智能電網(wǎng)發(fā)展環(huán)境下的繼電保護新技術(shù)

文芳

摘要：近年來，隨著我國工業(yè)的發(fā)展，在電力系統(tǒng)穩(wěn)定性、靈活性以及智能化的研究也在逐漸的深入。一直以來，繼電保護技術(shù)都為促進電力系統(tǒng)的安全有效運行提供了重要的保障，并且隨著新時期智能電網(wǎng)的建設(shè)發(fā)展，繼電保護技術(shù)的發(fā)展方向也逐漸開始轉(zhuǎn)向保護、控制、測量、計算機化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化以及數(shù)據(jù)通信一體化，從而有效促進了電力企業(yè)的經(jīng)濟效益方面的提高，推動了企業(yè)的電網(wǎng)現(xiàn)代化的發(fā)展進程。我國的傳統(tǒng)電網(wǎng)中，繼電保護的電源點潮流流向是固定的，其輸出本策的電氣量主要包括三相的電流和電壓，這種工作模式下容易由于不合理操作而導(dǎo)致相關(guān)性能難以正常發(fā)揮。傳統(tǒng)電網(wǎng)中的繼電保護由于缺乏傳感及智能設(shè)備，因此對外界的監(jiān)測和觀察不能持續(xù)，在面臨突發(fā)事件、自然災(zāi)害以及極端氣候等嚴重的外界干擾時不能實現(xiàn)自動預(yù)警，抗干擾能力較低。除此之外，智能電網(wǎng)的信息化程度比較低，對電價信息的收集不夠全面，用戶難以積極參與電價的定制，電價定制缺乏透明性和公平性。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；繼電保護；新能源；電流互感器；元件

中圖分類號： TM774文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）02（b）-0000-00

1智能電網(wǎng)相關(guān)概述

智能電網(wǎng)也就是我們所說的電網(wǎng)的智能化，它的本質(zhì)就是能源替代和兼容利用，主要是以建立在集成的高速雙向通信物理網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，創(chuàng)建開放系統(tǒng)，組織各級電網(wǎng)進行協(xié)調(diào)發(fā)展，整介系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，并將先進的傳感測量技術(shù)、信息技術(shù)、計算機技術(shù)以及先進的決策支持系統(tǒng)納入應(yīng)用范疇內(nèi)，通過這種方式而使電網(wǎng)系統(tǒng)具有自動化、互動性、智能化以及高度集成等特點，，有助于電網(wǎng)運行和管理的優(yōu)化，從而實現(xiàn)電網(wǎng)的安全、可靠運行。除此之外，智能電網(wǎng)還具有強大的電力輸送功能更，和智能化的運作平臺，不僅能夠為供電的安全性和可靠性提供保障，同時還可以對用戶的接入和退出進行靈活、及時的調(diào)整，除此之外還可以實現(xiàn)用戶、電源以及電網(wǎng)信息的共享，并且信息也是公開透明的[1]。智能電網(wǎng)的支撐技術(shù)主要包括六個系統(tǒng)：一是，靈活的網(wǎng)絡(luò)拓撲系統(tǒng)；二是，高度集成的通信系統(tǒng)；三是，發(fā)達的傳感和測量系統(tǒng)；四是，實時運行決策系統(tǒng)；五是，快速故障診斷和排除系統(tǒng)；六是，新型繼電保護系統(tǒng)。智能電網(wǎng)的發(fā)展和應(yīng)用，實現(xiàn)了當(dāng)電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生故障時恢復(fù)供電的時間為最短，這樣可以使供電故障對社會生活的影響控制在最小范圍，降低到最小程度。

2智能電網(wǎng)發(fā)展環(huán)境下的繼電保護新技術(shù)

2.1可再生能源并網(wǎng)

具有清潔、高效、可再生等特點的新能源的大規(guī)模接入是智能電網(wǎng)發(fā)展的一個突出特征，其中風(fēng)電、光伏、新型儲能是最具代表性的幾種能源，應(yīng)用較為廣泛，且前景較好。但是從現(xiàn)階段新能源的應(yīng)用狀況來看，仍然在電能質(zhì)量、電網(wǎng)運行、故障電流等方面存在一定的問題，這主要是由于來源不穩(wěn)定、并網(wǎng)技術(shù)不成熟等原因引起的。我們以風(fēng)電為例，將其接入電網(wǎng)后可能會出現(xiàn)保護誤動或者電流保護II段拒動問題的出現(xiàn)，這主要是由于風(fēng)電接入電網(wǎng)系統(tǒng)之后，會對電網(wǎng)的電流產(chǎn)生影響，主要表現(xiàn)為兩個現(xiàn)象，一是，給接入點上游帶來分支電流，二是，給接入點下游電流保護帶來助增電流，從而導(dǎo)致上述問題的發(fā)生。除此之外，如果風(fēng)機接入點相鄰饋線存在故障，那么也有引起保護反向誤動問題的風(fēng)險[2]。而故障電流產(chǎn)生的規(guī)律以及特點與風(fēng)機的工作狀態(tài)、接入類型以及控制策略等都有密切的聯(lián)系。 電網(wǎng)的潮流分布和短路電流特征的復(fù)雜性也要求風(fēng)電接入必須要有繼電保護裝置對其進行優(yōu)化，從而使小短路電流產(chǎn)生較大的系統(tǒng)阻抗，增強電流互感器的額定電流，在這種情況下，就要選擇那些有較大變化的電流互感器來為電網(wǎng)提供保護。

2.2超高壓交直流混聯(lián)

根據(jù)我國的電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)需要進行進一步的完善，其中繼電保護技術(shù)必須要具有更強的分流處理能力。究其原因主要有兩個方面。一是，電網(wǎng)發(fā)生故障時，電網(wǎng)非周期分量會由于電壓等級的升高而變慢，暫態(tài)特性的復(fù)雜性也會增強，同時還會帶來巨大的諧波分量，在這種情況下就要求互感器要具有更強的性能和更好的濾波和直流分量處理，以為電網(wǎng)安全提供保護[3]。另一方面，高壓交直流混聯(lián)會引起一系列的電容電流問題、交直流互聯(lián)暫態(tài)特性與計算誤差問題以及同桿雙回線路的零序互感和跨線故障問題等，這些都要求繼電保護設(shè)備必須要進行特殊處理[4]。另外，電網(wǎng)暫態(tài)特性日益復(fù)雜，也使內(nèi)部故障與勵磁涌流的區(qū)分更加復(fù)雜，加大了繼電保護內(nèi)部使用諧波判據(jù)的難度。

2.3大量電子元件的應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的進步，各種各樣的電子元件迅速的開發(fā)并投入市場。再加上隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的逐步完善，可控串補、換流器、無功補償器以及潮流控制器等大量電力電子元件開始在智能電網(wǎng)中得到廣泛的應(yīng)用。通過這些元件的應(yīng)用，電能的質(zhì)量得到了有效的提高和改善，同時也有效促進了控制策略靈活性的提高，從根本上改變了電網(wǎng)的運行特性。但是，從另一個角度來看，電力電子元件器件的開關(guān)頻率的提高會導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)大量的諧波，除此之外，光伏并網(wǎng)以及直流輸電等也與繼電保護設(shè)備存在協(xié)調(diào)問題[5]。在這種情況下，就要求繼電保護在設(shè)計額時候必須要對電力電子元件所帶來的諧波影響因素進行充分的考慮，以確保智能電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。

3結(jié)語

總的來說，我國電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)的發(fā)展可分為四個階段：第一個階段是電磁型，第二個階段是晶體管型，第三個階段是集成電路型，第四個階段是微機型保護。隨著我國對智能電網(wǎng)投入的不斷加大，繼電保護技術(shù)是電力系統(tǒng)中的首要防御手段，因此需要更高的技術(shù)來為其安全提供保障。在智能電網(wǎng)發(fā)展背景下，繼電保護也在不斷的探索進步，并具有非常廣闊的發(fā)展空間和發(fā)展前景。

參考文獻

[1]陳新，呂飛鵬，蔣科等.基于多代理技術(shù)的智能電網(wǎng)繼電保護在線整定系統(tǒng)[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2010，38（18）：167-173.

[2]張保會，郝治國，Zhiqian BO等.智能電網(wǎng)繼電保護研究的進展（一）——故障甄別新原理[J].電力自動化設(shè)備，2010，30（1）：1-6.

[3]郝文斌，洪行旅.智能電網(wǎng)地區(qū)繼電保護定值整定系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2011，39（2）：80-82，87.