智能電網中繼電保護技術的應用探究

宋燕伶

(四川省電力公司綿陽安縣供電局，四川 安縣622650)

隨著我國社會經濟的不斷發展，社會生產、人類生活的用電需求急劇增大，在這樣的環境下加強國家電網的改革，是時代發展的要求，同時也是電力企業發展的要求。積極構建智能化的電網體系如今已經成為我國電力企業發展的新方向，強調以風能、太陽能等清潔能源為主，并充分結合發達國家電力建設事業的發展路子，結合自身實際，從而構建高壓電網來作為網絡骨干的新方向。而繼電保護裝置作為電網中的"衛士"，能夠有效地將電網故障與系統隔離，從而防止大面積停電現象的發生。因此，我們在國家智能化電網大力發展的同時，需要積極關注繼電保護技術的研究，保證電網的安全、可靠運行。

一、智能電網的定義和特點

目前，智能電網的構建尚還處在初級階段，如何定義，仍是各國學者討論的焦點問題，由于各國電力發展的規模、環境以及出發點都存在不同，所以對智能電網的理解也都是站在國家的角度。我國對于智能電網的定義是：以特高壓電網為骨干網架，各級電網協調發展的堅強電網為基礎，利用先進的信息、通信和控制技術，逐漸構建以自動化、計算機化、互動化為主要特征的統一的堅強的智能化電網。它要求系統在出現故障時，能夠有效地把故障的影響范圍降到最低，并在最短的時間內實現恢復供電。

智能電網具有清潔環保、經濟高效、友好互動、堅強可靠等特點，具有強大的電力輸送能力和安全可靠的供電能力，能夠在保護環境的基礎上，有效地降低污染排放和能源的消耗，實現電網的經濟高效。此外，智能電網還可以在靈活調整用戶接入與退出、兼容各類電源、靈活調整電網運作方式的同時，實現用戶、電源、電網三者信息的公開透明與共享，從而做到透明公開和友好互助。如今智能電網的建設雖然處在起步階段，但是各級電力公司都加快了智能電網的建設步伐，從而使智能電網從一個"概念股"開始向"熱點股"轉變。我們還需要注意的是，智能電網中的數字化變電站技術、電子式互感器、交直流靈活輸電、廣域測量技術等都會給電力系統的繼電保護技術帶來影響，必須加強繼電保護技術的研究。

二、智能電網繼電保護原理

應用傳感器在智能電網中對發電、輸電、配電、供電等關鍵的電氣設備的運行狀況進行實時監控，然后經過網絡系統將采集到的數據進行整合，最后對獲取的數據進行分析，以此來實現對電網運行狀況的實時監控，從而實現對保護定值和保護功能的動態監控和及時修正。

對于繼電保護裝置來講，保護功能除了需要保護對象的運行信息，還需要相關聯的其他設備的運行信息。這就需要做好信息的共享工作，保證故障的準確性時，在沒有或少量人工敢于的情況下，迅速隔離故障并自行自我恢復，從而避免大面積停電事故的發生，提高電網供電的可靠性和穩定性。因此，智能電網中的繼電保護裝置在保護動作時不僅僅要跳本保護對象，有時在跳本保護對象的同時，還得發出連跳指令，跳開其他關聯點。

三、智能電網中繼電保護技術的發展趨勢

未來我國繼電保護技術的發展，勢必朝著網絡化，智能化，計算機化，保護、控制、測量和數據通信一體化的方向發展。

（一）繼電保護綜合自動化的應用

在現代化的網絡環境下，繼電保護裝置可以看作是一個多功能的計算機裝置，而在整個網絡系統可以說是一個智能終端。繼電保護裝置在網絡環境下，先通過互聯網獲得電力系統運行以及故障的數據和信息，或者是先接到被保護原件的數據或者信息然后傳送給網絡控制中心。據此，我們可以看出，網絡條件下的繼電保護裝置能夠在電力系統設備無故障運行的情況下，自動地獲取測量、控制通信數據，從而實現測量、控制、保護的一體化功能。而目前，實現智能電網繼電保護的綜合性的自動化系統條件已經齊備，變電站客戶機會對保護信息進行搜集以及信息的網絡傳輸，還有調度終端服務器對EMS共享數據的讀取、故障分析以及穩定分析的計算等難題，現在通過繼電保護綜合自動化的應用都已經得到了妥善解決。如今，我們面臨的技術問題就是應該如何解決綜合繼電的調度、運動、保護、通信以及自動化綜合變電站的建設等問題，也涉及到如何更好地控制運行的設備，如何做好設備的維護和管理工作。因此，在接下來的工作中，我們只要能妥善解決好管理問題，就能夠保證繼電保護的自動化技術得到順利實施。

（二）繼電保護技術的智能化應用

繼電保護技術的智能化應用目前已經在電力領域的應用研究工作中拉開了序幕。例如遺傳算法、神經網絡、模糊邏輯等都已在電力系統的各個領域得到應用。神經網絡可以有效地解決很難用方程式來表示或者極難求解的非線性問題，可以通過神經網絡的非線性映射方式來解決。而以生物神經系統為基礎的人工神經網絡的進展最為迅速，具有分布式儲存信息、自組織等優點。

目前，在電力系統的繼電保護中，人工神經網絡已經能夠實現其方向保護、故障距離判定、故障類型的判斷以及主設備保護的功能，例如在輸電線的兩端系統電勢角度擺開情況下發生經過渡電阻的短路，就是一個典型的非線性問題，而通過距離保護的方法很難準確判斷出設備故障的原因，給故障的排查帶來一定難度，也會造成拒動或者誤動現象的發生。但是，假如我們使用了神經網絡的方法，通過大量的故障樣本的訓練，只要樣本充分考慮各種情況出現的可能性，就能夠準確判別故障發生的地點。同時像進化規劃、遺傳算法等都具有獨特的魅力，能夠有效地幫助我們解決復雜的電力系統問題。因此，在電力系統運行中，我們只要能夠充分地運用這些人工智能的方法，就可以極大地提高問題的解決速度。

（三）繼電保護技術的數字化應用

互感器故障的減少以及互感器傳輸性能的大幅提高，使繼電保護不再需要考慮二次回路斷線、電流互感器飽和、二次回路接地等常見的互感器故障問題。同時，電氣量氣息傳輸的真實性強化了繼電保護裝置的性能，為工作效率的提高提供了有力保證。目前如何簡化幾點保護裝置的輔助功能，使用數字傳感器來提高繼電保護裝置的整體性能，是我們未來加強繼電保護裝置利用效率需要研究的核心問題。

（四）繼電保護技術廣域化的應用

隨著互聯電網區域的不斷擴大，電網的電壓等級也大幅提高，使得供電的不穩定性和出現故障的可能性大大增加。對此，在電網信息化的進程中，我們可以通過廣域測量技術WAMS網絡提供的廣域信息為后被保護服務，以此來提高自動化裝置的性能，保證大型電力系統的穩定性和安全性，防治大面積停電事故的發生。

四、不斷提高繼電保護工作人員的技術和素質

智能電網的繼電保護是保證電網運行穩定的首道防線，安全責任重大，因此對工作人員的業務水平要求較高。近幾年，我國電力行業普遍開展繼電保護專業知識和技能的競賽活動，以此來促使工作人員迅速適應國家電網快速發展的要求，加快"兩個轉變"的推進力度，強化人才強企的戰略，這對于進一步提高繼電保護工作人員的崗位技能和技術水平都具有重要意義。

隨著各級電力公司繼電保護崗位人員隊伍的不斷壯大，加強對新進員工的崗前培訓工作顯得愈發重要。供電企業的在初進人員上崗之前，一定要對其進行崗前培訓與考核，考核合格后持上崗證上崗。此外，還應積極開展技術培訓和技術競賽，通過培訓和競賽，使繼電保護工作人員能夠較為全面地掌握繼電保護工作的專業知識，增強其實踐技能，為今后的工作順利開展打下堅實的基礎。同時，各級供電企業還應始終加快推進"兩個轉變"，積極實施人才強企戰略，以人才發展來實現企業發展，以人才進步來推動繼電保護技術的進步。

結語

近年來，我國在不斷加快智能化電網的建設步伐，對其保護裝置的可靠性和動作反應速度也提出了更高的標準，對保護裝置的配合、裝置也提出了更高的要求，對保護裝置的功能的發展提出了更遠大的目標。相信隨著智能化電網的快速發展以及繼電保護技術的不斷進步，勢必會對保護定值的自適應和保護功能做出更合理的調整。總之，我國的繼電保護技術會繼續朝著網絡化、計算機化、保護、測量、控制、數據通信一體化、智能化的方向發展。廣大電力系統的工作者也將不斷總結經驗，加強專業建設工作，繼續努力提升繼電保護工作的高度，從而確保電力系統運行的安全性、穩定性和可靠性。

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