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微网线路保护微网保护的国内外研究现状

2022/07/1699 作者:佚名
导读:关于微网的研究尚处于起始阶段,且多围绕微网的控制方式展开,几乎没有成熟的微网模型。对于微网继电保护的研究,国外仅仅处于理论研究阶段,国内研究资料更是少之又少。限于微网控制方式研究水平,微网保护的研究多针对特定的控制方式,不具有通用性和可移植性。 微网最主要的一个特性是既能以并网模式运行,又能以孤网模式独立运行。配网发生故障时,为保持微网内部负荷的正常供电,需及时将微网由并网模式转为孤网模式;微网内

关于微网的研究尚处于起始阶段,且多围绕微网的控制方式展开,几乎没有成熟的微网模型。对于微网继电保护的研究,国外仅仅处于理论研究阶段,国内研究资料更是少之又少。限于微网控制方式研究水平,微网保护的研究多针对特定的控制方式,不具有通用性和可移植性。

微网最主要的一个特性是既能以并网模式运行,又能以孤网模式独立运行。配网发生故障时,为保持微网内部负荷的正常供电,需及时将微网由并网模式转为孤网模式;微网内部发生故障时,为防止故障对配网产生影响,须根据具体情况将故障切除或者将故障微网从配网中切除。因此,微网与大电网的并网点PCC 起到极其关键的作用,即能检测到故障的发生并且能实现微网在两种运行模式之间的平滑切换。

微网中一般含有不同类型的分布式电源,不同的电源控制方式在故障时表现出来的特性也不一样。当分布式电源通过逆变器等电力电子设备接入电网时,其最大输出电流往往被限制在一定的范围以内,发生故障时,该电流不足以使基于电流的保护设备动作,因此须研究新的保护方式。

微网继电保护的研究多从系统级保护和单元级保护两方面展开 。

微网线路保护系统级保护

研究对象为微网整体。考虑在故障情况下,无论配网故障还是微网内部故障都将相关微网从配网中切除。使微网从并网运行状态安全,平滑的过渡到孤网运行状态。系统级保护担负着保持配网稳定,降低故障对配网的冲击以及保证微网运行状态之间顺利过渡的任务。

系统级保护须合理配置PCC处的保护功能。故障情况下微网对于配网的影响主要取决于注入配网的电流大小和持续时间。配网发生故障或者电能质量参数不符合相关的状态要求时,PCC应该能准确的检测到这种异常并且可靠的将微网从配网切除使得配网故障不至于影响微网内负荷的供电和运行。当微网内部发生故障时,PCC也应该能检测到故障的发生且将微网切除,使得微网内部故障对于配网的影响降到最低。因此,PCC应能准确判断各种故障情况并能迅速响应,实现微网运行状态的转换。

微网线路保护单元级保护

当配网中有故障发生或者电能质量不满足要求,例如电压偏高或偏低,震荡等情况发生时,为充分的保证微网内部负荷的供电,需要及时将微网与配网断开,微网从并网运行状态转为孤网运行状态。发展微网的目的是充分利用分布式电源,因此其中常含有多种形式分布式电源,遵循着因地制宜安装分布式电源的原则,考虑到各分布式电源的特性及安装位置,通常情况下,各电源之间会有一定的地理距离。无论在并网运行还是孤网运行状态下,微网内部故障时,必须采取可靠的保护措施将故障部分切除以保证正常区域的供电。为充分发挥分布式电源的优势,微网还经常带有其他形式的负荷,例如热负荷,冷负荷等。这又在可靠性上对微网内部的保护提出了更高的要求。微网单元级保护面向对象为微网内部,研究在各种故障情况下如何快速有效的将故障切除,以保证微网内部其他部分的正常运行。

微网具体结构,内部分布式电源类型不同,通常需要配置的保护也不相同。但是微网继电保护须遵循最基本的原则,即无论微网在哪种运行状态下,并网运行或者孤网运行,即插即用型电源接入或者断开,保护都应当可靠有效。保护还应当考虑到分布式电源控制器中的电力电子器件所带来的影响,相比于传统电源,电力电子接口分布式电源惯性较小或者没有惯性,电力电子装置响应迅速,微网故障情况下必须考虑到与大电网的差异,以便于保护的实现。鉴于微网保护与传统保护之间的差异以及其内部电源类型的不同,对于单元级微网保护的研究多针对较为具体的微网模型,寻找针对于该微网模型的保护方式。

针对普通继电保护装置在微网中不适用的情况,有学者采用了数字继电器。该类型继电器可以检测过电流,过/欠压且可编程可通过光纤或以太网实现相互之间的通信,有文献在simulink仿真环境中构建了包含多个分布式电源的微网模型,并且对微网并网与孤网运行状态下各个节点发生各种类型故障时的电流和电压做了仿真分析,得出一般继电保护方法不足以对微网进行保护的结论,提出采用数字继电器的建议。也有文献借助于数字继电器设计了较为完善的微网保护机制,主保护采用瞬时差动保护,若连续两个采样点高于整定值则发出跳闸信号。当距离小于18公里时,线路通信能满足动作要求,当距离大于18公里时则需借助PMU系统来保证采样的同时性。如果开关动作失败,经过0.3-0.6s的延时后,跳闸信号送达至相邻线路的开关,以减少故障的影响。如果通信线路故障,保护装置向控制中心发出报警信号则其余开关保护转为后备保护—相对电压保护,通过比较相关继电器所测得的电压有效值来对线路进行保护。借助于数字继电器,文献[23]同样研究了保护在微网采取环网运行情况下的保护和高阻抗接地的保护。该保护方式的缺点是过于依赖于设备的技术成熟程度、投资上不具有经济优势。

*文章为作者独立观点,不代表造价通立场,除来源是“造价通”外。
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