含微网配电系统的继电保护问题探讨

李新国

摘 要：能源作为人类赖以生存和发展的基础，我国社会和经济发展的过程中，对能源的需求量不断增加，尤其是电能，为了能够满足人们的电能增长需求，微网系统被接入到大电网系统中，增加了电网系统的复杂性，为了保证含微网配电系统的安全性，必须采取多样化的继电保护方案，当含微网配电系统出现故障后，能够快速、准确的将故障排除，以此保证含微网配电系统能够安全、可靠地运行。文章针对微网配电系统进行了综述，并探析了含微网配电系统的继电保护方案，以供参考。

关键词：配电系统 分布式发电 微电网 继电保护

中图分类号：TM773 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）12（b）-0165-02

大电网在过去的几十年中发挥了至关重要的作用，但是也存在许多弊端，例如运行难度大、成本高、可靠程度相对较低等。微网配电系统，和传统的大电网方式相比具有运行费用低、安装灵活、能源利用率高、污染少、供电可靠性高等众多优点[1]，越来越受到社会各界的青睐。然而，为了解决微网接入大电网的可靠性和安全性问题，应该加强对含微网配电系统的继电保护问题的研究，文章对此进行了分析，具体如下文所示。

1 微网配电系统的综述

微网主要是由保护装置、用电负荷及其监控、储能装置以及分布式电源组成的自治发配电系统，微网既可以独立运行，也可以并网运行[2]。基于分布式发电功能的微网系统，能够实现自我控制、管理以及保护，通过将分布式电源安装在用户侧，能够形成微网结构，能够有效的降低网络损耗、消除配电平静以及延缓扩建发电系统的投资等，特别是电网在受到战争、暴风雪、地震等灾害时出现崩溃时，依然可以保证重要电力用户供电的安全性和稳定性[3]。由此可见，基于分布式电源的微网配电系统，是一种有效、先进的配电系统，并且利用微网技术的技术优势，分布式发供电系统能够形成独立或者并行的微网运行形式，逐渐的成为未来配电系统发展的必然趋势之一。

2 含微网配电系统的继电保护方案分析

接入分布式电源后，配网系统的运行方式变得复杂，系统自身的电流保护系统不能够起到相应的保护作用，一旦出现短路故障，会对继电保护的灵敏性产生影响，导致保护装置出现误动的现象[4]，因此，为了能够充分的发挥分布式发供电微网系统的优势，应该根据微网配电系统的实际状况，采用多样化的继电保护方案，当含微网配电系统出现故障后，能够快速、准确的将故障排除，以此保证含微网配电系统能够安全、可靠的运行。

（1）自适应保护方案。自适应保护方案是基于GPS的含微网配电系统保护阀杆，该种继电保护方案是根据配电系统负载和分布式电源之间的平衡，按照断路器将电网系统划分成若干区域，变电所的中央单元具有通讯功能以及数据处理功能，分布式电源的联络开关以及同步三相电流向量都是测量结果，采用相位测量单元测量电流的向量，如果配电系统不存在故障，则联络开关处的电流与分布式电源提供的电流之和，和配电系统总负载相同，如果发生故障，则前两者电流之和超过后者。

（2）差动电流保护方案。基于基尔霍夫电流定理创建了差动电流保护方案，该种继电保护方案的优点表现为：原理简单、可靠性高；保护之间的配合良好，不需要考虑各级的配合问题，只需要考虑最大不平衡电流，即能够判断配电系统是否存在故障；具有良好的选择性，通过判断区域内是否存在故障，能够选择性的进行保护，这样能够有效的降低故障造成的损失，被广泛的应用在配电系统保护中。

（3）过电流保护方案。过电流保护方案是根据检测故障的电流超出限值，判断配电系统是否存在故障。但是，含微网配电系统和传统电网相比，对过电流保护的要求相对较高，一些学者在过电流保护方案中增加了故障限流器，通过故障限流器降低微网故障电流，保证传统低成本的保护装置（如熔丝）依然应用在含微网配电系统保护中；同时，还有一些学者应用低电压加速方式的反时限过电流保护方案，这样能够提高过电流保护方案的自适应性，以此满足含微网配电系统的保护需求，提高系统的适应能力。

（4）“主从式”纵联保护方案。“主从式”纵联保护系统是一种有效的区域纵联比较保护系统，“主从式”纵联保护系统保护动作的流程表现为：通过检测与判断变电站各馈线电流、变压器高低压侧电流，采用故障检测算法判断配电系统是否存在问题，当配电系统不存在故障时，区域纵联保护系统对数据进行采集和故障进行监视，并不会发生动作，当检测出系统存在故障后，则立即投入工作；当配电系统出现问题后，应该根据外网和变电站连接点处方向元件的实际状况，判断故障位置的从属，如果PCC处的方向元件动作，则表明故障属于本站范围，保护系统会进行下一步的分析和处理，如果不在本站范围，则不予以处理；当本站出现短路故障时，通过对变压器低压侧方向元件进行检测，观察其动作状态，如果方向元件动作，则表明该故障发生在变压器的下游，需要进行进一步的分析和判断，如果方向元件没有发生动作，则表明故障发生在变压器内部，跳开变压器；通过对母线分段开关、馈线出口放系那个元件的状态进行分析，能够准确的判断出母线是否存在故障，当母线分段处方向元件发生动作，则表明故障位置在另一条母线上；当低压侧方向元件发生动作后，并且馈线出口处以及母线分段处的方向元件没有发生动作，则表明故障发生在母线上；当某馈线出口处的方向元件发生动作，则表明该馈线存在故障；一旦诊断出某馈线存在故障，则主机发出故障查询命令，采集该亏线上所有方向元件的实际动作状况，通过和其他分段开关方向元件的动作状况进行比较分析，能够准确的判断出哪个区段或者馈线存在问题，当上游、下游分段开关位置的方向元件全部发生动作或者全部没有动作，则表明该区段不存在故障；当上游的分段开关位置的方向元件发生动作，但是下游分段开关位置的方向元件并没有动作，则表明故障发生在该区段；当确定了故障的位置之后，应该对该区段内全部从机位置方向元件的动作状态进行分析和比较，当全部从机方向元件都不发生动作时，则表明该区段的配电线路存在故障。此时，主机会对各个接口开关、上下游分段开关位置的保护从机发出跳闸指令，从机开关设备执行跳闸指令，并将发生故障的区段隔离，同时不存在故障的区段依然可以正常运行。

3 结语

总而言之，随着电力行业的快速发展，配电系统会接入越来越多的分布式电源，大电网和微网互补的运行方式，将会转变成配电系统未来的发展趋势之一。为了保证含微网配电系统能够安全、稳定的运行，该文提出了“主从式”纵联保护系统，按照其保护动作，能够准确的诊断配电系统是否存在故障，并及时的将故障排除。

参考文献

[1]王伟.含微网配电系统的继电保护问题研究[D].济南：山东大学，2009（4）.

[2]韩清波.配电系统继电保护存在的问题以及改善方略[J].科技创新与应用，2015（1）：106.

[3]徐启源.配电系统继电保护存在的问题与对策[J].中国高新技术企业，2013（23）：124-125.

[4]李雷帆.含微网配电系统的保护问题研究[D].成都：西华大学，2012（5）.