智能電網(wǎng)環(huán)境下的繼電保護

摘 要：我國電力工業(yè)發(fā)展的一個新方向，就是智能電網(wǎng)，為了順應國家電網(wǎng)的變革力度，保障電網(wǎng)的安全運行，智能電網(wǎng)環(huán)境下的繼電保護是第一道防線。文章介紹了我國智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護的意義，智能電網(wǎng)的系統(tǒng)構(gòu)成以及繼電保護的重點研究內(nèi)容、繼電保護所面臨的挑戰(zhàn)和機遇。旨在為以后相關(guān)的研究作理論參考。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；繼電保護；系統(tǒng)構(gòu)成；挑戰(zhàn)

隨著我國電力技術(shù)的快速發(fā)展，電力環(huán)境也發(fā)生著日益的改變。智能電網(wǎng)的獨特性不僅表現(xiàn)在具有安全性、自愈性和經(jīng)濟性，還表現(xiàn)在兼容性、交互性以及高效穩(wěn)定性等，已經(jīng)得到了全世界的廣泛應用和推廣。一旦電力系統(tǒng)遇到故障或者危及安全運行的異常工況時，電力系統(tǒng)繼電保護不僅能夠快速的、有選擇性的做出自動化反事故決策，而且也已經(jīng)成為一種最安全、最有效的保障電網(wǎng)安全運行的非常重要的技術(shù)手段。伴隨著電力系統(tǒng)的要求越來越高，其相應的電力系統(tǒng)繼電保護工作也有相應的提高，而且實踐技術(shù)也在不斷的發(fā)展變化。

1 基于智能電網(wǎng)環(huán)境下的繼電保護所具有的意義

目前，隨著我國經(jīng)濟的爆炸性發(fā)展，對各行各業(yè)的發(fā)展變化產(chǎn)生很大的影響，尤其是對電力的需求也呈逐漸上漲的趨勢，更加引起關(guān)注的是，一些經(jīng)濟發(fā)達，人口密集的地區(qū)已經(jīng)出來了供電危機狀況，這在一定程度上帶給供電企業(yè)很大的壓力。著力加強智能電網(wǎng)的建設和維護力度，是企業(yè)解決電力供電比較緊張的局面。作為電力系統(tǒng)非常重要的防御手段，繼電保護技術(shù)就是確保繼電保護技術(shù)的使用目的，就是確保電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性、安全性。在電網(wǎng)面臨故障狀況時，首先，繼電保護裝置會自動開啟相應的切除故障設備，停止故障運行，與此同時，設備裝置會進行故障報警，提示相關(guān)工作人員到現(xiàn)場進行及時檢測，發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，恢復電網(wǎng)的正常運行，保證電網(wǎng)的繼電保護正常使用。繼電保護裝置不僅有效降低了企業(yè)電網(wǎng)故障所遭受的經(jīng)濟損失，而且也在最大程度上保障了電網(wǎng)的可靠、安全供電。因此基于智能電網(wǎng)背景下，繼電保護的意義非常重大，理應受到企業(yè)的特別關(guān)注。

2 智能電網(wǎng)的系統(tǒng)組成

電網(wǎng)技術(shù)體系、電網(wǎng)基礎體系、電網(wǎng)規(guī)范體系以及智能服務等四各個體系，是智能電網(wǎng)的重要系統(tǒng)組成部分。具有先進的控制、通信、信息的電網(wǎng)技術(shù)體系，旨在為智能電網(wǎng)提供可靠的技術(shù)支撐，達到電網(wǎng)的智能化作用。電網(wǎng)基礎體系是確保智能電網(wǎng)安全可靠的物質(zhì)載體基礎。建設智能電網(wǎng)的一個重要的制度保障，電網(wǎng)規(guī)范體系包括技術(shù)和管理兩方面的各項規(guī)范、標準、各項指標的認證和評估體系。智能服務體系的主要作用就是保障智能電網(wǎng)的高效、經(jīng)濟運行，達到實現(xiàn)社會能源與資源的最大化效用，努力為用戶提供增值和智能服務。

3 繼電保護的重點研究內(nèi)容

繼電保護的目的是確保電網(wǎng)的可靠、安全、高效的有效運行，基于智能電網(wǎng)的背景，對繼電保護不斷的進行變革已經(jīng)是一種不可阻擋的發(fā)展趨勢。單元件保護是繼電保護要重點研究的內(nèi)容。

變壓器、發(fā)動機和交直流線路是單元件保護的主要組成部分，其作用是新原理算法的研究和對傳統(tǒng)元件的保護改良。首先，變壓器保護方面，它的一個焦點仍然是勵磁涌流識別，由于勵磁涌流具有的四個方面的特征，包括隨機性、非線性、多樣性和混淆性等，目前并非是完美解決方案中最好的一個，因此分析計算和保護新原理仍然是變壓器內(nèi)部故障要關(guān)注的重點。其次，發(fā)電機保護方面，其中內(nèi)部短路和匝間短路保護是必須要引起重點關(guān)注的，另外需要進一步精確化的三個方面分別是整定計算、保護方案設計、靈敏度校驗；過激磁、反時限過流等在后備保護中的判斷需要和實際機組要承受的能力應該相匹配；加強定、轉(zhuǎn)子一點接地保護的可靠性；對超大容量機組保護運行、失步保護和電網(wǎng)保護的有效配合以及失磁的特殊性等方面應加強深入的探索。再者，交流線路保護方面，距離保護易受高阻接地影響，躲過負荷能力比較弱，系統(tǒng)振蕩一旦發(fā)生短路時就會應付不了；如果在同桿并駕雙回線時，較為受到跨線故障和零序互感以及電氣量的使用范圍等因素的制約，故障測距誤差大和選相失敗的問題比較容易出現(xiàn)。

4 繼電保護面臨的挑戰(zhàn)和機遇

針對電網(wǎng)安全運行雖然繼電保護成為了第一道防線，但是在智能電網(wǎng)的高速發(fā)展過程中，也面臨著一些挑戰(zhàn)和機遇。

4.1 繼電保護所面臨的挑戰(zhàn)

（1）隨著特高壓電網(wǎng)在智能電網(wǎng)中的重要作用越來越高，一旦出現(xiàn)故障時，特高壓電網(wǎng)產(chǎn)生的諧波分量特別大，暫態(tài)過程也較為明顯，非周期分量會隨之衰減緩慢，嚴重阻礙保護工作的快速性和可靠性；另外，電壓互感器、電流在暫態(tài)下的轉(zhuǎn)變特性也會變得更差，故障狀態(tài)轉(zhuǎn)換時，較易出現(xiàn)誤動作保護。

（2）超特高壓的分布長線路電容會一定程度的破壞參數(shù)模型構(gòu)成的保護以及電流差動保護。

（3）同塔雙回或多回線路的跨線故障以及互感和線路參數(shù)不平衡會對保護造成影響。

4.2 繼電保護在智能電網(wǎng)的建設中面臨的機遇

基于智能電網(wǎng)的背景下，新型繼電保護方面的研究又增加了一些有利發(fā)展平臺。具體表現(xiàn)在兩個方面：一是在信息采集上，實時動態(tài)檢測系統(tǒng)自從1996年開始被繼電保護所采用，此外，據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，同步相量測量單位和廣域測量系統(tǒng)，已經(jīng)被大部分的變電站使用，其中包括所有的500kV變電站及大部分220kV的變電站，并且已構(gòu)成相當程度的規(guī)模。其中廣域測量系統(tǒng)和同步相量測量單元，一方面實現(xiàn)了廣域電網(wǎng)的同步在線測量，另一方面也實現(xiàn)了基于同步信息的繼電保護。二是在信息通信方面。截止到現(xiàn)在為止，我國電力通信專網(wǎng)具有分層分級自愈環(huán)網(wǎng)的特點，主要的應用介質(zhì)是光纖，其中電網(wǎng)220kV的光纖覆蓋率為99.2%，500kV及以上的覆蓋率達到了100%，110kV覆蓋率為93%。目前已經(jīng)達到一次設備的數(shù)字化、二次裝置的網(wǎng)絡化，實現(xiàn)了全站統(tǒng)一的標準平臺，主要歸功于IEC61850標準的數(shù)字化變電站，更好地滿足了信息共享的便捷性、簡單的操作性。完全具備了信息通信要滿足的實時、高速、可靠的各項條件。

參考文獻

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作者簡介：宋國忠（1971，9-），男，漢，籍貫：河北省唐山市，學歷：本科，職稱：工程師，研究方向：電力。