基于現(xiàn)實的微電網(wǎng)保護(hù)方案研究
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
對微電網(wǎng)保護(hù)的合理配置,建立科學(xué)有效的微電網(wǎng)保護(hù)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(hù)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(hù)的具體方案。
1 微電網(wǎng)保護(hù)方案設(shè)計
1.1 設(shè)備的集中保護(hù)方案
集中保護(hù)可以便于對全網(wǎng)綜合信息進(jìn)行分析,從而準(zhǔn)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(hù)方案如圖1所示。
其主要由保護(hù)裝置和保護(hù)控制平臺構(gòu)成。微機保護(hù)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(hù)算法模型分析對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、將運算結(jié)果傳輸?shù)缴蠈涌刂浦行摹⒔邮占斜Wo(hù)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(hù)單元均支持IEC61850通信,從而可以進(jìn)行方便的組網(wǎng),與集中保護(hù)平臺形成統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)。
圖1 微電網(wǎng)設(shè)備集中保護(hù)方案

集中保護(hù)中心對微機保護(hù)設(shè)備的數(shù)據(jù)信息進(jìn)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(yīng)根據(jù)故障情況采取相應(yīng)的保護(hù)措施。集中保護(hù)可以對現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備的信息進(jìn)行分析比較,從而判斷故障位置。
如圖1所示,當(dāng)F節(jié)點工作不正常時,保護(hù)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(yīng)的末端保護(hù)和后備保護(hù),此時,MPD4作為末端保護(hù)應(yīng)首先動作,MPD1進(jìn)行后備保護(hù)。
1.2 設(shè)備的本地保護(hù)方案
當(dāng)微電網(wǎng)保護(hù)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(hù)設(shè)備應(yīng)具備根據(jù)本地設(shè)定進(jìn)行保護(hù)的能力,根據(jù)本地信息對故障進(jìn)行檢測和判斷,完成設(shè)備保護(hù)動作。
保護(hù)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(hù)動作的響應(yīng)時間,tm為動作響應(yīng)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(jìn)行短路保護(hù)。
圖2 保護(hù)動作的動作時序

當(dāng)線路的F處出現(xiàn)故障時,保護(hù)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(hù)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(hù)方案就可以滿足保護(hù)需要。
保護(hù)設(shè)備MPD的主要保護(hù)設(shè)定有:
(1)功率方向保護(hù)。
微電網(wǎng)的潮流方向是不固定的,有時需要對故障方向進(jìn)行識別時,則要增加功率保護(hù)裝置。
(2)系統(tǒng)接地故障保護(hù)。
當(dāng)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(hù)。
當(dāng)電網(wǎng)有不對稱短路故障出現(xiàn)時,系統(tǒng)的負(fù)序電流的電流變動會非常大,所以,可以通過檢測負(fù)序電流,對系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。
(4)電壓故障保護(hù)
電壓故障保護(hù)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(hù)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(hù)動作時限不應(yīng)大于分布電源保護(hù)單元。
(5)電網(wǎng)頻率保護(hù)。
系統(tǒng)頻率保護(hù)的設(shè)置位置和電壓保護(hù)相同。保護(hù)動作時限隨頻率偏差的增大而減小。
(6)電子斷路器保護(hù)。
電子斷路器保護(hù)功能較為全面,具有較強的保護(hù)能力,其通常配備過載長延時保護(hù)以及過載瞬時動作保護(hù)。過載延時動作的保護(hù)時間根據(jù)系統(tǒng)電流的有效值計算。
1.3 自動測控單元的保護(hù)邏輯
自動測控單元是微電網(wǎng)保護(hù)控制的核心設(shè)備,依靠其強大的測控能力,可以方便的實現(xiàn)微電網(wǎng)的保護(hù)功能。自動測控單元的保護(hù)邏輯如下圖所示。
圖3 控制保護(hù)邏輯圖

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