微電網(wǎng)繼電保護中特殊性問題解決方案的探討

李志潔 張曉彤 王 偉 孫寧波 鄭德濤

國網(wǎng)平度市供電公司

微電網(wǎng)繼電保護中特殊性問題解決方案的探討

李志潔 張曉彤 王 偉 孫寧波 鄭德濤

國網(wǎng)平度市供電公司

利用分布式發(fā)電的清潔能源和可再生能源對電網(wǎng)進行優(yōu)化，可以優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，促進節(jié)能減排，對實現(xiàn)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。自2013下半年以來，國家出臺了一系列支持分布式能源發(fā)展的能源政策，可以預見，在不久的將來，配電網(wǎng)將迎來大量的分布式電源接入和高滲透。當前配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、保護、控制和運行管理等問題顯然不能應(yīng)對目前的發(fā)展情況。因此，微電網(wǎng)整合分布式發(fā)電的優(yōu)點，同時減少分布式發(fā)電對電網(wǎng)的影響和負面影響，充分發(fā)揮分布式發(fā)電的價值。

微電網(wǎng)(微網(wǎng))；繼電保護；故障

1 引言

當電網(wǎng)發(fā)生短路故障時，繼電保護裝置能快速、準確地切斷開關(guān)，使電源切斷了繼電保護的特殊性。在變電站運行過程中，主要的保護和后備保護存在著一些特殊的問題。深入了解繼電保護中的特殊問題，可以有效地提高繼電保護人員的現(xiàn)場安全管理和控制能力，是保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的有力保證。在此基礎(chǔ)上，本文主要分析了主要的特殊問題。在絕大多數(shù)情況下，主要的保護作用是能夠快速、特別地清除故障設(shè)備。

2 繼電保護現(xiàn)狀

因為電網(wǎng)跨越遼闊區(qū)域，其安全穩(wěn)定運行非常容易受氣候條件影響，而且的氣候雖然夏季比較溫暖濕潤，冬季的比較濕冷，而且區(qū)域的降水量較為豐富，所以在電網(wǎng)故障中，臨界性的降水是電網(wǎng)故障的主導因素。即電網(wǎng)故障大量集中于惡劣氣候條件下例如暴雨、冰雪，或者是與氣候相關(guān)事件火山、雷暴的環(huán)境當中下出現(xiàn)。在對電網(wǎng)停電數(shù)據(jù)統(tǒng)計的基礎(chǔ)上，采用組織理論對電網(wǎng)發(fā)生事故的宏觀規(guī)律進行深入化的研究，研究結(jié)果初步證明電網(wǎng)具有自組織臨界性的特征。此外，繼電保護隱式故障是指電網(wǎng)保護裝置中存在的一個永久性缺陷，這個缺陷的存在，雖然只是在電力系統(tǒng)發(fā)生故障或者運行不正常的情況下才會出現(xiàn)，但是其造成的后果卻十分嚴重。由此可見，電網(wǎng)的繼電保護裝置的隱式故障是電網(wǎng)電力系統(tǒng)故障發(fā)生的重要原因。

3 繼電保護特殊性的問題

3.1 母線保護和斷路器失靈

保護以往的繼電保護和自動裝置的安全使用情況表明，失靈保護產(chǎn)生的主要原因是誤碰失靈保護進入回路，因為失靈電流的判斷是通過獨立裝置進行實現(xiàn)的，而不是由經(jīng)常說的跳閘功能的失靈保護來判斷的。如果出現(xiàn)這種現(xiàn)象，失靈保護很容易進入回路，需要依據(jù)相關(guān)技術(shù)進行操作并且判斷電流的方向。針對失靈電流的運行需要有準確的判斷力和觀察力，從而解決出現(xiàn)的問題，保證它運行的可靠性。

3.2 線路死區(qū)故障

母線差動保護動作，在沒有分支和縱差動保護電路時，應(yīng)采用輸電線路先導保護，提示對側(cè)跳閘(允許縱聯(lián)保護、母線差動保護作用、光纖縱縱差保護作用，采用母線差動保護動作跳直側(cè)或頂側(cè)電流零)。采用預防事故措施后，線路主保護能快速去除線路死區(qū)故障。

3.3 失去選擇性

選擇性的要求就是設(shè)定保護范圍，在發(fā)生故障時，鄰近短路點的主保護先動作，只有鄰近的保護裝置拒動時，再啟動后備保護。假設(shè)有一個地方發(fā)生短路故障時，配電網(wǎng)和分布式電源同時給它提供短路電流，想要對它點進行故障切除，就必須保證保護可以可靠動作。但是由于傳統(tǒng)的繼電保護裝置是根據(jù)配電網(wǎng)的特點來配置保護的，其在線路上并沒有加裝方向元件，當裝機容量足夠大的時候，流過保護的電流可能造成誤動，失去選擇性。

4 微電網(wǎng)繼電保護中特殊性問題的解決方案

4.1 與通信設(shè)備相配合

針對電流的保護系統(tǒng)對通信設(shè)備的要求，兩者需要密切配合。二次設(shè)計在這方面進行統(tǒng)一和協(xié)調(diào)。在繼電保護裝置和通信設(shè)備方面做了具體的規(guī)定，包括以下三點：(1)如果是50km以下的線路，條件合適的可以優(yōu)先使用雙光纜。條件不合適的或者沒有迂回線路的需要由雙回線路設(shè)置雙光纜；(2)一條回路線的兩套保護措施在進行專業(yè)操作時，需要通過兩套獨立的通信設(shè)備相互傳輸，每套通信設(shè)備可以傳輸最多8套的保護信息；(3)如果使用專用的光纖線路進行操作時，光纖線路可以直接從通信架直接引接。

4.2 提升繼電保護工作人員的作業(yè)技術(shù)標準

繼電保護保護工作標準化設(shè)計到一系列復雜的程度，需要進行多方面的配合。例如，繼電保護的裝置檢驗、消缺、施工等方面工作配合。要想完成以上作業(yè)標準，還應(yīng)該以工作人員本身的技術(shù)掌握為切入點，安排專業(yè)的人員進行繼電保護標準化設(shè)計中各環(huán)節(jié)的技術(shù)指導和培訓。①繼電保護工作人員應(yīng)該具備電工基礎(chǔ)和明確繼電保護的基礎(chǔ)理論。②應(yīng)該熟悉繼電保護的設(shè)計原理，并在此基礎(chǔ)上能看懂二次回路圖紙的設(shè)計思路。③要提升繼電保護標準化專業(yè)設(shè)計的專業(yè)管理還應(yīng)從工作人員的技術(shù)素質(zhì)和工作技術(shù)水平上進行提升，遵循繼電保護標準化設(shè)計的規(guī)章流程，以此進行繼電保護的前期準備、現(xiàn)場施工以及后續(xù)檢驗三大方面的工作，在繼電保護標準化設(shè)計研究和實踐中逐步提升工作人員的技術(shù)標準。

4.3 繼電保護管理系統(tǒng)建立

目前，世界各國對微電網(wǎng)的研究層出不窮。但是對于微電網(wǎng)繼電保護管理系統(tǒng)還沒有得到足夠的關(guān)注。微電網(wǎng)繼電保護管理系統(tǒng)建立的目的在于：當微電網(wǎng)發(fā)生故障時，控制管理系統(tǒng)可以更好地對故障進行監(jiān)控，并且使保護裝置可以可靠動作，保證微電網(wǎng)安全運行。由此出發(fā)，將主節(jié)點設(shè)于靜態(tài)開關(guān)PCC處，通過各種保護設(shè)備的互聯(lián)，實現(xiàn)了微電網(wǎng)和配電網(wǎng)對運行線路上繼電保護動作的監(jiān)控、運行狀態(tài)的檢測，全網(wǎng)配置保護、故障數(shù)據(jù)顯示和事故告警等功能。用以確保微電網(wǎng)能夠正常穩(wěn)定運行。

5 結(jié)束語

微電網(wǎng)形成方式?jīng)Q定了微電網(wǎng)內(nèi)部短路電流幅值、相位等特性取決于微電源。微電網(wǎng)保護所面臨的特殊性問題主要為：短路電流小以及微電源工作的不確定性帶來的可靠性差、特殊性差以及靈敏度低；即便保護正確動作，微電網(wǎng)也極有可能瓦解。可采用基于相鄰信息交互判別故障原理的微機保護作為微電網(wǎng)主保護，按微電源集中于一處接入和微電源分開接入的情況選擇保護原理；主動配電網(wǎng)模式下微電網(wǎng)按并網(wǎng)運行還是孤島運行情況選擇保護方法。

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