導(dǎo)語：如何才能寫好一篇光伏繼電保護(hù)方式，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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【關(guān)鍵詞】微電網(wǎng)；相關(guān)內(nèi)容；單元級保護(hù)；系統(tǒng)級保護(hù)；繼電保護(hù)；方法

中圖分類號：TM58文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

0.引言

社會經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，用戶對電網(wǎng)供電的可靠性能有了更高層次的要求，使得傳統(tǒng)的集中型發(fā)電的缺點(diǎn)不斷顯露出來，在控制成本的范圍內(nèi)不能滿足敏感性電力的負(fù)荷要求。而科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展使得分布型發(fā)電取得了新的發(fā)展。電力企業(yè)結(jié)合微電網(wǎng)短路故障的電流較小、靈活性控制等優(yōu)勢，研究出了微電網(wǎng)繼電的有效保護(hù)方法。本文通過分析微電網(wǎng)繼電保護(hù)研究的現(xiàn)狀，探討微電網(wǎng)的繼電保護(hù)方式，從而提高我國分布型發(fā)電的技術(shù)，保障微電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

1.微電網(wǎng)的相關(guān)內(nèi)容

1.1微電網(wǎng)的定義

微電網(wǎng)作為范圍較小型分散的獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)，利用先進(jìn)的電力技術(shù)，把風(fēng)電、光伏型發(fā)電和燃?xì)廨啓C(jī)、蓄能設(shè)施以及燃料電池等并在一起，并直接連接用戶端。對于大型電網(wǎng)而言，微電網(wǎng)屬于電網(wǎng)系統(tǒng)中可以管理、控制的部分，其能在幾秒鐘內(nèi)運(yùn)作用來滿足電網(wǎng)外部的輸配電網(wǎng)絡(luò)實(shí)際需求。對于電力用戶而言，微點(diǎn)網(wǎng)能夠滿足其特定的供電需求，例如：提高本地的可靠性能、減少饋線的消耗量、保證本地電力壓力的穩(wěn)定性能，采用余熱方式實(shí)現(xiàn)電力能量利用率的提高，保障不間斷的提供電源。大型電網(wǎng)和微電網(wǎng)利用PPC實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，雙方相互備用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)供電穩(wěn)定性和可靠性的提高。

1.2微電網(wǎng)的特征

微電網(wǎng)技術(shù)是將先進(jìn)的電力電子信息技術(shù)、可再生資源和能源的發(fā)電技術(shù)、型發(fā)電、蓄能技術(shù)四者的有機(jī)結(jié)合。因此微電網(wǎng)具備傳統(tǒng)電網(wǎng)無法比擬的優(yōu)勢。微電網(wǎng)技術(shù)提供了一個科學(xué)集成運(yùn)用DG系統(tǒng)發(fā)電方式，具備了一切獨(dú)立DG系統(tǒng)所具備的特征。微電網(wǎng)屬于單獨(dú)的整合性模塊，不可能會對大型電網(wǎng)產(chǎn)生任何不良影響，因此不用改進(jìn)大型電網(wǎng)的運(yùn)作方式。微電網(wǎng)能夠以靈活性方法把DG系統(tǒng)斷開或者是連接，DG系統(tǒng)具備“現(xiàn)插現(xiàn)用”的優(yōu)點(diǎn)。數(shù)個DG系統(tǒng)的微電網(wǎng)使得系統(tǒng)容量得以增加，并且具備了與之相匹配的蓄能系統(tǒng)，使得系統(tǒng)的慣性能力增大，降低了電壓的波動和閃變問題，從而提高了電能的質(zhì)量。此外，在上級供電網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障過程中，微電網(wǎng)還能單獨(dú)運(yùn)作，繼續(xù)不間斷提供電能，實(shí)現(xiàn)了供電系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠供電[1]。

2.微電網(wǎng)繼電保護(hù)的實(shí)際研究情況

2.1微電網(wǎng)的繼電保護(hù)分析實(shí)際狀況

就我國目前情況而言，國家對微電網(wǎng)的繼電保護(hù)研究力度不足；而國外對于微電網(wǎng)的繼電保護(hù)研究還處在理論研究分析層面。理論指出了微電網(wǎng)繼電保護(hù)必須遵守的技術(shù)原則：當(dāng)采用孤網(wǎng)運(yùn)作模式或是并網(wǎng)運(yùn)作方式時，微電網(wǎng)的繼電保護(hù)方式需要保持一致；當(dāng)出現(xiàn)短路問題時，提供短路電流電源必須要做迅速隔離切斷處理。

微電網(wǎng)具備孤網(wǎng)運(yùn)作和并網(wǎng)運(yùn)作這兩種方法。微電網(wǎng)利用PPC和配電網(wǎng)絡(luò)相互連接。其中PPC處靜態(tài)形式的開關(guān)和其相對應(yīng)的繼電保護(hù)特征的概念屬于微電網(wǎng)繼電保護(hù)的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。這就要求，必須要正確檢測到電網(wǎng)系統(tǒng)各種類型的故障并能做好及時有效地處理，決定微電網(wǎng)采用孤網(wǎng)運(yùn)方式，并保障微電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)作和并網(wǎng)運(yùn)作方法之間的平滑性切換。微電網(wǎng)繼電保護(hù)的另一個難點(diǎn)在于孤網(wǎng)運(yùn)作過程中，在故障電流較小的形勢下，為微電網(wǎng)設(shè)置充足的保護(hù)，因?yàn)槲㈦娋W(wǎng)出現(xiàn)分布型電源DG系統(tǒng)利用的是電子機(jī)械設(shè)備連接微電網(wǎng)的方式，在微電網(wǎng)出現(xiàn)接地型故障的過程中，分布型電源DG系統(tǒng)提供的短路電流將會被阻截在2IN中，而傳統(tǒng)的配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)使用的電流保護(hù)并不能符合微電網(wǎng)，微電網(wǎng)繼電保護(hù)需要采用全新的技術(shù)原理，因此我國的專家學(xué)者提出了微電網(wǎng)的單元級保護(hù)和系統(tǒng)級保護(hù)策略[2]。

2.1微電網(wǎng)的單元級保護(hù)

微電網(wǎng)的單元級保護(hù)需要充分考慮到的兩個問題：在微電網(wǎng)采用并網(wǎng)運(yùn)作方式的過程中對出現(xiàn)的各種類型的故障做好及時有效地處理；在外部配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)出現(xiàn)故障的過程中，使得微電網(wǎng)PPC系統(tǒng)進(jìn)入孤網(wǎng)運(yùn)行的情況下，必須要保障微電網(wǎng)能夠平滑轉(zhuǎn)換到穩(wěn)定性運(yùn)作中，當(dāng)微電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)故障時，可以及時根除故障部分，從而保障其他部分可由安全、穩(wěn)定的運(yùn)作。

2.2微電網(wǎng)的系統(tǒng)級保護(hù)

微電網(wǎng)的系統(tǒng)保護(hù)目的在于保障在公用電網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)永久型故障或者是微電網(wǎng)運(yùn)作情況不符合IEEE1547標(biāo)準(zhǔn)要求過程中，微電網(wǎng)可以及時平滑的切換到孤網(wǎng)運(yùn)作中，進(jìn)而減少微電網(wǎng)連接對公用電網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生的影響。此外，微電網(wǎng)的系統(tǒng)級保護(hù)的核心是和公用配電網(wǎng)絡(luò)的連接處PPC。PPC在安裝保護(hù)和控制設(shè)備時，需要準(zhǔn)確檢測和判斷微電網(wǎng)存在的各種類型的故障，并且能及時處理，迅速決定微電網(wǎng)能否接入孤網(wǎng)運(yùn)作[3]。

3.微電網(wǎng)繼電保護(hù)的相關(guān)方法

3.1在電流序分量基礎(chǔ)上的繼電保護(hù)方式

在電流序分量基礎(chǔ)上的繼電保護(hù)方式將微電網(wǎng)的繼電保護(hù)分為六個不同的區(qū)域。微電網(wǎng)的系統(tǒng)故障主要有相間型短路故障和相對型短路故障這兩種形式。根據(jù)理論分析發(fā)現(xiàn)，負(fù)序分量和零序分量能夠有效檢查出相間型故障和相對型故障。在正常、穩(wěn)定運(yùn)作的情況下，因?yàn)樨?fù)荷具備不對稱性特征，導(dǎo)致出現(xiàn)序電流元件的動作，需要給所有限定的序電流配置合理的門檻數(shù)值。

3.2在DG出口電壓基礎(chǔ)上的abc-dp0方式

在微電網(wǎng)出現(xiàn)不同類型的故障過程中，abc電壓的dp具備不同特點(diǎn)，進(jìn)而檢查、判斷各種不同的接地故障。在得到abc三相電壓的基礎(chǔ)上，利用abc-dp0轉(zhuǎn)換矩陣的方式得出Vds和Vqs公式： ，在將靜態(tài)坐標(biāo)軸上的Vds和Vqs投射到同一情況下旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸中，使得Vdif=Vqrf-Vqr，Vqrf作為特定的門檻數(shù)值。在Vdif=0情況下，abc三相電壓出現(xiàn)短路故障，Vdif的輸出值為穩(wěn)定性直流信號；相間型故障Vdif是一個直流信號加上震蕩的交流信號。在出現(xiàn)單型相接地故障情況下，Vdif由0向極大值方向震蕩輸出，信號的震蕩頻率是電網(wǎng)限定震蕩頻率的兩倍。

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關(guān)鍵詞：分布式電源；配電網(wǎng)；繼電保護(hù)；并網(wǎng)保護(hù)；準(zhǔn)入容量；

1DG 的定義

分布式電源本身并不是一種全新的形式，我國早期的小火電、小熱電以及在重要的行業(yè)和場所，用戶為了增強(qiáng)供電的可靠性自己安裝的電源設(shè)備都屬于分布式電源。盡管如此，學(xué)術(shù)界對 DG 的定義仍然存在爭議。國際大電網(wǎng)委員會(CIGRE)把DG 定義為：最大容量為 50～100MW、通常聯(lián)接于配電網(wǎng)絡(luò)并且不受統(tǒng)一調(diào)度和控制的發(fā)電機(jī)組。根據(jù)這一定義，接入輸電系統(tǒng)的含上百臺風(fēng)電機(jī)組的大規(guī)模風(fēng)電場就不在 DG 之列。IEEE 定義的 DG 是小容量的、可以在電力系統(tǒng)任意位置并網(wǎng)的發(fā)電機(jī)。另外還有很多學(xué)者對 DG 給出了自己的定義。DG 的定義很多，總體而言主要基于兩個標(biāo)準(zhǔn)：容量和并網(wǎng)的電壓等級。對 DG 的額定容量，IEEE、EPRI 和 CIGRE等國際組織都曾撰寫過報告對其進(jìn)行說明，但是三者之間沒有取得一致意見，如 IEEE定義的 DG 容量范圍≤10MW，EPRI 定義的 DG 容量范圍在幾 kW～50MW 之間，CIGRE 給出的 DG 容量范圍≤50～100MW[7]。從 DG 并網(wǎng)的電壓等級考慮，國際上大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為 DG 包括聯(lián)接到配電系統(tǒng)和安裝在負(fù)荷附近聯(lián)接到輸電系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)組。

2 DG 的種類和特點(diǎn)

在不同的研究領(lǐng)域，DG 有不同的分類方式。一般可以根據(jù) DG 的技術(shù)類型、所使用的一次能源和電力系統(tǒng)的接口技術(shù)進(jìn)行分類。根據(jù) DG 通常所使用的技術(shù)可分為風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、微型燃?xì)廨啓C(jī)組、燃料電池、生物質(zhì)能發(fā)電、小水電和海洋能發(fā)電等。

(1)風(fēng)力發(fā)電

風(fēng)力發(fā)電技術(shù)是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電技術(shù)，由于風(fēng)力發(fā)電環(huán)保可再生、全球可行、成本低且規(guī)模效益顯著，已受到越來越廣泛的歡迎。風(fēng)力發(fā)電形式可分為離網(wǎng)型和并網(wǎng)型。并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電是大規(guī)模開發(fā)風(fēng)電的主要形式，也是近幾年來風(fēng)電發(fā)展的主要趨勢。并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電通常有多臺容量較大的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組構(gòu)成風(fēng)力發(fā)電機(jī)群，稱其為風(fēng)電場(也稱風(fēng)力田、風(fēng)田)。因此風(fēng)電場具有機(jī)組大型化(50kW～2MW)、集中安裝和控制的特點(diǎn)。風(fēng)電場的主設(shè)備為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)經(jīng)變壓器升壓與電力系統(tǒng)相連。并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要由風(fēng)力機(jī)和發(fā)電機(jī)構(gòu)成[8]。風(fēng)力發(fā)電技術(shù)在新能源領(lǐng)域已經(jīng)比較成熟，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)逐漸接近潔凈煤發(fā)電。風(fēng)電的不足在于：能量較分散、地域性強(qiáng)、受氣候影響大；安裝、維護(hù)有一定難度；風(fēng)速隨時變化引起并網(wǎng)風(fēng)電場輸出功率的較大波動會給電網(wǎng)運(yùn)行帶來一定的不利影響。

(2)光伏發(fā)電

太陽能光伏電池(PhotovoltaicCell，PV)發(fā)電技術(shù)利用半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)直接將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。白天發(fā)電的盈余倒送電網(wǎng)，晚間用戶從電網(wǎng)取電。采用光伏電池發(fā)電具有不消耗燃料、不受地域限制、規(guī)模靈活、無污染、安全可靠、維護(hù)簡單等優(yōu)點(diǎn)[9]。光伏電池的輸出功率受日照強(qiáng)度、電池結(jié)溫等因素的影響，不能調(diào)度，而且系統(tǒng)的頻率和電壓對其基本上沒有影響。

(3)微型燃?xì)廨啓C(jī)

微型燃?xì)廨啓C(jī)是以天然氣、甲烷、汽油、柴油為燃料的超小型氣輪機(jī)。其發(fā)電效率可達(dá) 30%，如實(shí)行熱電聯(lián)產(chǎn)，效率可提高到 75%。微型燃?xì)廨啓C(jī)的特點(diǎn)是體積小、重量輕、發(fā)電效率高、污染小、運(yùn)行維護(hù)簡單。它是目前最成熟、最具有商業(yè)競爭力的分布式發(fā)電電源[10]。

(4)燃料電池

燃料電池是一種將燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的裝置，其原理頗似電解水的逆過程。氫基燃料(汽油、天然氣或其它碳?xì)浠衔?送入燃料電池的陽極(電源的負(fù)極),轉(zhuǎn)化為氫離子，空氣中的氧氣送入燃料電池的陰極(電源的正極)，負(fù)氧離子通過兩極間的離子導(dǎo)電的電解質(zhì)到達(dá)陽極，與氫離子結(jié)合成水，外電路則形成電流[11]。

3DG 對配電網(wǎng)電流保護(hù)的影響

傳統(tǒng)的配電網(wǎng)主要是單電源、放射狀結(jié)構(gòu)，這種配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡單、投資較小、維護(hù)方便。DG 接入配電網(wǎng)后將改變電網(wǎng)的原有結(jié)構(gòu)特征，對電網(wǎng)的短路電流分布和繼電保護(hù)之間的配合都會產(chǎn)生影響。當(dāng)配電網(wǎng)中接入容量較大或者多個小容量的 DG 時，由于 DG 所在支路的分流作用，故障發(fā)生后流過保護(hù)裝置的電流可能減小，保護(hù)的保護(hù)范圍降低。DG 接入配電網(wǎng)還可能在相鄰線路故障時，DG所在線路由于DG的反向電流導(dǎo)致無故障跳閘。DG 的容量和位置對配電網(wǎng)短路電流水平和過電流保護(hù)的影響。DG 的接入提高了整個電網(wǎng)的短路電流水平，但個別支路的短路電流較 DG 接入前可能降低；DG 的位置和容量對配電網(wǎng)中短路電流的分布和大小有明顯影響，DG的接入可能造成負(fù)荷饋線的熔斷器無故障熔斷。傳統(tǒng)的故障分析一般借助于系統(tǒng)阻抗矩陣，電力電子變換器接口的 DG 接入配電網(wǎng)后對系統(tǒng)阻抗矩陣的形成增加了困難，采用動態(tài)仿真可以繞過這一問題，更清楚地分析不同類型 DG 的接入對配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響。

4 DG 對配電網(wǎng)自動重合閘的影響

配電網(wǎng)的故障 80%～90%的部分是瞬時性的。重合閘的應(yīng)用對提高系統(tǒng)供電可靠性，減少電網(wǎng)維護(hù)工作量有著相當(dāng)重要的作用。在輻射式配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)下，重合閘在迅速恢復(fù)瞬時性故障線路供電時，不會對配電系統(tǒng)產(chǎn)生任何沖擊和破壞。DG 的接入對配電網(wǎng)自動重合閘的影響。接入 DG 的配電網(wǎng)，故障發(fā)生后，DG 仍可能向故障點(diǎn)提供故障電流，當(dāng)重合閘進(jìn)行重合時，由于電網(wǎng)電源的作用，可能引起故障電流躍變，引起故障點(diǎn)電弧重燃，導(dǎo)致絕緣擊穿，進(jìn)一步擴(kuò)大事故。DG 的接入還有可能造成非同期合閘。含 DG 的配電網(wǎng)發(fā)生故障后，DG 與其附近的負(fù)荷可能形成電力孤島，電力孤島很難與電網(wǎng)保持完全同步。在電網(wǎng)電源跳開后至重合閘時的這段時間內(nèi)，兩者之間的相角差可能出現(xiàn)在 0～360°之間的任何一個位置。非同期合閘會帶來很大的沖擊電流和暫態(tài)過電壓，對 DG 機(jī)組和電網(wǎng)設(shè)備都有很大的損傷。

5 DG 對配電網(wǎng)電流保護(hù)的影響

(1)保護(hù)誤動

如圖5-1 所示，保護(hù) B2 所在線路末端發(fā)生短路故障時，由于 DG 的接入，保護(hù)

B2 檢測到的電流 將增大，并且 DG 的容量越大， 越大， 有可能大于電流保

護(hù) I 段整定值 ，造成保護(hù)誤動。

圖 5-1 DG 對本線路下游保護(hù)的影響

保護(hù) B1 和 B2 的無時限電流速斷保護(hù)整定值：

,

式中， Zs 為電網(wǎng)的等效阻抗(pu)，和 分別為線路 AB，BC 阻抗(pu)，為

分布式電源和變壓器阻抗(pu) 取 Zs =0.4 ， =1.09， =0.73， =1.2，則 =0.81， =0.54。接入 DG 后，保護(hù) B2 檢測到的故障電流，

=

取 DG 的次暫態(tài)電抗 為 0.25，則= , =

由圖 5-2可見,BC 線路末端發(fā)生三相短路故障，當(dāng) DG 容量大于 6MVA 時，保護(hù) B2 檢測到的故障電流將大于其速斷保護(hù)整定值，引起誤動作。

6DG對重合器與分段器配合饋線的影響

(1)導(dǎo)致重合器誤動

如圖 6-1，在重合器與分段器配合的饋線上接入 DG，相鄰線路 F1 點(diǎn)故障時，DG

會通過本饋線對故障點(diǎn)提供一反向電流，該反向電流流過重合器 R，如果此電流足夠

大，將導(dǎo)致重合器 R 誤動，嚴(yán)重情況下，如果系統(tǒng)側(cè)或故障線路保護(hù)或開關(guān)拒動，將

導(dǎo)致重合器 R 反復(fù)重合。

6-1DG 對重合器與分段器配合饋線的影響

(2)導(dǎo)致分段器計數(shù)不正確，重合器與分段器無法配合

如圖 6-1，F(xiàn)2 處故障，重合器跳閘后，DG 仍然對其下游線路供電，無論重合器

分合幾次，S2 始終感受到電流流過，其內(nèi)部計數(shù)器不進(jìn)行計數(shù)，無法隔離故障點(diǎn)。因

此，分段器要順利完成計數(shù)，DG 應(yīng)該在重合器 R 每次分閘后從電網(wǎng)解列，這就要求

重合器分閘與重合之間有足夠的時間完成 DG 的解列。

7、結(jié)束語

在全球能源形勢日益嚴(yán)峻和生態(tài)環(huán)境不斷惡化的背景下，分布式電源受到了越來

越多的關(guān)注。DG 的接入改變了傳統(tǒng)配電網(wǎng)的單電源、放射狀結(jié)構(gòu)，這直接影響到配

電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置的正常運(yùn)行。本文分析了 DG 的接入對配電網(wǎng)電流保護(hù)和饋線自動

化的影響，研究和探討了 DG 的并網(wǎng)保護(hù)問題，并提出了考慮短路電流約束的 DG 準(zhǔn)

入容量計算模型及方法。主要內(nèi)容及結(jié)論概述如下：

(1)介紹了配電網(wǎng)繼電保護(hù)的工作原理和配電網(wǎng)的饋線自動化方案。我國配電網(wǎng)

主要采用速斷和過電流兩種保護(hù)方式，速斷保護(hù)保護(hù)線路的全長，過流保護(hù)作為線路

的后備保護(hù)。配電網(wǎng)的饋線自動化主要有基于重合器的饋線自動化和基于 FTU 的饋

線自動化兩種實(shí)現(xiàn)方式。

(2)DG 的位置及容量因素將影響配電網(wǎng)保護(hù)的準(zhǔn)確動作。DG 的接入可能導(dǎo)致流

過其上游保護(hù)的短路電流減小，保護(hù)靈敏度降低；DG 所在線路的相鄰線路發(fā)生故障

時，本線路的保護(hù)可能會誤動，DG 的接入增大了流過其下游保護(hù)的短路電流，下游

保護(hù)可能誤動。DG 的接入直接影響重合器與分段器、重合器與熔斷器以及熔斷器與

熔斷器的配合，影響基于 FTU 的環(huán)網(wǎng)供電對故障區(qū)域的判定。

(3)DG 的并網(wǎng)保護(hù)對 DG 的接入是必要的。并網(wǎng)變壓器的聯(lián)接形式直接影響了

并網(wǎng)保護(hù)的功能實(shí)現(xiàn)，DG 并網(wǎng)的孤島處理策略是并網(wǎng)保護(hù)的重要功能，本文探討了

預(yù)想故障的計劃孤島運(yùn)行，并分析了 DG 并網(wǎng)保護(hù)功能的要求及實(shí)現(xiàn)。

(4)針對 DG 接入對配電網(wǎng)原有繼電保護(hù)的影響，提出了考慮短路電流約束的 DG

準(zhǔn)入容量計算模型及方法。以配電網(wǎng)短路計算為基礎(chǔ)建立了 DG 準(zhǔn)入容量計算模型，