用于包含多微网配电系统的保护装置研究

摘要

分布式电源通常接入中压或低压配电系统，并会对配电系统产生广泛而深远的影响。传统的配电系统被设计成仅具有分配电能到末端用户的功能，而未来配电系统有望演变成一种功率交换媒体，即它能收集电力并把它们传送到任何地方，同时分配它们。因此将来它可能不是一个“配电系统”而是一个“电力交换系统(Power delivery system)”。分布式发电具有分散、随机变动等特点，大量的分布式电源的接入，将对配电系统的安全稳定运行产生极大的影响。
　　 分布式发电微网引入配电系统后，传统的保护方式已无法起到原有的作用。针对这一现状，本文提出了一种以纵联比较式保护原理为基础的包含多微网配电系统的区域纵联保护方案，并根据这一方案研发了保护装置样机。这一方案通过对不同位置故障方向元件动作状态的比较，能够方便、准确地确定出故障点的位置，以实现对故障部分的快速切除，确保非故障部分的正常运行。该保护系统采用了“一主多从”的非对等式纵联保护结构和查询式的馈线纵联保护通信方案，可大大简化保护从机的动作逻辑和软硬件结构，从而降低系统的造价和安装维护工作量。方向元件的正方向采用了“自上而下”的配置模式，仅需要检测其安装点下游的故障，使其检测的灵敏度基本不受分布式电源运行方式的影响，提高了保护系统的适应性。
　　 由一套区域纵联保护系统实现整个配电变电站及其所有馈出线的纵联主保护，并辅以保护从机中的后备保护功能，既能够获得较好的保护性能，满足包含多微网配电系统继电保护的需要，又不会增加太多的造价和成本。在装置研发方面，采用模块化设计思路，根据设计需要选择性能优越的相关芯片组成硬件系统，开发了一套用于主机的面向智能配电网的故障检测及隔离系统软件。该软件以VS.NET为开发平台，引入了SQL Server数据库系统，采用了面向对象的编程设计思想。程序可实现故障模拟、故障结果查询和主机与从机通信等功能，使装置达到最佳性能，并搭建了光纤通信平台对装置的性能进行测试。
　　 本保护方案的提出，解决了包含多微网配电系统中故障无法可靠切除的问题，为绿色环保能源的进一步广泛应用和分布式发电在配电系统中的广泛应用打下了良好的基础。相应保护样机的研发，填补了在包含多微网配电系统中保护装置研究的空白，推进了理论联系实际的进程。对装置的性能测试的成功，进一步证明了提出的保护原理的正确性，也证明了保护装置设计的合理性。