論智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護(hù)技術(shù)的變革與提升

范海波+尤玉新+孟祥龍

【摘要】繼電保護(hù)設(shè)備是維護(hù)整個(gè)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要組成部分，對(duì)變電站的繼電保護(hù)配置的設(shè)計(jì)研究，維護(hù)整個(gè)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行是相關(guān)工作人員的首要研究課題。本文將簡(jiǎn)要概述繼電保護(hù)的概念，對(duì)繼電保護(hù)的現(xiàn)狀進(jìn)行描述并闡述繼電保護(hù)的核心技術(shù)。論述智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護(hù)技術(shù)的變革與提升，對(duì)繼電保護(hù)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的重要作用和意義作簡(jiǎn)要闡述。

【關(guān)鍵詞】繼電保護(hù) 構(gòu)成核心 變革與提升

繼電保護(hù)是指采用自動(dòng)化的措施和設(shè)備保護(hù)電力系統(tǒng)及設(shè)備。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷快速發(fā)展，電網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，繼電保護(hù)逐漸顯示其必要性。計(jì)算機(jī)與繼電保護(hù)相結(jié)合在計(jì)算機(jī)行業(yè)快速發(fā)展的大趨勢(shì)下應(yīng)運(yùn)而生，這一結(jié)合很大程度上推動(dòng)了供電企業(yè)的繼電保護(hù)技術(shù)。

一、我國(guó)繼電保護(hù)現(xiàn)狀

隨養(yǎng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各類(lèi)用電設(shè)備急劇增加，電網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，繼電保護(hù)技術(shù)也隨之日益發(fā)展。繼電保護(hù)與前沿技術(shù)相結(jié)合，尤其是計(jì)算機(jī)在繼電保護(hù)中大量普及，使得電力企業(yè)能夠利用計(jì)算機(jī)的數(shù)學(xué)運(yùn)算能力和邏輯處理能力，從而提高安全保護(hù)的能力。更重要的是，隨之計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人工智能等先進(jìn)技術(shù)也取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)是一種普遍的離散控制，分布于系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，而對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行判斷，是實(shí)現(xiàn)保護(hù)止確動(dòng)作的關(guān)鍵。由于人工智能的邏輯思維和快速處理能力，人工智能己經(jīng)成為狀態(tài)評(píng)估的重要工具，越來(lái)越多的應(yīng)用與電力系統(tǒng)的多個(gè)方而，特別是繼電保護(hù)方而。相比于人工操作，人工智能具有更強(qiáng)的靈敏性和速動(dòng)性。不可否認(rèn)的是，在可靠性方而，人工智能仍能還有很大的進(jìn)步空間。另一方而，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作為新時(shí)代信息處理和數(shù)據(jù)通信工具己成為信息時(shí)代的技術(shù)支柱，將其與繼電保護(hù)相結(jié)合是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的重要保證。應(yīng)用了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)使每個(gè)保護(hù)單元都能共享安全系統(tǒng)的運(yùn)行和故障信息的數(shù)據(jù)，使得各個(gè)保護(hù)單元在分析這些休息和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上協(xié)調(diào)動(dòng)作。目前來(lái)看繼電保護(hù)的網(wǎng)絡(luò)化己經(jīng)開(kāi)始實(shí)施，但是還處于起步階段，要實(shí)現(xiàn)我國(guó)繼電保護(hù)的全而網(wǎng)絡(luò)化，還需要廣大技術(shù)人員的不懈努力。

二、智能電網(wǎng)繼電保護(hù)的核心技術(shù)

智能電網(wǎng)的建設(shè)具有劃時(shí)代的意義，它的出現(xiàn)使得我國(guó)電網(wǎng)技術(shù)有了很大的突破，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。繼電保護(hù)主要有以下幾種核心技術(shù)：

（1）廣域保護(hù)技術(shù)。傳統(tǒng)的繼電保護(hù)幾乎沒(méi)有自適應(yīng)判斷能力和保護(hù)能力。隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)，“廣域保護(hù)”這個(gè)詞逐漸被人們所認(rèn)知。廣域保護(hù)是指指定一個(gè)子域作為分析的單位，采集該子域的繼電保護(hù)信息，并進(jìn)行域內(nèi)和域外的綜合判定。目前，廣域保護(hù)技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，主要分為繼電保護(hù)和安全自動(dòng)化控制，繼電保護(hù)可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化保護(hù)配合、縮短保護(hù)動(dòng)作時(shí)間等目的。

（2）保護(hù)重構(gòu)技術(shù)。智能電網(wǎng)中，保護(hù)重構(gòu)技術(shù)是一項(xiàng)全新的繼電保護(hù)技術(shù)，繼電保護(hù)系統(tǒng)的重構(gòu)應(yīng)滿(mǎn)足下述原則：一是功能完整性。通常重構(gòu)后的繼電保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到或超過(guò)原有的保護(hù)系統(tǒng)的功能，同時(shí)允許緊急情況下對(duì)某些功能（例如保護(hù)動(dòng)作速度、選擇性）的降階或解除，以滿(mǎn)足系統(tǒng)最低安全指標(biāo)。二是重構(gòu)的快速性。由于一次系統(tǒng)一刻也不能脫離繼電保護(hù)，因此繼電保護(hù)系統(tǒng)自身的重構(gòu)應(yīng)快速有效。在有多套保護(hù)需要重構(gòu)時(shí)應(yīng)在維持最低功能的前提下選擇分步實(shí)施或同時(shí)實(shí)施策略。三是重構(gòu)的可靠性。繼電保護(hù)重構(gòu)時(shí)要重新選擇設(shè)備組合，所構(gòu)建的新系統(tǒng)必須保證可靠性指標(biāo)滿(mǎn)足要求。四是重構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性。繼電保護(hù)系統(tǒng)的重構(gòu)需要對(duì)設(shè)備資源進(jìn)行重新劃分，因此在保證可靠性的同時(shí)應(yīng)盡量減少對(duì)資源的占用。

三、智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護(hù)技術(shù)的變革與提升

智能電網(wǎng)的規(guī)劃與發(fā)展對(duì)電能傳輸?shù)奶攸c(diǎn)產(chǎn)生了巨大的影響，數(shù)字化和信息化使智能電網(wǎng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)產(chǎn)生了十分大的區(qū)別，因此，繼電保護(hù)技術(shù)也要隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展而發(fā)展。

（1）向數(shù)字化方向發(fā)展。由于互感器故障的減少，我們不用再考慮由互感器故障所引起的回路接地和回路斷線等故障，利用數(shù)字化的傳感器，能夠提高繼電保護(hù)的整體性能，使所有的輔助功能得到簡(jiǎn)化，來(lái)提高繼電保護(hù)水平，為我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)提供先進(jìn)的繼電保護(hù)技術(shù)。

（2）向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。 作為智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵，網(wǎng)絡(luò)化的繼電保護(hù)裝置可以有效提高智能電網(wǎng)的運(yùn)行效率，電力管理者能夠通過(guò)數(shù)字接口向繼電保護(hù)裝置發(fā)送控制信息，來(lái)對(duì)整個(gè)智能電網(wǎng)進(jìn)行自動(dòng)化的全操控。與此同時(shí)，還能將智能電網(wǎng)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合在一起，讓用戶(hù)利用網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)繼電保護(hù)裝置的配置，使繼電保護(hù)裝置的可操控性得到明顯提高。

（3）向協(xié)同保護(hù)方向發(fā)展。傳統(tǒng)保護(hù)僅能夠?qū)Χㄖ颠M(jìn)行自整定保護(hù)，同時(shí)還要結(jié)合被保護(hù)線路的運(yùn)行狀態(tài)。智能電網(wǎng)的出現(xiàn)使得這種保護(hù)技術(shù)得到了全面提升，繼電保護(hù)能對(duì)基于全網(wǎng)信息的保護(hù)狀態(tài)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化配置和整定，使整個(gè)繼電保護(hù)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)互相保護(hù)，使傳統(tǒng)的分散式獨(dú)立保護(hù)轉(zhuǎn)變?yōu)閰f(xié)同保護(hù)模式。

（4）應(yīng)用新原理與新技術(shù)。智能電網(wǎng)中風(fēng)能、太陽(yáng)能和生物能等新型能源的隨機(jī)接人，會(huì)給電網(wǎng)運(yùn)行的安全性帶來(lái)一定的挑戰(zhàn)；同時(shí)，在智能電網(wǎng)背景下，更加快捷、靈活的調(diào)度方式將實(shí)現(xiàn)對(duì)電能傳輸方式和潮流方向的靈活調(diào)整；以電力電子控制為依托的電網(wǎng)靈活控制方式將取代傳統(tǒng)電網(wǎng)的故障暫態(tài)特征。因此，應(yīng)用和以上變化相適應(yīng)的繼電保護(hù)新原理和新技術(shù)，將是未來(lái)繼電保護(hù)發(fā)展的主導(dǎo)方向，同時(shí)也是相關(guān)研究的關(guān)鍵課題。

四、繼電保護(hù)在智能電網(wǎng)中的重要作用和意義

目前，我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)正處在高速發(fā)展中，對(duì)電力的需求也越來(lái)越大，電力供應(yīng)企業(yè)正承受著前所未有的壓力，很多人口密集的城市和地區(qū)都出現(xiàn)了供電危機(jī)現(xiàn)象。為了使電力供應(yīng)緊張的現(xiàn)象得以緩解，企業(yè)不得不采取措施，進(jìn)行停電和限電，同時(shí)加強(qiáng)了對(duì)智能電網(wǎng)電力系統(tǒng)安全的維護(hù)力度。作為電力系統(tǒng)的第一道防御手段，繼電保護(hù)技術(shù)可以有效地保障電網(wǎng)的安全運(yùn)行，一旦電網(wǎng)中存在故障，繼電保護(hù)裝置就能在第一時(shí)間內(nèi)將出現(xiàn)故障的設(shè)備自動(dòng)切除，同時(shí)發(fā)出預(yù)警信號(hào)，使工作人員能夠在第一時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)故障，采取有效措施進(jìn)行解決，從而最大程度地降低了由電網(wǎng)故障造成的企業(yè)損失。因此，繼電保護(hù)在智能電網(wǎng)中有著重要的作用和意義，企業(yè)應(yīng)當(dāng)大力發(fā)展和研究這項(xiàng)技術(shù)，以保證智能電網(wǎng)運(yùn)行的安全性。

總之，經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的基礎(chǔ)必定擴(kuò)大了許多工廠對(duì)電力的需求，電力系統(tǒng)所承受的壓力也會(huì)越來(lái)越大，因而，電力系統(tǒng)的保護(hù)工作就成為了許多電力公司的首要任務(wù)。繼電保護(hù)技術(shù)在智能電網(wǎng)電力系統(tǒng)的保護(hù)工作中取得了很大的成效，許多供電企業(yè)都在增強(qiáng)繼電保護(hù)技術(shù)的研發(fā)力度，爭(zhēng)取在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上做的越來(lái)越好，繼電保護(hù)技術(shù)將會(huì)被廣泛的應(yīng)用到大部分的供電企業(yè)中。