电网微网网络化保护方案研究

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　　摘 要：分布式发电和微网迅速得到发展，并得到推广。然而大量分布式电源接入配电网，改变了传统无源配电网供电模式，对传统电力系统的保护配置产生了巨大影响。通过对微网网络化保护系统的框架搭建、软件设计、硬件设计，实现微网网络化保护方案的建立。
　　关键词：微网;分布式电源;故障分析;网络;IEC 61850
　　1 绪论
　　1.1 课题研究背景和意义
　　发电装置的投资可通过安装在重要负荷边上的分布式电源形成微网来实现。现有的单侧保护主要用于线路的保护，如果线路发生了短路故障，无法隔离分布式电源的接入点，将会导致故障时间增长。若不及时发现处理，故障将转变为永久性，导致重合闸失败，增加停电范围。因此，急需对微网继电保护提出相应方法，有效保证微网的安全运行。同时，在并网模式运行下的微网，如果发生故障，可以快速找到故障点进行隔离，有效保证供电可靠性。
　　1.2 微网继电保护的特点及困难
　　与现阶段配网保护相比，微网继电保护的特殊性，主要有以下两方面原因：（1）因分布式电源接入电网，使系统潮流具有双向性;（2）线路在出现故障后的电流会在两种方式下运行，联网和独立，两者的差别比较大，使微网保护整定难。为此，我们现阶段研究难点为解决微网保护在前两种情况下对微网做出判断，尤其是在联网的情况下响应速度更快，还能保证相对的选择、快速、灵敏和可靠几个特性。
　　2 微网网络化保护方案的实现
　　2.1 网络化保护
　　传统配电网保护应用差动技术、方向元件、通信技术等技术，一般利用两点或三点的数据信息即可。当利用的数据点增加，覆盖较大区域，保护将体现集中性与分布性特点，本文称之为网络化保护。
　　2.2 微网网络化保护系统的设计
　　2.2.1 整体构架
　　（1）保护系统实现方案。实现该保护方案应将集中和分布两个特点相结合，突出在微网网络化保护系统的保护功能上，类似在高压电网中广域后备保护的特点。目前，有兩套方案仅实现功能，对具体细节没有详细要求如图1。
　　综合考虑，本文采取带MTU的方案来实现微网网络化保护的系统。
　　（2）保护系统设计思路。数字结构。数字结构的保护系统完全按照IEC 61850的思想构建。
　　（3）兼容结构。兼容结构的保护系统体现出模拟结构和数字结构兼备的特点，模拟结构对应传统保护实现方式，数字结构对应遵循IEC 61850思想。
　　2.2.2 整体设计
　　（1）微网终端单元。如图3中分别有交流、数据采集、处理通信、开入开出、电源和人机界面等6个模块，在将其计入MTU的整体结构中。MTU装置采用插件式结构，交流、数据采集、处理通信、开入开出和电源模块都作为插件插入MTU的母板上，电源母线、数字量信号线和交流模拟量信号线都在母板上布线。在MTU装置的平面上安装人机界面模块。
　　（2）微网保护装置。保护系统的设计无论采用数字结构还是兼容结构，其保护装置的硬件结构都是相同的。保护装置仍采用模块化的设计方法，共有保护通信、人机界面和电源3个模块。
　　（3）电源和人机界面模块。该装置需要5V电源进行通信保护和界面模块供电，所以保护装置的模块比MTU的电源模块简单。主电路和输出异常好相同，需要重新计数相关参数，那么变压器的次级绕组只有一路5V输出。5V的输出监视原理与MTU电源模块相同。人机界面模块的软件结构，软件采用中断机制，外部可以采用键盘、串口等中断，内部可以通过定时来控制。内部软件设计计时、通信处理、保护模块自检，串口接收数据和发送的数据进行对应处理，实现人机交互界面实现。
　　3 总结
　　当前微电网的研究是电力系统的研究热点，微网网络化的保护也是急需解决的问题，本文对微网的特性和接入后的影响进行分析，在充分考虑原配电网保护方式的前提，创新提出微网网络化保护方案。对微网站内通信选择、时钟同步选择、保护系统搭建，实现微网网络化保护方案。
　　参考文献：
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