微电网继电保护技术探讨

【摘 要】随着我国社会主义市场的进一步发展，使得分布型发电得到了迅速发展。此外，传统电网存在停电范围大、跟踪负荷灵活性不高、能源资源危机等不足之处。电力装机和电力消费仍处在一个快速发展的阶段。与负荷的快速增长相对应的则是电网建设，特别是城市配电网建设的滞后。

【关键词】微电网；继电保护；分布型发电

0 引言

社会经济的进一步发展，用户对电网供电的可靠性能有了更高层次的要求，使得传统的集中型发电的缺点不断显露出来，在控制成本的范围内不能满足敏感性电力的负荷要求。为了协调大电网与分布式电源间的矛盾，充分挖掘分布式电源给电网和用户带来的潜在效益，智能微电网作为一种新型分布式能源组织形式应运而生，迅速得到国内外学者的广泛关注。

1 微电网

尽管分布式能源优点突出，微电网作为范围较小型分散的独立发电系统，利用先进的电力技术，把风电、光伏型发电和燃气轮机、蓄能设施以及燃料电池等并在一起，并直接连接用户端。对于大型电网而言，微电网属于电网系统中可以管理、控制的部分，其能在几秒钟内运作用来满足电网外部的输配电网络实际需求。因此电力系统往往采取限制、隔离的方式来处置分布式电源，以期减小其对大电网的冲击。为协调大电网与分布式电源间的矛盾，充分挖掘分布式能源为电网和用户所带来的价值和效益，在本世纪初，学者们提出了微电网的概念。在配电网发生故障或者电能质量问题情况下，可以通过主断路器切断微电网与配电网的联系。可实现孤岛与并网模式间的平滑转换；就近向用户供电，减少了输电线路损耗，增强了抵御来自上级电网故障影响的能力。当上级电网发生故障或电能质量不能满足要求时，微电网切换到孤岛模式下运行，保证自身安全稳定运行。目前，微电网的控制和保护技术是分布式电源广泛应用的技术难题之一。在微电网概念提出之前，系统发生故障时，分布式电源将主动脱离电网。一般情况下不允许孤岛运行。当分布式电源、负载和储能装置以微电网的方式接入主电网，主电网故障时，微电网由并网方式平滑切换到 ッ孤岛运行模式，提高了供电的可靠性和分布式电源的利用效率。但是微电网的接入会给配电网的保护带来很大的影响，改变了故障时的电气量信息。原有的保护方案和检测原理将不再满足要求。

2 微电网对配电网继电保护£的影响

微电网系统有两种运行模式分别是与主电网并网运行模式和孤岛运行模式。在并网时，微电网内的负荷根据用户的情况从微电网内部以及外部吸收能量。当配电网中有故障，停电检修或者电能质量问题时，微电网유需要从并网平滑过渡到 ت独立运行状态。微电网进入孤岛运行模式。由于微电网在并网运行过程中对主电网继电保护的影响可以等效成一个分布式电源对它的影响。

分布式电源对配电网保护只要是影响体现在很多方面。配电网的特点是呈辐射性，并由单侧电源供电，配电网的继电保护是由此为基础设计的。从主电网的角度看，微电网如同电网中的发电机或负荷，是一个模块化的整体单元。当微电网作为负荷运行时，如同一般的用电设备。当它作为发电机运行时，可把它看作为一个分布式电源，当它接入主电网后会使得配电网潮流双向流通，主电网的结构将发生改变。当主电网中发生短路故障时，除了系统会提供故障电流外，微电网中的电源也将对故障点提供故障电流，这样便改变了电网节点的短路水平。微电网中电源的容量等因素都将对配电网的正常运行造成影响。

3 微电网的继电保护

继电保护是实现电力网络及相关设备监测保护的重要技术，向计算机化、网络化、智能化，以及保护、控制、测量和数据通信一体化发展是该领域的长期发展趋势。有关数据显示，截止到2006年底，全国220kV及以上系统继电保护装置的微机化率已达91.41%。继电保护装置的微机化趋势充分利用了先进的半导体处理器技术：高速的运算能力、完善的存贮能力和各种优化算法，同时采用大规模集成电路和成熟的数据采集、模数转换、数字滤波和抗干扰等技术.因而系统响应速度、可靠性方面均有显著的提升。

然而，微电网将极大地改变传统电力系统的形态，电子式互感器、数字化变电站技术、广域测量技术、交直流灵活输电及控制技术的大量应用，必然对电力系统继电保护带来影响。

3.1 微电网继电保护构成

微电网的分布式发电、交互式供电对继电保护提出了更高要求，另一方面通信和信息技术的长足发展，数字化技术及应用在各行各业的日益普及也为探索新的保护原理提供了条件。微电网中可利用传感器对发电、输电、配电、供电等关键设备的运行状况进行实时监控，然后把获得的数据通过网络系统进行收集、整合，最后对数据进行分析。利用这些信息可对运行状况进行监测.实现对保护功能和保护定值的远程动态监控和修正。另外，对保护装置而言，保护功能除了需要本保护对象的运行信息外，还需要相关联的其他设备的运行信息。一方面，保证故障的准确实时识别；另一方面，保证在没有或少量人工干预下，能够快速隔离故障、自我恢复，避免大面积停电的发生。所以， 智微电网继电保护装置保护动作时不一定只跳本保护对象，有可能在跳本保护对象时还需发连跳命令跳开其他关联节点，也有可能⌛只发连跳命令跳开其他关联节点，不跳开本保护对象。

3.2 继电保护技术的升级

微电网的规划和发展改变了电能传输的某些特点，信息化和数字化的特征使微电网与传统电力系统产生了本质的差别，作为继电保护专业，也需要适应其发展，进行相关的研究工作。

3.2.1 数字化

互感器传输性能的提高和互感器故障的减少使继电保护不需要再考虑电流互感器饱和、二次回路断线、二次回路接地等互感器故障问题。电气量信息传输的真实性也为继电保护装置性能的提高带来了便利条件。如何简化继电保护的辅助功能，利用数字化传感器提高继电保护的整体性能，是未来继电保护发展需要研究的核心问题。

3.2.2 网络化

新一代的数字化变电站改变了传统继电保护信息获取和信号发送的媒介，利用网络上共享的站内其它相关电气元件的信息提高主保护的性能，利用共享的控制信号网络简化继电保护配置，是智能电网中继电保护研究的前沿性问题。

3.2.3 自动整定技术

传统的自适应保护仅能根据被保护线路的运行情况对定值进行调整，不能利用全网信息准确、实时地判断运行方式来调整定值。微电网的继电保护应实现全网的联网自动整定和自动配置，从分散独立的保护变为系统分布协同的保护。

3.3 员工技术提升

电力系统继电保护是电网安全稳定运行的第一道防线，安全责任重大，对人员的业务能力要求高。而广泛开展技能竞赛活动，能够给生产一线员工提供充分展示才华的机会和舞台，更能在广大员工中产生强烈的争先意识和激励作用，形成比、学、赶、帮、超的良好氛围，促进提高员工的业务素质和能力。

4 结语