護(hù)中；同時(shí)，還有一些學(xué)者應(yīng)用低電壓加速方式的反時(shí)限過電流保護(hù)方案，這樣能夠提高過電流保護(hù)方案的自適應(yīng)性，以此滿足含微網(wǎng)配電系統(tǒng)的保護(hù)需求，提高系統(tǒng)的適應(yīng)能力。

（4）“主從式”縱聯(lián)保護(hù)方案?！爸鲝氖健笨v聯(lián)保護(hù)系統(tǒng)是一種有效的區(qū)域縱聯(lián)比較保護(hù)系統(tǒng)，“主從式”縱聯(lián)保護(hù)系統(tǒng)保護(hù)動(dòng)作的流程表現(xiàn)為：通過檢測與判斷變電站各饋線電流、變壓器高低壓側(cè)電流，采用故障檢測算法判斷配電系統(tǒng)是否存在問題，當(dāng)配電系統(tǒng)不存在故障時(shí)，區(qū)域縱聯(lián)保護(hù)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和故障進(jìn)行監(jiān)視，并不會(huì)發(fā)生動(dòng)作，當(dāng)檢測出系統(tǒng)存在故障后，則立即投入工作；當(dāng)配電系統(tǒng)出現(xiàn)問題后，應(yīng)該根據(jù)外網(wǎng)和變電站連接點(diǎn)處方向元件的實(shí)際狀況，判斷故障位置的從屬，如果PCC處的方向元件動(dòng)作，則表明故障屬于本站范圍，保護(hù)系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行下一步的分析和處理，如果不在本站范圍，則不予以處理；當(dāng)本站出現(xiàn)短路故障時(shí)，通過對(duì)變壓器低壓側(cè)方向元件進(jìn)行檢測，觀察其動(dòng)作狀態(tài)，如果方向元件動(dòng)作，則表明該故障發(fā)生在變壓器的下游，需要進(jìn)行進(jìn)一步的分析和判斷，如果方向元件沒有發(fā)生動(dòng)作，則表明故障發(fā)生在變壓器內(nèi)部，跳開變壓器；通過對(duì)母線分段開關(guān)、饋線出口放系那個(gè)元件的狀態(tài)進(jìn)行分析，能夠準(zhǔn)確的判斷出母線是否存在故障，當(dāng)母線分段處方向元件發(fā)生動(dòng)作，則表明故障位置在另一條母線上；當(dāng)?shù)蛪簜?cè)方向元件發(fā)生動(dòng)作后，并且饋線出口處以及母線分段處的方向元件沒有發(fā)生動(dòng)作，則表明故障發(fā)生在母線上；當(dāng)某饋線出口處的方向元件發(fā)生動(dòng)作，則表明該饋線存在故障；一旦診斷出某饋線存在故障，則主機(jī)發(fā)出故障查詢命令，采集該虧線上所有方向元件的實(shí)際動(dòng)作狀況，通過和其他分段開關(guān)方向元件的動(dòng)作狀況進(jìn)行比較分析，能夠準(zhǔn)確的判斷出哪個(gè)區(qū)段或者饋線存在問題，當(dāng)上游、下游分段開關(guān)位置的方向元件全部發(fā)生動(dòng)作或者全部沒有動(dòng)作，則表明該區(qū)段不存在故障；當(dāng)上游的分段開關(guān)位置的方向元件發(fā)生動(dòng)作，但是下游分段開關(guān)位置的方向元件并沒有動(dòng)作，則表明故障發(fā)生在該區(qū)段；當(dāng)確定了故障的位置之后，應(yīng)該對(duì)該區(qū)段內(nèi)全部從機(jī)位置方向元件的動(dòng)作狀態(tài)進(jìn)行分析和比較，當(dāng)全部從機(jī)方向元件都不發(fā)生動(dòng)作時(shí)，則表明該區(qū)段的配電線路存在故障。此時(shí)，主機(jī)會(huì)對(duì)各個(gè)接口開關(guān)、上下游分段開關(guān)位置的保護(hù)從機(jī)發(fā)出跳閘指令，從機(jī)開關(guān)設(shè)備執(zhí)行跳閘指令，并將發(fā)生故障的區(qū)段隔離，同時(shí)不存在故障的區(qū)段依然可以正常運(yùn)行。

3 結(jié)語

總而言之，隨著電力行業(yè)的快速發(fā)展，配電系統(tǒng)會(huì)接入越來越多的分布式電源，大電網(wǎng)和微網(wǎng)互補(bǔ)的運(yùn)行方式，將會(huì)轉(zhuǎn)變成配電系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢(shì)之一。為了保證含微網(wǎng)配電系統(tǒng)能夠安全、穩(wěn)定的運(yùn)行，該文提出了“主從式”縱聯(lián)保護(hù)系統(tǒng)，按照其保護(hù)動(dòng)作，能夠準(zhǔn)確的診斷配電系統(tǒng)是否存在故障，并及時(shí)的將故障排除。

參考文獻(xiàn)

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