智能電網(wǎng)繼電保護與分布式電源接入技術芻議

谷源

國網(wǎng)河南省電力公司舞陽縣供電公司 河南漯河 462400

智能電網(wǎng)成為未來電網(wǎng)的主要發(fā)展方向，為了保證可靠運行，應有效引入繼電保護裝置。智能技術模式為繼電保護工作帶來較多風險，為了提高發(fā)電機繼電保護功效，應引入更多新技術，完善設計規(guī)劃。且還應采用更有效的運檢方法，以及時辨別風險。傳統(tǒng)運檢停電時間長，消耗大量人力、物力資源，對電力安全性與運營成本要求較高，存在經(jīng)濟性與有效性的沖突問題。在繼電保護裝置中應用智能技術，可以實現(xiàn)多源信息聚合，監(jiān)測二次回路。因此，為了提高電力系統(tǒng)繼電保護運維有效性與可靠性，相關工作人員應做好可靠性建模評估工作，針對繼電保護失效與薄弱環(huán)節(jié)，制定待解決的關鍵點，充分發(fā)揮智能電網(wǎng)優(yōu)勢[1]。

1 電廠繼電保護裝置的工作機制及作用

繼電保護在電力系統(tǒng)運行中的作用非常重要，電力系統(tǒng)出現(xiàn)區(qū)域故障問題，會啟動繼電保護裝置，保護此區(qū)域經(jīng)過實時監(jiān)測動作元件的狀態(tài)屬性及中間節(jié)點的正常與否調節(jié)開關量的變化，實現(xiàn)自動化精準定位與隔離故障區(qū)域，有效防止電力故障向周圍擴散，最大限度降低故障問題的損失性。繼電保護裝置的功能不單一，能夠對安全隱患有一定提示預判的能力。電力系統(tǒng)的某一區(qū)域出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)上報，繼電保護裝置會有預警報告，發(fā)送至企業(yè)端，提醒電廠相關人員對警報進行分析排查，查看故障是否準確，幫助企業(yè)提高安全性，將電路故障造成的損失降到最低。實際情況中，繼電保護系統(tǒng)常會出現(xiàn)不容易被發(fā)現(xiàn)的故障問題，例如運行干擾故障、接地故障以及CT飽和故障等問題，無法進行預判。制止措施效果欠佳會造成繼電保護系統(tǒng)各項功能失控，危及電廠供電系統(tǒng)的正常運行及供電可靠性。電力場所管理人員應權衡利弊，加強繼電保護故障診斷及處理，對社會有較高的現(xiàn)實意義[2]。

2 智能電網(wǎng)繼電保護與分布式電源接入技術芻議

2.1 智能繼電保護系統(tǒng)的技術應用

與傳統(tǒng)的繼電保護系統(tǒng)相比，智能基地保護系統(tǒng)采用現(xiàn)代化技術，解決用電系統(tǒng)中存在的問題，實現(xiàn)對配電系統(tǒng)的保護。智能繼電保護系統(tǒng)主要應用以下幾種技術。第一，先進設備技術，智能電網(wǎng)將各種新型材料，電子技術等用于智能電網(wǎng)的設備中，擴大傳統(tǒng)電網(wǎng)中的電能傳輸性能提高了分布式電源電流傳輸?shù)馁|量。第二，傳感控制技術。通信傳感技術是智能電網(wǎng)實現(xiàn)電網(wǎng)保護的基本條件。智能電網(wǎng)具有自愈性的特點，即在實際運行的過程中，智能電網(wǎng)通過對電網(wǎng)感應，加強對電流運行動態(tài)的監(jiān)控，及時反饋電路故障數(shù)據(jù)，并采取相應的手段對電路故障進行處理。第三，參考量測技術。參考量測技術的實質是對電路運行中的數(shù)據(jù)，綜合反饋給智能電網(wǎng)。采用參考量檢測技術測量的數(shù)據(jù)具有準確性和實效性的特點，通過對各部分運行數(shù)據(jù)的綜合處理實現(xiàn)對電路系統(tǒng)的保護。第四，風偏檢測技術.隨著配電網(wǎng)絡區(qū)域的擴大，進行智能繼電建設中，受氣象因素的影響較大。風偏檢測裝置主要安置在配電網(wǎng)絡的主導線上，采集氣象參數(shù)傾斜等，將檢測結果反饋給電力部門，為相關部門的電路設計提供依據(jù)[3]。

2.2 電子傳感技術

智能電網(wǎng)系統(tǒng)主要應用智能控制設備，以有效管控系統(tǒng)元器件的運行狀態(tài)，發(fā)揮設備的檢測功能。電力設備兼顧變電、發(fā)電、配電等各個環(huán)節(jié)，新型電子傳感器改進了原有設備，增加了智能感應功能，可以廣泛收集電網(wǎng)實時運行數(shù)據(jù)，為電網(wǎng)維護檢修工作提供精準數(shù)據(jù)信息，保證繼電保護工作的規(guī)模化發(fā)展。在保護發(fā)電機時，應更多關注內部短路線路，尤其做好匝間短路保護，在設計保護方案的基礎上進行整定計算，完成精細化處理。同時，還應根據(jù)電力系統(tǒng)的實際運行狀態(tài)，進行過激磁等保護判斷，以協(xié)調系統(tǒng)的承受能力，保證電網(wǎng)系統(tǒng)的有序運行。除此之外，還可以應用光電流互感器與光電壓互感器，隔離高壓與弱電絕緣，減少占地面積。同時，引入光纖傳遞信號無電磁干擾等技術，降低二次電纜使用量，避免CT飽和問題，改善各類保護技術性能，顛覆保護應用方式與應用條件。

2.3 智能繼電保護系統(tǒng)中的保護技術實踐應用

在針對智能繼電保護系統(tǒng)的諸多保護技術實踐應用過程中，則希望對分布式電源接入技術的諸多表現(xiàn)進行分析，例如追求對電力故障的精確甄別。分布式電路出現(xiàn)任何故障，需分析其故障電路中電量的增大情況，對線路中的多個功率方向相同問題進行分析與調整，合理化甄別電流大小并實施故障甄別。另外也需對電流大小與功率方向進行分析，配合直流輸電線路端故障線路內容進行針對性處理，這一過程中就采用到了平波對抗器建立高評分量阻抗界面，如此可實現(xiàn)對區(qū)域內短路高頻分量的有效降低控制，建立單端高評分量直流線路，滿足配電系統(tǒng)保護要求。如存在中性點分直接接地系統(tǒng)，則需要對其接地狀態(tài)進行分析，解決故障電路中的電流補償不到位問題，了解單相接地故障中所存在的電路保護設置內容。就這一點來講，需分析其相關實驗內容，建立智能繼電保護系短期繼電保護檢測機制，對電路保護中的新型保護方式進行研究。例如分布式電源接入中的電路出現(xiàn)故障問題，就要基于電路最后電流值來測量最小參考依據(jù)，確保智能繼電保護滿足選擇性保護原理要求，同時對后備保護系統(tǒng)反饋信息實施針對性篩選，在后備保護系統(tǒng)中建立針對性故障解決機制，保護系統(tǒng)線路。在增加智能電網(wǎng)繼電保護系統(tǒng)保護功能方面，主要需對故障線路中的斷閘技術點進行有效處理，避免相鄰電路出現(xiàn)過電流通過問題。換言之，就是要避免相鄰電路過分保護問題，結合這一問題，要確保分布式電源接入技術應用到位，建立電路檢測裝置，保護跳閘功能聯(lián)合設計到位[4]。另外也要對電路保護裝置中的電流過大狀況進行針對性檢測，如出現(xiàn)斷路保護問題則需完善傳統(tǒng)繼電保護基礎，采用差動保護原理。在這一過程中要設置電磁內容，分析電流互感器，有效減少繼電保護裝置誤動內容。要合理分析智能繼電保護系統(tǒng)中的保護功能內容，有效規(guī)避分布式電源系統(tǒng)中所存在的電流功率不平衡狀態(tài)問題。

2.4 準確甄別電力故障

當分布式電路出現(xiàn)故障時，通過故障電路的電路量會隨之增大，且線路兩個的功率方向相同。智能繼電保護系統(tǒng)通過甄別通過電流的大小以及功率的方向進行故障鑒別，達到保護高壓電路的目的。利用直流輸電線路端部對故障線路進行處理，使用平波對抗器建立一個高平分量的阻抗界面降低區(qū)內短路的高頻分量，使得單端的高平分量高于直流線路，實現(xiàn)對配電系統(tǒng)的保護。當中性點分直接接地系統(tǒng)處于接地狀態(tài)時，故障電路的電流補償不會對其高分頻量造成影響，呈零序電流分量將提取的零序電流分量與其他電路電流流向進行比較，實現(xiàn)單相接地故障的電路保護設置。根據(jù)相關實驗表示，智能繼電保護系統(tǒng)可以在短時間內對繼電保護進行檢測，達到電路保護的目的[5]。

2.5 智能變電站與繼電保護

因為智能變電站中的IEC61850逐漸被應用起來，所以繼電保護技術發(fā)生了極大的變革。它不會像原來的獨立性一樣，而是開展了將以前的“保護裝置”時代向“保護系統(tǒng)”進行轉化，與保護設備能夠進行一次性融合。在如今這類新勢力下，繼電保護的“四性”怎樣才能得以提升，繼電保護在國際上的地位如何才能得到保持。繼電保護工作者為國家智能發(fā)電站的謀劃帶來了創(chuàng)新，為間隔裝置和自動型信息獲取的安全與可依靠性帶來了一個“嶄新的世界”。由智能發(fā)電站的自身優(yōu)點進行開展基于區(qū)間層、站控層和區(qū)域電的研究，得到網(wǎng)絡保護系統(tǒng)架構。智能發(fā)電站繼電保護技術多半是由傳統(tǒng)繼電保護技術為基礎發(fā)展起來的；就像三層兩網(wǎng)的保護架構，智能電網(wǎng)的技術更新主要體現(xiàn)在采樣跳閘，傳統(tǒng)電纜改為光纜，光纜將過去傳輸?shù)哪M和開關信號轉換為數(shù)字編輯利用電路、跳閘電路和繼電器保護，可靠地實時監(jiān)測的四個方面也提出了更高的要求。

2.6 加保護功能

智能電網(wǎng)對故障線路進行斷閘處理時相鄰電路通過的電流會隨之增大進行避免出現(xiàn)相鄰電路過分保護的特點。針對這一現(xiàn)象，智能繼電保護系統(tǒng)中，將電路檢測裝置與保護跳閘的功能進行聯(lián)合設計。由電路保護裝置對電流過大的狀況進行檢測，若為電路短路情況再進行信息反饋，進行斷電保護。另外，在傳統(tǒng)繼電保護的基礎上，利用差動保護的原理，設置電磁電流互感器，減少繼電保護裝置的誤動.智能繼電保護系統(tǒng)中保護功能的擴大，可有效避免分布式電源系統(tǒng)之間的相互連接而出現(xiàn)的電流功率不平衡的狀態(tài)[6]。

3 電力系統(tǒng)繼電保護技術的運用原則

繼電保護技術是使得電力系統(tǒng)設備能夠正常運行的手段，那么面對大量使用電力系統(tǒng)設備且用電環(huán)節(jié)多、大規(guī)模生產(chǎn)的電力企業(yè)來說，更應該注重這項技術的使用原則。

3.1 三段式繼電保護原則

在電力系統(tǒng)工作時，流過電流感應器的電流有相反的方向和相同的大小，這就說明電流是正常的，繼電保護器并沒有工作。一般來說在這種情況下，感應器中的感應磁通數(shù)值為零，且斷電開關沒有啟動。而如果一切情況相反，流過感應器的電流有相同的方向，感應器中的感應磁通的數(shù)值不為零，且其中電流大小數(shù)值相等，斷電開關工作，這就是設備在漏電故障情況下自動啟用繼電保護器的征兆。

3.2 接零保護原則

一般電力系統(tǒng)設備如果存在導線外露的情況，管理人員會安排設備人員對接線采取接零保護，主要針對器材中帶有金屬的部分。一般接零保護時，只是配備保護的零線而不是熔斷電阻絲。另外，開關不會安裝在次要的保護零線上，接地保護零線和接零保護零線也不會安裝在一起，這樣能夠保證繼電保護器的安全使用。

3.3 接地保護原則

為有效避免使用的電力系統(tǒng)裝備接地效果受到影響，技術人員應該遵循接地保護原則。在大型軌道工具作業(yè)時，接地處理和3個以上的接地點是必備的，另外，1-4Ω是電力系統(tǒng)連接節(jié)點處可控的電阻率范圍。接地保護是應用在電力系統(tǒng)設備導線外露的情況下，主要是在外露的導線并沒有產(chǎn)生電流的情況下對其進行接地保護，從而使得工作人員在觸碰外露導線時不會出現(xiàn)安全事故。這是任何金屬外殼和裝備進行接地處理時的必要措施，這樣能保證每一個工作環(huán)節(jié)的工作人員在接觸金屬外露的部分時不會造成故障問題。

4 結語

隨著智能變電站技術的快速發(fā)展，不僅對可靠性的要求很高，而且對敏感性的要求也很高。通過優(yōu)化與現(xiàn)代化傳統(tǒng)的智能變電站的準備方法，以智能變電站作為電網(wǎng)建設的核心，在組織過程中進行對構建系統(tǒng)進行相應的管理，可以改善整體的穩(wěn)定性，提高智能變電站的總體技術水平。電力是經(jīng)濟建設的主要支撐點，在社會發(fā)展中起著重要作用。電力在經(jīng)濟建設和社會生產(chǎn)方面有著重要的影響力?，F(xiàn)如今的智能變電站發(fā)展極為迅速，而且電網(wǎng)已經(jīng)成為首要防御體系。智能化繼電保護技術包含了信息網(wǎng)絡和智能操作的新內容，并在安全管理中達到了電網(wǎng)可靠性的新水平。與傳統(tǒng)的中繼保護相比，智能化繼電系統(tǒng)具有更高的設備協(xié)作能力，設備交換能力更簡單、更方便，可以節(jié)省大量的人力和物質資源，因此具有明顯的優(yōu)勢。但智能變電站的繼電保護技術同時也有著一些特殊的限制。由于設備的可靠性和功能一體化程度的提高，仍然需要測試當?shù)胤烙目煽啃约捌湓诶^電防御系統(tǒng)方面的有效性。智能化變電站技術所實施的計劃在工程實踐中不斷進步，在智力實踐中不斷發(fā)展。在保護繼電器方面，從電子選擇變壓器到常規(guī)模式，再通過混合裝置選擇樣品，然后直接選擇本地智能接口設備，從一無所有到應有盡有再到一無所有。因此，繼電保護系統(tǒng)正在向吸收強度、生態(tài)、敏捷性和可靠性的方向進行全面發(fā)展。