智能電網(wǎng)背景下繼電保護(hù)的新特征及發(fā)展趨勢

聶鋌

摘 要 繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)中的重要性是不言而喻的，伴隨著我國智能電網(wǎng)建設(shè)的飛速發(fā)展，給電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)帶來了越來越多的挑戰(zhàn)。本文分析了智能電網(wǎng)背景下二次繼電保護(hù)的新特征，介紹了未來繼電保護(hù)的發(fā)展方向，旨在為相關(guān)電力工作者提供借鑒。

關(guān)鍵詞 智能電網(wǎng) 繼電保護(hù) 數(shù)字化 網(wǎng)絡(luò)化

中圖分類號：TM774 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

隨著市場化改革的推進(jìn)、氣候變化的加劇，環(huán)境監(jiān)管要求日趨嚴(yán)格，可再生能源等分布式發(fā)電資源數(shù)量不斷增加，智能電網(wǎng)概念應(yīng)運而生，其目標(biāo)是利用先進(jìn)的技術(shù)容許綠色可再生能源順利接入電網(wǎng)，提高電力系統(tǒng)的能源轉(zhuǎn)換和傳輸效率，確保供電質(zhì)量和更高的可靠性。智能電網(wǎng)通常具有如下特點：自愈和自適應(yīng)；安全穩(wěn)定和可靠；兼容性；經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)，優(yōu)質(zhì)高效；與用戶友好互動。其中自愈和自適應(yīng)是要求可以實時掌控電網(wǎng)運行狀態(tài)，在盡量少的人為干預(yù)下實現(xiàn)快速隔離故障、自我恢復(fù)，避免大面積停電事故的發(fā)生。對繼電保護(hù)系統(tǒng)而言，就要求其能夠自動適應(yīng)一次系統(tǒng)因分布式能源接入而出現(xiàn)的多變的運行方式，更要求繼電保護(hù)系統(tǒng)自身出現(xiàn)隱藏故障時也能做到自診斷及自愈，以避免連鎖故障的發(fā)生。

1智能電網(wǎng)二次繼保的特征

1.1數(shù)字化

與傳統(tǒng)變電站綜合自動化系統(tǒng)相比，智能（數(shù)字化）變電站的測量輸入信號和斷路器控制信號都發(fā)生了很大變化，主要體現(xiàn)在傳統(tǒng)電磁式的電壓/電流互感器、斷路器被電子式互感器和智能開關(guān)所代替。電子式電流互感器大多是采用羅格夫斯基線圈將一次大電流轉(zhuǎn)換為二次弱電壓的模擬信號，并經(jīng)過高壓側(cè)信號處理變?yōu)閿?shù)字量經(jīng)光纖通道傳送給合并單元；而電子式電壓互感器，特別是高電壓等級的互感器，大多是采用電容式分壓技術(shù)將一次高電壓轉(zhuǎn)換為二次低電壓的模擬信號，然后基于相同原理，經(jīng)信號處理后到合并單元。

1.2網(wǎng)絡(luò)化

基于合并單元的測量信號數(shù)字傳輸和基于智能斷路器控制信號的數(shù)字傳輸為變電站的信息共享提供基礎(chǔ)。當(dāng)然就目前保護(hù)配置要求，同一間隔的保護(hù)裝置和合并單元采用點對點的直采模式，而不同間隔的保護(hù)裝置則可以采用基于SV（Sampled Values）網(wǎng)的網(wǎng)采模式。智能斷路器與保護(hù)裝置間既可以采用GOOSE（Generic Object Oriented Substation Event）網(wǎng)絡(luò)通信也可以采用點對點通信。相比較基于電纜的傳統(tǒng)變電站通信網(wǎng)絡(luò)，智能（數(shù)字化）變電站采用光纖通信，并建立了基于數(shù)字量傳輸?shù)腟V 網(wǎng)和GOOSE 網(wǎng)的變電站過程層網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了通信平臺的網(wǎng)絡(luò)化。

1.3標(biāo)準(zhǔn)化

智能變電站二次系統(tǒng)對自動化技術(shù)的要求越來越高，變電站中各種IED 的管理以及設(shè)備間的互聯(lián)就需要一種通用的通信方式來實現(xiàn)。IEC61850 提出了一種公共的通信標(biāo)準(zhǔn)，通過對設(shè)備的一系列規(guī)范化，使其通信交換過程處于一種標(biāo)準(zhǔn)化的輸入/輸出中，實現(xiàn)了系統(tǒng)的無縫連接。這種信息標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范直接克服了來自不同廠家的智能電子設(shè)備之間的信息交互問題。結(jié)合通信平臺的網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信息的應(yīng)用也使得智能變電站繼電保護(hù)和控制裝置真正能夠達(dá)到協(xié)同互操作的目的。

1.4廣域化

隨著電力系統(tǒng)調(diào)度光纖通信網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模建設(shè)，光纖通信技術(shù)被廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)廣域通信中。目前，我國高壓系統(tǒng)站間通信基本上采用基于OPGW 或ADSS的光纖通信，并采用SDH 環(huán)網(wǎng)制式，已形成以光纖通信為主、結(jié)合載波、微波等方式的電力系統(tǒng)通信骨干網(wǎng)絡(luò)，而基于光纖通信的WAMS 工程應(yīng)用也為廣域通信系統(tǒng)的構(gòu)建提供技術(shù)支持。

2 繼電保護(hù)發(fā)展趨勢

2.1安穩(wěn)及自動化裝置性能

現(xiàn)行的電網(wǎng)廣域監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)運用在智能電網(wǎng)中，不僅使整個電網(wǎng)的共享信息的自我保護(hù)能力有很大提高，而且使其具備緊急控制功能。因此，智能電網(wǎng)可以利用已建成的網(wǎng)絡(luò)，提高敏感性能不強的后備保護(hù)的速動性，并使安全的自動設(shè)備改變現(xiàn)有的動作設(shè)置原則，使其更快速動，降低故障對電網(wǎng)的沖擊。甚至使很多保護(hù)的動作時間都變得更高效可靠。安穩(wěn)及自動化裝置在可靠判斷系統(tǒng)故障后，以最快的速度的按動作設(shè)置出口，隔離故障，并避免更大的惡性事故如發(fā)電網(wǎng)崩潰等的出現(xiàn)。

2.2網(wǎng)絡(luò)化的二次繼保的在線整定

智電變電站的在實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化、準(zhǔn)確化后，實現(xiàn)了智能設(shè)備與維護(hù)人員的互動能力，具備在線整定功能。對二次繼保而言，網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)確化的變電站的改變有三個：一個是數(shù)據(jù)的傳輸，各種的電氣量控制信息從原來的二次電纜改為了光纖電纜及網(wǎng)線通道；二是數(shù)據(jù)的采集，由于共享數(shù)據(jù)網(wǎng)的存在，所轄系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備元件的電氣量二次繼保定值都可在線采集；三是在線整定，對于開放在線整定權(quán)限的二次繼保設(shè)備可以遠(yuǎn)程整定，如調(diào)度可以遠(yuǎn)程報退線路的軟壓板，系統(tǒng)運行方式改變時可以遠(yuǎn)程修改定值。

3 總結(jié)

智能電網(wǎng)的建設(shè)是電力系統(tǒng)的一次重要變革，是電網(wǎng)未來的發(fā)展方向。對于智能電網(wǎng)系統(tǒng)而言，繼電保護(hù)裝置就像是促使其正常工作的保障。不及能夠及時發(fā)現(xiàn)其中存在的問題，解決產(chǎn)生的故障；還能夠通過裝置迅速的對電力系統(tǒng)元件中產(chǎn)生故障進(jìn)行及時的反映，以實現(xiàn)電力系統(tǒng)發(fā)生的各種故障的迅速與正確的隔離，以實現(xiàn)大面積地區(qū)停電事故的避免，確保電力系統(tǒng)安全和穩(wěn)定運行。

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