基于智能電網(wǎng)的繼電保護(hù)技術(shù)探討

張媛+惠蓓

摘 要：隨著電力技術(shù)的不斷發(fā)展和電力環(huán)境的變化，智能電網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生。簡要分析了智能電網(wǎng)的特點(diǎn)及其優(yōu)勢，著重探討了智能電網(wǎng)背景下繼電保護(hù)的新特點(diǎn)，以期為電力相關(guān)行業(yè)的工作提供參考。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；繼電保護(hù)技術(shù)；電能質(zhì)量；運(yùn)行成本

中圖分類號：TM774 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.10.145

2009年，我國提出了建設(shè)智能電網(wǎng)的戰(zhàn)略計劃，全面建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，以信息化、自動化和交互化為特征的堅強(qiáng)電網(wǎng)。智能電網(wǎng)的建設(shè)給我國電力系統(tǒng)發(fā)、輸、配、用各個環(huán)節(jié)的工作帶來了巨大的挑戰(zhàn)。

1 智能電網(wǎng)的概念和優(yōu)勢

智能電網(wǎng)是以物理電網(wǎng)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的，它結(jié)合先進(jìn)的傳感測量技術(shù)、嵌入式自主處理技術(shù)等建成高速雙向集成通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)內(nèi)各類信息高效、準(zhǔn)確的傳輸和采集，有效提高了電網(wǎng)的傳輸能力，保證了供電的可靠性和安全性，而且優(yōu)勢也比傳統(tǒng)電網(wǎng)明顯。

智能電網(wǎng)的優(yōu)勢是：①智能電網(wǎng)采用新技術(shù)實(shí)時監(jiān)測電網(wǎng)動態(tài)，使得各電力節(jié)點(diǎn)的電力運(yùn)行單位和工作人員可以靈活、有效地調(diào)動電力能源。在負(fù)荷高峰期，持續(xù)、穩(wěn)定滿負(fù)荷運(yùn)行能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)、輸、配、用電的最優(yōu)匹配，從而提高電網(wǎng)的運(yùn)行效率及其穩(wěn)定性。②智能電網(wǎng)擁有強(qiáng)大的預(yù)警系統(tǒng)和故障預(yù)判能力，能夠及時、有效地降低電網(wǎng)故障發(fā)生的概率，縮小故障范圍。即使在電網(wǎng)發(fā)生大擾動的狀況下，仍能保持相對穩(wěn)定的供電能力，不至于整個電網(wǎng)崩潰。③智能電網(wǎng)為分布式能源合理、穩(wěn)定并入電網(wǎng)提供了有力的技術(shù)保障，推動了新能源技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了綠色能源的持續(xù)、有效利用。④全面提升電網(wǎng)自動化水平，提高運(yùn)維人員的生產(chǎn)管理水平，實(shí)現(xiàn)電源點(diǎn)、電網(wǎng)構(gòu)架、負(fù)荷點(diǎn)的相互協(xié)調(diào)，不僅能夠保證電網(wǎng)架構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性、高效性、開放性和透明性，還能夠降低運(yùn)行成本，提高能源整合的配置效率。⑤對于終端用戶，運(yùn)用智能電網(wǎng)能夠顯著提高電能質(zhì)量，滿足用戶的多樣化需求。

2 智能電網(wǎng)對繼電保護(hù)的特點(diǎn)

智能電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大使得其接線方式和運(yùn)行方式更加復(fù)雜。在這樣的背景下，傳統(tǒng)的繼電保護(hù)模式已經(jīng)不能滿足使用要求，因此，應(yīng)采用智能電網(wǎng)的新型繼電保護(hù)技術(shù)。智能電網(wǎng)繼電保護(hù)結(jié)構(gòu)如圖1所示。在智能電網(wǎng)中，智能化監(jiān)控系統(tǒng)能實(shí)時監(jiān)測電網(wǎng)的各個節(jié)點(diǎn)，并分析采集到的數(shù)據(jù)，不斷調(diào)整各裝置的保護(hù)定值。根據(jù)當(dāng)前運(yùn)行狀況不斷調(diào)整保護(hù)裝置，能夠提高整個電網(wǎng)的故障診斷能力和自我修復(fù)能力。

2.1 數(shù)字化

數(shù)字化主要體現(xiàn)在兩個方面：①大量使用電子式互感器，提高了互感器在復(fù)雜電網(wǎng)下的暫態(tài)性能，實(shí)時采集電網(wǎng)中的數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)了測量的數(shù)字化。②傳統(tǒng)電廠使用電纜完成模擬量和開關(guān)量的信息傳輸，如今采用光纖傳輸數(shù)字信號，大大簡化了二次接線步驟，減少了投資，實(shí)現(xiàn)了信息傳輸?shù)臄?shù)字化。采用數(shù)字化手段采集的信息真實(shí)、準(zhǔn)確、時效性高，為工作人員判斷電網(wǎng)故障奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。

2.2 網(wǎng)絡(luò)化

常規(guī)電廠的電氣控制系統(tǒng)通過構(gòu)架DCS和NCS監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足智能化和信息化的要求。智能電網(wǎng)運(yùn)行主要采用的是IEC61850標(biāo)準(zhǔn)。運(yùn)用該標(biāo)準(zhǔn)可以實(shí)現(xiàn)所有二次保護(hù)設(shè)備通信規(guī)約的統(tǒng)一，為電力系統(tǒng)建立統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)的信息模型，實(shí)現(xiàn)信息共享，不斷擴(kuò)大保護(hù)接口范圍，確保其快速、準(zhǔn)確。

2.3 廣域化

結(jié)合智能電網(wǎng)的特點(diǎn)，所采集的信息除了保護(hù)對象外，還需要采集電力網(wǎng)絡(luò)中各個關(guān)聯(lián)節(jié)點(diǎn)的信息。隨著電力網(wǎng)絡(luò)信息化進(jìn)程的加快，繼電保護(hù)專用信息網(wǎng)也建成，多節(jié)點(diǎn)信息的采集可以降低繼電保護(hù)裝置對保護(hù)定值的依賴，顯著提高電網(wǎng)對系統(tǒng)振蕩、過負(fù)荷等復(fù)雜工況的應(yīng)對能力。

2.4 輸電靈活化

應(yīng)用新技術(shù)后，智能電網(wǎng)體現(xiàn)出了其獨(dú)特的性能。由于接入了具有顯著間歇性特點(diǎn)的新能源和分布式系統(tǒng)，為電網(wǎng)提供了更多的無功。另外，智能電網(wǎng)中使用了大量可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置、電量控制裝置等交流靈活的輸電技術(shù)。由我國目前大量交直流輸電、特高壓電網(wǎng)的發(fā)展情況可知，發(fā)生故障時，諧波分量逐漸增大，非周期分量衰減緩慢，線路參數(shù)不平衡都會影響繼電保護(hù)的進(jìn)行。

3 結(jié)束語

智能電網(wǎng)是電力行業(yè)的一次深刻變革，也是電力網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然需求。隨著智能電網(wǎng)的不斷推進(jìn)和研究的不斷深入，繼電保護(hù)的觀念、目標(biāo)、實(shí)踐內(nèi)容也在改變，以適應(yīng)智能電網(wǎng)的發(fā)展，為其安全、穩(wěn)定運(yùn)行保駕護(hù)航。

參考文獻(xiàn)

[1]邵寶珠，王優(yōu)胤，宋丹.智能電網(wǎng)對繼電保護(hù)發(fā)展的影響[J].東北電力技術(shù)，2010（2）：11-13.

[2]江盈文.智能電網(wǎng)繼電保護(hù)技術(shù)研究[J].農(nóng)業(yè)科技與裝備，2014（6）：49-54.

〔編輯：白潔〕