基于現(xiàn)實的微電網(wǎng)保護方案研究

2018-01-10 14:48:59 來源:《電氣技術(shù)》雜志　點擊量：評論 (0)

近年來隨著國家對新能源產(chǎn)業(yè)的大力扶持，新能源產(chǎn)業(yè)得到了快速的發(fā)展，分布式發(fā)電在電網(wǎng)中變得愈發(fā)普遍，這種以新能源為背景的微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)在

近年來隨著國家對新能源產(chǎn)業(yè)的大力扶持，新能源產(chǎn)業(yè)得到了快速的發(fā)展，分布式發(fā)電在電網(wǎng)中變得愈發(fā)普遍，這種以新能源為背景的微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)在電網(wǎng)中的比例逐漸則大。而微電網(wǎng)本身潮流不穩(wěn)定，系統(tǒng)容量小，運行方式多樣，給微電網(wǎng)的保護造成了一定的困擾。

對微電網(wǎng)保護的合理配置，建立科學有效的微電網(wǎng)保護方案是確保微電網(wǎng)可靠運行的基本保障。本文利用通訊手段，建立了集中控制的微電網(wǎng)保護方案，并針對具體的微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，制定了微電網(wǎng)保護的具體方案。

1 微電網(wǎng)保護方案設(shè)計

1.1 設(shè)備的集中保護方案

集中保護可以便于對全網(wǎng)綜合信息進行分析，從而準確的快速的判斷故障位置以及故障原因。微電網(wǎng)設(shè)備集中保護方案如圖1所示。

其主要由保護裝置和保護控制平臺構(gòu)成。微機保護設(shè)備的主要功能包括：電能信息的采集和計算、根據(jù)保護算法模型分析對數(shù)據(jù)進行分析、將運算結(jié)果傳輸?shù)缴蠈涌刂浦行摹⒔邮占斜Ｗo中心的控制信號并執(zhí)行上級控制中心的指令、監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)。

系統(tǒng)中選用的監(jiān)測裝置、智能保護單元均支持IEC61850通信，從而可以進行方便的組網(wǎng)，與集中保護平臺形成統(tǒng)一的網(wǎng)絡。

圖1 微電網(wǎng)設(shè)備集中保護方案

集中保護中心對微機保護設(shè)備的數(shù)據(jù)信息進行故障分析，判斷設(shè)備是否處于正常運行狀態(tài)，一旦有故障發(fā)生，則應根據(jù)故障情況采取相應的保護措施。集中保護可以對現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備的信息進行分析比較，從而判斷故障位置。

如圖1所示，當F節(jié)點工作不正常時，保護設(shè)備MPD1和MPD4的都會檢測到正向故障，而系統(tǒng)就會通過分析對比判斷相應的末端保護和后備保護，此時，MPD4作為末端保護應首先動作，MPD1進行后備保護。

1.2 設(shè)備的本地保護方案

當微電網(wǎng)保護通信系統(tǒng)出現(xiàn)問題時，由于本地裝置無法收到上級集中控制平臺的動作指令，現(xiàn)場保護設(shè)備應具備根據(jù)本地設(shè)定進行保護的能力，根據(jù)本地信息對故障進行檢測和判斷，完成設(shè)備保護動作。

保護監(jiān)督動作銜接可根據(jù)系統(tǒng)故障判斷結(jié)果和延時來判定，如圖2所示，tf是保護動作的響應時間，tm為動作響應延時時間，該值通常可以設(shè)為20ms。另外可以采取安裝電子斷路器的方式對線路進行短路保護。

圖2 保護動作的動作時序

當線路的F處出現(xiàn)故障時，保護設(shè)備MPD、MPD1、MPD2會同時檢測到系統(tǒng)故障，但MPD2會優(yōu)先動作，而后備保護MPD和MPD1會根據(jù)需要延時動作。往往微電網(wǎng)的規(guī)模都比較小，沒有較長的輸電線路，基本不存在電源通過一條饋線接入的情況，因此通過該保護方案就可以滿足保護需要。

保護設(shè)備MPD的主要保護設(shè)定有：

(1)功率方向保護。

微電網(wǎng)的潮流方向是不固定的，有時需要對故障方向進行識別時，則要增加功率保護裝置。

(2)系統(tǒng)接地故障保護。

當有單相接地故障在TN系統(tǒng)出現(xiàn)時，系統(tǒng)的零序電流分量往往難以檢測。這時可以通過計算系統(tǒng)四相電流的和是否為0來判斷是否有單相接地故障發(fā)生。

(3)系統(tǒng)過流保護。

當電網(wǎng)有不對稱短路故障出現(xiàn)時，系統(tǒng)的負序電流的電流變動會非常大，所以，可以通過檢測負序電流，對系統(tǒng)進行保護。

(4)電壓故障保護

電壓故障保護往往在系統(tǒng)公共連接點或者集成在系統(tǒng)逆變器中。系統(tǒng)各公共連接點的欠電壓保護的目的是在外部電網(wǎng)運行不正常時，可以確保系統(tǒng)單獨正常運行。

同時，在系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)問題時，也可以有效的將系統(tǒng)切除，確保外部電網(wǎng)的運行安全。為確保分布式電源的故障穿越能力，公共連接點的保護動作時限不應大于分布電源保護單元。

(5)電網(wǎng)頻率保護。

系統(tǒng)頻率保護的設(shè)置位置和電壓保護相同。保護動作時限隨頻率偏差的增大而減小。