繼電保護在智能電網中的應用

摘 要：在電力系統中，繼電器的重要保護作用是不容忽視的，尤其是在電力系統智能化發展的今天，對電力系統的繼電保護提出了更高的要求。本文回顧了繼電器的發展歷程，結合智能電網的結構和特點，對繼電保護裝置在智能電網中的應用做了詳細的分析并對新的繼電保護實現原理進行了說明。本文還分析了智能電網中繼電保護應用不容忽視的三個問題：自適應的保護值、繼電保護功能可隨電網運行狀態自行調整、將環境條件引入對保護定值的影響。

關鍵詞：智能電網；繼電保護；應用

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 24-0000-01

當今世界電力系統發展和變革都是向著智能化的方向發展，電力系統的結構和組成也日趨復雜，電網的結構不再是簡單的環狀或輻射狀，而是向復雜的網狀結構演變，這就對電網的繼電保護裝置提出了更高的要求。

一、繼電保護技術的發展歷程及在智能電網中的應用要求

從我國電力系統繼電保護技術的整個發展過程看，繼電保護技術經歷了電磁型、晶體管型、集成電路型、微機型保護四個發展階段。隨著智能電網的出現，繼電保護技術在新技術的引領下將向著計算機化、網絡化、智能化、保護、控制、測量和數據通信一體化的方向發展，繼電保護在智能電網中的應用開始走向現代化的發展道路。

智能電網的運行方式是不斷變化的，其靈活的網絡拓撲使得單一的繼電保護裝置很難滿足電網保護性能的需求。采用傳統的繼電保護方式，智能電網的繼電保護一般需要多臺繼電裝置配合，需要大量的電壓互感器和電流互感器以及大量電纜設備，其維修難度大以及價格昂貴等因素使得適用于智能電網的新型繼電保護裝置的研究勢在必行。另外，適應節能減排要求的分布式電源在電力系統基礎設施中的應用也越來越廣泛，這也對繼電保護裝置提出了能實現雙向潮流電壓控制的新要求。

二、智能電網中繼電保護的實現原理

（一）智能電網中繼電保護裝置的構成。繼電保護是電力系統中的重要技術，參與了電力系統控制和測量等多個方面的工作。在智能電網的應用中，首先采用各類傳感器對電力系統中的輸電和供電等主要設備進行全方位的監控；然后把監控所得的信息通過可行的通道傳遞到電力網路系統中進行整理和分類，最后把整理分類好的數據進行一定的分析，并根據各個設備的運行狀況和極值標準，對設備進行遠程的調整。此外，一個保護裝置不僅僅需要采集保護設備的各種信息，還需要掌握與此保護設備相聯合的其它設備的信息，以便于在沒有人工關注的時候，能夠最大程度的把系統的故障降到最低。因此智能電網中的繼電保護在實際的保護工作中，不僅能夠跳保護設備，還能夠對保護設備的各個關聯節點發出連跳命令。

（二）差動保護在智能電網中的應用?？v差保護是電氣主設備的主保護，它靈敏度高、選擇性好，已成功應用于發電機、電抗器、電動機、母線、線路等主設備上。在智能電網中光纖差動保護將獲得更廣泛的應用，因為其不受運行方式變化的限制，不受潮流流向變化的影響。同時在智能電網中，光纖差動保護將不僅僅接入線路雙端電流，或環網三端的電流，而是可能接入多側電流，由裝置決策參與線路差動保護計算的電流通道。

三、繼電保護技術在智能電網中的應用

高智能化電網的出現，意味著在電力系統領域繼電保護的研究和發展不可忽視。在智能電網建設中，繼電保護的應用過程越來越難以掌握，在研究過程中，繼電保護的應用技術越發囊括了信息技術、網絡技術、電子技術、控制技術等多專業技術的優勢，通過技術的相互融合和發展創新，我國繼電保護裝置得到了很好地發展。

當繼電保護應用于智能電網時，我們需要考慮多個問題，從原理上實現繼電保護技術在智能電網中的應用。（1）要發展繼電保護的預保護功能；（2）為提升輸電斷面的安全性保護要全；（3）合理運行繼電保護技術和繼電保護；（4）智能電網繼電保護的構成促進了繼；（5）智能電網的建設及規劃使繼電保護技術具有更全面的特點。

四、智能電網將對繼電保護的影響

作為電力系統安全穩定第一道防線的繼電保護，按傳統電網進行設計和配置不能適應于智能電網。智能電網將極大地改變傳統電力系統的形態，電子式互感器、數字化變電站技術、廣域測量技術、交直流靈活輸電及控制技術的大量應用，必然對電力系統繼電保護帶來影響。

（一）數字化。智能電網的一個重要特征是數字化，對繼電保護而言：一是測量手段的數字化，二是信息傳輸方式的數字化。隨著智能電網的建設及智能化儀器、設備的推廣，傳統的互感器將逐步退出運行。電子式互感器采用網絡接口，通過網絡保護裝置和智能斷路器連接，大大簡化了二次回路接線，易于維護。

（二）網絡化。目前我國的數字化變電站建設已經開始普及，整個電力系統也在朝著網絡化的方向發展，這些對于繼電保護也有著很大的變革。對于這些變革，主要體現在兩個方面：第一是信息的獲取。變電站的網絡化給繼電保護帶來了網絡上的共享式，使得其不再局限于單單保護自己的設備，從而把變電站所有的設備信息緊密的聯系在一起；第二是信息的發送。網絡化的信息傳輸方式使得控制信號更加精準和及時的在整個系統中傳遞。

（三）輸電靈活化

智能電網的一個最大特點就是輸電效率的提高，控制手段的靈活。智能電網中必然大量采用諸如可控串聯補償裝置、靜止無功補償裝置、電能質量控制裝置、統一潮流控制器及STATCOM等交流靈活輸電技術。另外，我國電網的交直流混合輸電的特征也使電網中非線性可控電力元件數量大大增加。

五、結束語

經濟發展過程中，電力系統中應用的各種先進技術也需要進行深入的研究和改革。繼電保護裝置作為智能電網中重要的組成部分之一勢必也將進行更加深入的研究以為智能電網的穩定性提供保障。繼電保護裝置在智能電網發展的影響下也朝著網絡化、計算機化、信息化以及控制、保護、測量和數據通信一體化的方向發展，其在電網故障和電力系統中的隔離功能會使我國智能電網的安全性、穩定性和可靠性都得到較大的提升。

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