微电网继电保护的研究与应用

微电网继电保护的研究与应用

发表时间：2016-12-21T16:45:28.247Z 来源：《电力设备》2016年第20期作者：戈宁

[导读] 进入21世纪后，各种开采能源的新技术以及新能源层出不穷。

（国网山东省电力公司济南供电公司250000）

摘要：微电网是目前分布式供电最有效的利用手段，与传统配电网最主要的区别就是供电手段不同，且存在两种不同的运行模式，故而微电网继电保护的手段同传统电网也有所不同。目前微电网的研究已取得了较大的成绩，并逐渐走向成熟。

关键词：微电网；配电网；继电保护

前言

进入21世纪后，各种开采能源的新技术以及新能源层出不穷，一种叫做分布式供电的新型发电方式应运而生，分布式供电主要使用微型或小型的发电机装置或者储电器设备，利用新能源为居所供电。就目前而言分布式供电最有效的利用方式正是微电网。微电网与传统电网最主要的区别就是供电手段不同，微电网利用的是分布式电源，优点是安全、节能、可清洁高效地利用包括风能在内的可再生能源。

1.微电网继电保护的特点与现状

1.1微电网继电保护的特点

微电网难以使用传统的配电网保护方式，这是因为对于微电网而言，当发生配电故障时，它会切换为离网模式。换句话说，微电网可以在故障的状态下不间断地对用电器进行供电。在平常状态下，微电网同大电网共同运作，这种状态我们称之为并网模式。既然存在两种模式，那么继电保护也存在两种模式，这是与传统的继电保护模式区别最大的一点。

1.2微电网继电保护的国内现状

天津大学曾对反时限过电流这一块进行过改进，他们在继电保护对电网是否故障的参照中增添了低电压加速运作这一因素，成功使反时限过电流保护可离线运行[1]。苏海滨等人则提出关于开发智能继电器的想法，该继电器可以对线路首端末端的电流数据进行采集[2]。

1.3微电网继电保护的国外现状

在存在多分布式电源的微电网中由Brahma等人为之提供了一种解决方案，它的变电中心具备通信功能，并依据分布式电源的分步情况以及负荷情况划分出多个断路区域，每个断路区域都会通过相位测量单元自动检测自区域内的电流数据并上传到变电中心中，变电中心会判断是否有区域发生故障并采取相应措施[3]。

2.微电网继电保护的研究与应用

2.1两种运行模式对微电网保护的影响

当微电网处于离网模式下发生故障时，其周围的分布式电源的逆变器会开始运作，以此调整故障电流（一般为额定电流的一到两倍不等）。然后当微电网处于并网模式下发生故障，那么故障电流便包括了分布式电源电流与配电网电流，由于配电网电流占主导地位，故而并网模式下的继电保护和传统继电保护之间不存在太大的区别[4]。

2.2微电网继电保护的研究

关于微电网继电保护的研究目前正趋向成熟，各种各样的保护方案被提出，缺少的依然是大量的实验结果与实践数据。但目前可以依据是否依赖通信系统将微电网保护的研究方向分为三种[5]：其一是沿着传统继电保护的方向，不依赖通信系统的方式，优点是硬件方面已是非常成熟且价格低廉，但很难适应微电网技术的创新性要求。其二是通信装置占主导地位的微电网保护，优点是拥有很强的故障检测以及定位能力，但对故障的集中化管理使之存在一定的安全隐患。其三则是利用到通信装置，但并不处于主导地位的微电网保护，其独一无二的分层管理，分区保护的理念即具备理论性也具备实践性，可以较好地适应各种各样的情况。

2.3微电网继电保护的应用方案

关于微电网继电保护在国内外皆有多种方案，我们在这里提出三种应用方案。

2.3.1一次性装置的继电保护

其中一种是微电网继电保护的一次性装置，类似于保险丝装置，安装时主要注意到以下几点，断路器要合理安装在继电网的合适位置；断路器本身可具有远程控制能力；注意地线的接入方式。

2.3.2正反向继电器的继电保护

第二种继电保护方案是利用到正向反向可切换的继电器，一般适用于低电压的继电网中，通过判断是否故障来改变自身电流的导向使得这种使用周期比较长的保护装置成为可能。

2.3.3微电网差动保护

继电保护还存在一种相当常见的保护方式，也就是差动保护。差动保护的原理是通过判断所保护的负荷是否发生故障以改变差动电流来保护装置。而微电网的差动保护具有别的性质，由于分布式电源往往有多个，配电网自身会供电，所以微电网的电力来源实际上有多个，那么差动保护的区域也应该有多个，理想的状况是每一个负荷都对应一个差动保护，每一个差动继电器在允许的情况下应该具有其智能采集电流数据的单元，并且所有差动继电器可以上传数据到一个调度中心。为了保障继电器本身的安全性，设置的时候应该考虑到鲁棒性的应用。

3.结论

技术的发展使原有的技术以各自崭新的姿态登场，微电网的出现使传统电网的进一步飞跃成为了可能，并埋下电力革命的种子。对微电网的研究已取得了较大的成绩，并逐渐走向成熟。微电网保护技术在一方面需要传统配电网的技术基础，同时在另一方面又需要发展出新的理念才能适应自身的发展。

参考文献

[1] 李永丽,金强,李傅通.等.低电压反时限过电流保护在微电网中的应用[J].天津大学学报,2011,44(11):955-960.

[2] 苏海滨,李瑞生,李献伟.等.基于网络控制的逆变器微电网继电保护方案[J].电力系统保护与控制, 2013,41(6):134-139.

[3] Brahma.S.M.and A.A.Girgis.Development of adaptive protection scheme for distribution systems with high penetration of distributed generation[J].IEEE Trans.Power Delivery,2004,19:56-63.

[4] 翟笃庆,吉小鹏,金强等.微电网继电保护技术研究[C].//2013第十四届全国保护和控制学术研讨会论文集.2013:1-6.

[5] 牟龙华,姜斌,童荣斌等.微电网继电保护技术研究综述[J].低压电器,2014,(12):1-7.DOI:10.3969/j.issn.1001-5531.2014.12.001.