摘要：微电网随着DG数量和渗透率的逐渐增加可能改变其内部潮流的方向，从而给整个电网带来影响。并网运行时其潮流存在双向流动，其双向流动的特点改变了常规配电网单向流动的特征，同时微电网接入要求采用电力电子技术实现“柔性”接入，其电源特征与常规的“旋转”发电机发电接入不同，微电网的接入对配电网继电保护和低压配电保护带来一定影响。
关键词：微电网；继电保护；研究；应用
一、微电网保护的新特点
接入分布式电源，可以对微电网内短路的电流进行大小和方向上的改变，传统的过流保护在此时不能适用，由于这种模式打破了传统的配电关系，因此保护性能也受到了相应的影响。微电网的新特点使其面临着很多新问题。
1.1微电网运行方式产生的影响
在配电故障产生的时候，微电网内部的分布电源不是直接退出，而转入了离网模式继续运行，形成了对负荷不间断的供电。并网型的微电网有并网和离网两种不同的运行模式。并网的模式下，故障电流是由分布式电源和大电网共同提供的，离网模式则电流只由微电网发布式电源来提供，这两种模式形成差别很大的两种电流。
1.2分布式电源以及工作状态产生的影响
按照接入的方式不同，分布式电源可以分为同步发电机、异步发电机和逆变器三种类型，不同的三种类型分布式电源的短路特性也是不同的。例如，逆变器型分布式电源的快速响应限流功效使故障电流的大小只为额定电流的两倍左右，远远小于大电网提供的故障电流。此外，分布式电源使用的同步发电机以及异步发电机较大机组的容量也要小很多，短路电流的大小受到其次暂态电势的影响。由风或者光等新能源提供的分布式电能，受到天气的限制，无法稳定供电，因此经常投退操作，故障电流受到分布式电源工作状态的影响，孤网模式下，故障电流比较小时可以看先的看到这种现象。
1.3微电网与各级保护之间的相互配合
在离网状态下，逆变器电源作为主电源，它的转动惯量远远小于大型发电机组，如果故障存在时间较长，系统的频率和电压会很快失去稳定性，通过分布式电源的低压保护模式，使其电源断开，导致停电事故的产生。所以，微电网保护要与分布式电源的自身保护有时间上的延迟或提前。在微电网发生故障的时候，微电网的保护必须在上游电网之前提前反应，防止月季式的跳闸带来的扩大损失。在微电网外部故障的时候，微电网内的所有原件的保护都应该与模式切换的时间分开。防止对分布式电源或者负荷的影响。
二、微电网继电保护的应用
2.1微电网系统级保护
微电网系统级保护的关键是其与公共配电网的连接点PCC。由以上分析可知，微电网并网运行对配电网继电保护的影响主要取决于两个要素：注入配电网的短路电流大小和持续时间。当公共电网发生永久性故障或微电网的运行状态不符合IEEE1547标准时，要求微电网进入孤网运行，PCC的迅速动作能减轻微电网对公共配电网继电保护的不利影响。所以，PCC安装的控制与保护装置必须能够检测并准确判断电网的各种故障情况，迅速做出响应，决定微电网是否进入孤网运行。PCC处的继电保护，可以通过测量其两端的电压、频率和电流大小实现IEEE1547标准所要求的检测，如不同步、电能质量下降、微电网内部或外部故障以及重新并网等问题。为了减少断路器全分闸时间，提高PCC的开断速度，基于晶闸管控制的快速开关，这种快速开关没有旋转部件，使用寿命因此大大增长。在检测到跳闸信号后，静态开关在0.5～2个周波即40ms内即可断开PCC处的连接，微电网进入孤网运行。可以安装在低压母线的敏感负荷馈线出口处，保护敏感负荷；也可以安装在PCC处，必要时实现微电网孤网运行。
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2.2基于差动电流的微电网保护策略
由于分布式电源的存在，大量电力电子器件并网，由于半导体元件不允许超过额定电流2倍的电流通过，所以故障电流变化较传统电网小。为此，提出了差动电流保护。其主要工作原理为：将微电网按照微电源的分布，划分为几个区域，区域之间的连接线上有保护装置。保护装置为电流传感器，电流传感器测量三相电路的电流IA、IB、IC，还有中性线上的电流IN，正常运行时，由基尔霍夫电流定律，流过同一节点的电流和为零，则三相电流与中性线上电流取矢量和为零，发生故障时，则三相电流与中性线上电流矢量和不为零[41]。因此，以此作为判定故障的标准。在微电网与配电网中间，通过静态开关来控制电网的并网与孤岛运行。当发生故障时，首先断开静态开关，然后检测孤岛模式下各个保护装置的电流矢量和，当发生故障时，短路点上游的保护装置会检测到三相电流和中性线上电流矢量和不为零，则发出断开信号给断路器动作，保护装置的下游区域，由于微电源的存在，会形成孤岛继续运行。此种保护策略，在孤岛模式和并网模式下均为适用。
2.3无通道保护
无通道保护在线路两侧都加装了保护元件，从而可以更有利于定位故障到底发生在哪一条线路。当发生不对称故障的时候，线路一段的断路器就会断开线路，此时，由于电网系统结构的变化，正常相的电流就会发生变化，这个变化，会被在线路另一侧的保护装置检测到，检测到这个变化后，另一端的保护装置就会发出信号给断路器短路，此时故障线路就被准确切除[45-47]。具体的是通过测量系统中的零、负序分量，接地故障会产生零序和负序分量，相间故障时会产生负序分量，保护装置通过测量负序分量与零序分量之和，与正序分量比值来确定故障是否发生。故障时则比值变化，发出信号给另一端的保护装置，从而断开故障线路。
2.4谐波畸变法
电压量可以作保护动作参考的还有相电压。谐波畸变法保护微电网，是依据故障相电压的畸变来判定故障。当发生故障时，故障相的电压会低于故障相的电压，这是就会有谐波畸变。发生故障时，首先断开的是静态开关PCC，然后微电网会进入孤岛模式运行，此种情况下的输出谐波会变大，谐波畸变率也会增大，而正常运行时，配电网相当于一个电压源，此时的谐波畸变率近乎为零。通过这种方法，可以定位故障相和故障位置。
2.5基于扰动电压量的保护方法
基于扰动电压量的保护方法，首先对电网三相电压进行派克变换，即采用电压互感器，提取三相电压Ua、Ub、Uc，派克变换之后，abc坐标下的交流电压量Ua、Ub、Uc转换成dq坐标下的直流量Udr、Uqr，在微电网正常运行时，取一个标准的Uqr作为参考信号，取其为Uqref，通过Uqref与实际运行中的Uqr做对比，得到一个扰动电压Ve，则以此扰动电压Ve为判定标准。当微电网发生短路故障时，微电源的输出电压会有10%到90%的跌幅，而Ve也会发生改变，通过Ve的变化来判定故障保护装置的动作以及动作时限。
结语
微电网在近年来呈现逐渐发展的趋势，微电网的运行必须依靠保护装置，同时，微电网也需要解决所面临的新问题，微电网继电保护也需进行深入的研究，合理的微电网继电保护方案是微电网保护的前提，还需要进一步以实验检验其性能。
参考文献
[1]郭建勇，李瑞生，李献伟，等.微电网继电保护的研究与应用[J].电力系统保护与控制，2014.
[2]李洪春.继电保护信息收集系统的研究与应用[J].科技创新与应用，2012.
作者简介
第一作者；陶冶（1988.10-），男，湖北洪湖人，武汉大学电气工程及其自动化学士，电力工程师，单位：国网甘肃省电力公司检修公司，研究方向：电力系统及其自动化，继电保护
第二作者；郁龙（1988.9-），男，甘肃嘉峪关人，华北电力大学，电力工程师，单位：国网甘肃省电力公司检修公司，研究方向：高电压与绝缘技术
论文作者:陶冶,郁龙
论文发表刊物:《电力设备》2017年第9期
论文发表时间:2017/8/2
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