智能電網(wǎng)環(huán)境下的繼電保護(hù)

鄭少恒

摘 要：隨著智能電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模的日益擴(kuò)大，智能電網(wǎng)已經(jīng)成為我國(guó)電力技術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì)。繼電保護(hù)作為電力系統(tǒng)的第一道防線，在智能電網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)影響下繼電保護(hù)技術(shù)也在不斷地發(fā)展與創(chuàng)新。本文基于智能電網(wǎng)視角分析繼電保護(hù)技術(shù)，以期為構(gòu)建安全可靠的繼電保護(hù)體系提供建議對(duì)策。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng) 繼電保護(hù) 可靠性

中圖分類號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）11（b）-0046-02

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與科技技術(shù)的發(fā)展，作為支撐經(jīng)濟(jì)發(fā)展的電力系統(tǒng)隨著智能技術(shù)的發(fā)展而實(shí)現(xiàn)了智能化操作管理。例如：電力傳感測(cè)量技術(shù)、IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施等都為智能化電網(wǎng)建設(shè)提供了基礎(chǔ)。當(dāng)前我國(guó)正處于智能電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵時(shí)期，提高智能化操作對(duì)于提高用戶滿意度具有積極意義。繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)的第一道防護(hù)，能夠及時(shí)有效地對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)與保護(hù)，因此，基于智能電網(wǎng)建設(shè)步伐的加快，推動(dòng)繼電保護(hù)技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展是當(dāng)前電力改革建設(shè)的重要內(nèi)容。

1 智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護(hù)的意義

隨著城市建設(shè)步伐的加快以及電力行業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的實(shí)施，電力企業(yè)面臨的用電壓力越來(lái)越大，因此，如何構(gòu)建安全高效的電力網(wǎng)絡(luò)體系是當(dāng)前電力企業(yè)深化改革的重要內(nèi)容。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用，我國(guó)電力智能化水平越來(lái)越高，尤其是“十三五”規(guī)劃明確提出我國(guó)要加大智能電網(wǎng)的建設(shè)力度。實(shí)踐證明智能電網(wǎng)的建設(shè)無(wú)論對(duì)于電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行還是優(yōu)化配置電力資源配置都具有重要的意義。繼電保護(hù)作為電力系統(tǒng)安全的第一道防線，強(qiáng)化繼電保護(hù)具有重要的意義是，首先，繼電保護(hù)可以有效保證電力系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。雖然智能電網(wǎng)發(fā)生故障的幾率越來(lái)越小，但是其仍然存在故障，而且隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，電網(wǎng)故障的隱蔽性也越來(lái)越突出，而繼電保護(hù)則是及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障與解決故障的重要技術(shù)手段；其次，繼電保護(hù)有助于降低電網(wǎng)損失。在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障之后如果沒(méi)有及時(shí)做出相應(yīng)的判斷就會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而繼電保護(hù)的功能就是第一時(shí)間根據(jù)故障做出準(zhǔn)確的動(dòng)作，以此降低損失。例如：在高壓電力系統(tǒng)中，如果遇到電流增大或者電壓降低的故障之后，繼電保護(hù)就會(huì)第一時(shí)間將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，從而避免造成其他元件的故障，將損失控制在最低?？傊^電保護(hù)的最大作用就是保證電力網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)行。

2 智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護(hù)的構(gòu)建體系

隨著智能電網(wǎng)模式的發(fā)展，繼電保護(hù)也隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展而不斷進(jìn)步，例如：傳統(tǒng)的集成電路型繼電保護(hù)模式已經(jīng)被淘汰，取而代之的是微機(jī)型繼電保護(hù)，而且此種模式在大數(shù)據(jù)技術(shù)下也在不斷創(chuàng)新與發(fā)展，由于智能電網(wǎng)的發(fā)展，傳統(tǒng)的繼電保護(hù)模式已經(jīng)難以滿足實(shí)際工作需要，因此，構(gòu)建繼電保護(hù)體系是強(qiáng)化對(duì)繼電保護(hù)的可靠性的評(píng)估?；趯?shí)踐經(jīng)驗(yàn)，繼電保護(hù)在不同的電網(wǎng)環(huán)境下所測(cè)得到的數(shù)據(jù)具有高度的離散性，如果采取平均值計(jì)算則會(huì)削弱繼電保護(hù)的可靠性，因此，需要基于大數(shù)據(jù)技術(shù)而構(gòu)建具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的繼電保護(hù)體系。

在智能電網(wǎng)環(huán)境下，智能變電站的結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，實(shí)現(xiàn)了“三層兩網(wǎng)”，過(guò)程層、間隔層和站控層，通過(guò)利用互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)層面的實(shí)時(shí)控制，通過(guò)對(duì)智能變電站結(jié)構(gòu)的變化可以看出傳統(tǒng)繼電保護(hù)與智能化繼電保護(hù)的差別，傳統(tǒng)的繼電保護(hù)采樣值主要是由傳感器直接傳遞到保護(hù)裝置上，而智能繼電保護(hù)則是將采集的信息通過(guò)合并單元匯集后交由交換機(jī)傳遞給保護(hù)裝置，這樣消除了二次電纜的故障因素，提高了信息傳遞的效率。綜合考慮智能電網(wǎng)的發(fā)展對(duì)于繼電保護(hù)會(huì)產(chǎn)生以下影響：（1）智能電網(wǎng)系統(tǒng)中的元件增多，尤其是元件的精密度、科技含量越來(lái)越高，這樣對(duì)于繼電保護(hù)系統(tǒng)而言帶來(lái)了優(yōu)勢(shì)，與此同時(shí)也增加了繼電保護(hù)的難度，尤其是提高了繼電保護(hù)的可靠性。例如：在智能電網(wǎng)環(huán)境下，任何細(xì)微的故障都會(huì)影響到電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，因此，要求繼電保護(hù)系統(tǒng)要增強(qiáng)可靠性，建立完善的建模體系，準(zhǔn)確把握智能電網(wǎng)中的故障。（2）繼電保護(hù)的結(jié)構(gòu)將更加復(fù)雜。傳統(tǒng)的繼電保護(hù)是以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接方式，而智能電網(wǎng)的普及則實(shí)現(xiàn)了以太網(wǎng)連接，這樣一來(lái)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)存在較大的可塑性，因此，要求繼電保護(hù)結(jié)構(gòu)要更加靈活。（3）自動(dòng)裝置功能要求提高。例如：在智能電網(wǎng)中的PMU和WAMS網(wǎng)絡(luò)可以為電力系統(tǒng)提供防御和緊急控制，從而實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的控制目的。但是由于智能電網(wǎng)建設(shè)的過(guò)程中還必須要考慮與傳統(tǒng)電網(wǎng)模式的銜接問(wèn)題，同樣繼電保護(hù)也要考慮與傳統(tǒng)繼電保護(hù)的配合問(wèn)題，因此，具體可以采取以下方式，例如：在線路采取差動(dòng)保護(hù)時(shí)，線路一側(cè)使用電磁式電流互感器，而另一側(cè)線路則要采取電子互感器，這樣可以避免出現(xiàn)保護(hù)誤動(dòng)。

3 智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展策略

智能電網(wǎng)建設(shè)是我國(guó)電力發(fā)展的主要趨勢(shì)，根據(jù)實(shí)踐調(diào)查我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)還存在以下問(wèn)題：用電負(fù)荷不集中，遠(yuǎn)距離、交直流混合輸電模式容易發(fā)生電力安全事故，尤其是遠(yuǎn)距離的輸電體系為重大停電事故埋下隱患；電網(wǎng)接納能力不足影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。例如：新能源電力的應(yīng)用雖然有助于實(shí)現(xiàn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)，但是新能源電力具有間歇性、隨機(jī)性的特點(diǎn)，此種特點(diǎn)會(huì)給當(dāng)前電力系統(tǒng)的運(yùn)行造成沖擊；配電網(wǎng)發(fā)展滯后等。正是基于我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)中所存在的諸多問(wèn)題，加強(qiáng)繼電保護(hù)建設(shè)就顯得格外重要。綜合考慮繼電保護(hù)需要重點(diǎn)做好以下工作：（1）發(fā)電機(jī)保護(hù)。發(fā)電機(jī)是繼電保護(hù)裝置的重要保護(hù)內(nèi)容，需要關(guān)注內(nèi)部短路。（2）變壓器保護(hù)。（3）直流線路保護(hù)以及交流線路保護(hù)。我們知道，距離保護(hù)易受高阻接地影響，一旦在系統(tǒng)振蕩中，發(fā)生短路的情況，那么以我國(guó)相關(guān)工作人員的技術(shù)水平，就很難對(duì)其進(jìn)行應(yīng)對(duì)了，因此，相關(guān)人員就必須注意到其應(yīng)用于同桿并架雙回線時(shí)，受所利用電氣量范圍的限制的問(wèn)題，同時(shí)也要注意交流電路的跨線故障和零序互感等因素的相關(guān)影響，對(duì)于具體的問(wèn)題，必須要保持高度的警惕。

3.1 廣域保護(hù)技術(shù)

所謂廣域繼電保護(hù)技術(shù)，指的是以子域作為分析單位，對(duì)子域內(nèi)繼電保護(hù)信息進(jìn)行有效采集，并對(duì)其進(jìn)行域內(nèi)和域外的綜合判定。廣域保護(hù)技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)在于其能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，在確保智能電網(wǎng)運(yùn)行安全性上有著巨大的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，廣域繼電保護(hù)技術(shù)極大加快了保護(hù)動(dòng)作實(shí)施時(shí)間，且顯著提升了其與電網(wǎng)的保護(hù)配合，使得繼電保護(hù)效率大大提升。該技術(shù)較強(qiáng)的自適應(yīng)判斷能力和保護(hù)能力，使得其在電網(wǎng)診斷和恢復(fù)上更加智能和高效。

3.2 保護(hù)重構(gòu)技術(shù)

保護(hù)重構(gòu)技術(shù)的主要作用是對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行在線配置和重組，確保其與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相符合，大大優(yōu)化了繼電保護(hù)效果。同時(shí)，保護(hù)重構(gòu)技術(shù)能夠?qū)^電保護(hù)系統(tǒng)元件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和診斷，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的隱性問(wèn)題和故障，并在發(fā)現(xiàn)失靈故障后自動(dòng)進(jìn)行替代，以恢復(fù)繼電保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行，達(dá)到自我發(fā)現(xiàn)和自愈功能。這樣一來(lái)，有效避免了繼電保護(hù)故障問(wèn)題導(dǎo)致智能電網(wǎng)故障，大大提高智能電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

3.3 集中式后備保護(hù)

對(duì)于集中后備保護(hù)而言，其決策主機(jī)主要位于系統(tǒng)某中心站，而覆蓋范圍則包括了整個(gè)區(qū)域電網(wǎng)，不夸張地說(shuō)，其所包含廠站甚至能夠達(dá)到數(shù)十個(gè)甚至更多，因此，對(duì)于其具體的保護(hù)，就必須以被保護(hù)設(shè)備為基本單元，通過(guò)直接集中全部信息的方式來(lái)進(jìn)行故障判斷。只有如此，對(duì)于集中式后備的保護(hù)才能夠真正達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

總之在全面構(gòu)建智能電網(wǎng)建設(shè)的新常態(tài)時(shí)期下，繼電保護(hù)是促進(jìn)智能電網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)，是維護(hù)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，因此，要立足于智能電網(wǎng)建設(shè)視角提高繼電保護(hù)技術(shù)，促進(jìn)我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)電力行業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革。

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