1、1基于双向信息的微电网二次保护系统研究在分布式电源（DG）的接入以及并网、孤岛两种运行模式切换下的微电网传输网络中，传统的过电流保护不能完成正确的保护动作。为了解决微电网中继电保护的问题，设计了一种微电网保护系统接入配网自动化系统的方案，提出了一种基于双向信息的二次保护系统，利用故障方向信息的微电网系统保护配置，分别从微电网的外部、内部以及母线故障等方面说明了该保护的动作方式。 微电网 配网自动化 继电保护 1 绪论微电网是将发电机、负荷、储能装置以及含有电力电子设备的小型电源相结合的有机整体，既能够与配电网互联，也可以在配电网出现故障时与其解列，并独立运行。由于分布式电源接入了配电网络，传统
2、的单电源配电网络就变成了多电源网络，因此在并网运行状态下，微电网的潮流是双向的；而当微电网独立运行时，由于逆变器的作用，短路电流会产生一定的变化，会影响原先保护装置的运行。因此，微电网在与配电网并网和解列的过程中，如何快速地判断电网的故障类型，并确保保护的选择性、快速性、灵敏性以及可靠性，是微电网二次保护系统所面临的最大困难。本文结合国内外经验，提出了微电网的总体框架，并结合光纤通信以及基于方向信息的微电网保护系统，讨论了微电网的二次保护系统，并对微电网的保护动作机制进行了深入研究，具有一定的工程使用价值。 22 微电网系统结构与传统的配电网络相比，微电网结构更加灵活，其运行方式包括并网和孤岛
3、模式两种。当微电网检侧到配电网运行正常时，微电网与配电网并网运行；当微电网检侧到配电网发生故障时，微电网将快速与配网解列，从而进行孤岛运行，通过微电网本身配备的分布式电源来维持本地孤网电压以及频率的稳定，进而保证用户的供电可靠性。微电网总体结构如图 1 所示。 配电网线路通过负荷开关 Zln1 与刀闸 PCC 给微电网供电。配电网正常运行时，负荷开关 Zln1 与刀闸 PCC 闭合，微电网运行于并网模式，配电网与 DG 同时给负荷供电；当微电网的控制系统检侧到开关 Zln1 有故障信息时，就迅速跳开相应的故障开关，切断对应配电网的供电支路，微电网进入孤网运行模式，储能系统和 DG 系统对微电网
4、系统内的负荷供电。 3 微电网系统的继电保护分析目前，在电压等级较低的配电网和微电网中采用的保护方式大多是过电流保护，然而由于微电网中 DG 的接入，使得微电网的内部包含了若干个电源点，因此传统的仅反映其安装点电气量信息的继电保护设备已经无法满足要求，因此能够适用于微电网的继电保护方案需要尽快研究。3.1 方向信息的微电网保护系统（1）通过判断故障电流的方向以及幅值大小，构成信号差动保护，以此作为微电网的主保护。 （2） 构建微电网的通信网络，获取微电网内各个间隔的电气信息，并将跳闸信息传送给相应的开关设备。 （3）通过对每个继电器与其相邻继电器的电压值进行比较，构成电压比较式保护作为微电网的
5、后备保护。双向信息式保护采用的是无冲突信道构成的交换信号回路，3原理图如图 2 所示。在发生故障时，双向信息式保护设备首先判断故障电流的方向，然后检侧是否收到了故障电流为正方向的信号，并通过 M与 N 两侧接收的信号进行故障定位以及跳闸判断。 3.2 基于双向信息的微电网保护系统动作分析微电网的故障类型有多种，本文以并网运行时配网侧故障以及并网运行时微网母线故障为例进行分析研究。本文设计了一种基于双向信息保护的微电网模型如图 3 所示。 （1） 并网运行时配网侧故障。当电网在 f1 处发生故障时，PCC 开关迅速跳开，故障点切除，微电网进入孤岛运行模式。如果系统最终判断此故障为瞬时性故障，则启
6、动 PCC 开关重合闸，通过检同期重合闸，微电网将恢复到并网运行模式；若通过判断，此故障为永久性故障，一次重合闸失败之后，就切断微电网与配电网之间的连接，微电网运行于孤岛模式。 （2） 并网运行时微网母线故障。当电网 f2 处发生故障时， PCC 开关迅速跳开，微电网运行于孤岛模式。开关 L1 处的保护方向元件启动，故障电流方向判断 L1 开关有 M、N 两侧，其中 M 侧有支路 M1 与M2，分别对应开关 L4 与 L5，这两条支路上的故障电流方向均为正方向，所以不发送动作信号；而 N 侧有开关 L2 和 L3，其故障电流方向也都是正方向，也不会发送动作信号。因此根据方式 1，L1 开关跳开
7、。同理 L2 以及 L3 也会跳开。 4 总结首先，按照微电网的保护要求，本文提出了基于双向信息保护系统，提出了一种针对微电网运行方式的保护方案。其次对双向信息保护进行研究讨论，结合具体实例，阐述了该保护方案的动作方式与原理。最后建立了微电网模型，并针对微电网并网运行以及孤岛运行两种情况4下发生故障进行了分析说明，验证了本文提出的保护方案的正确性，对实际的工程应用有一定的参考意义。 参考文献： 1鲁宗相，王彩霞，阂勇.微电网研究综述 J.电力系统自动化，2007，31（19）：100-107. 2黄伟，孙昶辉，吴子平.含分布式发电系统的微网技术研究综述 J.电网技术，2009，33（9）：14-18. 3何季民.分布式电源技术展望 J.东方电气评论， 2003，17（1）：9-14.
