試述智能電網(wǎng)環(huán)境下的繼電保護

李彬

摘 要：我國電網(wǎng)現(xiàn)在向智能化電網(wǎng)一步步發(fā)展，從而保證對新能源的充分配置與利用，確保智能電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行便對電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)和管理水平提出了更高的要求。因此，本文首先介紹了智能電網(wǎng)的系統(tǒng)組成，闡述了智能電網(wǎng)下的繼電保護關(guān)鍵技術(shù)，并提出了繼電保護的變革與發(fā)展。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；繼電保護；組成；關(guān)鍵技術(shù)

引言

隨著我國經(jīng)濟與科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，現(xiàn)代化智能電網(wǎng)已經(jīng)逐步取代傳統(tǒng)電網(wǎng)，為我國電力系統(tǒng)更好更快地運行作出了巨大貢獻(xiàn)。傳統(tǒng)的繼電保護技術(shù)已經(jīng)不能滿足智能電網(wǎng)繼電保護發(fā)展的需求，并且部分繼電保護人員原有的專業(yè)技能也有待提升，因此，新時期的繼電保護面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。2009年，國家電網(wǎng)公司首次發(fā)布了“堅強智能電網(wǎng)”的發(fā)展計劃，這標(biāo)志著我國正式開啟了智能電網(wǎng)的規(guī)劃與建設(shè)進程。智能電網(wǎng)的進一步規(guī)劃和建設(shè)，給電力系統(tǒng)運行環(huán)境帶來了越來越大的影響，我國智能電網(wǎng)環(huán)境下的繼電保護面臨著新的機遇與挑戰(zhàn)。

1智能電網(wǎng)的系統(tǒng)組成

電網(wǎng)技術(shù)體系、電網(wǎng)基礎(chǔ)體系、電網(wǎng)規(guī)范體系以及智能服務(wù)等四各個體系，是智能電網(wǎng)的重要系統(tǒng)組成部分。具有先進的控制、通信、信息的電網(wǎng)技術(shù)體系，旨在為智能電網(wǎng)提供可靠的技術(shù)支撐，達(dá)到電網(wǎng)的智能化作用。電網(wǎng)基礎(chǔ)體系是確保智能電網(wǎng)安全可靠的物質(zhì)載體基礎(chǔ)。建設(shè)智能電網(wǎng)的一個重要的制度保障，電網(wǎng)規(guī)范體系包括技術(shù)和管理兩方面的各項規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、各項指標(biāo)的認(rèn)證和評估體系。智能服務(wù)體系的主要作用就是保障智能電網(wǎng)的高效、經(jīng)濟運行，達(dá)到實現(xiàn)社會能源與資源的最大化效用，努力為用戶提供增值和智能服務(wù)。

2繼電保護在智能電網(wǎng)環(huán)境下的關(guān)鍵技術(shù)

繼電保護裝置在電網(wǎng)系統(tǒng)中的作用主要就是檢測電網(wǎng)系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備，實現(xiàn)電力網(wǎng)絡(luò)，繼電保護裝置未來將會向計算機化、網(wǎng)絡(luò)化以及智能化的方向發(fā)展，將會成為集保護、控制、檢測與通信一體的系統(tǒng)。智能電網(wǎng)的繼電保護技術(shù)主要有三大核心技術(shù)，包括關(guān)于保護技術(shù)、保護系統(tǒng)重構(gòu)技術(shù)以及智能設(shè)備。以下就這幾個方面的技術(shù)進行簡要分析。

2.1廣域保護技術(shù)分析

廣域保護技術(shù)的原理就是以子集為單位的電網(wǎng)運行障礙分析和處理，以域為范圍采集的子集繼電保護信息，進行詳細(xì)的分析與判斷，通過一定的技術(shù)判斷出電網(wǎng)故障的主要原因，為后期采取措施提供依據(jù)，主要適用在電力網(wǎng)絡(luò)子集中。該技術(shù)主要分為兩大內(nèi)容，第一，安全自動控制技術(shù)。安全自動控制技術(shù)主要針對的就是電網(wǎng)的故障處理，給電網(wǎng)自身產(chǎn)生的故障提供多種解決方案。另一種就是繼電保護技術(shù)，其作用就是能夠診定并配合復(fù)雜的電網(wǎng)故障問題，進行根治，最終消除故障提高電網(wǎng)的自身繼電保護適應(yīng)能力。

2.2保護系統(tǒng)重構(gòu)技術(shù)分析

電網(wǎng)的智能化發(fā)展要求繼電保護必須具有很強的自適應(yīng)能力，能夠適應(yīng)電網(wǎng)的運行方式與結(jié)構(gòu)變化帶來的影響。而在這一方面，智能電網(wǎng)環(huán)境下對于繼電保護的要求必須要有重構(gòu)的功能與自我診斷、自我修復(fù)等功能。譬如說，如果在電網(wǎng)運行過程中，繼電保護裝置有元件失靈的情況時，智能電網(wǎng)能通過一定的技術(shù)自動尋找到替換元件，并及時恢復(fù)繼電保護狀態(tài)。這種技術(shù)是傳統(tǒng)繼電保護所缺乏的，所以針對繼電保護技術(shù)的自適應(yīng)能力要求，必須研究新的重構(gòu)繼電保護系統(tǒng)。

2.3智能設(shè)備以及信息的電子傳感器技術(shù)

智能電網(wǎng)系統(tǒng)中存在著一個智能的控制設(shè)備，這種設(shè)備能夠控制智能設(shè)備系統(tǒng)中的元器件，與此同時，該設(shè)備還具有覆蓋面廣的特點。不僅覆蓋了包括電網(wǎng)發(fā)電、輸電等環(huán)節(jié)，更包含了變電、配電以及用電幾個環(huán)節(jié)。而新型的電子傳感器則是智能感應(yīng)器的一種，在智能電網(wǎng)環(huán)境下，在智能運行設(shè)備上安裝這種電子傳感器，實現(xiàn)了對電網(wǎng)數(shù)據(jù)信息的實時收集，為智能電網(wǎng)的運行狀態(tài)分析及評估提供依據(jù)，同時。也是給電網(wǎng)的維護檢修提供精確參數(shù)的設(shè)備，有利于大規(guī)模提升繼電保護系統(tǒng)的性能。

3智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護的變革與發(fā)展

3.1網(wǎng)絡(luò)化

隨著我國數(shù)字化變電站大規(guī)模建設(shè)與廣泛應(yīng)用，智能電網(wǎng)環(huán)境下的繼電保護也正朝網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，出現(xiàn)了巨大的變革與進步。主要體現(xiàn)在：（1）實現(xiàn)了信息共享。變電站的網(wǎng)絡(luò)化促進了繼電保護信息的共享，變電站所有設(shè)備都緊密相連，使得繼電保護范圍大大拓展。（2）信息傳遞更加準(zhǔn)確及時。在網(wǎng)絡(luò)化的環(huán)境下，繼電保護人員可以通過數(shù)字接口及時、準(zhǔn)確地傳輸繼電保護信息，更好地監(jiān)控整個智能電網(wǎng)，從而有效提高電網(wǎng)運行效率與準(zhǔn)確性。

3.2數(shù)字化

目前，數(shù)字化是智能電網(wǎng)最大的特點，其主要表現(xiàn)在以下2個方面：（1）測量手段數(shù)字化，其主要通過各種數(shù)字接口與電子互感器實現(xiàn)；（2）信息傳輸數(shù)字化，傳統(tǒng)電網(wǎng)通過電纜傳輸狀態(tài)量和模擬量信息，而智能電網(wǎng)則通過光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)字信息。電子互感器體積小、絕緣性好，主要是利用光電轉(zhuǎn)換技術(shù)進行測量，這就拓寬了信號傳輸頻帶，增強了暫態(tài)性能，并且消除了傳統(tǒng)互感器的測量誤差，保障了測量的準(zhǔn)確性，同時降低了互感器的故障發(fā)生率。未來繼電保護發(fā)展過程中，應(yīng)進一步簡化其輔助功能，利用數(shù)字化傳感器提高繼電保護水平，以便更好地與智能電網(wǎng)的進一步建設(shè)和發(fā)展相配合。

3.3輸電靈活化

智能電網(wǎng)的智能化主要表現(xiàn)為它在很大程度上提高了輸電效率，使得整個電力系統(tǒng)可以得到更加靈活、有效的控制，這是由于在智能電網(wǎng)中應(yīng)用了靜止無功補償器、電能質(zhì)量控制裝置等先進裝備，有效地控制了電能質(zhì)量和系統(tǒng)潮流。同時，交直流混合輸電技術(shù)在我國也得到了發(fā)展和應(yīng)用，在增加電網(wǎng)中可控電力元件數(shù)量的基礎(chǔ)上，提高了輸電的靈活性。相比于傳統(tǒng)電網(wǎng)，智能電網(wǎng)主要采用電力電子元件，兩者差別明顯，這也對智能電網(wǎng)環(huán)境下的繼電保護帶來了巨大的影響。

3.4廣域化

近年來，廣域保護成為繼電保護技術(shù)研究的熱點。傳統(tǒng)的繼電保護僅僅能夠利用單端量和雙端量采集信息，而廣域保護可采集多點、多類型信息，實現(xiàn)對繼電保護的控制，最終作用于告警或跳閘。廣域保護有3種模式，分別是集中式、分布式以及站域集中與分布相配合模式。其能夠更加全面地檢測故障，從而更好地適應(yīng)電力系統(tǒng)運行方式的變化，降低繼電保護裝置對于保護整定值的依賴性，并有效地提高系統(tǒng)應(yīng)對振蕩、過負(fù)荷等不安全狀態(tài)的能力。隨著信息化技術(shù)的快速發(fā)展，我國很多地區(qū)正大力建設(shè)PUM和WAMS網(wǎng)絡(luò)，并有了初步的成果。WAMS網(wǎng)絡(luò)將成為智能電網(wǎng)控制環(huán)節(jié)的重要組成部分，其包含的廣域性能改善繼電保護設(shè)備的性能，提升智能電網(wǎng)中繼電保護裝置的安全可靠性。

3.5整定自動化

傳統(tǒng)電網(wǎng)中繼電保護只針對被保護的線路，保護范圍小而有限，并且保護整定值也因為保護的局限性存在一定的偏差，導(dǎo)致繼電保護存在缺陷和不足。而智能電網(wǎng)中的繼電保護則有效地將整個電力系統(tǒng)內(nèi)被保護的線路和相關(guān)設(shè)備聯(lián)系在一起，對系統(tǒng)中各部分的運行信息進行整合，擴大了保護范圍，實現(xiàn)了保護的分布協(xié)同，提高了繼電保護的實時性與準(zhǔn)確性。

結(jié)語

總之，智能電網(wǎng)的建設(shè)是電力系統(tǒng)的一次重要變革，是未來電網(wǎng)發(fā)展方向。在智能電網(wǎng)環(huán)境中，新一代的繼電保護裝置提高了裝置的性能，為信息的傳輸提供了便利的條件，智能電網(wǎng)推動了繼電保護的發(fā)展，使繼電保護向著網(wǎng)絡(luò)化、信息化和通信一體化發(fā)展。繼電保護的傳統(tǒng)技術(shù)在智能電網(wǎng)壞境下有明顯的不足，還有許多問題需要改善，但是經(jīng)過專業(yè)技術(shù)人員的不斷探索與創(chuàng)新繼電保護技術(shù)將適應(yīng)電網(wǎng)需要逐步向智能化發(fā)展，跟進電網(wǎng)建設(shè)步伐，為智能電網(wǎng)建設(shè)與發(fā)展保駕護航。

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