基于微电网孤网运行情况下的继电保护

夏莹+谭江平+刘年

摘要

微电网的应用，能够有效降低输配电成本，并增强其可靠性与环保效益，日渐成为电力行业的研究热点。随着分布式发电（Distributed Generation，DG）的并入，微电网的潮流特征由传统配电网的单线流动性转变为双向流动性，使传统配电网的电流三段式保护，无法满足配电网保护的新标准要求。但微电网孤网运行能够实现不间断供电，增强了供电过程的可靠性保障。因此，本文基于微电网孤网运行情况，对继电保护的相关研究展开简要分析。

【关键词】微电网 孤网运行 繼电保护

1微电网孤网运行

孤网运行是微电网当中的一项重要特征，它为重要负荷的供电过程提供了更有利的保障。离网运行是在电网故障或者计划需要时，与主配电系统断开，再通过负荷、储能装置和DG继续运行的一种运行方式，其主要特征是：通过分布式电源独立供电；独立于主电网系统并能够运行；电压与频率保持在允许范围。微电网的孤网运行，重要作用就是保证离网运行情况下，微电网的稳定，同时最大限度的供给更多负荷电能。

2微电网孤网运行的继电保护故障形式与故障点

2.1微电网继电保护故障形式

传统配电网系统中的供电电源是辐射状单端电源，这种系统中的馈线保护，不需要方向元件的配置，而且多数为三段式电流保护方式。微电网的接入，短路故障时不仅大电网向故障节点输送短路电流，微电网也会向故障节点输送短路电流，这种情况下的配电网系统，就成为了一个过电源供电的配电网，进而改变配电网中的短路状况。微电网电源类型与运行方式等决定性因素的改变，对网络继电保护的有效运行会产生重要影响。微电网接入单向辐射型配电网，对传统配电网保护造成的改变主要表现在末端故障电流灵敏度降低、相邻线的故障保护误动、重合闸不成功等系列问题。

2.2微电网故障点

2.2.1馈线初始位置

如图1所示，在馈线的初始位置接入DG，会造成全部保护装置无法运行，需要按照最大运行方式，对继电保护系数进行全新的整定计算。

2.2.2馈线中间

如图2所示，在馈线中间位置接入DG，若在相邻线路2上的kl节点处发生短路故障，则可能发生故障电流有DG向故障节点输送的现象，进而造成相邻线路1上的保护装置3的误动作。若相邻线路1上的k2节点处发生了短路故障，则会引起保住装置3的灵敏度降低，进而导致继电保护动作，在这种情况下，继电保护系数需要诚信整定计算。

2.2.3馈线末端

当DG接入馈线末端时，系统与DG之间会转变为双电源供电形式，而其他的区段仍保持单电源供电。当相邻线路2上的kl节点处，发生短路故障时，可能发生故障电流由DG向短路节点输送的现象，进而造成相邻线路1上的保护装置1、2、3误动作。

3微电网孤网运行状态下的保护策略

3.1离网运行检测方法

3.1.1电压和频率检测法

利用过压或欠压、高频率或低频率的检测方法，在逆变器并网分布式光伏发电系统当中的离网运行状态检测当中，能够达到预期效果。

3.1.2电压相位突变法

电压相位突变的检测方法，主要检测逆变器输出端的电压与电流之间的相位关系。在正常的并网运行状态下，两者保持一致，当相位发生突变，且超过离网检测的临界点时，可判定离网运行状态。

3.2继电保护策略

微电网常常需要在并网与孤网两种运行状态之间反复切换，而微电网保护策略就是处理两者变换时的故障发生。微电网的接入造成的电源转换，对微电网孤网运行状态下的继电保护造成了更大的挑战，导致一些更有效的保护措施相继出现。

3.2.1正、反方向阻抗器对低压配电网的继电保护

当低压配电网当中接入了微电网，在接入DG的馈线区段，安装正、反方向的阻抗继电器，能够达到距离保护的目的。这种方式的应用在出线故障当中，需要无延时出口的正方向的阻抗继电器；当低压母线发生故障时，延时0.5s出口的反向阻抗继电器能够达到保护效果。

3.2.2电压扰动保护

在微电网处在孤网运行状态时，故障电流与并网状态下的故障电流相比，要小得多，十分不易检测。这种情况下，可以通过对电源的输出电压进行扰动检测，能够有效辨别是否发生故障，进而判断故障类型。通过标准电压互感器对逆变器出口处三相端电压进行检测，然后将继电器与三相坐标系下分量进行转换。再由检测信号与周期更新的参考信号进行比较，得出扰动电压。由扰动电压的值能够准确判断出故障类型。

4结束语

综上所述，本文对微电网孤网运行状态下配电网继电保护故障进行了简要介绍，并提出相关孤网运行状态的检测方法以及保护策略。随着微电网在传统配电网中的接入，传统电力系统的网络结构变成了多端网络结构，使配电网的继电保护难度相应增加。在接入DG的馈线区段安装正、反方向的阻抗继电器，或通过扰动检测，能够实现继电保护。

参考文献

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