基于現實的微電網保護方案研究
近年來隨著國家對新能源產業的大力扶持，新能源產業得到了快速的發展，分布式發電在電網中變得愈發普遍，這種以新能源為背景的微電網結構在
近年來隨著國家對新能源產業的大力扶持，新能源產業得到了快速的發展，分布式發電在電網中變得愈發普遍，這種以新能源為背景的微電網結構在電網中的比例逐漸則大。而微電網本身潮流不穩定，系統容量小，運行方式多樣，給微電網的保護造成了一定的困擾。
對微電網保護的合理配置，建立科學有效的微電網保護方案是確保微電網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保護方案，并針對具體的微電網結構，制定了微電網保護的具體方案。
1 微電網保護方案設計
1.1 設備的集中保護方案
集中保護可以便于對全網綜合信息進行分析，從而準確的快速的判斷故障位置以及故障原因。微電網設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成。微機保護設備的主要功能包括：電能信息的采集和計算、根據保護算法模型分析對數據進行分析、將運算結果傳輸到上層控制中心、接收集中保護中心的控制信號并執行上級控制中心的指令、監控設備狀態。
系統中選用的監測裝置、智能保護單元均支持IEC61850通信，從而可以進行方便的組網，與集中保護平臺形成統一的網絡。
圖1 微電網設備集中保護方案
集中保護中心對微機保護設備的數據信息進行故障分析，判斷設備是否處于正常運行狀態，一旦有故障發生，則應根據故障情況采取相應的保護措施。集中保護可以對現場監測設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節點工作不正常時，保護設備MPD1和MPD4的都會檢測到正向故障，而系統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 設備的本地保護方案
當微電網保護通信系統出現問題時，由于本地裝置無法收到上級集中控制平臺的動作指令，現場保護設備應具備根據本地設定進行保護的能力，根據本地信息對故障進行檢測和判斷，完成設備保護動作。
保護監督動作銜接可根據系統故障判斷結果和延時來判定，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處出現故障時，保護設備MPD、MPD1、MPD2會同時檢測到系統故障，但MPD2會優先動作，而后備保護MPD和MPD1會根據需要延時動作。往往微電網的規模都比較小，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。
保護設備MPD的主要保護設定有：
(1)功率方向保護。
微電網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)系統接地故障保護。
當有單相接地故障在TN系統出現時，系統的零序電流分量往往難以檢測。這時可以通過計算系統四相電流的和是否為0來判斷是否有單相接地故障發生。
(3)系統過流保護。
當電網有不對稱短路故障出現時，系統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，對系統進行保護。
(4)電壓故障保護
電壓故障保護往往在系統公共連接點或者集成在系統逆變器中。系統各公共連接點的欠電壓保護的目的是在外部電網運行不正常時，可以確保系統單獨正常運行。
同時，在系統內部出現問題時，也可以有效的將系統切除，確保外部電網的運行安全。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)電網頻率保護。
系統頻率保護的設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。
(6)電子斷路器保護。
電子斷路器保護功能較為全面，具有較強的保護能力，其通常配備過載長延時保護以及過載瞬時動作保護。過載延時動作的保護時間根據系統電流的有效值計算。
1.3 自動測控單元的保護邏輯
自動測控單元是微電網保護控制的核心設備，依靠其強大的測控能力，可以方便的實現微電網的保護功能。自動測控單元的保護邏輯如下圖所示。
圖3 控制保護邏輯圖
通過集中保護和就地保護相結合，從而實現對系統的可靠有效保護。
責任編輯：lixin
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