電氣工程師：18721098782 王工

隨著全球?qū)η鍧嵞茉吹男枨蟛粩嘣鲩L(zhǎng)，分布式光伏發(fā)電、燃?xì)獍l(fā)電等新能源在電力供應(yīng)體系中的占比日益增加。在 35KV - 0.4KV 分布式光伏發(fā)電、燃?xì)獍l(fā)電等新能源并網(wǎng)供電系統(tǒng)中，微機(jī)保護(hù)的重要性愈發(fā)凸顯。

一、保護(hù)設(shè)備安全

應(yīng)對(duì)復(fù)雜故障情況

在分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)中，光伏陣列在戶外環(huán)境下運(yùn)行，容易受到惡劣天氣、小動(dòng)物破壞等因素影響。燃?xì)獍l(fā)電系統(tǒng)則涉及復(fù)雜的燃?xì)夤?yīng)和燃燒設(shè)備。微機(jī)保護(hù)能夠?qū)Χ喾N故障類型進(jìn)行快速檢測(cè)，例如相間短路、接地短路等。對(duì)于 35KV 線路，短路電流可能達(dá)到很高的值，如果不及時(shí)切斷故障線路，會(huì)對(duì)線路上的開(kāi)關(guān)設(shè)備、變壓器等造成嚴(yán)重的熱和電動(dòng)力損壞。在 0.4KV 低壓側(cè)，短路故障同樣會(huì)危及到逆變器、配電柜等設(shè)備的安全。微機(jī)保護(hù)裝置可以在故障發(fā)生后的極短時(shí)間內(nèi)（通常在幾十毫秒內(nèi)）準(zhǔn)確判斷故障位置和類型，然后發(fā)出跳閘指令，將故障設(shè)備從系統(tǒng)中隔離出來(lái)，保護(hù)設(shè)備免受進(jìn)一步的損壞。

防止設(shè)備過(guò)載

分布式發(fā)電的輸出功率具有一定的波動(dòng)性。光伏輸出依賴于光照強(qiáng)度和溫度，燃?xì)獍l(fā)電則可能受到燃料供應(yīng)穩(wěn)定性和負(fù)荷需求變化的影響。當(dāng)發(fā)電功率超過(guò)設(shè)備的額定容量時(shí)，就會(huì)發(fā)生過(guò)載現(xiàn)象。微機(jī)保護(hù)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備的電流、功率等參數(shù)，當(dāng)檢測(cè)到過(guò)載時(shí)，通過(guò)調(diào)整控制策略或者觸發(fā)保護(hù)動(dòng)作，如限制功率輸出或者暫時(shí)切斷部分發(fā)電設(shè)備的連接，防止設(shè)備因長(zhǎng)時(shí)間過(guò)載運(yùn)行而縮短使用壽命或發(fā)生故障。例如，對(duì)于逆變器這種關(guān)鍵設(shè)備，過(guò)載可能導(dǎo)致其內(nèi)部電子元件過(guò)熱、老化加劇，微機(jī)保護(hù)能有效避免這種情況的發(fā)生。

二、確保電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行

保障電能質(zhì)量

新能源發(fā)電的間歇性和隨機(jī)性會(huì)對(duì)電網(wǎng)的電能質(zhì)量產(chǎn)生影響。分布式光伏發(fā)電在白天光照強(qiáng)烈時(shí)輸出功率大，陰天或夜晚則輸出功率驟降；燃?xì)獍l(fā)電在啟動(dòng)和停止過(guò)程中也會(huì)引起功率波動(dòng)。微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)中的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)模塊能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)電壓偏差、頻率偏差、諧波含量等電能質(zhì)量指標(biāo)。當(dāng)電壓波動(dòng)超出正常范圍時(shí)，微機(jī)保護(hù)可以控制無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)，或者調(diào)整發(fā)電設(shè)備的輸出功率，以維持電壓穩(wěn)定。在頻率方面，如果系統(tǒng)頻率偏離額定值，微機(jī)保護(hù)可以與分布式發(fā)電系統(tǒng)的控制系統(tǒng)協(xié)同工作，調(diào)整發(fā)電功率，確保電網(wǎng)頻率在合格范圍內(nèi)，從而提高整個(gè)并網(wǎng)供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量，滿足用戶對(duì)穩(wěn)定、高質(zhì)量電力的需求。

維持電網(wǎng)的穩(wěn)定性

在新能源并網(wǎng)供電系統(tǒng)中，分布式發(fā)電單元與電網(wǎng)相互作用。如果某個(gè)分布式發(fā)電單元發(fā)生故障，如光伏電站的逆變器突然故障導(dǎo)致輸出功率突變，可能會(huì)引發(fā)連鎖反應(yīng)，影響整個(gè)電網(wǎng)的穩(wěn)定性。微機(jī)保護(hù)能夠迅速檢測(cè)到這種功率突變，并采取相應(yīng)的保護(hù)措施，如在故障單元與電網(wǎng)之間快速斷開(kāi)連接，防止故障蔓延到電網(wǎng)的其他部分。同時(shí)，微機(jī)保護(hù)還可以與電網(wǎng)的自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)相結(jié)合，為調(diào)度中心提供實(shí)時(shí)的故障信息和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息，以便調(diào)度人員及時(shí)調(diào)整電網(wǎng)運(yùn)行方式，維持電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

三、符合電網(wǎng)接入要求與規(guī)范

滿足接入標(biāo)準(zhǔn)

電網(wǎng)公司對(duì)分布式發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)接入有嚴(yán)格的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求。其中，微機(jī)保護(hù)功能是重要的組成部分。例如，在 35KV - 0.4KV 的并網(wǎng)接口處，需要具備過(guò)流保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、接地保護(hù)等基本的微機(jī)保護(hù)功能。這些保護(hù)功能的參數(shù)設(shè)置必須符合電網(wǎng)的接入標(biāo)準(zhǔn)，以確保分布式發(fā)電系統(tǒng)在正常運(yùn)行和故障情況下都不會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成不良影響。只有安裝了符合要求的微機(jī)保護(hù)裝置，新能源發(fā)電系統(tǒng)才能夠順利通過(guò)電網(wǎng)公司的接入驗(yàn)收，合法地接入電網(wǎng)進(jìn)行發(fā)電和供電。

實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)交互

隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，電網(wǎng)對(duì)分布式發(fā)電系統(tǒng)的智能化管理要求越來(lái)越高。微機(jī)保護(hù)裝置可以具備通信功能，通過(guò)各種通信接口（如光纖、以太網(wǎng)等）與電網(wǎng)的監(jiān)控系統(tǒng)和調(diào)度中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。這使得電網(wǎng)能夠?qū)崟r(shí)獲取分布式發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括發(fā)電功率、設(shè)備狀態(tài)、保護(hù)動(dòng)作信息等，同時(shí)也可以向分布式發(fā)電系統(tǒng)發(fā)送控制指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)新能源并網(wǎng)供電系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和調(diào)度管理。例如，在電網(wǎng)負(fù)荷高峰時(shí)，調(diào)度中心可以通過(guò)微機(jī)保護(hù)裝置與發(fā)電系統(tǒng)的通信鏈路，要求分布式發(fā)電系統(tǒng)增加發(fā)電功率；在電網(wǎng)故障時(shí)，可以遠(yuǎn)程控制分布式發(fā)電系統(tǒng)的保護(hù)動(dòng)作和運(yùn)行模式，提高電網(wǎng)的整體運(yùn)行效率和可靠性。

四、提升經(jīng)濟(jì)效益

減少設(shè)備維修成本

由于微機(jī)保護(hù)能夠有效保護(hù)設(shè)備安全，減少設(shè)備故障的發(fā)生頻率，從而降低了設(shè)備維修和更換的成本。對(duì)于 35KV - 0.4KV 新能源并網(wǎng)供電系統(tǒng)中的大型設(shè)備，如變壓器、開(kāi)關(guān)柜等，其維修成本往往較高，而且設(shè)備故障還可能導(dǎo)致停電損失。通過(guò)微機(jī)保護(hù)裝置及時(shí)準(zhǔn)確地保護(hù)設(shè)備，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命，減少了因設(shè)備故障帶來(lái)的直接和間接經(jīng)濟(jì)損失。

優(yōu)化發(fā)電效率

微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)對(duì)發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行精確監(jiān)測(cè)和控制，有助于優(yōu)化發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。例如，在分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)中，通過(guò)微機(jī)保護(hù)對(duì)逆變器的控制，可以使其在不同的光照和負(fù)荷條件下保持最佳的轉(zhuǎn)換效率。在燃?xì)獍l(fā)電系統(tǒng)中，微機(jī)保護(hù)與發(fā)電設(shè)備的控制系統(tǒng)協(xié)同工作，可以根據(jù)燃料供應(yīng)和負(fù)荷需求，調(diào)整發(fā)電功率，提高燃料利用率，從而提升整個(gè)新能源并網(wǎng)供電系統(tǒng)的發(fā)電效率，增加發(fā)電收益。

五、產(chǎn)品選型

5.1選型表

5.2產(chǎn)品功能特點(diǎn)

5.2.1高性能的硬件平臺(tái)

裝置采用主頻為 168MHz 的處理器，16 位同步采樣 A/D，每周波 48 點(diǎn)高速采樣、實(shí)時(shí)并行計(jì)算；配置 512K 字節(jié) Flash、（192+4）K 字節(jié) Sram、外置 4M 字節(jié) NorFlash、外置512K 字節(jié) Sram，硬件資源充足，可靠性高。

5.2.2統(tǒng)一的硬件設(shè)計(jì)和完善的保護(hù)功能

裝置硬件包括電源模塊、CPU 模塊、開(kāi)入開(kāi)出模塊、控制回路模塊、模擬量采集、通訊模塊等采用模塊化設(shè)計(jì)，通用性強(qiáng)。在同一硬件平臺(tái)上針對(duì)不同對(duì)象進(jìn)行保護(hù)功能設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn) 35kV 及以下電壓等級(jí)的電力系統(tǒng)保護(hù)，適用于進(jìn)線、饋線、主變（一般容量 2000kVA以上）、配電變壓器（一般容量 2000kVA 以下）、高壓電動(dòng)機(jī)、高壓電容器、母聯(lián)、PT 等設(shè)備的保護(hù)和自動(dòng)控制功能。

5.2.3豐富的接口資源

12 路（可擴(kuò)展到 14 路）交流電壓/電流通道，測(cè)量三相電流、兩路零序電流、三相電壓、零序電壓、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電能、無(wú)功電能。保護(hù)電流的測(cè)量不僅反映基波，還可以通過(guò)邏輯可編程軟件增加測(cè)量 2~10 次諧波，具有帶諧波制動(dòng)的保護(hù)

功能。獨(dú)立操作回路，可自適應(yīng) 0.25~5A 開(kāi)關(guān)跳合閘電流；

2 路 4～20mA 直流模擬量變送輸出，可通過(guò)邏輯可編程軟件自定義變送量；

2 路直流測(cè)量功能，可選測(cè) 4-20mA、0-5V、0-100V、0-300V。

20 路有源開(kāi)關(guān)量輸入通道、10 路獨(dú)立無(wú)源開(kāi)關(guān)量輸出通道；

2 路 RS485 串行通訊接口，支持 IEC60870-5-103、Modbus-RTU 規(guī)約；

2 路以太網(wǎng)接口，支持 TCP IEC60870-5-103、TCP Modbus-RTU 規(guī)約；

綜上所述，在 35KV - 0.4KV 分布式光伏發(fā)電、燃?xì)獍l(fā)電等新能源并網(wǎng)供電系統(tǒng)中，微機(jī)保護(hù)在保護(hù)設(shè)備安全、確保電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行、符合電網(wǎng)接入要求以及提升經(jīng)濟(jì)效益等方面都具有不可替代的重要性。

審核編輯 黃宇