論智能電網環境下繼電保護技術的變革與提升

范海波+尤玉新+孟祥龍

【摘要】繼電保護設備是維護整個電力系統正常運行的重要組成部分，對變電站的繼電保護配置的設計研究，維護整個電力系統的安全穩定運行是相關工作人員的首要研究課題。本文將簡要概述繼電保護的概念，對繼電保護的現狀進行描述并闡述繼電保護的核心技術。論述智能電網環境下繼電保護技術的變革與提升，對繼電保護技術在智能電網中的重要作用和意義作簡要闡述。

【關鍵詞】繼電保護 構成核心 變革與提升

繼電保護是指采用自動化的措施和設備保護電力系統及設備。隨著經濟的不斷快速發展，電網系統規模的不斷擴大，繼電保護逐漸顯示其必要性。計算機與繼電保護相結合在計算機行業快速發展的大趨勢下應運而生，這一結合很大程度上推動了供電企業的繼電保護技術。

一、我國繼電保護現狀

隨養我國經濟的發展，各類用電設備急劇增加，電網系統規模不斷擴大，繼電保護技術也隨之日益發展。繼電保護與前沿技術相結合，尤其是計算機在繼電保護中大量普及，使得電力企業能夠利用計算機的數學運算能力和邏輯處理能力，從而提高安全保護的能力。更重要的是，隨之計算機技術的發展，人工智能等先進技術也取得了長足進步。電力系統繼電保護是一種普遍的離散控制，分布于系統的各個環節，而對系統狀態進行判斷，是實現保護止確動作的關鍵。由于人工智能的邏輯思維和快速處理能力，人工智能己經成為狀態評估的重要工具，越來越多的應用與電力系統的多個方而，特別是繼電保護方而。相比于人工操作，人工智能具有更強的靈敏性和速動性。不可否認的是，在可靠性方而，人工智能仍能還有很大的進步空間。另一方而，計算機網絡作為新時代信息處理和數據通信工具己成為信息時代的技術支柱，將其與繼電保護相結合是實現現代電力系統安全、穩定運行的重要保證。應用了網絡技術的電力系統繼電保護技術使每個保護單元都能共享安全系統的運行和故障信息的數據，使得各個保護單元在分析這些休息和數據的基礎上協調動作。目前來看繼電保護的網絡化己經開始實施，但是還處于起步階段，要實現我國繼電保護的全而網絡化，還需要廣大技術人員的不懈努力。

二、智能電網繼電保護的核心技術

智能電網的建設具有劃時代的意義，它的出現使得我國電網技術有了很大的突破，產生了巨大的經濟和社會效益。繼電保護主要有以下幾種核心技術：

（1）廣域保護技術。傳統的繼電保護幾乎沒有自適應判斷能力和保護能力。隨著智能電網技術的出現，“廣域保護”這個詞逐漸被人們所認知。廣域保護是指指定一個子域作為分析的單位，采集該子域的繼電保護信息，并進行域內和域外的綜合判定。目前，廣域保護技術已經日趨成熟，主要分為繼電保護和安全自動化控制，繼電保護可以實現簡化保護配合、縮短保護動作時間等目的。

（2）保護重構技術。智能電網中，保護重構技術是一項全新的繼電保護技術，繼電保護系統的重構應滿足下述原則：一是功能完整性。通常重構后的繼電保護系統應達到或超過原有的保護系統的功能，同時允許緊急情況下對某些功能（例如保護動作速度、選擇性）的降階或解除，以滿足系統最低安全指標。二是重構的快速性。由于一次系統一刻也不能脫離繼電保護，因此繼電保護系統自身的重構應快速有效。在有多套保護需要重構時應在維持最低功能的前提下選擇分步實施或同時實施策略。三是重構的可靠性。繼電保護重構時要重新選擇設備組合，所構建的新系統必須保證可靠性指標滿足要求。四是重構的經濟性。繼電保護系統的重構需要對設備資源進行重新劃分，因此在保證可靠性的同時應盡量減少對資源的占用。

三、智能電網環境下繼電保護技術的變革與提升

智能電網的規劃與發展對電能傳輸的特點產生了巨大的影響，數字化和信息化使智能電網與傳統電網產生了十分大的區別，因此，繼電保護技術也要隨著智能電網的發展而發展。

（1）向數字化方向發展。由于互感器故障的減少，我們不用再考慮由互感器故障所引起的回路接地和回路斷線等故障，利用數字化的傳感器，能夠提高繼電保護的整體性能，使所有的輔助功能得到簡化，來提高繼電保護水平，為我國智能電網建設提供先進的繼電保護技術。

（2）向網絡化方向發展。 作為智能電網實現數字化轉變的關鍵，網絡化的繼電保護裝置可以有效提高智能電網的運行效率，電力管理者能夠通過數字接口向繼電保護裝置發送控制信息，來對整個智能電網進行自動化的全操控。與此同時，還能將智能電網技術和網絡技術結合在一起，讓用戶利用網絡來實現對繼電保護裝置的配置，使繼電保護裝置的可操控性得到明顯提高。

（3）向協同保護方向發展。傳統保護僅能夠對定值進行自整定保護，同時還要結合被保護線路的運行狀態。智能電網的出現使得這種保護技術得到了全面提升，繼電保護能對基于全網信息的保護狀態實現自動化配置和整定，使整個繼電保護系統能夠實現互相保護，使傳統的分散式獨立保護轉變為協同保護模式。

（4）應用新原理與新技術。智能電網中風能、太陽能和生物能等新型能源的隨機接人，會給電網運行的安全性帶來一定的挑戰；同時，在智能電網背景下，更加快捷、靈活的調度方式將實現對電能傳輸方式和潮流方向的靈活調整；以電力電子控制為依托的電網靈活控制方式將取代傳統電網的故障暫態特征。因此，應用和以上變化相適應的繼電保護新原理和新技術，將是未來繼電保護發展的主導方向，同時也是相關研究的關鍵課題。

四、繼電保護在智能電網中的重要作用和意義

目前，我國的國民經濟正處在高速發展中，對電力的需求也越來越大，電力供應企業正承受著前所未有的壓力，很多人口密集的城市和地區都出現了供電危機現象。為了使電力供應緊張的現象得以緩解，企業不得不采取措施，進行停電和限電，同時加強了對智能電網電力系統安全的維護力度。作為電力系統的第一道防御手段，繼電保護技術可以有效地保障電網的安全運行，一旦電網中存在故障，繼電保護裝置就能在第一時間內將出現故障的設備自動切除，同時發出預警信號，使工作人員能夠在第一時間內發現故障，采取有效措施進行解決，從而最大程度地降低了由電網故障造成的企業損失。因此，繼電保護在智能電網中有著重要的作用和意義，企業應當大力發展和研究這項技術，以保證智能電網運行的安全性。

總之，經濟快速發展的基礎必定擴大了許多工廠對電力的需求，電力系統所承受的壓力也會越來越大，因而，電力系統的保護工作就成為了許多電力公司的首要任務。繼電保護技術在智能電網電力系統的保護工作中取得了很大的成效，許多供電企業都在增強繼電保護技術的研發力度，爭取在現有的基礎上做的越來越好，繼電保護技術將會被廣泛的應用到大部分的供電企業中。