摘要：本文首先解释了微网的概念，并总结了微网接入对保护造成的影响。然后着重对国内外学者们对微网保护研究的方法进行总结，并分析了基于各项原理的保护方法对微网的适应性。随后总结介绍了几种微网保护方案。最后对未来的微网保护的研究进行展望。
关键词：微网；微网保护；微网保护方法
1 引言
在电气领域，基于上述理念，风电、光伏发电等新能源发电电源应运而生。基于经济效益的考虑，这些新能源发电电源一般并网接入配电网运行。新能源电源接入配电网改变了配电网原有的运行方式，并逐步形成了分布式发电（DG）的概念[1，2]。
微网的引入对电力系统带来许多有利因素，但同时带来了许多问题和挑战。例如，在继电保护方面，由于分布式电源的接入，以及微网运行模式的改变，使得微网内部潮流流向可能发生变化，形成双向潮流；此外，由于电力电子器件的应用，使得微网故障电流被限制在很小的范围内（一般小于2倍负荷电流），使得传统的过电流保护灵敏度降低甚至失效[6-8]。
2 微网接入对保护带来的影响
一般来说，综合考虑继电保护四性和经济性的要求，不同的继电保护方案运用于不同的电压等级。如纵联保护运用于35KV以上的电网中，距离保护运用于35KV以下的电网中，而传统的配电网，主保护一般采用三段式过电流保护。
微网的接入点位于配电网，换言之，微网的电压等级与传统的配电网相同，所以考虑采用配电网的保护方式对微网以及微网所连接的配电网进行保护。但是，传统的配电网通常是单一电源的辐射结构，当微网接入后，网络将变成一个多电源的结构，这将导致原有的过电流保护失效。
3 微网继电保护方法及其评价
由于微网的接入改变了原有配电网的结构，对保护造成了影响，由此，研究微网继电保护显得十分重要。国内外许多学者在这一方面做了很多的工作，提出了很多方法。基于保护原理不同，本文将它们分为四种，即：改进的过电流保护方法，基于距离保护的保护方法，纵联保护的保护方法，基于新原理的保护方法。下面将对这些继电保护的方法进行初步说明和评价。
3.1 改进的过电流保护方法
由于传统的过电流保护不再适用于微网，所以有些学者提出改进的过电流保护方法，以达到减少故障切除时间、增加保护灵敏性和适应性、提高馈线电能
质量的目的。
把过电流自适应保护的整定作为一个非线性规划约束问题，利用遗传算法，并使用静态的惩罚约束处理技术解决问题。这种微电网保护方案适用于微网并网和孤岛两种运行模式。这种将优化问题和自适应保护整定结合在一起的方法为研究提供了一种新的思路。但是这种方法在分布式电源的选取时，采用的是传统的同步电机，当微网电源是带逆变器的新能源电源时，此种方法是否适用，还需要进一步的研究。
3.2 基于距离保护的保护方法
由于传统的过电流保护不再适用于微网保护，所以学者们考虑将更高电压级别所运用的保护运用于微网，比如距离保护或者纵联保护。
采用了改进式的距离保护，保护I段按照躲开线路末端短路时的测量阻抗进行整定，保护II段按照分布式电源接在保护安装处的情况进行整定。经模型仿真验证方法可行。但是该保护方法针对于特定模型，且适用于微网构架比较简单的情况，对于复杂网架不一定适用。
3.3 基于纵联保护的保护方法
微网保护需要适用于并网运行和独立运行两种情况，传统基于本地电气量信息的保护很难实现这一功能。所以学者们开始研究基于多端信息量的纵联保护，该保护的基本思想是把高压系统中成熟的纵联保护原理移植到中低压系统中，解决微网并网和孤岛运行时保护存在的各种问题。
3.4 基于新原理的保护方法
除了传统的保护及其改进方法外，学者们还进行了新方法的研究。比如谐波畸变法，基于序分量的保护方法等。
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1）谐波畸变法
谐波畸变法只能作为后备保护进行使用。此外，THD的动作边界值的设定也没有一个确定的方法。
2）基于序分量的保护方法
将电压电流分解为正序、负序、零序的对称分量法是基于系统线性的前提之下的。而微网是一个强非线性的系统，文献中提到的负序、零序等等其实只是在按对称分量法的算法算出的物理量，并非是实际意义上的负序和零序电量。所以，序分量法能否用于微网保护还需要更多的理论研究作为支撑。
4 微网继电保护方案及其评价
微网的继电保护研究不仅仅关注于研究保护原理的适应性和开发新的保护原理，还关注保护的具体实施与应用，这就是所谓的继电保护方案。综合近些年来的研究文献，微网继电保护方案研究主要集中于以下几点：
1）微网分层次保护
2）基于多Agent系统的微网保护
3）微网的孤岛划分
接下来本文将对以上几种保护方案进行说明和评价。
分层次保护一般把微网保护分成三级：系统级保护、微网内部线路保护和微网内部负荷保护。系统级保护对微网与配电网公共连接点（PCC）进行保护，防止两侧故障穿越。而微网内部线路保护和微网内部负荷保护则分别对微网内部的线路和负荷进行有效的保护。微网分层次保护理念有效地解决了微网接入带来的部分问题，是微网保护切实有效的方案之一。但需要注意的是，不同层次的保护之间必须相互协调，在保护范围、保护整定值和保护延时上必须进行考虑。
文献[5]利用Agent技术，建立了基于多Agent系统的微网保护系统，使得保护系统化。由于多Agent技术的应用，使得保护算法、保护定值修订、保护协调策略以及孤岛保护都能够以简单可靠的方式实现，是微网保护的一个较好的解决方法
5 总结与展望
结合国内外学者们对微网保护的研究，笔者认为，目前的微网保护存在着下面几个问题，未来的微网继电保护可以从下面几个研究方向展开。
1）微网自适应电流保护方法研究：结合上文分析，改进型的电流保护一般不作为微网主保护，但是可以作为后备保护。微网由于结构复杂、电流限制以及潮流方向不同的原因，电流的整定值通常很难设定，也没有通用可行的设置方法。所以研究微网自适应电流保护方法，提出通用有效的自适应电流整定方法，显得十分重要。
2）微网一体化保护研究：通常的微网保护文献通常是对某种保护方法和保护方案的叙述，而缺少微网的一体化保护。笔者建议可以结合含微网的配电网保护、微网并网保护和微网内部保护构建一个一体化的保护方案。如结合某种通信协议，或者构建某种控制保护系统，或使用多Agent技术，对微网以及它所接入的配电网进行整体化的保护。
参考文献：
[1] 赵上林，吴在军，胡敏强，等.关于分布式发电保护与微网保护的思考[J].电力系统自动化.2010（01）：73-77.
[2] Jiang W，He Z，Bo Z.The Overview of Research on Microgrid Protection Development：International Conference on Intelligent System Design and Engineering Application[Z].Changsha（CN）：20106.
[3] 徐琳.微电网蓄电池储能系统控制技术研究[D].山东大学，2012.
[4] 肖朝霞.微网控制及运行特性分析[D].天津大学，2009.
[5] 袁硕.考虑微网与配电网运行特性的微网保护一体化策略研究[D].华中科技大学，2012.
[6] 张玉海，王新超，许志成，等.微网保护分析[J].电力系统保护与控制.2012（11）：55-60.
[7] Zamani M A，Sidhu T S，Yazdani A.A Protection Strategy and Microprocessor-Based Relay for Low-Voltage Microgrids[J].2011，26（3）：1873-1883.
论文作者:彭莉,陈俊峰
论文发表刊物:《电力设备》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/10
标签：方法论文; 电流论文; 配电网论文; 继电保护论文; 电源论文; 方案论文; 系统论文; 《电力设备》2017年第27期论文;