目前,世界各地对微电网保护的研究大多数都还处在初期的理论研究阶段,还没有较为系统和实际的研究。不同国家和地区的专家已经提出了一些微电网的保护策略,这些保护主要可以分为基于通信的保护和基于电气量的保护两大类,接下来就对目前已有的这些微电网保方案做一些简单的介绍。82932

基于通信方面的保护方案主要有差动保护和距离保护。

利用传统的差动保护的原理设计微电网的保护方案是其中一种研究方向。这种保护的原理是在线路两端设置继电保护元件,以此来检测故障电流的幅值和方向,计算出两侧电流的差值,当差值落入差动保护的动作范围内时线路两端的差动继电器动作[2]。论文网

差动保护需要与通信网络相配合才能检测到微电网中故障的发生,但是由于微电网整体的结构模型较小,所以在其中构建通信网络的成本较高;而且因为通信网络容易受到外部环境因素的影响,所以需要配备充分的后备保护。如果以上这两个问题能够得到有效地解决,差动保护将会成为最有发展空间的微电网保护策略[8]。

距离保护是一种通过测量故障线路的阻抗值来判断故障是否发生的保护。由于微电网中存在分布式电源,其特殊的结构使得阻抗继电器测量的故障线路阻抗会大于实际值,这样就导致了保护的灵敏度下降、保护范围缩小,所以目前只有少量的利用距离保护构成的微电网保护方案。能否准确检测故障电阻决定了阻抗继电器能否正确动作。在微电网中,分布式电源和负荷在不同情况下会运行于并网或者孤岛这两种不同的模式,在这两种不同的模式下系统的阻抗会有所不同,这就会影响阻抗继电器的动作。因为这一点,距离保护在微电网中不是特别适用[11]。

另一类是基于电气量的保护,主要有过流保护和低电压保护。

由于微电网特殊的故障电流特征,配电网中的过流保护策略无法直接应用于微电网,需要利用新的算法才能确保其正确动作。有研究发现可以利用一种高度智能化的微电网保护及控制单元(IPC)构建新型的瞬时电流速断保护。微电网内部的各种电量信息经由光纤这个通道传回IPC,IPC将进行一些特殊的保护算法,然后将更新后的过流整定值传给相应的继电器,继电器就能够正确地动作[12]。由于该保护的成本太高,所以目前并没有投入到实际应用中去。

微电网低电压保护的主要原理是:当微电网内部发生故障时,由于微电源中逆变器的保护机制,故障电流将被限定在2~3倍的额定输出电流以内,但因为U=IR,即电压与电流成正比,微电源的输出端电压将会有较大的降落,所以我们可以通过监测输出端电压的降落来实现故障的判别。这种保护策略是利用微电网中电压的改变量作为判断的标准,来判断微电网中是否发生故障[13]。

也有学者提出了另一种电压保护策略:那就是测量保护安装处的电压,通过Park变换将相电压由静止坐标转换到旋转的dq同步坐标系中,也就是将测得的三相交流电压变成dq轴上的直流量,然后将这个直流量与预先设定的参考值相比较。如果电压降落超过设定值,则保护作用于断路器动作,切除故障[14]。

在基于电压量的微电网保护中,由于某些故障如高阻抗接地故障会造成相电压突变量较小,可能导致根据电压量无法准确判断故障的发生[15]。由于这个问题,此方法没有得到实际应用。

通过对以上几种保护方案的介绍可以看出,需要依赖通信技术进行的一类保护是有不足之处的,而且构建稳定又可靠的通信网络会大大提高微电网保护的成本。相对来说,不依靠通信进行的保护虽然有较高的实际性和可靠性,但是这种保护所需的可编程继电器和传感器依然会使保护的成本较高。所以到目前为止并没有特别可靠又实际的微电网内部保护方案

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