微电网继电保护的研究与应用

马烨

【摘要】微网是由分布式新能源发电和就近负载组成的微型电网。微网的有点事能够运用可再生资源，避免长途运输所导致的线路损耗。微网的优点吸引了大量的研究者进行研究探讨。本文笔者根据微电网控制灵活、短路故障电流小等优点，讨论研究了微电网保护的方法和策略等。

【关键词】微电网；继电保护；研究应用

针对微电网的特点，探讨微电网继电保护方法，在微电网内给出几种具体的保护方案来实现对微电网的继电保护。本文总结了一些微电网继电保护方面所面临的问题，按照保护院里对不同的方案进行分析讨论。传统的大型电网正常安全的运行离不开继电保护装置，当故障发生的时候，继电保护装置能够迅速的把故障隔离开来，尽最大可能的减少损失。而微电网的运行同样离不开微电网继电保护装置的运行。微电网继电保护不仅能够适应微电网，而且又能满足快速、可靠和选择性等特性。

1.微电网保护的特点研究

传统的过流保护原理已经不能够在适应微电网。微电网中分布式电流的接入使得其内短路电流大小和方向都改变了，并且各级之间得配合保护被打破，由此看来微电网保护方面存在很多的问题。在微电网运行方式方面，当电厂的配电系统存在故障时，微电网可以直接转入离网模式继续运行，并可以对负荷不间断的进行供电。微电网的分布式电源接入有多种不同的方式，而每种方式又有不同的短路特性。例如逆变器分布式电源的故障电流为额定电流的一倍或两倍左右。

2.微电网继电保护原理与方法的研究

微电网的由于是分布式的电源接入，就使得其故障特征与大电网余所不同。大电网中所采用的继电保护原理和方法在很大程度上都不适合微电网。所以必须要在大电网的基础上对继电保护的原理和方法做一改进，只有这样才能更好地保证电厂的安全生产。在研究中发现，微电网继电保护中现有的保护方法有差动电流、过电流、方向纵联和电压扰动等一些方法。下面就对这些方法进行探究。

2.1差动电流保护法

所谓的差动电流法就是在基尔霍夫电流定理的基础之上建立起来的。差动电流法的原理比较简单，而且能够满足一些基本的继电保护需要。在微电网中，差动电流法被广泛的使用。使用中只需要检测工作过程中的不平衡电流，而设定的定值能够满足躲过最大的不平衡电流就行了，所以差动电流保护的灵敏性很高。从另一个方面来说，差动电流保护的选择性较好。它将微电网划分为几个保护区域，可以区别不同区域中发生的故障然后进行配合保护，这样能够有效的避免一些大的事故发生。差动保护还有一个优点就是各区域间保护配合简单，各个区域中仅需要考虑最大不平衡电流，而不用通过定值来进行各区域之间的配合保护。在近年来的发展过程中，差动电流的研究成果显著，差动电流的优点不可否置，但还应该在差动电流保护灵敏度方面进行调整提高。

2.2过电流的保护

在传统的大型电网继电保护中往往考虑的是单向潮流，在每级保护之间用定值区分保护的范围。但在微电网中，馈线上没有电源，所以采用了不用考虑电流方向的过流保护方法进行。在微电网继电保护中，从以往简单的熔丝到近年来发展的馈线自动化系统，都是按照电流超出值记性检测故障。如果要把已有的配网装置中运用到微电网的保护中则必须对保护装置进行改进，结合微电网保护的特点加以利用。很多学者对过流保护做了探讨，发现传统模式下的过流保护无法适用于微电网的继电保护。为了微电网电流不被分布式电源所影响，一些专家指出用故障限流器来减小电流，使微电网保护中可以采用熔丝等传统的保护装置。

2.3方向纵联保护方法

方向纵联保护方法的基本原理是比较原理，就是通过别叫故障邻近区域中各个测点之间的故障的信息，判断出故障发生的位置然后采取一定的保护策略的一种保护方法。方向纵联保护方法只需要把电流的方向作为判断标准，而不需要对电源和用户端的电流进行测定。方向纵联保护法的原理简单，方法可靠，并且对网络宽带的要求很低，所以这项方法广受专家学者的喜爱，并在这方面取得了显著的研究成果。在微电网继电保护中，方向纵联保护值得借鉴使用。

2.4电压扰动保护方法

所谓电压扰动保护方法就是研究微电网故障时分布式电源间的电压变化來判断故障的一种方法。在研究中表明，通过对分布式电源间的电压进行abc-dq变换坐标系，发生的故障对电压造成扰动反应成d值和q值得扰动。电压扰动法对互联网的要求较高，目前离网情况和高阻故障等情况下这种方法还不太适应，需要进行进一步的研究测定。

2.5其他的保护方法

除了以上四种常见的微电网继电保护方法之外，还有学者提出基于谐波检测的保护方案，就是在故障发生以后，逆变器电源把故障电流控制在额定电流的两倍左右，这样就会向网内注入谐波分量。然而在实际的应用过程中，由于谐波分量的大小受到诸多不确定因素的影响，这种情况下继电保护的定值就会难以确定，所以不能够可靠使用。还有人提出了一种两段距离保护方法，距离I段按传统距离保护来整定，距离II段则考虑分布式电源接入的影响，按照分布式电源在保护安装处的最不利情况来整定。这些保护方案都以测量阻抗作为故障判据，虽然这些方法在实验中都能够被证明是有效的，然而微电网的不同运行模式和一些复杂的如高阻故障等情况中不能保证这些方法仍然有效，所以这些方法目前的应用还不是很广泛。要使得这些继电保护方法得以广泛的应用，必须对其进行全面的论证，使得在各个故障中都能起到保护作用。

3.微电网继电保护的应用展望

在目前的微电网保护中，往往是从两个方面进行考虑的。一方面是从微电网继电保护的原理出发，在传统过流保护的基础上来研究探讨适应微电网保护的方法，使用一些现有的、装置简单的保护措施。这方面的研究虽然能在一定程度上解决微电网保护的一些问题，却又有一定的局限性。在一些简单的微电网系统中这种方法可以检测出大部分的故障，然而在一些难以检测的故障中这种方法便不再适用，所以在这方面仍需要进一步的加深研究。另外一个方面就是根据通信系统和智能装置，搭建一个智能保护平台。随着科学技术的不断发展进步，尤其是计算机网络技术的发展，这方面的发展日新月异。通过布局全网关键节点的智能终端，广域保护系统提供的动态过程能够反应整个系统的状态。广域保护在微电网的保护中是非常适用的，在未来的微电网继电保护中应该朝着这方面进行发展。

结束语

随着分布式能源发电技术的成熟和普及，微电网项目在近年来也迅速发展。微网的安全稳定运行离不开性能可靠的保护装置的支持，诸如智能保护系统的可靠性等许多问题值得广大科研人员继续深入研究。

参考文献

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