繼電保護(hù)在配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用

沈昊陽

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，電能需求日益增加，對(duì)供電可靠性和經(jīng)濟(jì)性的要求也更加突出，繼電保護(hù)作為電網(wǎng)安全重要防線受到了高度重視。國家提出了智能、堅(jiān)強(qiáng)、大電網(wǎng)的現(xiàn)代電網(wǎng)建設(shè)構(gòu)想，給電網(wǎng)發(fā)展指明了方向，這主要依賴于特、超高壓技術(shù)突破以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的應(yīng)用，但在系統(tǒng)規(guī)模增大、新能源接入以及智能配網(wǎng)建設(shè)的同時(shí)帶來了繼保技術(shù)方面的問題，使傳統(tǒng)保護(hù)的缺陷逐漸顯露。同時(shí)，還要認(rèn)識(shí)到現(xiàn)代電網(wǎng)發(fā)展，特別是信息系統(tǒng)的構(gòu)建，為實(shí)現(xiàn)保護(hù)的智能化打好基礎(chǔ)。繼電保護(hù)是現(xiàn)代電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵，直接影響系統(tǒng)穩(wěn)定及安全，但存在滯后于現(xiàn)代電網(wǎng)建設(shè)速度的問題，嚴(yán)重制約電網(wǎng)發(fā)展。所以，相關(guān)企業(yè)要做好繼保技術(shù)創(chuàng)新，加大繼保裝置研發(fā)和維護(hù)投入，積極構(gòu)建更加科學(xué)可靠的保護(hù)系統(tǒng)，這樣繼保裝置能夠以更優(yōu)異、更穩(wěn)定的性能為電網(wǎng)提供更安全的保證，促進(jìn)電力事業(yè)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù);配網(wǎng);自動(dòng)化系統(tǒng);應(yīng)用

一、繼電保護(hù)與配網(wǎng)自動(dòng)化概述

繼電保護(hù)是運(yùn)用繼電裝置避免電力設(shè)備受到損壞的一種保護(hù)系統(tǒng)。配電網(wǎng)正常運(yùn)行中可能會(huì)因?yàn)楦鞣N突發(fā)因素而出現(xiàn)供電困難的問題，如果問題比較嚴(yán)重還可能引發(fā)配網(wǎng)系統(tǒng)和線路的安全問題，不僅會(huì)影響電力的穩(wěn)定輸送，更可能對(duì)配網(wǎng)工作人員的生命安全產(chǎn)生嚴(yán)重威脅。這就需要繼電裝置對(duì)電力系統(tǒng)的故障位置進(jìn)行快速隔離，從而避免電力設(shè)備遭受破壞，維持配網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

配網(wǎng)自動(dòng)化是在供電系統(tǒng)中通過先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)對(duì)配網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)掌控電力系統(tǒng)中各種零件的運(yùn)行情況。配網(wǎng)的自動(dòng)化有利于提高配網(wǎng)故障的排除、分析、處理和修復(fù)速率，對(duì)于強(qiáng)化配網(wǎng)系統(tǒng)的管理效益具有重要作用。

二、現(xiàn)代電網(wǎng)繼電保護(hù)所面臨問題

（一）大電網(wǎng)問題

我國特高壓/特高壓建設(shè)是由客觀因素決定的，這主要與資源分布不均有關(guān)，特別是能源集中區(qū)與高負(fù)荷消耗區(qū)相隔數(shù)百公里甚至數(shù)千公里。大電網(wǎng)概念是解決能源資源配置問題的關(guān)鍵。目前，長距離特高壓/特高壓電網(wǎng)結(jié)構(gòu)已初具規(guī)模，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的完整性和復(fù)雜性日益顯現(xiàn)，電網(wǎng)安全問題成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。隨著電網(wǎng)規(guī)模的增大，故障發(fā)生的概率也隨之增大。與此同時(shí)，區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)已趨于正常，這無疑為大面積停電提供了可能。從國外幾次大停電事故可以看出，電網(wǎng)穩(wěn)定策略的實(shí)現(xiàn)對(duì)繼電保護(hù)提出了更高的要求。此外，隨著直流輸電技術(shù)的成熟，輸電效率更高，布線面積更小，綜合效益顯著。然而，保護(hù)和直流控制也帶來困難。

（二）新能源大規(guī)模接入

近年來，新能源的發(fā)展取得了長足的進(jìn)步。能源危機(jī)雖有所緩解，但也對(duì)電網(wǎng)安全構(gòu)成威脅。因此，有必要對(duì)繼電保護(hù)裝置的配置進(jìn)行優(yōu)化。首先，新能源的接入將改變?cè)须娋W(wǎng)的潮流分布，使電網(wǎng)更加難以控制。如果保護(hù)方向性和整定值不及時(shí)調(diào)整，容易造成保護(hù)失靈或誤動(dòng);其次，電力電子設(shè)備的應(yīng)用給電網(wǎng)帶來了大量的諧波分量，不僅降低了電能質(zhì)量，但也會(huì)誤觸發(fā)繼電保護(hù)裝置，最終損害社會(huì)和經(jīng)濟(jì)，出現(xiàn)互補(bǔ)能源不足的情況。傳統(tǒng)水電裝機(jī)容量和火電裝機(jī)容量增長的不確定性以及傳統(tǒng)水電裝機(jī)容量的不確定性。當(dāng)新能源產(chǎn)能下降時(shí)，需要常規(guī)能源及時(shí)填補(bǔ)缺口。如果新能源缺口過大，互補(bǔ)能源不能滿足需求，則會(huì)影響電網(wǎng)整體穩(wěn)定。

（三）配電網(wǎng)發(fā)展相對(duì)落后

在現(xiàn)代電網(wǎng)中，智能配電網(wǎng)也是電網(wǎng)建設(shè)的重點(diǎn)內(nèi)容。由于傳統(tǒng)配電網(wǎng)缺乏自動(dòng)化應(yīng)用，采用單向供電方式。用戶與電網(wǎng)之間沒有信息交互。電力供應(yīng)缺乏可預(yù)測(cè)性和計(jì)劃性。同時(shí)，配電網(wǎng)故障缺乏自動(dòng)恢復(fù)功能，增加了電能損耗，降低了供電可靠性。網(wǎng)絡(luò)信息和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展為智能配電網(wǎng)的建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。要優(yōu)化傳統(tǒng)配電網(wǎng)配置，建立互動(dòng)渠道，使電網(wǎng)能夠獲取用戶的用電信息，為用戶提供更好的用電體驗(yàn)。在智能配電網(wǎng)中，繼電保護(hù)裝置是實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)智能控制的關(guān)鍵。為適應(yīng)復(fù)雜配電網(wǎng)和新能源接入帶來的問題，必須加大引進(jìn)先進(jìn)繼電保護(hù)技術(shù)的力度。還要突破用戶反供電網(wǎng)絡(luò)的限制，及時(shí)調(diào)整繼電保護(hù)裝置，確保電能相互作用的安全。

三、繼電保護(hù)在配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用

（一）采取廣域保護(hù)措施

所謂廣域保護(hù)主要指的是智能電網(wǎng)的運(yùn)行環(huán)境下，用繼電保護(hù)方式分析電網(wǎng)子集，按照其運(yùn)行狀態(tài)，篩選數(shù)據(jù)展開分析，掌握電網(wǎng)整體系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。將整個(gè)電網(wǎng)劃分成各個(gè)區(qū)域，分區(qū)開展繼電保護(hù)措施，關(guān)注保護(hù)、控制兩部分。其中，保護(hù)主要是保證電網(wǎng)的運(yùn)行安全，提高保護(hù)裝置對(duì)故障的判斷能力，進(jìn)而制定解決措施?？刂浦饕潜ＷC電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)對(duì)故障的修復(fù)能力。使用廣域保護(hù)措施，對(duì)于繼電保護(hù)相關(guān)工作十分重要，為智能電網(wǎng)下確保電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的前提條件。

（二）繼電保護(hù)多元化發(fā)展

現(xiàn)代智能電網(wǎng)的發(fā)展對(duì)繼保工作提出了功能多樣化和保護(hù)智能化的新要求，這也是電網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)，需要在繼保技術(shù)創(chuàng)新上做出努力，不斷推進(jìn)繼保多元化發(fā)展，從而為電網(wǎng)運(yùn)行的質(zhì)量和效益提升保駕護(hù)航。首先，隨著數(shù)字技術(shù)在現(xiàn)代電網(wǎng)中的應(yīng)用增多，也為繼保技術(shù)發(fā)展提供了新的契機(jī)，特別是繼保裝置關(guān)鍵器件數(shù)字化傳感器的研發(fā)升級(jí)，使數(shù)據(jù)傳輸效率和精度有較大提升，避免了傳感器頻繁發(fā)生異常的情況，傳感器工作更加穩(wěn)定。其次，在繼保裝置中，大數(shù)據(jù)同網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合，使繼保裝置能夠接收到更多的電網(wǎng)運(yùn)行或者故障相關(guān)信息，經(jīng)相應(yīng)算法使繼保裝置能加智能，故障處理更加精確和高效，在維護(hù)電網(wǎng)穩(wěn)定上可發(fā)揮更大作用。最后，還要注重發(fā)電機(jī)、變壓器等電網(wǎng)單元的保護(hù)，對(duì)原有保護(hù)進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)發(fā)電機(jī)來說，不僅要提高電機(jī)主保護(hù)的設(shè)計(jì)、整定以及校驗(yàn)的精確性，而且在后備保護(hù)和失磁失步保護(hù)的配合方面也應(yīng)加強(qiáng)研究，此外定轉(zhuǎn)子的接地保護(hù)也是重點(diǎn)內(nèi)容。對(duì)變壓器來說，如何準(zhǔn)確的區(qū)分故障電流和勵(lì)磁涌流是保護(hù)正確動(dòng)作的關(guān)鍵，應(yīng)積極研發(fā)變壓器內(nèi)部故障保護(hù)新原理，降低勵(lì)磁涌流所帶來影響。

（三）建設(shè)智能平臺(tái)，多元化發(fā)展

利用智能化的繼電保護(hù)信息平臺(tái)可快速收集電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，幫助運(yùn)維人員掌握電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)相關(guān)理論，使用大數(shù)據(jù)展開計(jì)算和分析，以數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)相關(guān)技術(shù)的運(yùn)用，為智能電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息。在信息平臺(tái)中，還可利用動(dòng)態(tài)監(jiān)控，開展系統(tǒng)升級(jí)與保護(hù)工作，構(gòu)建動(dòng)態(tài)的交互平臺(tái)，不斷適應(yīng)電力網(wǎng)絡(luò)實(shí)際保護(hù)需求，保證智能電網(wǎng)的主體構(gòu)建以及繼電保護(hù)的同步發(fā)展。在智能電網(wǎng)下，將繼電保護(hù)相關(guān)工作和互聯(lián)網(wǎng)、電氣計(jì)技術(shù)等相互融合，完成智慧交互，解決繼電保護(hù)面臨的各項(xiàng)問題，實(shí)現(xiàn)針對(duì)性以及多維度的升級(jí)與發(fā)展。

智能電網(wǎng)的運(yùn)行過程，使用大量數(shù)字化技術(shù)，推動(dòng)繼電保數(shù)字化發(fā)展。應(yīng)用的傳感器逐漸向數(shù)字化方向升級(jí)和轉(zhuǎn)型，解決了傳感器存在的問題，提升其運(yùn)行穩(wěn)定性，進(jìn)而保證電網(wǎng)信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性。同時(shí)提升了傳感器的輔助功能。在繼電保護(hù)當(dāng)中，將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用其中，依靠此技術(shù)采集保護(hù)裝置的運(yùn)行數(shù)據(jù)以及故障信息，優(yōu)化保護(hù)性能，改進(jìn)保護(hù)邏輯，促使繼電保護(hù)向智慧方向發(fā)展。

此外，在繼電保護(hù)網(wǎng)絡(luò)化進(jìn)程加快的過程中，需要重點(diǎn)關(guān)注資源共享以及信息傳遞兩方面內(nèi)容。在信息共享方面，需整合其運(yùn)行數(shù)據(jù)、參數(shù)等，向電網(wǎng)設(shè)備中傳送，對(duì)智能電網(wǎng)整體運(yùn)行安全進(jìn)行全方位監(jiān)督。在信息傳遞方面，需要繼電保護(hù)人員對(duì)裝置輸出信息進(jìn)行及時(shí)反饋，保證繼電保護(hù)過程信息雙向流通、實(shí)時(shí)交互。為保證繼電保護(hù)信心的精準(zhǔn)性，還需將網(wǎng)絡(luò)安全層面的問題考慮其中。

四、結(jié)論

總之，智能電網(wǎng)的運(yùn)行過程，繼電保護(hù)為重要防線，對(duì)于智能電網(wǎng)建設(shè)有重要意義。但同時(shí)，對(duì)于繼電保護(hù)也提出更高的要求，針對(duì)繼電保護(hù)過程存在的問題，需要運(yùn)用先進(jìn)的理論和技術(shù)，改進(jìn)設(shè)備性能，打造智能平臺(tái)，促使繼電保護(hù)多元化發(fā)展，維持智能電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

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