智能電網(wǎng)環(huán)境下的繼電保護(hù)

王鶴霖 薛　磊

（國網(wǎng)黑龍江省電力有限公司牡丹江供電公司，黑龍江 牡丹江 157000）

智能電網(wǎng)環(huán)境下的繼電保護(hù)

王鶴霖 薛磊

（國網(wǎng)黑龍江省電力有限公司牡丹江供電公司，黑龍江 牡丹江 157000）

相較于傳統(tǒng)電網(wǎng)，智能電網(wǎng)對繼電保護(hù)的可靠性、靈活性提出了更高的要求。也正因如此，如何在智能電網(wǎng)環(huán)境下做好繼電保護(hù)工作，進(jìn)一步確保電力系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性則具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文筆者即結(jié)合個(gè)人實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)就智能電網(wǎng)環(huán)境下的繼電保護(hù)工作進(jìn)行粗略的探討，以期更好地服務(wù)于電力系統(tǒng)，促進(jìn)智能電網(wǎng)的長久發(fā)展做有益的鋪墊。

智能電網(wǎng)；繼電保護(hù)；發(fā)展趨勢

近些年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，現(xiàn)代化智能電網(wǎng)儼然取替了傳統(tǒng)電網(wǎng)，并為我國的電力系統(tǒng)做出了更為巨大的貢獻(xiàn)。而繼電保護(hù)作為確保智能電網(wǎng)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵，亦成為當(dāng)前電力系統(tǒng)關(guān)注的焦點(diǎn)。尤其是在智能電網(wǎng)環(huán)境下對繼電保護(hù)工作提出了全新的要求與調(diào)整。所以，如何做好智能電網(wǎng)環(huán)境下的繼電保護(hù)則具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。以下筆者即結(jié)合個(gè)人時(shí)間工作經(jīng)驗(yàn)，從幾個(gè)方面入手，對智能電網(wǎng)的組成及其在智能電網(wǎng)下繼電保護(hù)系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行粗略的探討，并闡述了智能電網(wǎng)發(fā)展下繼電保護(hù)技術(shù)的變革，以期為廣大同行更加清楚的了解繼電保護(hù)工作，做好繼電保護(hù)工作做有益的參考。

1.智能電網(wǎng)的組成

由電網(wǎng)基礎(chǔ)體系、電網(wǎng)技術(shù)體系、智能服務(wù)體系、電網(wǎng)規(guī)范體系，此4部分共同組成智能電網(wǎng)、其中，電網(wǎng)基礎(chǔ)體系作為智能電網(wǎng)的重要物質(zhì)載體，確保其運(yùn)行可靠運(yùn)行的重要基礎(chǔ)，在智能電網(wǎng)中占據(jù)著十分重要的地位；電網(wǎng)技術(shù)體系則是智能電網(wǎng)重要的基礎(chǔ)支持，其主要是利用先進(jìn)的通信技術(shù)、控制技術(shù)、信息技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的智能化；智能服務(wù)體系則是確保智能電網(wǎng)高校、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵所在，是實(shí)現(xiàn)資源、能源最大化的重要基礎(chǔ)所在，并為用電客戶提供必要的智能化服務(wù)；而電網(wǎng)規(guī)范體系作為智能電網(wǎng)的制度保障體系，其是對電網(wǎng)各項(xiàng)保準(zhǔn)、規(guī)范以及各項(xiàng)指標(biāo)的認(rèn)證與評(píng)估。

2.在智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)

通過分析，我們可以清楚地看到在智能電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行環(huán)境中，供電設(shè)備往往處于交互模式下，而發(fā)電設(shè)備則具備分布性特征。也正因如此，在智能電網(wǎng)環(huán)境下的繼電保護(hù)就被提出了更高的要求。特別是近些年來，通信技術(shù)得到了較為快速的普及與發(fā)展，數(shù)字化智能技術(shù)也儼然成為當(dāng)前社會(huì)各界關(guān)注的焦點(diǎn)，并且在智能變電站中得到了較為廣泛的普及與應(yīng)用。因此，在某種意義上，我們可以說在智能電網(wǎng)環(huán)境下必須做好繼電保護(hù)工作的數(shù)字化發(fā)展，而這也勢必會(huì)成為確保智能電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的重要基礎(chǔ)所在。而以下我們用圖1來清楚地展示在智能電網(wǎng)環(huán)境之中，繼電保護(hù)功能如何得以實(shí)現(xiàn)。

圖1　智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護(hù)的功能實(shí)現(xiàn)

3.智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護(hù)的主要內(nèi)容

3.1單元件保護(hù)

通過分析，我們可以得知智能電網(wǎng)的單元件保護(hù)，其保護(hù)的主要對象就是在智能電網(wǎng)運(yùn)行中發(fā)揮著重要功能的電氣設(shè)備，如：變壓器、發(fā)電機(jī)組、交流線路、直流線路等等，而對其的研究內(nèi)容則主要集中在如何對傳統(tǒng)的元件保護(hù)改進(jìn)上。在變壓器的保護(hù)方面，我們將對勵(lì)磁涌流的識(shí)別作為保護(hù)的關(guān)注重點(diǎn)，這是因?yàn)閯?lì)磁涌流具備多樣性、混淆性、隨機(jī)性以及非線性等諸多特點(diǎn)。因此，在變壓器的實(shí)際保護(hù)研究工作中，將工作研究重點(diǎn)放在變壓器內(nèi)部的故障分析與故障計(jì)算上是十分必要的；在發(fā)電機(jī)組的保護(hù)中則要做好內(nèi)部短路保護(hù)工作。尤其是在匝間短路保護(hù)工作上要給予足夠的重視。并且還要對發(fā)電機(jī)組的保護(hù)設(shè)計(jì)、靈敏度檢測、整定計(jì)算等方案進(jìn)行精確地設(shè)計(jì)，進(jìn)而滿足匹配發(fā)電機(jī)組承壓力、反時(shí)限過流、過激磁等后期保護(hù)判斷上的需求，保證定轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)的可靠度；在交流線路的保護(hù)上，要做好保護(hù)原理、保護(hù)方法的進(jìn)一步改進(jìn)。這是因?yàn)樵谥悄茈娋W(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行過程中，高阻接地會(huì)受到距離保護(hù)功能的影響，當(dāng)電網(wǎng)系統(tǒng)因振蕩而發(fā)生短路問題時(shí)，不僅無法發(fā)揮保護(hù)職能，還不容易避開交流線路的負(fù)載能力，進(jìn)而造成較大的故障測距誤差。

3.2廣域保護(hù)

隨著智能電網(wǎng)搭建技術(shù)的迅猛發(fā)展，在繼電保護(hù)系統(tǒng)中的廣域保護(hù)儼然已經(jīng)成為其研究的重點(diǎn)所在?？梢哉f廣域保護(hù)就是以高效、及時(shí)的信息通信技術(shù)作為實(shí)施保護(hù)的基礎(chǔ)，并在該系統(tǒng)中納入多種類型的數(shù)據(jù)信息，繼電保護(hù)的實(shí)際配置方式進(jìn)行徹底地改變，在提高繼電保護(hù)實(shí)際運(yùn)行水平的同時(shí)，也提高其運(yùn)行能力。目前，在實(shí)際廣域保護(hù)中，我們可將其后備系統(tǒng)分為：廣域集中式、IED分布式、站域集中與區(qū)域分布相配合，此3種模式。其中，廣域集中式其基本單元是被保護(hù)的電氣設(shè)備，采用直接方法對電網(wǎng)內(nèi)的全部信息進(jìn)行整合，判斷電網(wǎng)所發(fā)生的故障；IED分布式則是通過IED元件，將其分布在被保護(hù)設(shè)備之內(nèi)后進(jìn)行相關(guān)信息數(shù)據(jù)的采集，最終實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)功能。

4.智能電網(wǎng)環(huán)境下給繼電保護(hù)帶來的改變與發(fā)展

4.1數(shù)字化發(fā)展趨勢

可以說數(shù)字化發(fā)展，是目前智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護(hù)所顯示出的最大特點(diǎn)，具體表現(xiàn)在：測量手段的數(shù)字化、信息傳輸?shù)臄?shù)字化。其中，通過數(shù)字接口與電子互感器能夠?qū)崿F(xiàn)測量手段的數(shù)字化；而通過光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)字信息則可以實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)臄?shù)字化。尤其是電子互感器的體積往往較小且絕緣能力較好，因此，充分利用光電轉(zhuǎn)換器對電網(wǎng)運(yùn)行情況進(jìn)行測量，不行能夠拓寬電網(wǎng)信號(hào)的傳輸頻帶，還能夠增強(qiáng)暫態(tài)性能，消除在互感器測量上的誤差，提高了測量準(zhǔn)確性，降低互感器故障的發(fā)生率。所以，在繼電保護(hù)的未來發(fā)展中，還應(yīng)該充分利用數(shù)字化傳感器，去進(jìn)一步精簡繼電保護(hù)裝置的輔助功能，提高繼電保護(hù)水平，從而使繼電保護(hù)系統(tǒng)能夠與智能電網(wǎng)進(jìn)行最佳配合。

4.2網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展趨勢

伴隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)在智能變電站中的普及應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展勢必會(huì)成為未來智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護(hù)不可逆轉(zhuǎn)的重要趨勢之一。尤其是伴隨著網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展進(jìn)程的逐步深化與完善，更是大大地提高了繼電保護(hù)水平。一方面，促進(jìn)了智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護(hù)工作的信息共享，從而使變電站的所有設(shè)備都能夠緊密地聯(lián)系在一起，擴(kuò)大繼電保護(hù)范圍；另一方面，促進(jìn)了智能變電站的信息傳遞，使信息傳遞變得更為準(zhǔn)確、及時(shí)，從而實(shí)現(xiàn)對整個(gè)智能電網(wǎng)的全方位監(jiān)控，有效提高智能電網(wǎng)運(yùn)行的準(zhǔn)確性與運(yùn)行效率。

4.3整定自動(dòng)化發(fā)展趨勢

我們都知道，在傳統(tǒng)電網(wǎng)中，繼電保護(hù)系統(tǒng)針的多半是被保護(hù)線路，因此其保護(hù)范圍也往往較小，且具有一定的局限性。也就造成了在保護(hù)定值上也存在著一定的偏差，導(dǎo)致繼電保護(hù)的不足以及缺陷。所以，如何讓智能電網(wǎng)環(huán)境下的繼電保護(hù)工作對整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)所有的電力設(shè)備、被保護(hù)線路緊密地連接在一起，對其進(jìn)行有效的整體保護(hù)則成為未來繼電保護(hù)發(fā)展的重要趨勢。而要想做到這點(diǎn)，必須整合電網(wǎng)系統(tǒng)中各部分的運(yùn)行信息，對繼電保護(hù)范圍進(jìn)行擴(kuò)大，實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的分布協(xié)同，從而對繼電保護(hù)的實(shí)時(shí)性與準(zhǔn)確性進(jìn)行有效地提高，從而走向整定自動(dòng)化發(fā)展趨勢。

4.4輸電靈活化趨勢

可以說輸電效率的大大提高，對整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)控制上的靈活、有效都是智能電網(wǎng)智能化發(fā)展的重要體現(xiàn)。而能夠做到此點(diǎn)的根本原因則在于靜止無功補(bǔ)償器、電能質(zhì)量控制裝置在智能電網(wǎng)中應(yīng)用，從而對電能質(zhì)量、系統(tǒng)潮流做到有效地控制。同時(shí)，在我國電網(wǎng)中交、直流混合輸電技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，電力電子元件的應(yīng)用，也在很大程度上提高了輸電靈活性，給智能電網(wǎng)環(huán)境下的繼電保護(hù)工作帶來了巨大的革新與良好的發(fā)展。

結(jié)語

綜上所述，本文筆者從幾個(gè)方面入手，對智能電網(wǎng)的組成及其在智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護(hù)系統(tǒng)的功能，繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展革新進(jìn)行逐一探討，也是希望通過本文筆者的闡述，能夠讓更多的電力工作者更加清楚地認(rèn)識(shí)到，在智能電網(wǎng)的建設(shè)中離不開繼電保護(hù)系統(tǒng)，也正是因?yàn)橛辛死^電保護(hù)系統(tǒng)才能夠確保智能電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。所以，電力系統(tǒng)應(yīng)該給予繼電保護(hù)技術(shù)足夠的重視，加強(qiáng)對繼電保護(hù)工作的研究，從而更好地服務(wù)于電力系統(tǒng)，促進(jìn)電力系統(tǒng)的更好發(fā)展。

［1］李珍偉.淺析智能電網(wǎng)的建設(shè)［J］.內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2016（5）：11-12.

［2］陳淘，劉利兵.大數(shù)據(jù)技術(shù)在智能電網(wǎng)中應(yīng)用［J］.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2016（4）：16-17.

［3］朱文生.面向智能電網(wǎng)通信中間件的關(guān)鍵技術(shù)研究［J］.低碳世界，2016（9）：125-126.

［4］黃實(shí)批.先進(jìn)電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用［J］.電子世界，2016（8）：135-137.

［5］朱輝.智能電網(wǎng)中電力設(shè)備及其技術(shù)發(fā)展分析［J］.通信電源技術(shù)，2016（2）：201-203.

TM77

A