智能電網環境下的繼電保護

鄭少恒

摘 要：隨著智能電網建設規模的日益擴大，智能電網已經成為我國電力技術發展的主要趨勢。繼電保護作為電力系統的第一道防線，在智能電網發展趨勢影響下繼電保護技術也在不斷地發展與創新。本文基于智能電網視角分析繼電保護技術，以期為構建安全可靠的繼電保護體系提供建議對策。

關鍵詞：智能電網 繼電保護 可靠性

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）11（b）-0046-02

隨著社會經濟的發展與科技技術的發展，作為支撐經濟發展的電力系統隨著智能技術的發展而實現了智能化操作管理。例如：電力傳感測量技術、IEC61850標準的實施等都為智能化電網建設提供了基礎。當前我國正處于智能電網建設的關鍵時期，提高智能化操作對于提高用戶滿意度具有積極意義。繼電保護是電力系統的第一道防護，能夠及時有效地對電力系統進行監測與保護，因此，基于智能電網建設步伐的加快，推動繼電保護技術的創新與發展是當前電力改革建設的重要內容。

1 智能電網環境下繼電保護的意義

隨著城市建設步伐的加快以及電力行業供給側結構性改革的實施，電力企業面臨的用電壓力越來越大，因此，如何構建安全高效的電力網絡體系是當前電力企業深化改革的重要內容。隨著互聯網技術、大數據技術以及計算機技術在電力系統的應用，我國電力智能化水平越來越高，尤其是“十三五”規劃明確提出我國要加大智能電網的建設力度。實踐證明智能電網的建設無論對于電力系統的安全運行還是優化配置電力資源配置都具有重要的意義。繼電保護作為電力系統安全的第一道防線，強化繼電保護具有重要的意義是，首先，繼電保護可以有效保證電力系統的安全與穩定。雖然智能電網發生故障的幾率越來越小，但是其仍然存在故障，而且隨著電網規模的不斷擴大，電網故障的隱蔽性也越來越突出，而繼電保護則是及時發現故障與解決故障的重要技術手段；其次，繼電保護有助于降低電網損失。在電力系統出現故障之后如果沒有及時做出相應的判斷就會造成巨大的經濟損失，而繼電保護的功能就是第一時間根據故障做出準確的動作，以此降低損失。例如：在高壓電力系統中，如果遇到電流增大或者電壓降低的故障之后，繼電保護就會第一時間將故障元件從電力系統中切除，從而避免造成其他元件的故障，將損失控制在最低。總之繼電保護的最大作用就是保證電力網絡安全運行。

2 智能電網環境下繼電保護的構建體系

隨著智能電網模式的發展，繼電保護也隨著智能電網技術的發展而不斷進步，例如：傳統的集成電路型繼電保護模式已經被淘汰，取而代之的是微機型繼電保護，而且此種模式在大數據技術下也在不斷創新與發展，由于智能電網的發展，傳統的繼電保護模式已經難以滿足實際工作需要，因此，構建繼電保護體系是強化對繼電保護的可靠性的評估。基于實踐經驗，繼電保護在不同的電網環境下所測得到的數據具有高度的離散性，如果采取平均值計算則會削弱繼電保護的可靠性，因此，需要基于大數據技術而構建具有實時監測的繼電保護體系。

在智能電網環境下，智能變電站的結構發生了變化，實現了“三層兩網”，過程層、間隔層和站控層，通過利用互聯網平臺實現對各個層面的實時控制，通過對智能變電站結構的變化可以看出傳統繼電保護與智能化繼電保護的差別，傳統的繼電保護采樣值主要是由傳感器直接傳遞到保護裝置上，而智能繼電保護則是將采集的信息通過合并單元匯集后交由交換機傳遞給保護裝置，這樣消除了二次電纜的故障因素，提高了信息傳遞的效率。綜合考慮智能電網的發展對于繼電保護會產生以下影響：（1）智能電網系統中的元件增多，尤其是元件的精密度、科技含量越來越高，這樣對于繼電保護系統而言帶來了優勢，與此同時也增加了繼電保護的難度，尤其是提高了繼電保護的可靠性。例如：在智能電網環境下，任何細微的故障都會影響到電力系統的安全運行，因此，要求繼電保護系統要增強可靠性，建立完善的建模體系，準確把握智能電網中的故障。（2）繼電保護的結構將更加復雜。傳統的繼電保護是以點對點的連接方式，而智能電網的普及則實現了以太網連接，這樣一來拓撲結構存在較大的可塑性，因此，要求繼電保護結構要更加靈活。（3）自動裝置功能要求提高。例如：在智能電網中的PMU和WAMS網絡可以為電力系統提供防御和緊急控制，從而實現智能電網的控制目的。但是由于智能電網建設的過程中還必須要考慮與傳統電網模式的銜接問題，同樣繼電保護也要考慮與傳統繼電保護的配合問題，因此，具體可以采取以下方式，例如：在線路采取差動保護時，線路一側使用電磁式電流互感器，而另一側線路則要采取電子互感器，這樣可以避免出現保護誤動。

3 智能電網環境下繼電保護技術的發展策略

智能電網建設是我國電力發展的主要趨勢，根據實踐調查我國智能電網建設還存在以下問題：用電負荷不集中，遠距離、交直流混合輸電模式容易發生電力安全事故，尤其是遠距離的輸電體系為重大停電事故埋下隱患；電網接納能力不足影響電力系統的穩定運行。例如：新能源電力的應用雖然有助于實現供給側結構，但是新能源電力具有間歇性、隨機性的特點，此種特點會給當前電力系統的運行造成沖擊；配電網發展滯后等。正是基于我國智能電網建設中所存在的諸多問題，加強繼電保護建設就顯得格外重要。綜合考慮繼電保護需要重點做好以下工作：（1）發電機保護。發電機是繼電保護裝置的重要保護內容，需要關注內部短路。（2）變壓器保護。（3）直流線路保護以及交流線路保護。我們知道，距離保護易受高阻接地影響，一旦在系統振蕩中，發生短路的情況，那么以我國相關工作人員的技術水平，就很難對其進行應對了，因此，相關人員就必須注意到其應用于同桿并架雙回線時，受所利用電氣量范圍的限制的問題，同時也要注意交流電路的跨線故障和零序互感等因素的相關影響，對于具體的問題，必須要保持高度的警惕。

3.1 廣域保護技術

所謂廣域繼電保護技術，指的是以子域作為分析單位，對子域內繼電保護信息進行有效采集，并對其進行域內和域外的綜合判定。廣域保護技術的主要優勢在于其能實現自動化控制，在確保智能電網運行安全性上有著巨大的優勢。同時，廣域繼電保護技術極大加快了保護動作實施時間，且顯著提升了其與電網的保護配合，使得繼電保護效率大大提升。該技術較強的自適應判斷能力和保護能力，使得其在電網診斷和恢復上更加智能和高效。

3.2 保護重構技術

保護重構技術的主要作用是對繼電保護系統進行在線配置和重組，確保其與電網結構相符合，大大優化了繼電保護效果。同時，保護重構技術能夠對繼電保護系統元件進行實時監測和診斷，及時發現存在的隱性問題和故障，并在發現失靈故障后自動進行替代，以恢復繼電保護系統的運行，達到自我發現和自愈功能。這樣一來，有效避免了繼電保護故障問題導致智能電網故障，大大提高智能電網運行的穩定性。

3.3 集中式后備保護

對于集中后備保護而言，其決策主機主要位于系統某中心站，而覆蓋范圍則包括了整個區域電網，不夸張地說，其所包含廠站甚至能夠達到數十個甚至更多，因此，對于其具體的保護，就必須以被保護設備為基本單元，通過直接集中全部信息的方式來進行故障判斷。只有如此，對于集中式后備的保護才能夠真正達到標準。

總之在全面構建智能電網建設的新常態時期下，繼電保護是促進智能電網發展的基礎，是維護電力系統安全穩定運行的關鍵，因此，要立足于智能電網建設視角提高繼電保護技術，促進我國智能電網建設發展，實現電力行業供給側結構性改革。

參考文獻

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