微電網(wǎng)運(yùn)行-繼電保護(hù)

1、3712022年2月19日星期六微電網(wǎng)中的繼電保護(hù)微電網(wǎng)中的繼電保護(hù)5-1 5-1 微電網(wǎng)繼電保護(hù)與配電網(wǎng)保護(hù)的區(qū)別微電網(wǎng)繼電保護(hù)與配電網(wǎng)保護(hù)的區(qū)別5-2 5-2 微電網(wǎng)保護(hù)方案分析微電網(wǎng)保護(hù)方案分析5-3 5-3 微電網(wǎng)保護(hù)方案設(shè)計(jì)微電網(wǎng)保護(hù)方案設(shè)計(jì)5-4 5-4 基于對稱分量的保護(hù)基于對稱分量的保護(hù) 3722022年2月19日星期六5-1 5-1 微電網(wǎng)繼電保護(hù)與配電網(wǎng)保護(hù)的區(qū)別微電網(wǎng)繼電保護(hù)與配電網(wǎng)保護(hù)的區(qū)別 常規(guī)的配電網(wǎng)為單電源輻射型結(jié)構(gòu)，潮流的方向?yàn)閱畏较?，常?guī)的配電網(wǎng)為單電源輻射型結(jié)構(gòu)，潮流的方向?yàn)閱畏较?，即從電壓等?jí)高的一側(cè)流向電壓等級(jí)低的一側(cè)。即從電壓等級(jí)高的一側(cè)流向電壓等級(jí)低

2、的一側(cè)。 設(shè)計(jì)配電網(wǎng)的保護(hù)系統(tǒng)時(shí)，可認(rèn)為配電網(wǎng)為無源網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)配電網(wǎng)的保護(hù)系統(tǒng)時(shí)，可認(rèn)為配電網(wǎng)為無源網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中沒有發(fā)電機(jī)。中沒有發(fā)電機(jī)。 在配電網(wǎng)中引入分布式電源形成微電網(wǎng)后，雖然網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)沒在配電網(wǎng)中引入分布式電源形成微電網(wǎng)后，雖然網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)沒有改變，但電網(wǎng)中除了中央發(fā)電系統(tǒng)對微電網(wǎng)送電外，還包有改變，但電網(wǎng)中除了中央發(fā)電系統(tǒng)對微電網(wǎng)送電外，還包含多個(gè)分布式電源。含多個(gè)分布式電源。 因此按常規(guī)的配電網(wǎng)設(shè)計(jì)的保護(hù)系統(tǒng)可能不適合于微電網(wǎng)。因此按常規(guī)的配電網(wǎng)設(shè)計(jì)的保護(hù)系統(tǒng)可能不適合于微電網(wǎng)。 一、短路功率和故障電流大小一、短路功率和故障電流大小電力系統(tǒng)中故障電流的標(biāo)幺值可按下式計(jì)算電力系統(tǒng)中故障

3、電流的標(biāo)幺值可按下式計(jì)算 ffZi1Zf為網(wǎng)絡(luò)的等值阻抗。為網(wǎng)絡(luò)的等值阻抗。 配電網(wǎng)中，典型的相間或相配電網(wǎng)中，典型的相間或相-地間的故障電流的標(biāo)幺值為地間的故障電流的標(biāo)幺值為10 15，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于額定電流。因此當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，在繼，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于額定電流。因此當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，在繼電保護(hù)裝置動(dòng)作前，必須有足夠的電源功率產(chǎn)生故障電流。電保護(hù)裝置動(dòng)作前，必須有足夠的電源功率產(chǎn)生故障電流。 3732022年2月19日星期六5-1 5-1 微電網(wǎng)繼電保護(hù)與配電網(wǎng)保護(hù)的區(qū)別微電網(wǎng)繼電保護(hù)與配電網(wǎng)保護(hù)的區(qū)別 微電網(wǎng)中的各類電源并不都能滿足此要求，特別是采用電力微電網(wǎng)中的各類電源并不都能滿足此要求，特別

4、是采用電力電子設(shè)備的微型電源，為了保護(hù)電力電子器件，這些微型電電子設(shè)備的微型電源，為了保護(hù)電力電子器件，這些微型電源的控制器都裝配有防止過電流的保護(hù)裝置。源的控制器都裝配有防止過電流的保護(hù)裝置。 例如，如果在配電網(wǎng)的用戶端安裝了大容量的例如，如果在配電網(wǎng)的用戶端安裝了大容量的PV系統(tǒng)，可能系統(tǒng)，可能會(huì)出現(xiàn)短路故障發(fā)生后，系統(tǒng)中的相電流并沒有顯著增大，會(huì)出現(xiàn)短路故障發(fā)生后，系統(tǒng)中的相電流并沒有顯著增大，因此過電流保護(hù)系統(tǒng)可能探測不到故障的發(fā)生。因此過電流保護(hù)系統(tǒng)可能探測不到故障的發(fā)生。 當(dāng)微電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，雖然故障電流可能較小，但可能產(chǎn)生當(dāng)微電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，雖然故障電流可能較小，但可能產(chǎn)生非常危

5、險(xiǎn)的接觸電壓。非常危險(xiǎn)的接觸電壓。 若不將故障切除，永久性的故障可能蔓延開來，損壞更多的若不將故障切除，永久性的故障可能蔓延開來，損壞更多的電氣設(shè)備。電氣設(shè)備。 微電網(wǎng)中有很多分布式電源并聯(lián)運(yùn)行，將使故障時(shí)的等值電微電網(wǎng)中有很多分布式電源并聯(lián)運(yùn)行，將使故障時(shí)的等值電阻減小，在短路故障發(fā)生瞬間，產(chǎn)生比常規(guī)配電網(wǎng)發(fā)生短路阻減小，在短路故障發(fā)生瞬間，產(chǎn)生比常規(guī)配電網(wǎng)發(fā)生短路故障時(shí)更高的故障電流。故障時(shí)更高的故障電流。 若配電網(wǎng)按常規(guī)的方法設(shè)置了繼電保護(hù)裝置后，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中新若配電網(wǎng)按常規(guī)的方法設(shè)置了繼電保護(hù)裝置后，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中新增分布式電源后，還應(yīng)考慮繼電保護(hù)裝置能否正確運(yùn)行。增分布式電源后，還應(yīng)考慮繼電保

6、護(hù)裝置能否正確運(yùn)行。3742022年2月19日星期六5-1 5-1 微電網(wǎng)繼電保護(hù)與配電網(wǎng)保護(hù)的區(qū)別微電網(wǎng)繼電保護(hù)與配電網(wǎng)保護(hù)的區(qū)別母線母線2和母線和母線3之間的線之間的線路始端安裝了繼電器路始端安裝了繼電器R，若在若在a點(diǎn)發(fā)生了短路故障，點(diǎn)發(fā)生了短路故障，則實(shí)際的短路電流為則實(shí)際的短路電流為 dgffIII0但繼電器但繼電器R只能測量到來自大電網(wǎng)中的電流只能測量到來自大電網(wǎng)中的電流If0，因此可能使得，因此可能使得繼電保護(hù)裝置不能正常觸發(fā)。繼電保護(hù)裝置不能正常觸發(fā)。 如果繼電保護(hù)裝置采用反時(shí)限過電流保護(hù)，若故障類型為高如果繼電保護(hù)裝置采用反時(shí)限過電流保護(hù)，若故障類型為高阻抗故障，則可能沒有足

7、夠的時(shí)間使得繼電保護(hù)裝置動(dòng)作。阻抗故障，則可能沒有足夠的時(shí)間使得繼電保護(hù)裝置動(dòng)作。 若故障發(fā)生在母線若故障發(fā)生在母線2，則流過繼電器的電流將反向，若采用方，則流過繼電器的電流將反向，若采用方向繼電保護(hù)裝置，則繼電保護(hù)裝置也不能正常工作。向繼電保護(hù)裝置，則繼電保護(hù)裝置也不能正常工作。3752022年2月19日星期六5-1 5-1 微電網(wǎng)繼電保護(hù)與配電網(wǎng)保護(hù)的區(qū)別微電網(wǎng)繼電保護(hù)與配電網(wǎng)保護(hù)的區(qū)別二、阻抗繼電器限距減小二、阻抗繼電器限距減小 阻抗繼電器的限距是指在某一阻抗區(qū)域內(nèi)，能使繼電器動(dòng)作阻抗繼電器的限距是指在某一阻抗區(qū)域內(nèi)，能使繼電器動(dòng)作的最大故障距離。因此，阻抗繼電器的限距對應(yīng)于繼電器能的最

8、大故障距離。因此，阻抗繼電器的限距對應(yīng)于繼電器能夠測量到的最大故障阻抗或最小故障電流。夠測量到的最大故障阻抗或最小故障電流。當(dāng)當(dāng)a點(diǎn)發(fā)生短路故障時(shí)，點(diǎn)發(fā)生短路故障時(shí)，繼電器繼電器R測量的電壓可表測量的電壓可表示為：示為： adgffrZIIZIU30230Z23為母線為母線2和母線和母線3之間的線路阻抗；之間的線路阻抗；Z3a為母線為母線3到故障點(diǎn)到故障點(diǎn)a之間的阻抗。之間的阻抗。 因此繼電器因此繼電器R測量得到的阻抗為測量得到的阻抗為afdgafrrZIIZZIUZ303230 繼電器繼電器R測量得到的阻抗大于實(shí)際的故障點(diǎn)的阻抗，其后果是測量得到的阻抗大于實(shí)際的故障點(diǎn)的阻抗，其后果是繼電器可

9、能在另一距離區(qū)起動(dòng)更高一級(jí)的時(shí)間響應(yīng)。繼電器可能在另一距離區(qū)起動(dòng)更高一級(jí)的時(shí)間響應(yīng)。 增加的阻抗隨增加的阻抗隨Idg/If0的變化而變化。的變化而變化。 3762022年2月19日星期六5-1 5-1 微電網(wǎng)繼電保護(hù)與配電網(wǎng)保護(hù)的區(qū)別微電網(wǎng)繼電保護(hù)與配電網(wǎng)保護(hù)的區(qū)別 對于在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段整定的繼電器，若要繼電器在原來設(shè)計(jì)對于在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段整定的繼電器，若要繼電器在原來設(shè)計(jì)的距離區(qū)動(dòng)作，則故障應(yīng)該離繼電器近一些，因此繼電器的的距離區(qū)動(dòng)作，則故障應(yīng)該離繼電器近一些，因此繼電器的動(dòng)作區(qū)減小，也即其限距減小。動(dòng)作區(qū)減小，也即其限距減小。 三、潮流方向和電壓曲線的變化三、潮流方向和電壓曲線的變化 輻射型配

10、電網(wǎng)的潮流為單方向的，配電網(wǎng)中的方向過電流繼輻射型配電網(wǎng)的潮流為單方向的，配電網(wǎng)中的方向過電流繼電器，均按此標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)保護(hù)裝置。電器，均按此標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)保護(hù)裝置。 當(dāng)配電網(wǎng)中加入分布式電源后，如果分布式電源的輸出功率當(dāng)配電網(wǎng)中加入分布式電源后，如果分布式電源的輸出功率超過本地負(fù)荷消耗的功率，則潮流方向?qū)⒏淖?。超過本地負(fù)荷消耗的功率，則潮流方向?qū)⒏淖儭?潮流方向的改變還將影響輻射型饋線的電壓曲線。潮流方向的改變還將影響輻射型饋線的電壓曲線。 潮流方向的改變除了將引起電能質(zhì)量問題外，還可能干擾線潮流方向的改變除了將引起電能質(zhì)量問題外，還可能干擾線路上的電壓限額，使電氣設(shè)備增加額外的電壓應(yīng)力。路上的電壓限

11、額，使電氣設(shè)備增加額外的電壓應(yīng)力。 潮流方向的變化所引起的電壓變化可近似用下式計(jì)算潮流方向的變化所引起的電壓變化可近似用下式計(jì)算NldgldgUXQRPUUN為系統(tǒng)的額定電壓；為系統(tǒng)的額定電壓；Rl+jXl為線路的等值阻抗；為線路的等值阻抗；Pdg+jQdg為分布式電源的為分布式電源的輸出功率。輸出功率。 3772022年2月19日星期六5-1 5-1 微電網(wǎng)繼電保護(hù)與配電網(wǎng)保護(hù)的區(qū)別微電網(wǎng)繼電保護(hù)與配電網(wǎng)保護(hù)的區(qū)別當(dāng)配電網(wǎng)中有和沒有分布式電源時(shí)，配電饋線上的電壓曲線和當(dāng)配電網(wǎng)中有和沒有分布式電源時(shí)，配電饋線上的電壓曲線和電壓梯度如圖所示。電壓梯度如圖所示。 潮流方向的改變將引潮流方向的改變將

12、引起電壓梯度的符號(hào)改起電壓梯度的符號(hào)改變。變。 在負(fù)荷比較重的配電在負(fù)荷比較重的配電網(wǎng)中，分布式電源對網(wǎng)中，分布式電源對電壓曲線的影響是正電壓曲線的影響是正面的，能夠改善系統(tǒng)面的，能夠改善系統(tǒng)的電能質(zhì)量。的電能質(zhì)量。 饋線上電壓曲線的變饋線上電壓曲線的變化也將影響變壓器分化也將影響變壓器分接頭的正常工作。接頭的正常工作。 如果分布式電源位于配如果分布式電源位于配 電網(wǎng)的入口附近電網(wǎng)的入口附近(例如例如DG處于母線處于母線2)，由于分布式電源的加入，由于分布式電源的加入導(dǎo)致變壓器的負(fù)荷減小，從而影響變壓器分接頭的改變。導(dǎo)致變壓器的負(fù)荷減小，從而影響變壓器分接頭的改變。3782022年2月19日星

13、期六5-1 5-1 微電網(wǎng)繼電保護(hù)與配電網(wǎng)保護(hù)的區(qū)別微電網(wǎng)繼電保護(hù)與配電網(wǎng)保護(hù)的區(qū)別 變壓器分接頭的調(diào)節(jié)特性將發(fā)生移位，配電網(wǎng)的入口電壓將變壓器分接頭的調(diào)節(jié)特性將發(fā)生移位，配電網(wǎng)的入口電壓將得不到正確的調(diào)節(jié)。得不到正確的調(diào)節(jié)。四、孤島和重合閘四、孤島和重合閘 一般情況下，并網(wǎng)運(yùn)行的微電網(wǎng)發(fā)生孤島時(shí)是由故障引起。一般情況下，并網(wǎng)運(yùn)行的微電網(wǎng)發(fā)生孤島時(shí)是由故障引起。 當(dāng)微電網(wǎng)內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，由于分布式電源給微電網(wǎng)繼續(xù)提當(dāng)微電網(wǎng)內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，由于分布式電源給微電網(wǎng)繼續(xù)提供電能，將維持故障產(chǎn)生的電弧，故障可能得不到切除。供電能，將維持故障產(chǎn)生的電弧，故障可能得不到切除。 電力系統(tǒng)的故障可能在很短的時(shí)

14、間內(nèi)即可清除，因此配電網(wǎng)電力系統(tǒng)的故障可能在很短的時(shí)間內(nèi)即可清除，因此配電網(wǎng)中通常安裝了自動(dòng)重合閘裝置。中通常安裝了自動(dòng)重合閘裝置。 當(dāng)微電網(wǎng)處于孤島狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，短時(shí)間內(nèi)將微電網(wǎng)自動(dòng)重新當(dāng)微電網(wǎng)處于孤島狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，短時(shí)間內(nèi)將微電網(wǎng)自動(dòng)重新連接到大電網(wǎng)可能出現(xiàn)下述兩個(gè)問題：連接到大電網(wǎng)可能出現(xiàn)下述兩個(gè)問題： 由于分布式電源繼續(xù)對故障電弧提供電能，故障不能清除，由于分布式電源繼續(xù)對故障電弧提供電能，故障不能清除，因此可能導(dǎo)致重合閘失??；因此可能導(dǎo)致重合閘失??； 孤島運(yùn)行的微電網(wǎng)的頻率將隨著電源和負(fù)載間有功功率不平孤島運(yùn)行的微電網(wǎng)的頻率將隨著電源和負(fù)載間有功功率不平衡而發(fā)生變化，自動(dòng)重合閘可能導(dǎo)致大

15、電網(wǎng)和微電網(wǎng)異步運(yùn)衡而發(fā)生變化，自動(dòng)重合閘可能導(dǎo)致大電網(wǎng)和微電網(wǎng)異步運(yùn)行。行。 3792022年2月19日星期六5-1 5-1 微電網(wǎng)繼電保護(hù)與配電網(wǎng)保護(hù)的區(qū)別微電網(wǎng)繼電保護(hù)與配電網(wǎng)保護(hù)的區(qū)別 孤島運(yùn)行的微電網(wǎng)其頻率變化率可表示為微電網(wǎng)中電源和負(fù)孤島運(yùn)行的微電網(wǎng)其頻率變化率可表示為微電網(wǎng)中電源和負(fù)荷之間有功功率偏差的函數(shù)。荷之間有功功率偏差的函數(shù)。設(shè)微電網(wǎng)中電源和負(fù)荷之間的有功功率偏差為設(shè)微電網(wǎng)中電源和負(fù)荷之間的有功功率偏差為LdgPPP若微電網(wǎng)等值發(fā)電機(jī)的慣性時(shí)間常數(shù)為若微電網(wǎng)等值發(fā)電機(jī)的慣性時(shí)間常數(shù)為H，額定功率為，額定功率為SN，孤，孤島運(yùn)行前的頻率為島運(yùn)行前的頻率為fs，則，則 HSP

16、ftfNs2dd孤島運(yùn)行時(shí)微電網(wǎng)的頻率變化為孤島運(yùn)行時(shí)微電網(wǎng)的頻率變化為 iNstHSPff2 上式僅僅考慮了孤島運(yùn)行時(shí)負(fù)荷和電源之間的有功功率偏差，上式僅僅考慮了孤島運(yùn)行時(shí)負(fù)荷和電源之間的有功功率偏差，沒有考慮故障的影響。沒有考慮故障的影響。37102022年2月19日星期六5-1 5-1 微電網(wǎng)繼電保護(hù)與配電網(wǎng)保護(hù)的區(qū)別微電網(wǎng)繼電保護(hù)與配電網(wǎng)保護(hù)的區(qū)別下圖為微電網(wǎng)重新并聯(lián)到大電網(wǎng)的自動(dòng)重合閘過程。假設(shè)微電下圖為微電網(wǎng)重新并聯(lián)到大電網(wǎng)的自動(dòng)重合閘過程。假設(shè)微電網(wǎng)孤島運(yùn)行時(shí)，分布式電源提供的功率小于負(fù)荷功率，因此微網(wǎng)孤島運(yùn)行時(shí)，分布式電源提供的功率小于負(fù)荷功率，因此微電網(wǎng)的頻率下降。電網(wǎng)的頻率

17、下降。 37112022年2月19日星期六5-1 5-1 微電網(wǎng)繼電保護(hù)與配電網(wǎng)保護(hù)的區(qū)別微電網(wǎng)繼電保護(hù)與配電網(wǎng)保護(hù)的區(qū)別五、其他方面的問題五、其他方面的問題 微電網(wǎng)保護(hù)還涉及一些其它的問題。這些問題通常是常規(guī)電微電網(wǎng)保護(hù)還涉及一些其它的問題。這些問題通常是常規(guī)電力系統(tǒng)保護(hù)的一些共性問題。主要為鐵磁諧振和接地問題。力系統(tǒng)保護(hù)的一些共性問題。主要為鐵磁諧振和接地問題。 當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，可能產(chǎn)生鐵磁諧振，從而損壞系統(tǒng)當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，可能產(chǎn)生鐵磁諧振，從而損壞系統(tǒng)中的變壓器和其他電氣設(shè)備。中的變壓器和其他電氣設(shè)備。 例如當(dāng)電纜發(fā)生故障時(shí)通常為永久性的，可采用快速熔斷器例如當(dāng)電纜發(fā)生故障時(shí)

18、通常為永久性的，可采用快速熔斷器作為過電流保護(hù)。作為過電流保護(hù)。 由于三相系統(tǒng)中的熔斷器各相可能不能同時(shí)動(dòng)作，將出現(xiàn)變由于三相系統(tǒng)中的熔斷器各相可能不能同時(shí)動(dòng)作，將出現(xiàn)變壓器短時(shí)間內(nèi)處于兩相工作狀態(tài)。壓器短時(shí)間內(nèi)處于兩相工作狀態(tài)。 電纜的等值電容與變壓器電抗串聯(lián)，可能滿足諧振條件，引電纜的等值電容與變壓器電抗串聯(lián)，可能滿足諧振條件，引起瞬時(shí)過電壓和過電流。起瞬時(shí)過電壓和過電流。 微電網(wǎng)中分布式電源多處接地可能使得故障發(fā)生時(shí)形成不同微電網(wǎng)中分布式電源多處接地可能使得故障發(fā)生時(shí)形成不同路徑的電流通路。路徑的電流通路。 如果分布式電源通過如果分布式電源通過Dyn接線的變壓器接地，當(dāng)線路發(fā)生接接線的變

19、壓器接地，當(dāng)線路發(fā)生接地短路故障時(shí)，故障電流不僅從故障點(diǎn)流向系統(tǒng)中的主變壓地短路故障時(shí)，故障電流不僅從故障點(diǎn)流向系統(tǒng)中的主變壓器，而且將流向分布式電源所接的變壓器。器，而且將流向分布式電源所接的變壓器。37122022年2月19日星期六5-2 5-2 微電網(wǎng)保護(hù)方案分析微電網(wǎng)保護(hù)方案分析37132022年2月19日星期六5-2 5-2 微電網(wǎng)保護(hù)方案分析微電網(wǎng)保護(hù)方案分析一、微電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)中發(fā)生故障的情況一、微電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)中發(fā)生故障的情況 微電網(wǎng)正常運(yùn)行是指微電網(wǎng)與大電網(wǎng)并列運(yùn)行，即分段器件微電網(wǎng)正常運(yùn)行是指微電網(wǎng)與大電網(wǎng)并列運(yùn)行，即分段器件SD閉合時(shí)的情況。閉合時(shí)的情況。 在這種

20、情況下的保護(hù)問題為單個(gè)分布式電源和整個(gè)微電網(wǎng)對在這種情況下的保護(hù)問題為單個(gè)分布式電源和整個(gè)微電網(wǎng)對發(fā)生在大電網(wǎng)中和微電網(wǎng)中故障的響應(yīng)。發(fā)生在大電網(wǎng)中和微電網(wǎng)中故障的響應(yīng)。 對于大電網(wǎng)中發(fā)生故障的響應(yīng)將隨著微電網(wǎng)中負(fù)載的需要而對于大電網(wǎng)中發(fā)生故障的響應(yīng)將隨著微電網(wǎng)中負(fù)載的需要而變化。變化。 例如若微電網(wǎng)中的負(fù)載主要為零售商，則主要應(yīng)考慮保證照例如若微電網(wǎng)中的負(fù)載主要為零售商，則主要應(yīng)考慮保證照明，從而使得商店的營業(yè)能繼續(xù)進(jìn)行。明，從而使得商店的營業(yè)能繼續(xù)進(jìn)行。 與計(jì)算機(jī)相關(guān)的收銀機(jī)和存貨控制等敏感負(fù)載應(yīng)該有專用的與計(jì)算機(jī)相關(guān)的收銀機(jī)和存貨控制等敏感負(fù)載應(yīng)該有專用的UPS系統(tǒng)，這樣數(shù)秒鐘短暫的停電

21、不會(huì)影響零售商繼續(xù)進(jìn)行系統(tǒng)，這樣數(shù)秒鐘短暫的停電不會(huì)影響零售商繼續(xù)進(jìn)行商業(yè)交易的能力。商業(yè)交易的能力。 如果微電網(wǎng)中包含生產(chǎn)線這樣的敏感負(fù)載，則短時(shí)停電的容如果微電網(wǎng)中包含生產(chǎn)線這樣的敏感負(fù)載，則短時(shí)停電的容忍時(shí)間將比零售商所允許的時(shí)間短得多，特別是在廠商非常忍時(shí)間將比零售商所允許的時(shí)間短得多，特別是在廠商非常相信微電網(wǎng)的供電可靠性而不裝配相信微電網(wǎng)的供電可靠性而不裝配UPS系統(tǒng)的情況下。系統(tǒng)的情況下。 37142022年2月19日星期六5-2 5-2 微電網(wǎng)保護(hù)方案分析微電網(wǎng)保護(hù)方案分析1.大電網(wǎng)中的故障大電網(wǎng)中的故障 變壓器兩側(cè)或饋線變壓器兩側(cè)或饋線C發(fā)生的故障將產(chǎn)生兩種響應(yīng)。發(fā)生的故障將

22、產(chǎn)生兩種響應(yīng)。 (1)首先分段設(shè)備首先分段設(shè)備SD動(dòng)作動(dòng)作 饋線饋線A和和B與故障隔離，余下的區(qū)域與故障隔離，余下的區(qū)域1和區(qū)域和區(qū)域7為沒有分布式電為沒有分布式電源的傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，不需要特殊的保護(hù)。源的傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，不需要特殊的保護(hù)。 根據(jù)系統(tǒng)的電壓等級(jí)、開關(guān)的操作速度以及故障電流的大小，根據(jù)系統(tǒng)的電壓等級(jí)、開關(guān)的操作速度以及故障電流的大小，SD可能采用不同的結(jié)構(gòu)，如采用具有并聯(lián)跳閘裝置的模塊化可能采用不同的結(jié)構(gòu)，如采用具有并聯(lián)跳閘裝置的模塊化線路斷路器，或者采用高速的靜態(tài)開關(guān)。線路斷路器，或者采用高速的靜態(tài)開關(guān)。 保護(hù)方案必須根據(jù)線路的連接特征設(shè)計(jì)。保護(hù)方案必須根據(jù)線路的連接特

23、征設(shè)計(jì)。 保護(hù)方案可能很簡單，例如可監(jiān)視電流的幅值和每一相線路保護(hù)方案可能很簡單，例如可監(jiān)視電流的幅值和每一相線路的潮流方向，如果它們超過設(shè)定的閾值，則發(fā)出的潮流方向，如果它們超過設(shè)定的閾值，則發(fā)出SD的跳閘信的跳閘信號(hào)；號(hào)； 保護(hù)方案也可能相當(dāng)復(fù)雜，如可監(jiān)視電壓和電流信號(hào)的波形，保護(hù)方案也可能相當(dāng)復(fù)雜，如可監(jiān)視電壓和電流信號(hào)的波形，以取得經(jīng)過詳細(xì)分析的四分之一周期的跳閘時(shí)間。以取得經(jīng)過詳細(xì)分析的四分之一周期的跳閘時(shí)間。 37152022年2月19日星期六5-2 5-2 微電網(wǎng)保護(hù)方案分析微電網(wǎng)保護(hù)方案分析 上述保護(hù)方案必須保證當(dāng)分段設(shè)備上述保護(hù)方案必須保證當(dāng)分段設(shè)備SD將微電網(wǎng)與大電網(wǎng)斷開將

24、微電網(wǎng)與大電網(wǎng)斷開時(shí)，微電網(wǎng)仍能正常運(yùn)行，即故障發(fā)生時(shí)，微電網(wǎng)和大電網(wǎng)時(shí)，微電網(wǎng)仍能正常運(yùn)行，即故障發(fā)生時(shí)，微電網(wǎng)和大電網(wǎng)斷開之前，不應(yīng)該觸發(fā)分布式電源的繼電保護(hù)設(shè)備。斷開之前，不應(yīng)該觸發(fā)分布式電源的繼電保護(hù)設(shè)備。 (2)如果微電網(wǎng)與大電網(wǎng)解列后，故障現(xiàn)象仍然存在，則故障不如果微電網(wǎng)與大電網(wǎng)解列后，故障現(xiàn)象仍然存在，則故障不在大電網(wǎng)中，將進(jìn)行第二階段的保護(hù)動(dòng)作。在大電網(wǎng)中，將進(jìn)行第二階段的保護(hù)動(dòng)作。2.當(dāng)微電網(wǎng)與大電網(wǎng)并聯(lián)時(shí)微電網(wǎng)內(nèi)部的故障當(dāng)微電網(wǎng)與大電網(wǎng)并聯(lián)時(shí)微電網(wǎng)內(nèi)部的故障 從分布式電源和微電網(wǎng)內(nèi)部的負(fù)載來看，目前沒有什么方法從分布式電源和微電網(wǎng)內(nèi)部的負(fù)載來看，目前沒有什么方法能夠區(qū)分大電

25、網(wǎng)側(cè)的故障和微電網(wǎng)側(cè)的故障。然而對于這兩能夠區(qū)分大電網(wǎng)側(cè)的故障和微電網(wǎng)側(cè)的故障。然而對于這兩種不同的故障其響應(yīng)應(yīng)該不同。種不同的故障其響應(yīng)應(yīng)該不同。 對于微電網(wǎng)側(cè)的故障，其響應(yīng)是斷開對于微電網(wǎng)側(cè)的故障，其響應(yīng)是斷開SD以及在微電網(wǎng)內(nèi)部將以及在微電網(wǎng)內(nèi)部將故障隔離開來。例如區(qū)域故障隔離開來。例如區(qū)域2發(fā)生故障，需將發(fā)生故障，需將SD斷開，并且還需斷開，并且還需將饋線將饋線A和和B與主母線連接的斷路器斷開。與主母線連接的斷路器斷開。 3.微電網(wǎng)重新與大電網(wǎng)并聯(lián)微電網(wǎng)重新與大電網(wǎng)并聯(lián) 故障清除后，必須采取一定的方法將微電網(wǎng)與大電網(wǎng)重新并故障清除后，必須采取一定的方法將微電網(wǎng)與大電網(wǎng)重新并列運(yùn)行。列運(yùn)

26、行。 37162022年2月19日星期六5-2 5-2 微電網(wǎng)保護(hù)方案分析微電網(wǎng)保護(hù)方案分析 理想情況下，大電網(wǎng)應(yīng)該盡快恢復(fù)對原斷開的負(fù)荷供電，這理想情況下，大電網(wǎng)應(yīng)該盡快恢復(fù)對原斷開的負(fù)荷供電，這可能需要數(shù)秒到數(shù)分鐘時(shí)間，取決于母線和負(fù)荷的特征?？赡苄枰獢?shù)秒到數(shù)分鐘時(shí)間，取決于母線和負(fù)荷的特征。 通過測量通過測量SD兩側(cè)的電壓，微電網(wǎng)必須具有合適的控制方法，兩側(cè)的電壓，微電網(wǎng)必須具有合適的控制方法，使得微電網(wǎng)中所有分布式電源與大電網(wǎng)中的同步發(fā)電機(jī)同步使得微電網(wǎng)中所有分布式電源與大電網(wǎng)中的同步發(fā)電機(jī)同步運(yùn)行。運(yùn)行。二、孤島運(yùn)行時(shí)微電網(wǎng)中發(fā)生故障的情況二、孤島運(yùn)行時(shí)微電網(wǎng)中發(fā)生故障的情況 若故障

27、在孤島運(yùn)行的微電網(wǎng)中發(fā)生，饋線若故障在孤島運(yùn)行的微電網(wǎng)中發(fā)生，饋線A和和B具有繼電保護(hù)具有繼電保護(hù)裝置，通過線路上的斷路器盡可能少地將分布式電源斷開。裝置，通過線路上的斷路器盡可能少地將分布式電源斷開。 若區(qū)域若區(qū)域4發(fā)生故障，應(yīng)該使得離故障點(diǎn)最近的斷路器動(dòng)作，發(fā)生故障，應(yīng)該使得離故障點(diǎn)最近的斷路器動(dòng)作，將故障點(diǎn)與其它部分隔離開，使故障對微電網(wǎng)中其它負(fù)荷的將故障點(diǎn)與其它部分隔離開，使故障對微電網(wǎng)中其它負(fù)荷的影響最小。影響最小。 若區(qū)域若區(qū)域3發(fā)生故障，則應(yīng)使饋線發(fā)生故障，則應(yīng)使饋線A上的所有負(fù)荷和電源斷開。上的所有負(fù)荷和電源斷開。 若故障發(fā)生在區(qū)域若故障發(fā)生在區(qū)域5，則應(yīng)將饋線，則應(yīng)將饋線B斷

28、開。斷開。 微電網(wǎng)中繼電保護(hù)的動(dòng)作原理將隨著微電網(wǎng)的復(fù)雜程度而發(fā)微電網(wǎng)中繼電保護(hù)的動(dòng)作原理將隨著微電網(wǎng)的復(fù)雜程度而發(fā)生較大的變化。生較大的變化。 37172022年2月19日星期六5-2 5-2 微電網(wǎng)保護(hù)方案分析微電網(wǎng)保護(hù)方案分析 若微電網(wǎng)中僅僅只有一個(gè)分布式電源，則所采用的保護(hù)方案若微電網(wǎng)中僅僅只有一個(gè)分布式電源，則所采用的保護(hù)方案基本上與傳統(tǒng)的輻射型配電網(wǎng)的保護(hù)方案相同?；旧吓c傳統(tǒng)的輻射型配電網(wǎng)的保護(hù)方案相同。 具有多個(gè)分布式電源的更復(fù)雜的微電網(wǎng)則需要非常復(fù)雜的保具有多個(gè)分布式電源的更復(fù)雜的微電網(wǎng)則需要非常復(fù)雜的保護(hù)方法。保護(hù)方法的復(fù)雜程度和費(fèi)用取決于微電網(wǎng)的需要。護(hù)方法。保護(hù)方法的復(fù)

29、雜程度和費(fèi)用取決于微電網(wǎng)的需要。 當(dāng)微電網(wǎng)中的用戶具有適當(dāng)容量的分布式電源，能夠滿足他當(dāng)微電網(wǎng)中的用戶具有適當(dāng)容量的分布式電源，能夠滿足他們自己所需電能的需要，則保護(hù)方案將比較簡單。們自己所需電能的需要，則保護(hù)方案將比較簡單。 當(dāng)微電網(wǎng)中發(fā)生故障時(shí)，用戶可將自己的負(fù)荷與微電網(wǎng)中其當(dāng)微電網(wǎng)中發(fā)生故障時(shí)，用戶可將自己的負(fù)荷與微電網(wǎng)中其它部分隔離。但是這樣的保護(hù)措施不能利用微電網(wǎng)中負(fù)荷和它部分隔離。但是這樣的保護(hù)措施不能利用微電網(wǎng)中負(fù)荷和電源可能的多樣性的特點(diǎn)。電源可能的多樣性的特點(diǎn)。 若要充分利用微電網(wǎng)中的資源，則必須采用較復(fù)雜的保護(hù)措若要充分利用微電網(wǎng)中的資源，則必須采用較復(fù)雜的保護(hù)措施。施。

30、若區(qū)域若區(qū)域3中發(fā)生故障，饋線中發(fā)生故障，饋線A的斷路器將跳閘，使得區(qū)域的斷路器將跳閘，使得區(qū)域3中中所有負(fù)荷斷電，而區(qū)域所有負(fù)荷斷電，而區(qū)域4仍可以正常運(yùn)行。仍可以正常運(yùn)行。 但區(qū)域但區(qū)域3的故障并不是直接就能檢測出來，因?yàn)槲㈦娋W(wǎng)處于的故障并不是直接就能檢測出來，因?yàn)槲㈦娋W(wǎng)處于孤島運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，其短路電流將顯著減小。孤島運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，其短路電流將顯著減小。37182022年2月19日星期六5-2 5-2 微電網(wǎng)保護(hù)方案分析微電網(wǎng)保護(hù)方案分析 由于分布式電源僅僅只能給故障處提供負(fù)荷電流兩倍甚至小由于分布式電源僅僅只能給故障處提供負(fù)荷電流兩倍甚至小于兩倍的短路電流，因此不能采用常規(guī)的過電流保護(hù)。于兩

31、倍的短路電流，因此不能采用常規(guī)的過電流保護(hù)。 目前可采用的方法有阻抗繼電器、零序電流和目前可采用的方法有阻抗繼電器、零序電流和/或電壓繼電器或電壓繼電器以及差動(dòng)電流和以及差動(dòng)電流和/或電壓繼電器等。這些技術(shù)在配電網(wǎng)和微電或電壓繼電器等。這些技術(shù)在配電網(wǎng)和微電網(wǎng)中的應(yīng)用還需要進(jìn)行深入的研究。網(wǎng)中的應(yīng)用還需要進(jìn)行深入的研究。 37192022年2月19日星期六5-3 5-3 微電網(wǎng)保護(hù)方案設(shè)計(jì)微電網(wǎng)保護(hù)方案設(shè)計(jì)微電網(wǎng)繼電保護(hù)方案微電網(wǎng)繼電保護(hù)方案 假設(shè)微電網(wǎng)中的微假設(shè)微電網(wǎng)中的微電源可為微電網(wǎng)中電源可為微電網(wǎng)中的負(fù)荷孤島運(yùn)行時(shí)的負(fù)荷孤島運(yùn)行時(shí)提供足夠的電能。提供足夠的電能。 四個(gè)保護(hù)區(qū)之間設(shè)四個(gè)保

32、護(hù)區(qū)之間設(shè)置了繼電保護(hù)裝置，置了繼電保護(hù)裝置，即區(qū)域即區(qū)域2和區(qū)域和區(qū)域3之之間的繼電器間的繼電器3、區(qū)域、區(qū)域3和區(qū)域和區(qū)域4之間的繼之間的繼電器電器4以及區(qū)域以及區(qū)域2和和區(qū)域區(qū)域5之間的繼電器之間的繼電器5。 繼電器配置可以不繼電器配置可以不同，但所考慮的保同，但所考慮的保護(hù)區(qū)域應(yīng)該相同。護(hù)區(qū)域應(yīng)該相同。37202022年2月19日星期六5-3 5-3 微電網(wǎng)保護(hù)方案設(shè)計(jì)微電網(wǎng)保護(hù)方案設(shè)計(jì) 不管繼電器的安裝位置如何，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，應(yīng)將對故障點(diǎn)不管繼電器的安裝位置如何，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，應(yīng)將對故障點(diǎn)進(jìn)行供電的微電源關(guān)閉。進(jìn)行供電的微電源關(guān)閉。一、單相接地故障一、單相接地故障 單相短路接地是電力

33、系統(tǒng)中最常見的故障。單相短路接地是電力系統(tǒng)中最常見的故障。 除了每個(gè)區(qū)域的每一相設(shè)置故障電流檢測器外，還應(yīng)在每個(gè)除了每個(gè)區(qū)域的每一相設(shè)置故障電流檢測器外，還應(yīng)在每個(gè)區(qū)域的中線上設(shè)置故障電流檢測器。區(qū)域的中線上設(shè)置故障電流檢測器。 這樣當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，可采用差動(dòng)電流這樣當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，可采用差動(dòng)電流Id對微電網(wǎng)進(jìn)行對微電網(wǎng)進(jìn)行保護(hù)。保護(hù)。ncbakkdII, 例如，當(dāng)區(qū)域例如，當(dāng)區(qū)域4發(fā)生單相接地故障時(shí)，將在區(qū)域發(fā)生單相接地故障時(shí)，將在區(qū)域2、3和和4產(chǎn)生產(chǎn)生非零的差動(dòng)電流，導(dǎo)致繼電器非零的差動(dòng)電流，導(dǎo)致繼電器2在在0.52個(gè)周期內(nèi)將靜態(tài)開關(guān)個(gè)周期內(nèi)將靜態(tài)開關(guān)斷開，接著繼電器斷開，接

34、著繼電器4斷開它的斷路器并關(guān)閉區(qū)域斷開它的斷路器并關(guān)閉區(qū)域4的電源。繼的電源。繼電器電器3通過一定的延時(shí)使微電網(wǎng)中故障上游的部分系統(tǒng)仍正通過一定的延時(shí)使微電網(wǎng)中故障上游的部分系統(tǒng)仍正常工作。由于故障不在此部分，可使靜態(tài)開關(guān)重合使該部分常工作。由于故障不在此部分，可使靜態(tài)開關(guān)重合使該部分微電網(wǎng)與電網(wǎng)重新并列運(yùn)行。微電網(wǎng)與電網(wǎng)重新并列運(yùn)行。37212022年2月19日星期六5-3 5-3 微電網(wǎng)保護(hù)方案設(shè)計(jì)微電網(wǎng)保護(hù)方案設(shè)計(jì) 采用該方案的問題是故障下游區(qū)域?qū)z測不到對地電流，三采用該方案的問題是故障下游區(qū)域?qū)z測不到對地電流，三相電流之和相電流之和Id及中性點(diǎn)電流為零。及中性點(diǎn)電流為零。 例如當(dāng)單

35、相接地故障發(fā)生在區(qū)域例如當(dāng)單相接地故障發(fā)生在區(qū)域3時(shí)，將產(chǎn)生差動(dòng)電流觸發(fā)時(shí)，將產(chǎn)生差動(dòng)電流觸發(fā)靜態(tài)開關(guān)和繼電器靜態(tài)開關(guān)和繼電器3，并關(guān)閉區(qū)域，并關(guān)閉區(qū)域3的電源，但區(qū)域的電源，但區(qū)域4將檢測將檢測不到故障電流。故障所產(chǎn)生的接地電流不會(huì)通過區(qū)域不到故障電流。故障所產(chǎn)生的接地電流不會(huì)通過區(qū)域4，由，由區(qū)域區(qū)域4的繼電器的繼電器4的差動(dòng)電流裝置檢測出的電流為零，將使得的差動(dòng)電流裝置檢測出的電流為零，將使得區(qū)域區(qū)域3和區(qū)域和區(qū)域4仍有電，從而形成一個(gè)帶故障的孤島子系統(tǒng)。仍有電，從而形成一個(gè)帶故障的孤島子系統(tǒng)。 如果故障具有高阻抗性質(zhì)，過電流和如果故障具有高阻抗性質(zhì)，過電流和I2t這樣的后備保護(hù)不會(huì)這樣

36、的后備保護(hù)不會(huì)觸發(fā)區(qū)域觸發(fā)區(qū)域4的微電源。的微電源。 低電壓保護(hù)作為后備保護(hù)可能起到一定作用，但仍將存在一低電壓保護(hù)作為后備保護(hù)可能起到一定作用，但仍將存在一些問題，需采用零序電流保護(hù)來解決這樣的單相接地故障。些問題，需采用零序電流保護(hù)來解決這樣的單相接地故障。 假設(shè)微電網(wǎng)中所有區(qū)域的負(fù)荷都為假設(shè)微電網(wǎng)中所有區(qū)域的負(fù)荷都為40kW，區(qū)域，區(qū)域3的電源輸出功的電源輸出功率為率為40kW，區(qū)域，區(qū)域4和和5的輸出功率為的輸出功率為20kW，相電壓的額定值為，相電壓的額定值為480V，因此微電網(wǎng)需要大電網(wǎng)提供，因此微電網(wǎng)需要大電網(wǎng)提供40kW的功率。的功率。 若區(qū)域若區(qū)域3的的A相發(fā)生單相接地高阻抗

37、故障相發(fā)生單相接地高阻抗故障(28kW)，繼電器將檢，繼電器將檢測到該故障，測到該故障，Id0，并在，并在510毫秒內(nèi)斷開靜態(tài)開關(guān)。毫秒內(nèi)斷開靜態(tài)開關(guān)。 37222022年2月19日星期六5-3 5-3 微電網(wǎng)保護(hù)方案設(shè)計(jì)微電網(wǎng)保護(hù)方案設(shè)計(jì)信號(hào)信號(hào)繼電器繼電器3繼電器繼電器4|Ia| (A)3.559.6|Ib| (A)20.84.8|Ic| (A)21.49.2Id (A)32.203|I0| (A)054.4|V+| (V)392.1391.2|V-| (V)4.85區(qū)域區(qū)域3發(fā)生單相接地故障且微電網(wǎng)孤島運(yùn)行時(shí)的故障電壓和電流發(fā)生單相接地故障且微電網(wǎng)孤島運(yùn)行時(shí)的故障電壓和電流 為保證靜態(tài)開

38、關(guān)首先斷開，繼電器為保證靜態(tài)開關(guān)首先斷開，繼電器4可設(shè)置可設(shè)置3個(gè)周期的延遲時(shí)間，為保證個(gè)周期的延遲時(shí)間，為保證區(qū)域區(qū)域4首先可靠地?cái)嚅_，繼電器首先可靠地?cái)嚅_，繼電器3可設(shè)可設(shè)置置10個(gè)周期的延遲時(shí)間。個(gè)周期的延遲時(shí)間。 繼電器繼電器4的差動(dòng)電流為零，但零序電的差動(dòng)電流為零，但零序電流較大，可作為斷路器的跳閘信號(hào)。流較大，可作為斷路器的跳閘信號(hào)。 由于每個(gè)微電源有電壓控制器，電壓由于每個(gè)微電源有電壓控制器，電壓的不對稱性很小，只有的不對稱性很小，只有1%左右。左右。 差動(dòng)電流與零序電流的關(guān)系為電流互感器的位置以及連接到差動(dòng)電流與零序電流的關(guān)系為電流互感器的位置以及連接到逆變器的輸出變壓器中性導(dǎo)

39、線的函數(shù)。逆變器的輸出變壓器中性導(dǎo)線的函數(shù)。 不對稱負(fù)荷和零序電流之間的共同作用非常重要，不對稱負(fù)不對稱負(fù)荷和零序電流之間的共同作用非常重要，不對稱負(fù)荷將產(chǎn)生零序電流，而差動(dòng)電流檢測器并不能檢測出負(fù)荷的荷將產(chǎn)生零序電流，而差動(dòng)電流檢測器并不能檢測出負(fù)荷的不對稱。不對稱。37232022年2月19日星期六5-3 5-3 微電網(wǎng)保護(hù)方案設(shè)計(jì)微電網(wǎng)保護(hù)方案設(shè)計(jì)二、相間短路故障二、相間短路故障 對于低阻抗的相間短路故障，采用對于低阻抗的相間短路故障，采用I2t保護(hù)比較有效，但在許保護(hù)比較有效，但在許多情況下，觸發(fā)時(shí)間比較長，將對負(fù)荷和電網(wǎng)引起不必要的多情況下，觸發(fā)時(shí)間比較長，將對負(fù)荷和電網(wǎng)引起不必要的

40、干擾。干擾。 高阻抗的相間短路產(chǎn)生的故障電流幅值較小，不足以使繼電高阻抗的相間短路產(chǎn)生的故障電流幅值較小，不足以使繼電器動(dòng)作。較好的方法是采用負(fù)序電流檢測相間短路故障。器動(dòng)作。較好的方法是采用負(fù)序電流檢測相間短路故障。 對于上述微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，除了區(qū)域?qū)τ谏鲜鑫㈦娋W(wǎng)結(jié)構(gòu)，除了區(qū)域3外，所有的相間故障都可用外，所有的相間故障都可用負(fù)序電流檢測。負(fù)序電流檢測。 由于靜態(tài)開關(guān)和繼電器由于靜態(tài)開關(guān)和繼電器3之間沒有負(fù)荷，當(dāng)靜態(tài)開關(guān)響應(yīng)區(qū)域之間沒有負(fù)荷，當(dāng)靜態(tài)開關(guān)響應(yīng)區(qū)域3中的相間故障而跳閘時(shí)，繼電器中的相間故障而跳閘時(shí)，繼電器3沒有電流，因此該繼電器沒有電流，因此該繼電器不能觸發(fā)與之相連的斷路器。結(jié)果是微

41、電源不能觸發(fā)與之相連的斷路器。結(jié)果是微電源A1不能關(guān)閉并繼不能關(guān)閉并繼續(xù)提供故障電流。續(xù)提供故障電流。 37242022年2月19日星期六5-4 5-4 基于對稱分量的保護(hù)基于對稱分量的保護(hù) 單相接地故障和相間短路故障將使微電網(wǎng)中某些保護(hù)區(qū)域產(chǎn)單相接地故障和相間短路故障將使微電網(wǎng)中某些保護(hù)區(qū)域產(chǎn)生不對稱電流，為分析不對稱電流，可以采用對稱分量法。生不對稱電流，為分析不對稱電流，可以采用對稱分量法。 單相接地故障通常產(chǎn)生零序和負(fù)序電流，而相間短路故障僅單相接地故障通常產(chǎn)生零序和負(fù)序電流，而相間短路故障僅僅產(chǎn)生負(fù)序電流。僅產(chǎn)生負(fù)序電流。 零序和負(fù)序電流可用于微電網(wǎng)不同保護(hù)區(qū)域的單相接地故障零序和負(fù)

42、序電流可用于微電網(wǎng)不同保護(hù)區(qū)域的單相接地故障和相間短路故障的檢測。和相間短路故障的檢測。 微電網(wǎng)一般應(yīng)用于電力系統(tǒng)中的配電系統(tǒng)，其負(fù)荷經(jīng)常是不微電網(wǎng)一般應(yīng)用于電力系統(tǒng)中的配電系統(tǒng)，其負(fù)荷經(jīng)常是不對稱的，因此基于對稱分量的繼電保護(hù)裝置必須區(qū)分所檢測對稱的，因此基于對稱分量的繼電保護(hù)裝置必須區(qū)分所檢測到的信號(hào)是由故障還是負(fù)荷的不對稱所引起的。到的信號(hào)是由故障還是負(fù)荷的不對稱所引起的。 下面采用下面采用EMTP對微電網(wǎng)進(jìn)行仿真，得到時(shí)域仿真對稱分量數(shù)對微電網(wǎng)進(jìn)行仿真，得到時(shí)域仿真對稱分量數(shù)值。為使得所得到的數(shù)值與實(shí)際的繼電保護(hù)裝置所獲得的數(shù)值。為使得所得到的數(shù)值與實(shí)際的繼電保護(hù)裝置所獲得的數(shù)值相同，

43、將所有通過值相同，將所有通過EMTP得到的對稱分量值乘以得到的對稱分量值乘以3。 在下面的分析中，假設(shè)負(fù)荷的最大不對稱度為在下面的分析中，假設(shè)負(fù)荷的最大不對稱度為20%，微電源，微電源A1、A2和和B1以及負(fù)荷功率以及負(fù)荷功率L1、L2和和L3分別為：分別為：PA 1=40kW、PA2=20kW、PB1=20kW、PL1=40kW、PL2=60kW、PL3=40kW。 37252022年2月19日星期六5-4 5-4 基于對稱分量的保護(hù)基于對稱分量的保護(hù) 一、不對稱負(fù)荷一、不對稱負(fù)荷改變負(fù)荷改變負(fù)荷L3使得其不對稱度為使得其不對稱度為20%，總功率為，總功率為60kW。|Ia|(A)|Ib|(

44、A)|Ic|(A)3|I+|(A)3|I-|(A)3|I0|(A)|V+|(V)|V-|(V)繼電器繼電器2179.2162.7164.9506.821.89.3391.30.22繼電器繼電器3112.394.797.3304.223.79.3391.30.22繼電器繼電器411493.996.7304.42611.9389.30.37繼電器繼電器567.367.468.320320390.80.18 零序和負(fù)序電流最大值出現(xiàn)在繼電器零序和負(fù)序電流最大值出現(xiàn)在繼電器4上，分別為上，分別為11.9和和26A。 若不對稱負(fù)荷出現(xiàn)在若不對稱負(fù)荷出現(xiàn)在L1或或L2上，不對稱度相同，則與不對稱負(fù)上，不對

45、稱度相同，則與不對稱負(fù)荷最近的繼電器的零序和負(fù)序分量達(dá)到最大值，但不會(huì)超過荷最近的繼電器的零序和負(fù)序分量達(dá)到最大值，但不會(huì)超過負(fù)荷負(fù)荷L3不對稱時(shí)的最大值。不對稱時(shí)的最大值。 當(dāng)采用對稱分量法檢測故障時(shí)，所有繼電器的零序和負(fù)序電當(dāng)采用對稱分量法檢測故障時(shí)，所有繼電器的零序和負(fù)序電流的閾值應(yīng)大于流的閾值應(yīng)大于11.9和和26A，這樣才能保證繼電保護(hù)系統(tǒng)當(dāng)負(fù)，這樣才能保證繼電保護(hù)系統(tǒng)當(dāng)負(fù)荷不對稱度不大于荷不對稱度不大于20%時(shí)不觸發(fā)斷路器產(chǎn)生跳閘信號(hào)。時(shí)不觸發(fā)斷路器產(chǎn)生跳閘信號(hào)。 二、單相接地故障二、單相接地故障37262022年2月19日星期六5-4 5-4 基于對稱分量的保護(hù)基于對稱分量的保護(hù)

46、 設(shè)微電網(wǎng)原來運(yùn)行在穩(wěn)定工作狀態(tài)，設(shè)微電網(wǎng)原來運(yùn)行在穩(wěn)定工作狀態(tài)，28.5kW(Rf=2.695)的單相的單相接地故障在接地故障在t1s時(shí)在某一區(qū)域發(fā)生。當(dāng)靜態(tài)開關(guān)閉合和斷開時(shí)，時(shí)在某一區(qū)域發(fā)生。當(dāng)靜態(tài)開關(guān)閉合和斷開時(shí)，區(qū)域區(qū)域4、3、2和和5分別發(fā)生單相接地故障。分別發(fā)生單相接地故障。區(qū)域區(qū)域4發(fā)生單相接地故障時(shí)各相電流、各序電流及正序、負(fù)序電壓發(fā)生單相接地故障時(shí)各相電流、各序電流及正序、負(fù)序電壓|Ia| (A)|Ib| (A)|Ic| (A)3|I+| (A)3|I-| (A)3|I0| (A)|V+| (V)|V-| (V)SS閉合閉合繼電器繼電器2211.6117116.9445102

47、.888.1391.31.05繼電器繼電器314747.650242.711288.1393.11.05繼電器繼電器4158.842.442.7242.8123.3111.4389.61.76繼電器繼電器56666.370.7202.99.20390.90.88SS斷開斷開繼電器繼電器2000000391.60繼電器繼電器32.420.821.633400392.14.5繼電器繼電器481.548.57288.485.4391.15繼電器繼電器51311.624.433.24003923.837272022年2月19日星期六5-4 5-4 基于對稱分量的保護(hù)基于對稱分量的保護(hù) 區(qū)域區(qū)域3發(fā)生單

48、相接地故障時(shí)各相電流、各序電流及正序、負(fù)序電壓發(fā)生單相接地故障時(shí)各相電流、各序電流及正序、負(fù)序電壓|Ia| (A)|Ib| (A)|Ic| (A)3|I+| (A)3|I-| (A)3|I0| (A)|V+| (V)|V-| (V)SS閉合閉合繼電器繼電器2215.6166.6116.2448106.593.5391.31.1繼電器繼電器3151.247.249.2245.611693.5391.31.09繼電器繼電器422.641.841.5104.81726389.81.6繼電器繼電器56666.270.8202.99.50390.90.9SS斷開斷開繼電器繼電器2000000391.60

49、繼電器繼電器33.520.821.431.241.50392.14.8繼電器繼電器459.64.89.2725354.4391.25繼電器繼電器51311.924.231.341.503927.837282022年2月19日星期六5-4 5-4 基于對稱分量的保護(hù)基于對稱分量的保護(hù) 區(qū)域區(qū)域2發(fā)生單相接地故障時(shí)各相電流、各序電流及正序、負(fù)序電壓發(fā)生單相接地故障時(shí)各相電流、各序電流及正序、負(fù)序電壓|Ia| (A)|Ib| (A)|Ic| (A)3|I+| (A)3|I-| (A)3|I0| (A)|V+| (V)|V-| (V)SS閉合閉合繼電器繼電器2221.6114.5113.2449112

50、105.8391.31.1繼電器繼電器3164545.810523.239.6393.11.1繼電器繼電器426.739.337.3103.211.312.2390.21.1繼電器繼電器565.866.371203100390.81.0SS斷開斷開繼電器繼電器2000000391.60繼電器繼電器3140.621.721.4175.6101.5144.83925繼電器繼電器4557.511.271.649.444.7391.64.8繼電器繼電器512.613.224.730.743.50391.84.237292022年2月19日星期六5-4 5-4 基于對稱分量的保護(hù)基于對稱分量的保護(hù) 區(qū)域

51、區(qū)域5發(fā)生單相接地故障時(shí)各相電流、各序電流及正序、負(fù)序電壓發(fā)生單相接地故障時(shí)各相電流、各序電流及正序、負(fù)序電壓|Ia| (A)|Ib| (A)|Ic| (A)3|I+| (A)3|I-| (A)3|I0| (A)|V+| (V)|V-| (V)SS閉合閉合繼電器繼電器2161.5118.4168.644490.40391.30.92繼電器繼電器334.540.830.3104.818.90391.30.92繼電器繼電器433.737.432.3103.29.20390.20.87繼電器繼電器519874.672.2343.2109.3141.7390.43SS斷開斷開繼電器繼電器2000000

52、391.60繼電器繼電器374.630.475.81738203924繼電器繼電器432.29.831.769.4400391.73.8繼電器繼電器513228.125.3173.282.3142391.45.5 當(dāng)靜態(tài)開關(guān)閉合時(shí)，所有位于故障點(diǎn)上游的繼電器的零序電當(dāng)靜態(tài)開關(guān)閉合時(shí)，所有位于故障點(diǎn)上游的繼電器的零序電流幅值都大于由不對稱度為流幅值都大于由不對稱度為20%時(shí)不對稱負(fù)荷所產(chǎn)生的最大時(shí)不對稱負(fù)荷所產(chǎn)生的最大零序電流，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)這些故障即可檢測出來。零序電流，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)這些故障即可檢測出來。 37302022年2月19日星期六5-4 5-4 基于對稱分量的保護(hù)基于對稱分量的保護(hù) 當(dāng)

53、靜態(tài)開關(guān)斷開后，故障點(diǎn)下游的繼電器采用零序電流將無當(dāng)靜態(tài)開關(guān)斷開后，故障點(diǎn)下游的繼電器采用零序電流將無法檢測出單相接地故障，但是可以采用差動(dòng)電流來檢測這些法檢測出單相接地故障，但是可以采用差動(dòng)電流來檢測這些故障。故障。 三、相間短路故障三、相間短路故障 下面分析區(qū)域下面分析區(qū)域2、3、4和和5中某一區(qū)域發(fā)生相間短路故障時(shí)的情中某一區(qū)域發(fā)生相間短路故障時(shí)的情況，假設(shè)微電網(wǎng)原來運(yùn)行于穩(wěn)定工作狀態(tài)，況，假設(shè)微電網(wǎng)原來運(yùn)行于穩(wěn)定工作狀態(tài)，t=1s時(shí)在某一區(qū)域時(shí)在某一區(qū)域引入引入85.5kW(Rf=2.695)的相間短路故障。的相間短路故障。37312022年2月19日星期六5-4 5-4 基于對稱分量

54、的保護(hù)基于對稱分量的保護(hù) 區(qū)域區(qū)域4發(fā)生相間短路故障時(shí)各相電流、各序電流及正序、負(fù)序電壓發(fā)生相間短路故障時(shí)各相電流、各序電流及正序、負(fù)序電壓|Ia| (A)|Ib| (A)|Ic| (A)3|I+| (A)3|I-| (A)3|I0| (A)|V+| (V)|V-| (V)SS閉合閉合繼電器繼電器231029614071930403913.1繼電器繼電器325323963.751633003913.1繼電器繼電器426224952.55173640388.15.2繼電器繼電器57258.673.2203270390.62.6SS斷開斷開繼電器繼電器2000000391.60繼電器繼電器3757

55、26.71351180391.414繼電器繼電器41571526.92752600389.515繼電器繼電器545.285401361180391.81137322022年2月19日星期六5-4 5-4 基于對稱分量的保護(hù)基于對稱分量的保護(hù) 區(qū)域區(qū)域3發(fā)生相間短路故障時(shí)各相電流、各序電流及正序、負(fù)序電壓發(fā)生相間短路故障時(shí)各相電流、各序電流及正序、負(fù)序電壓|Ia| (A)|Ib| (A)|Ic| (A)3|I+| (A)3|I-| (A)3|I0| (A)|V+| (V)|V-| (V)SS閉合閉合繼電器繼電器231830413973331803913.1繼電器繼電器32622476353034

56、603913.1繼電器繼電器422.143.451.311250.70388.54.8繼電器繼電器572.258.273.420328.40390.62.7SS斷開斷開繼電器繼電器2000000391.60繼電器繼電器377.6756.41401240391.314繼電器繼電器485.6905.6147157039015繼電器繼電器546.688421401240391.71237332022年2月19日星期六5-4 5-4 基于對稱分量的保護(hù)基于對稱分量的保護(hù) 區(qū)域區(qū)域2發(fā)生相間短路故障時(shí)各相電流、各序電流及正序、負(fù)序電壓發(fā)生相間短路故障時(shí)各相電流、各序電流及正序、負(fù)序電壓|Ia| (A)|

57、Ib| (A)|Ic| (A)3|I+| (A)3|I-| (A)3|I0| (A)|V+| (V)|V-| (V)SS閉合閉合繼電器繼電器23243091357373350390.93.4繼電器繼電器321.641.658.2109700390.93.4繼電器繼電器427.83445.8105340389.83.2繼電器繼電器572.357.874203300390.52.8SS斷開斷開繼電器繼電器2000000391.60繼電器繼電器31701724.52903020390.815繼電器繼電器483852.31451470390.814繼電器繼電器547.290441421300391.41237342022年2月19日星期六5-4 5-4 基于對稱分量的保護(hù)基于對稱分量的保護(hù) 區(qū)域區(qū)域5發(fā)生相間短路故障時(shí)各相電流、各序電流及正序、負(fù)序電壓發(fā)生相間短路故障時(shí)各相電流、各序電流及正序、負(fù)序電壓|Ia| (A)|Ib| (A)|Ic| (A)3|I+| (A)3|I-| (A)3|I0| (A)|V+| (V)|V-| (V)SS閉合閉合繼電器繼電器23271962227162660390.92.7繼電器繼電器3225341.110955.60390.92.7繼電器繼電器426.642.137.6105270389.82.6繼電器繼電器5280270996163220389