微电网的保护方法_苏海滨

基于智能算法的微电网频率控制方法苏海滨，常海松，曹一晓，张璐，曹扬（华北水利水电大学电力学院，河南郑州450045）摘要：电网频率是交流微电网运行中一个重要性能指标，其数值大小直接影响到电能质量和用户负荷，甚至影响到微电网安全和稳定运行。

现代微电网大都包含有大量的间歇性可再生能源，发电装置容量小、数量多，受环境及用户负荷扰动影响较大，具有较强的非线性和不可预测性，经典控制理论难以有效地解决微电网中的频率控制问题。

本文提出一种新的组合智能控制方法，采用遗传算法和模糊逻辑两级组合优化技术，先用遗传算法优化输入输出三角形模糊隶属函数参数，再用模糊逻辑优化PI控制器参数，以实现微电网系统频率的最优控制。

MATLAB仿真实验验证了两级组合智能控制算法的有效性。

关键词：微电网；频率控制；智能控制；遗传算法；模糊逻辑中图分类号：ＴＭ９１９文献标识码：Ｂ文章编号：Ｘ（２０１７）０２－０２３－０５０引言随着可再生能源的普及率越来越高，大量的非传统电源接入电力系统，进一步促进新能源的快速发展和高效利用，同时也给电力系统稳定运行带来一系列问题，如增加传统电力系统的复杂性、不确定性以及电能质量等。

新能源发电装置大都分布在低压用户端，形成局部的微电网，并以分布式发电的形式集成在大电网中。

典型的分布式发电微电网包括：柴油机发电机或微型燃气轮发电机、光伏发电装置、风力发电机组、储能装置等。

在微电网系统中，储能装置的布置至关重要，原因是微电网中微电源具有小惯性特性，负载扰动对发电单元装置的动态影响非常大，严重情况下会导致故障情况发生（比如断路器跳闸）。

储能装置主要用于提高微电网系统的电能质量和稳定性，常用的储能装置有储能电池、超级电容器等。

微电网系统的主要性能指标（如电压和频率）必须采用适当的控制策略加以控制，以保持系统良好的性能和稳定性，目前采用的主要控制结构有中心集中控制、单机代理控制和分散控制三种。

在中心集中控制结构中，由一个中央控制单元对微电网负荷和系统参数进行控制，微电网负荷和ＤＧＳ装置所有信息也由中心控制单元采集，以决定系统负载大小和微电源装置出功［１－４］。

专利名称：一种微电网继电保护方法专利类型：发明专利
发明人：不公告发明人
申请号：CN201810055006.7
申请日：20160831
公开号：CN108233343A
公开日：
20180629
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明属于电力系统技术领域，具体涉及一种微电网继电保护装置与保护方法；该装置中每路信号采集判别系统按照电信号传递方向依次包括第一开关，采样电路，第二开关，第一保持电路，第三开关，并联设置的包括第四开关和第二保持电路的第一支路和包括第五开关和第三保持电路的第二支路，减法运算电路，绝对值运算电路，电压比较电路、第六开关和控制器；该方法控制各个开关的时序，监测电压比较电路中输入电压大于阈值电压的总次数和连续次数，输出跳闸控制信号；本发明不仅能够在两种模式之间切换，而且同样具有快速速断保护的时效性，还能够避免错过切换信号问题的发生，并且能够避免误将电网非稳态畸变噪声信号判断为切换信号问题的发生。

申请人：辛宏影
地址：138000 吉林省松原市宁江区吉林油田新民采油厂采油七队
国籍：CN
更多信息请下载全文后查看。

微电网继电保护的研究与应用发表时间：2016-12-21T16:45:28.247Z 来源：《电力设备》2016年第20期作者：戈宁[导读] 进入21世纪后，各种开采能源的新技术以及新能源层出不穷。

（国网山东省电力公司济南供电公司250000）摘要：微电网是目前分布式供电最有效的利用手段，与传统配电网最主要的区别就是供电手段不同，且存在两种不同的运行模式，故而微电网继电保护的手段同传统电网也有所不同。

目前微电网的研究已取得了较大的成绩，并逐渐走向成熟。

关键词：微电网；配电网；继电保护前言进入21世纪后，各种开采能源的新技术以及新能源层出不穷，一种叫做分布式供电的新型发电方式应运而生，分布式供电主要使用微型或小型的发电机装置或者储电器设备，利用新能源为居所供电。

就目前而言分布式供电最有效的利用方式正是微电网。

微电网与传统电网最主要的区别就是供电手段不同，微电网利用的是分布式电源，优点是安全、节能、可清洁高效地利用包括风能在内的可再生能源。

1.微电网继电保护的特点与现状1.1微电网继电保护的特点微电网难以使用传统的配电网保护方式，这是因为对于微电网而言，当发生配电故障时，它会切换为离网模式。

换句话说，微电网可以在故障的状态下不间断地对用电器进行供电。

在平常状态下，微电网同大电网共同运作，这种状态我们称之为并网模式。

既然存在两种模式，那么继电保护也存在两种模式，这是与传统的继电保护模式区别最大的一点。

1.2微电网继电保护的国内现状天津大学曾对反时限过电流这一块进行过改进，他们在继电保护对电网是否故障的参照中增添了低电压加速运作这一因素，成功使反时限过电流保护可离线运行[1]。

苏海滨等人则提出关于开发智能继电器的想法，该继电器可以对线路首端末端的电流数据进行采集[2]。

1.3微电网继电保护的国外现状在存在多分布式电源的微电网中由Brahma等人为之提供了一种解决方案，它的变电中心具备通信功能，并依据分布式电源的分步情况以及负荷情况划分出多个断路区域，每个断路区域都会通过相位测量单元自动检测自区域内的电流数据并上传到变电中心中，变电中心会判断是否有区域发生故障并采取相应措施[3]。

微电网继电保护技术方法研究分析发布时间：2023-02-01T05:08:51.497Z 来源：《中国科技信息》2022年9月18期作者：黄颖丽[导读] 随着社会经济飞速发展，国内分布式发电系统建设规模也逐渐扩大。

黄颖丽桂林信息科技学院广西桂林 541004摘要：随着社会经济飞速发展，国内分布式发电系统建设规模也逐渐扩大。

众所周知，传统电网不仅需要消耗大量能源和资源，而且故障后停电范围较大，无法充分满足社会各界用电需求。

对此，需要相关专家和学者加大力度研究分布式发电系统的继电保护方法，尤其要重视微电网继电保护技术的开发。

基于此，本文将对微电网进行概述，探索几种行之有效的微电网继电保护方法，并展望继电保护技术未来发展趋势，从而为电力系统稳定运行奠定良好基础。

关键词：微电网；继电保护；技术；方法引言：新形势下，无论居民生活用电还是社会生产用电，都对电网供电的稳定性提出更高要求。

这一背景下，传统集中发电模式存在的弊端日益凸显，分布式发电系统的优势越来越突出。

但结合实践来看，即便分布式发电系统能够有效减少能源和资源的不必要浪费，但也无法避免各种制约性问题的产生，例如：分布式发电装置在一定程度上加大了线路调压难度，导致继电保护选型困难。

这一背景下，电力企业为了保证分布式发电系统安全运行，根据微电网灵活控制等优势开发出了多种继电保护技术和方法，并在实践中取得了显著成效。

这也意味着对微电网继电保护技术进行深入研究，已经成为电力企业实现稳定发展目标的当务之急。

一、微电网概述微电网是一种独立型、分散性发电系统，该系统通过现代化科学技术，将蓄能设施、燃气轮机、新能源发电以及燃料电池整合到一起，通过连接客户端提高了电力供应的安全性和可靠性。

相对于大型电网来说，微电网集中控制能力更强，能够在短时间内完成输配电工作，可以充分满足电力用户的用电需求。

并且微电网可以减少馈线使用量，保证电压始终处于稳定状态，并且通过余热方式可以有效提高电力资源利用率，确保电网能够连续不断供电[1]。

微电网继电保护的研究与应用继电保护是微电网系统中必不可少的组成部分，它能够及时发现故障和异常情况，并采取相应的措施来保护系统的安全运行。

本文将对微电网继电保护的研究与应用进行探讨，包括继电保护的基本原理、常用保护方式及其适用范围、继电保护的研究热点和发展趋势等方面。

微电网继电保护的基本原理是基于电力系统的运行特点和故障情况来设计的。

常见的故障类型包括短路、过电流、欠电压、过电压等。

继电保护的基本原理就是根据这些故障信号来触发保护动作，以保护系统的设备不受损坏。

微电网继电保护常用的保护方式包括过电流保护、差动保护、方向保护等。

过电流保护是最常见的一种保护方式，它能够通过检测电流的变化来判断系统是否存在短路故障。

差动保护常用于变压器和发电机等设备，它通过比较系统输入和输出电流的差异来判断系统是否存在故障。

方向保护主要用于线路保护，它能够判断电流的流向，从而保护线路不受损坏。

继电保护的研究热点主要包括两个方面，一是新型保护技术的研究，二是保护设备的自适应和智能化。

新型保护技术包括高精度定时保护、多功能保护、电力电子装置保护等，这些技术能够提高继电保护的精度和可靠性。

保护设备的自适应和智能化主要是通过引入人工智能、模糊控制、遗传算法等先进技术来实现，这些技术能够使继电保护系统具有自动检测、自动判别和自动操作等功能。

微电网继电保护的应用范围主要包括分布式电源的并网保护、微网切换保护、微网稳定保护等。

分布式电源的并网保护主要是为了防止分布式电源对电网造成影响，可以通过检测电流、电压和频率等参数来触发保护动作。

微网切换保护主要是在微电网系统切换时保护系统的设备不受损坏，可以通过监测电流、电压等参数来实现。

微网稳定保护可以通过监测系统运行状态和故障情况来判断系统是否存在异常情况，从而采取相应的措施来保护系统的安全运行。

微电网继电保护的研究与应用是一个复杂的系统工程，它需要考虑到不同故障情况和保护要求，同时还需要考虑到保护设备的成本、可靠性和适应性等因素。

基于粒子群算法的微电网有功无功下垂控制苏海滨高孟泽张璐（华北水利水电大学电力学院河南郑州 450045）摘要微电网是未来分布式发电系统的一个重要组成部分，能够集成可再生能源并改进能源管理模式。

微电网由多个分布式发电单元（DG）构成，通常带有电力电子逆变器接口。

为了提高供电质量和可靠性，微电网需要能够在并网和孤岛两种模式运行。

微电网不仅能够承受工作模式的突然改变，而且也能承受母线电压和系统频率的扰动。

本文提出了一种可以协调多个DG输出功率的新的下垂控制器优化方法，通过粒子群算法（PSO）优化得到最优下垂控制参数，并通过仿真实验验证所提控制方法的有效性和可行性。

关键词：分布式发电下垂控制器微电网最优控制粒子群算法Microgrid droop control of active and reactive power based on PSOSu Haibin Gao Mengze Zhang Lu（Electric Power School North China University of Water Resources and Electric Power Zhengzhou450045 China）Abstract Microgrids are an important part of future energy distribution systems that enable renewable energy integration and improved energy management capability. Microgrids consist of multiple distributed generation units that are usually integrated via power electric interface. In order to improve the quality and reliability of power supply, microgrids need to operate in both grid-connected and island modes. Microgrids are not only can suffer performance degradation as the operating conditions vary due to abrupt mode changes, but also can suffer the disturbances in bus voltages and system frequency. The paper presents droop controller design and optimization methods to stably coordinate multiple inverter-interfaced DGs. Optimal control parameters are obtained by particle swarm optimization, and the control performance is verified via simulation studies.Keywords：distributed generation, droop controller, microgrid, optimal control, particle swarm optimization1引言近年来，由于电力电子技术和信息技术的发展，分布式发电（DG）的性能和效率已得到显着改善。

微电网继电保护模式探究摘要：随着能源转型和智能电网的迅速发展，微电网作为一种分布式能源系统，正逐渐成为电力系统领域的研究热点。

微电网的引入不仅为能源的可持续利用提供了新途径，也对电力系统的继电保护提出了新的挑战。

在这个背景下，微电网继电保护模式的研究变得尤为重要，以确保微电网的安全、稳定和可靠运行。

关键词：微电网；继电保护模式；探究引言：微电网作为小型能源系统的代表，具有分布式能源资源、独立运行能力和灵活性等特点，为能源供应和电力系统的稳定性提供了新的解决方案。

然而，微电网的并网带来了新的技术挑战，其中继电保护作为保障微电网稳定运行的重要环节之一，必须得到充分的关注和研究。

微电网继电保护模式的探究旨在研究如何根据微电网的特点和运行需求，设计适应性强、可靠性高的保护方案。

微电网的不同运行模式、能源组合和运行策略，都对继电保护模式提出了新的要求。

在探究微电网继电保护模式时，需要考虑到微电网内部的能源设备、负载之间的互联互通以及与主电网的连接，从而确保继电保护的准确性和适应性。

一、微电网并网对配电网继电保护的影响微电网的并网在配电网中引入了新的能源资源和运行模式，从而对配电网的继电保护产生了一系列影响。

这些影响主要体现在电流保护和重合闸方面，对配电网的继电保护策略和操作方式提出了新的挑战。

电流保护影响：微电网的并网使得电流在配电网中的流动方向和大小发生了变化，从而影响了原有的电流保护模式。

由于电流的改变，原始的电流保护模式可能被破坏，导致本线路或相邻线路的保护装置误动，失去了原本的选择性。

这可能会导致误动和误切现象的发生，从而影响了电力系统的可靠性和稳定性。

重合闸影响：在发生线路接地故障时，继电保护系统需要迅速切除故障线路，以保护设备和人员的安全。

然而，从故障发生到检测排除故障所需的时间可能相当长。

微电网的并网可能会影响到故障检测的速度，从而对重合闸造成前加速或后加速的影响。

在前加速情况下，重合闸可能在故障尚未排除之前就开始操作，可能引起电力系统的不稳定。

保护方案研究报告题目：多微电网关键技术研究指导人：报告人：摘要：本文主要就基于区域纵联保护原理的保护方案进行了详述。

关键词：保护区域纵联1、概述同大电网一样，微网内部发生故障时，通常不希望直接切掉电源，而是通过保护装置的选择性将故障部分切除，保障微网正常部分的稳定运行。

微网除供电负荷外，还有一些其他的负荷，例如热负荷；因此更不能轻易切掉电源[1]。

故障按照微网的运行方式可以分为联网运行方式下的故障和孤岛运行方式下的故障；按照故障类型可以分为线路故障，负荷故障，变压器故障；按照故障位置可以分为位于分布式电源下游的故障和位于分布式电源上游的故障。

图1 微网可能发生的故障位置评价一种运行方式是否合理，主要是看其能否提高系统的供电可靠性，所以需要对于上述各种运行方式进行可靠性评估，衡量电力系统的可靠性，主要是依据停电时间和停电次数。

文献[2]指出可以直接利用微型开关或者熔断器（保险丝）对低压侧负荷故障进行切除；并且提到在孤岛运行方式下，电压降落来源于故障，而这个故障导致的电压降落可能会传递到整个网络，所以使用不能使用电压水平作为协调保护装置，使用方向元件是最佳选择。

文献[3]提出利用先进的通信技术，将安装在断路器上的方向元件的状态信息传输个微网控制中心，微网控制中心对于各个继电器进行设置。

2、包含有DG的配网保护中出现的新问题多微网配电系统的保护主要包括并网模式与孤岛模式下配网保护与孤岛保护。

配电网系统接入DG以后，改变了原有的网络结构，原系统的潮流分布和短路电流的大小随之改变。

这些改变对过流保护的整定、配置和动作特性都有影响，而影响的大小取决于保护的位置、故障点和DG接入的位置。

带来的问题主要包括[4]：（1）DG降低所在线路保护的灵敏度或缩小保护范围；如图所示，DG接在线路末端，当DG下游出现故障时，由于DG向故障点送出短路电流，DG上游的线路保护R1感受到的故障电流将变小，从而降低了Rl的灵敏度，缩小了保护范围。

微电网保护策略综述李睿【摘要】近年来为提高电能质量和供电可靠性,越来越多的微电网接入配电网.微电网由分布式电源、储能装置和可控负荷组成.微电网的引入带来的一个主要挑战是设计在并网和孤岛2种运行模式下均能有效保护微电网的保护策略.总结了微电网继电保护面临的难点和特殊需求,介绍了微电网保护的研究现状,探讨了不同方案的优缺点,并给出了未来微电网保护的一些建议.【期刊名称】《东北电力技术》【年(卷),期】2015(036)006【总页数】5页(P58-62)【关键词】微电网;保护;分布式发电【作者】李睿【作者单位】山东送变电工程公司,山东济南250118【正文语种】中文【中图分类】TM77由化石燃料等传统能源在电力系统中的应用带来的全球变暖问题引起人们对新能源领域的关注，以风力发电、光伏发电、生物质能发电、燃料电池发电等可再生能源发电为代表的分布式发电技术有效减少了化石燃料对环境的影响，该技术具有污染少、可靠性高、能源利用效率高、安装地点灵活等多方面优点［1-4］。

为了充分地发挥分布式发电（DG）的优势，降低DG对电网的冲击及一些负面影响，最大限度地实现DG的效益和价值，在21世纪初专家们提出了微电网（Microgrid）概念，将额定功率几百千瓦以下的发电单元——微电源（MS）、负荷、储能装置及控制装置等相结合，形成一个单一可控的单元，同时向用户提供电能和热能［5］。

微网能够以并网和孤岛2种模式运行，正常情况下微网并网运行，当公共电网发生故障或停电时微网通过公共耦合点处的静态开关迅速与公共电网断开连接进入孤岛运行［6］。

尽管微网为用户带来诸多优势，其投入使用仍存在一些技术难题，微网的保护便是其中一个尚待研究的问题。

微网的引入，对传统中低压配网的保护带来了挑战：首先原本辐射状线路的单向潮流可能变成双向。

其次微网由于具有多DG，不同类型的DG提供的短路电流的能力与其控制策略有关，DG对短路电流的不同贡献使得保护整定计算更为复杂。