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37－* * 微电网中的继电保护 §1 微电网继电保护与配电网保护的区别 §2 微电网保护方案分析 §3 微电网保护方案设计 §4 基于对称分量的保护 * §1 微电网继电保护与配电网保护的区别 常规的配电网为单电源辐射型结构，潮流的方向为单方向，即从电压等级高的一侧流向电压等级低的一侧。 设计配电网的保护系统时，可认为配电网为无源网络，网络中没有发电机。 在配电网中引入分布式电源形成微电网后，虽然网络结构没有改变，但电网中除了中央发电系统对微电网送电外，还包含多个分布式电源。 因此按常规的配电网设计的保护系统可能不适合于微电网。 一、短路功率和故障电流大小 电力系统中故障电流的标幺值可按下式计算 Zf为网络的等值阻抗。 配电网中，典型的相间或相-地间的故障电流的标幺值为10~ 15，远远大于额定电流。因此当系统发生短路故障时，在继电保护装置动作前，必须有足够的电源功率产生故障电流。 * §1 微电网继电保护与配电网保护的区别 微电网中的各类电源并不都能满足此要求，特别是采用电力电子设备的微型电源，为了保护电力电子器件，这些微型电源的控制器都装配有防止过电流的保护装置。 例如，如果在配电网的用户端安装了大容量的PV系统，可能会出现短路故障发生后，系统中的相电流并没有显著增大，因此过电流保护系统可能探测不到故障的发生。 当微电网发生故障时，虽然故障电流可能较小，但可能产生非常危险的接触电压。 若不将故障切除，永久性的故障可能蔓延开来，损坏更多的电气设备。 微电网中有很多分布式电源并联运行，将使故障时的等值电阻减小，在短路故障发生瞬间，产生比常规配电网发生短路故障时更高的故障电流。 若配电网按常规的方法设置了继电保护装置后，当网络中新增分布式电源后，还应考虑继电保护装置能否正确运行。 * §1 微电网继电保护与配电网保护的区别 母线2和母线3之间的线路始端安装了继电器R，若在a点发生了短路故障，则实际的短路电流为 但继电器R只能测量到来自大电网中的电流If0，因此可能使得继电保护装置不能正常触发。 如果继电保护装置采用反时限过电流保护，若故障类型为高阻抗故障，则可能没有足够的时间使得继电保护装置动作。 若故障发生在母线2，则流过继电器的电流将反向，若采用方向继电保护装置，则继电保护装置也不能正常工作。 * §1 微电网继电保护与配电网保护的区别 二、阻抗继电器限距减小 阻抗继电器的限距是指在某一阻抗区域内，能使继电器动作的最大故障距离。因此，阻抗继电器的限距对应于继电器能够测量到的最大故障阻抗或最小故障电流。 当a点发生短路故障时，继电器R测量的电压可表示为： Z23为母线2和母线3之间的线路阻抗；Z3a为母线3到故障点a之间的阻抗。 因此继电器R测量得到的阻抗为 继电器R测量得到的阻抗大于实际的故障点的阻抗，其后果是继电器可能在另一距离区起动更高一级的时间响应。 增加的阻抗随Idg/If0的变化而变化。 * §1 微电网继电保护与配电网保护的区别 对于在规划设计阶段整定的继电器，若要继电器在原来设计的距离区动作，则故障应该离继电器近一些，因此继电器的动作区减小，也即其限距减小。 三、潮流方向和电压曲线的变化 辐射型配电网的潮流为单方向的，配电网中的方向过电流继电器，均按此标准设计保护装置。 当配电网中加入分布式电源后，如果分布式电源的输出功率超过本地负荷消耗的功率，则潮流方向将改变。 潮流方向的改变还将影响辐射型馈线的电压曲线。 潮流方向的改变除了将引起电能质量问题外，还可能干扰线路上的电压限额，使电气设备增加额外的电压应力。 潮流方向的变化所引起的电压变化可近似用下式计算 UN为系统的额定电压；Rl+jXl为线路的等值阻抗；Pdg+jQdg为分布式电源的输出功率。 * §1 微电网继电保护与配电网保护的区别 当配电网中有和没有分布式电源时，配电馈线上的电压曲线和电压梯度如图所示。 潮流方向的改变将引起电压梯度的符号改变。 在负荷比较重的配电网中，分布式电源对电压曲线的影响是正面的，能够改善系统的电能质量。 馈线上电压曲线的变化也将影响变压器分接头的正常工作。 如果分布式电源位于配 电网的入口附近(例如DG处于母线2)，由于分布式电源的加入导致变压器的负荷减小，从而影响变压器分接头的改变。 * §1 微电网继电保护与配电网保护的区别 变压器分接头的调节特性将发生移位，配电网的入口电压将得不到正确的调节。 四、孤岛和重合闸 一般情况下，并网运行的微电网发生孤岛时是由故障引起。 当微电网内部发生故障时，由于分布式电源给微电网继续提供电能，将维持故障产生的电弧，故障可能得不到切除。 电力系统的故障可能在很短的时间内即可清除，因此配电网中通常安装了自动重合闸装置。 当微电网处于孤岛状态运行