【正文】 配電網(wǎng)的發(fā)展，變電站、開關(guān)站在利用電子式互感器、IEC61850、通信網(wǎng)絡(luò)等方面已經(jīng)取得了重大的技術(shù)突破，也為微電網(wǎng)基于廣域信息的分布式保護(hù)的實現(xiàn)提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。 微電網(wǎng)內(nèi)的保護(hù)配置 微電網(wǎng)內(nèi)分布式的保護(hù)裝置主要包括PCC處開關(guān)控制、DG出口處保護(hù)、線路保護(hù)以及母線保護(hù)，下面主要對前三個保護(hù)進(jìn)行說明。（1）PCC處的保護(hù) PCC處的保護(hù)策略分兩種，一種是無論微電網(wǎng)側(cè)或是大電網(wǎng)側(cè)發(fā)生故障，或是運行狀態(tài)不滿足IEEE1547標(biāo)準(zhǔn)16，則首先斷開PCC處的開關(guān)，讓微電網(wǎng)迅速、平滑的進(jìn)入孤島運行模式，再對孤島運行下的微電網(wǎng)進(jìn)行保護(hù)，減輕微電網(wǎng)接入對公共電網(wǎng)的影響或是對微電網(wǎng)內(nèi)部的影響。當(dāng)故障切除后，再閉合PCC開關(guān)，使微電網(wǎng)恢復(fù)并網(wǎng)運行；第二種是PCC處的保護(hù)配合微電網(wǎng)內(nèi)部線路和DG上的保護(hù)延時動作，盡量縮小故障影響范圍。(2)DG上的保護(hù) DG上的保護(hù)的需求和配置決定將基于逆變器的微電源的控制原理和技術(shù)規(guī)定。各DG還各自具有自動聯(lián)網(wǎng)功能、孤島檢測、通信、電能質(zhì)量監(jiān)測、繼電保護(hù)、電量計量等功能。DG的接口控制器實現(xiàn)對每個電源的獨立管理，并在微網(wǎng)控制中心的指揮下，實現(xiàn)整個微網(wǎng)的能量平衡，以及在孤島運行時保證敏感負(fù)荷供電的可靠性。微電網(wǎng)中要求DG的即插即用。當(dāng)DG故障時，則由自身接入設(shè)備的控制開關(guān)進(jìn)行切斷，同時發(fā)送故障報告給微電網(wǎng)管理系統(tǒng)（MMS）單元，由MMS單元整合網(wǎng)內(nèi)信息，調(diào)整其余發(fā)電單元輸出，以保證網(wǎng)內(nèi)電壓穩(wěn)定。(3)線路上的保護(hù) 線路上的保護(hù)可基于可編程的數(shù)字繼電器，用光纖和以太網(wǎng)通信鏈路，分別自我計量和示波事件報告?？梢栽趦?nèi)部帶有可編程的保護(hù)方案（IED）中編寫多種的保護(hù)，例如基于單點信息的電流速斷保護(hù)、序分量保護(hù)等，還可以在網(wǎng)絡(luò)局部采用基于多點信息量的面保護(hù)方案對弱饋故障信息進(jìn)行綜合分析，使用故障電流矩陣定位法和對重要線路兩端配置差動相位保護(hù)的方法對故障范圍進(jìn)行縮小化。在當(dāng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或者微電網(wǎng)運行方式發(fā)生轉(zhuǎn)變時，由集中式保護(hù)綜合全網(wǎng)信息對分布式保護(hù)進(jìn)行定值的更改和最適用保護(hù)方案的選擇后將結(jié)果下達(dá)到各個IED裝置上。 集中式保護(hù)方案的實現(xiàn)基礎(chǔ) 圖44所示為一種集成保護(hù)方案，微電網(wǎng)內(nèi)部所有的線路、DG保護(hù)功能被集成到一臺保護(hù)裝置中。圖44 微電網(wǎng)集中式保護(hù)方案 下面就具體說明一下微電網(wǎng)中采用集中式保護(hù)策略的實現(xiàn)基礎(chǔ)。DMS(Distribution Management System)——配電網(wǎng)管理系統(tǒng)，配電網(wǎng)側(cè)通過DMS將需求信息直接下達(dá)到微電網(wǎng)中。MMS(Microgrid Management System)——微電網(wǎng)管理系統(tǒng)，它作為微電網(wǎng)的中央控制單元，對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，負(fù)荷電源投切以及經(jīng)濟穩(wěn)定運行進(jìn)行著實時的監(jiān)控，也對保護(hù)定值進(jìn)行實時的整定。對各個DG實行統(tǒng)一調(diào)度，對DG發(fā)電并網(wǎng)、切除、故障檢測、發(fā)電調(diào)度等統(tǒng)一管理，協(xié)調(diào)整個微網(wǎng)運行。IPC(integrated protection and control unit)——集中式保護(hù)控制單元，它作為MMS的一部分，通過通信網(wǎng)絡(luò)接收微電網(wǎng)內(nèi)設(shè)備信息以及IED元件測量信息，負(fù)責(zé)微網(wǎng)分布式變電站的保護(hù)和控制。結(jié)合各種先進(jìn)的保護(hù)與控制算法進(jìn)行分析與計算，能夠判斷出故障是否發(fā)生在微電網(wǎng)內(nèi)部或者配電網(wǎng)側(cè)。然后將得到保護(hù)與控制結(jié)論通過以太網(wǎng)反饋給相應(yīng)IED和控制單元。當(dāng)微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)配置發(fā)生改變或要在孤島及并網(wǎng)方式下切換時IPC將發(fā)送狀態(tài)改變信號給不同的IED以適應(yīng)微電網(wǎng)配置的改變。IED 單元——內(nèi)部帶有可編程的保護(hù)方案，可以響應(yīng)于TA、TV及電子組合式傳感器的電氣量直接動作，也可以將從TA、TV及電子組合式傳感器中測量得到的模擬或數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的光學(xué)信號格式，例如基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的格式然后通過光纖以太網(wǎng)傳入IPC進(jìn)行集中式保護(hù)。同時，這些IED接口單元可以通過控制電路接收 IPC下達(dá)的保護(hù)方案調(diào)整指令或執(zhí)行集中保護(hù)單元發(fā)出的跳閘指令。變電站通訊網(wǎng)絡(luò)——不但連接了關(guān)鍵設(shè)備的接口單元和IED設(shè)備，還連接了其他一些設(shè)備，例如通訊網(wǎng)關(guān)、人機接口和GPS時鐘等。標(biāo)準(zhǔn)通訊規(guī)約的應(yīng)用將使來自不同廠家的智能電子設(shè)備輕松地接入該系統(tǒng)中。近年來，隨著智能配電網(wǎng)的發(fā)展，主設(shè)備的在線監(jiān)控以及基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的高速通信網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)突破，使實現(xiàn)可靠地基于廣域信息的微電網(wǎng)集中式保護(hù)控制系統(tǒng)實現(xiàn)成為可能。 孤島檢測與保護(hù)分析孤島現(xiàn)象的產(chǎn)生會對光伏逆變器系統(tǒng)或微電網(wǎng)和用電設(shè)備造成損失，還會對電力檢修人員造成危險，因此必須在光伏逆變發(fā)電系統(tǒng)或分布式電源組成的微網(wǎng)系統(tǒng)中采取有效的孤島檢測和保護(hù)措施。IEEE ，所有的光伏并網(wǎng)逆變器都應(yīng)該具有防止孤島效應(yīng)的功能，并給出了電網(wǎng)斷電時并網(wǎng)逆變系統(tǒng)在不同情況下的最大允許跳閘時間如表41所示。表41 IEEE IEEE ，并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)必須具有過電壓保護(hù)（OVP）、欠電壓保護(hù)（UVP）、過頻保護(hù)（OFP）和欠頻率保護(hù)（UFP）功能，這些保護(hù)也是屬于孤島被動式保護(hù)中的監(jiān)測電壓和頻率的保護(hù)，實驗微網(wǎng)系統(tǒng)中就配備了這些保護(hù)，保護(hù)安裝于如圖21的PCC處，保護(hù)項目如表42。表42 并網(wǎng)點處的繼電保護(hù) 將微網(wǎng)系統(tǒng)配備的保護(hù)與表41中IEEE 孤島保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)對照，可知其整定電壓在保護(hù)范圍內(nèi)，但與120個工頻周期（）比較，其保護(hù)時間為3s,稍有延遲；其頻率保護(hù)并不符合IEEE ，這與實驗微電網(wǎng)的分布式電源組成和微電網(wǎng)系統(tǒng)實驗性的要求有關(guān)，因為在實驗微電網(wǎng)研究中經(jīng)常要測試和大幅調(diào)整各個分布式電源的功率和負(fù)荷用電情況，從而放寬了頻率的保護(hù)要求。當(dāng) PCC 處繼電保護(hù)檢出故障，以上繼電保護(hù)任一動作時，就會跳開并網(wǎng)斷路器，同時連鎖跳開各個分布式電源的斷路器，光伏設(shè)備、柴油發(fā)電機、蓄電池組和超級電容器都緊急停止。這些保護(hù)的目的是保證當(dāng)并網(wǎng)點出現(xiàn)故障時，微網(wǎng)內(nèi)設(shè)備必須緊急停止。再看光伏設(shè)備（PV）的孤島檢測保護(hù)設(shè)置，如表43。表43 PV設(shè)備的孤島保護(hù)列表 同樣與IEEE ，孤島檢測頻率在范圍內(nèi)，但保護(hù)時間稍有延長，達(dá)到10個工頻周期；電壓保護(hù)，標(biāo)準(zhǔn)中要求電壓若在在和之間，持續(xù)時間達(dá)到120個工頻周期就會啟動保護(hù)，PV設(shè)備整定的欠壓保護(hù)320V、都是符合其要求的。按分布式電源逆變器容量計算分布式電源額定電流，其功率表達(dá)式為： （41）以蓄電池逆變器容量100kVA,（以較小值估算，實際上一般大于此值），那么其額定電流為 ，由分布式電源電力電子接口保護(hù)電流整定原則： （52）考慮一定的可靠系數(shù)，最終取速斷保護(hù)值為300A。其他幾種分布式電源保護(hù)整定與此類似。 各個分布式電源發(fā)生故障時，其斷路器都會發(fā)生保護(hù)跳閘，斷路器的保護(hù)主要有過電流保護(hù)和接地保護(hù)，其他保護(hù)在各個單元設(shè)備的內(nèi)部。 本章小結(jié)本章首先闡述了研究更適合于微電網(wǎng)的新的保護(hù)方案的原因，介紹了實證性微網(wǎng)系統(tǒng)保護(hù)的主要層次和邏輯，基于此基礎(chǔ)上提出了全局信息的集中式保護(hù)方案。總結(jié)本文工作總結(jié)隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，超大規(guī)模供電系統(tǒng)的弊端也逐漸凸現(xiàn)。以風(fēng)力發(fā)電、光伏電池發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電、燃料電池發(fā)電等可再生能源發(fā)電為代表的分布式發(fā)電技術(shù)，具有污染少、可靠性高、能源利用效率高、安裝地點靈活等優(yōu)點，能夠有效解決傳統(tǒng)集中式電網(wǎng)的問題。然而，分布式電源的接入同時也為配電網(wǎng)以及微電網(wǎng)本身帶來了許多問題。由于分布式電源特有的故障輸出特性，導(dǎo)致傳統(tǒng)的配電網(wǎng)保護(hù)無法滿足要求。針對這一問題，本文對逆變型分布式電源的故障特性進(jìn)行了深入的研究，并利用仿真軟件進(jìn)行了仿真驗證。結(jié)合理論分析和仿真結(jié)果提出了微電網(wǎng)孤島運行下的保護(hù)方案。主要內(nèi)容概括如下：（1） 從一次能源分類和并網(wǎng)接口技術(shù)兩個方面介紹了分布式電源的運行特點。對于經(jīng)電力電子裝置輸出電能的逆變型分布式電源，還詳細(xì)的介紹了其接口逆變器常用的兩種控制策略。（2）為了方便理論分析，簡化了逆變型分布式電源的模型，然后分析了逆變型分布式電源在恒壓恒頻控制策略、恒功率控制策略下故障輸出特性的異同。經(jīng)過理論推導(dǎo)，認(rèn)為在不對稱故障下，逆變型分布式電源輸出的負(fù)序電流較大。（3）使用軟件Matlab進(jìn)行微電網(wǎng)建模，驗證了逆變型分布式電源出口控制策略的有效性，對逆變型分布式電源的出口故障進(jìn)行了暫態(tài)仿真，驗證了理論分析的正確性。（4）分析了接入分布式電源后對傳統(tǒng)繼電保護(hù)帶來的影響，以及微網(wǎng)在并網(wǎng)和孤網(wǎng)情況下的處理對策；結(jié)合實驗性微網(wǎng)項目，介紹了微網(wǎng)的保護(hù)層次和邏輯以及基于全局信息的集中式保護(hù)方案，最后闡述分析了孤島的檢測和保護(hù)。后繼工作展望在本文基礎(chǔ)上，有待進(jìn)一步研究的問題包括：（1）逆變技術(shù)非常復(fù)雜，本文只是研究了逆變技術(shù)的基本環(huán)節(jié)，更深層次的逆變技術(shù)本文未做深入的研究。（2）本文雖然對分布式電源的控制和微電網(wǎng)的控制做了一些研究，但在復(fù)雜的微電網(wǎng)建模和仿真方面的工作還是有限的。（3）本文分析和介紹了微電網(wǎng)保護(hù)的相關(guān)對策，針對微網(wǎng)并網(wǎng)或孤網(wǎng)運行時的故障，沒有做進(jìn)一步的保護(hù)和算法方面的研究，這些可作為下一階段研究的問題之一。 致謝 本文是在汪小平老師的悉心指導(dǎo)下完成的。從畢業(yè)設(shè)計題目的選擇、到選到課題的研究和論證，再到本畢業(yè)設(shè)計的編寫、修改，每一步都有汪老師的細(xì)心指導(dǎo)和認(rèn)真的解析。在汪老師的指導(dǎo)下，我在各方面都有所提高，老師以嚴(yán)謹(jǐn)求實，一絲不茍的治學(xué)態(tài)度和勤勉的工作態(tài)度深深感染了我，給我巨大的啟迪，鼓舞和鞭策，并成為我人生路上值得學(xué)習(xí)的榜樣。使我的知識層次又有所提高。同時感謝所有教育過我的專業(yè)老師，你們傳授的專業(yè)知識是我不斷成長的源泉也是完成本論文的基礎(chǔ)。也感謝我同一組的組員和班里的同學(xué)是你們在我遇到難題時幫我找到大量資料，解決難題。再次真誠感謝所有幫助過我的老師同學(xué)。通過這次畢業(yè)設(shè)計不僅提高了我獨立思考問題解決問題的能力而且培養(yǎng)了認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)，一絲不茍的學(xué)習(xí)態(tài)度。由于經(jīng)驗匱乏，能力有限，設(shè)計中難免有許多考慮不周全的地方，希望各位老師多加指教。參考文獻(xiàn)【1】 [M].北京：北京大學(xué)出版社，.【2】 張保會，[M].：中國電力出版社，.【3】 [D].河南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文，.【4】 [D].天津大學(xué)碩士學(xué)位論文，.【5】 [D].杭州電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文，.【6】 [D].燕山大學(xué)碩士學(xué)位論文，.【7】 [D].天津大學(xué)碩士學(xué)位論文，.【8】 唐昆明，王富松，羅建，[J].華東電力第38卷第6期，.【9】 ，.【10】 Alexandre Oudalov,Tony Architectures and Control Concepts for More Microgrid[J].ABB Switzerland Ltd.,Corporate Research,Switzerland,ABB ASCE ,Italy,2008.【11】 KaiHui Zheng,MingChao of Microgrid on Protection of Distribution 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