探析微电网继电保护的研究与应用

宋钊

摘要：微电网系统是在电力行业不断改革过程中所产生的一种新型电网体系，其具有一个很大的优势就是能应用可再生能源，进而能够有效避免电力传输过程中所造成的大量损耗。对于微电网系统来讲，进行继电保护是非常必要的，继电保护是保证微网系统安全、稳定运行的基础保障。所以，文章主要探究了微电网中继电保护的方法及其应用。

关键词：微电网；继电保护；研究；应用

引言

微型电网简称微网，其主要包括分布式新能源和就近的负载两大组成部分。微网对可再生资源的利用率比较高，能够解决长距离输电的高线损、高投资等问题，而且其供电质量及系统可靠性都比较高。但是，微电网运行过程中仍旧需要进行继电保护，发生故障后，继电保护装置能够及时对电网故障区域进行检测，并且能有效隔离故障，防止出现大范围停电。由此可见，继电保护装置对微电网具有重要的保护作用。

1微电网继电保护的特点

在微电网中，由于分布式电流的接入使其内短路电流大小和方向都发生了改变，而且各级之间的配合保护被打破，所以传统的微电网保护方面存在许多问题。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地进行供电。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微电网继电保护方法的应用

由于微电网采用的是分布式电源接入的方法，所以，需要采用特殊的继电保护技术。在实际生产中，现有的微电网继电保护主要有差动电流保护法、过电流保护法、方向纵联保护法和电压扰动保护法等。

2.1差动电流保护法

此种方法的运行原理比较简单，而且可以满足微电网基本的继电保护需求，所以，其在微电网的继电保护中得到了广泛的应用。采用差动电流保护可持续检测微电网运行中存在的不平衡电流，因此，差动电流保护法具有较高的灵敏性。此外，差动电流保护的性能较强，能区分不同区域的电流故障，并能及时发现、切除故障，从而防止事故的进一步扩大。近年来，在微电网继电保护的应用中，差动电流保护法取得了一定的成就，而且其灵敏度在不断提升。

2.2过电流保护法

对于传统的大型电网继电保护来讲，通常首先考虑的是单向过电流继电保护方法，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，所以采用了不用考慮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，一些研究人员指出用故障限流器来减小电流，在微电网保护中使用熔丝等传统的保护装置。

2.3方向纵联保护法

此种方法的原理也比较简单，即观察相邻线路的运行信息，并比较故障区域的信息，从而找到故障所在的具体位置。方向纵联保护法以电流方向为判断标准，无需对电源或用户一方的电流进行测定。另外，该方法在实际操作过程中比较容易实现，对网络宽带的要求也比较低，所以也得到了广泛的应用。

2.4电压扰动保护方法

电压扰动保护方法其实就是通过研究微电网故障时分布式电源间的电压变化来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，目前在离网或高阻故障等情况下，这种方法还不太适用，需要进行进一步的研究。

2.5其他保护方法

除去以上几种常见的微电网继电保护方法之外，还有研究人员提出基于谐波检测的保护方案，该方法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。但是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，所以目前这些方法应用的还比较少。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，保证其在各种故障中都能起到较好的保护作用。

3微电网继电保护的研究与应用

3.1微电网继电保护的研究方向

与当前时代的发展背景相结合，微电网继电保护的研究方向主要有两种：第一，运用电路保护的基本原理，将传统的方法运用到微电网继电保护中。第二，以通信设备和智能系统作为基本条件，构建自动化水平超前的全智能监控系统。第一种主要是利用过电流保护法的相关原理，该种方法成本较低，原理简单，并且能够与微电网多种运行方式相适应，但其也存在一定的缺陷，研究成果发现其具备一定的局限性，过电流保护采用限流器会限制电流的灵敏度，使一定的电力资源浪费，不能很好的达到预先设想的效果。同时，故障电流与正常运行时电流之间的差距是无法预测的，即便采用限流器也会发生事故现象的发生。所以在该种研究方向上，必须多进行实践，尽量解决其所存在的问题。第二种研究方向需要应用先进的设备及技术手段，建立智能监控系统，对微电网进行自动化、实时保护。

3.2广域继电保护系统的优点

就目前的发展状况而言，广域继电保护系统从众多安全保护系统中脱颖而出，其主要的优点包括：第一，能够同时采集不同区域地点的信息，并且能够利用差点保护法的原理，消除电流之间的不平衡，使微电网中电流运输更加平衡稳定。第二，具有完备的硬件系统，不需要再进行构建。第三，能够实现对信息的搜寻和整合，对整合好的信息进行更为具体的分析，及时找出故障所在。第四，可靠的通信设备，广域继电保护的通信状况良好，信号稳定。第五，能够利用互联网采集数据，分析数据进而掌握微电网运行的详细情况。广域继电系统与其他保护系统相比较而言存在着一定的优势，但在这个飞速发展的时代，其也需要不断的完善，才能更好地保护微电网的运行。

结束语

近几年，虽然我国微电网继电保护技术发展较快，但是，和发达国家相比，还有较大的差距，为了能够取得更好的发展前景，相关研究人员必须对微电网继电保护进行深入的研究，解决其中存在的问题，使其得到更广泛的应用。电力企业也需要大力发展微电网继电保护技术，保障微电网的稳定、安全运行。

参考文献：

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[2]黄兴平.微电网继电保护的研究与应用[J].科技与创新，2016，（14）：148.

[3]刘海峰.浅述微电网继电保护的研究与应用[J].电子世界，2017，（16）：170.