試論智能電網(wǎng)環(huán)境下的繼電保護研究

李蘇

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試論智能電網(wǎng)環(huán)境下的繼電保護研究

李蘇

（泰州市姜堰區(qū)供電分公司，江蘇 泰州 225500）

隨著我國電力行業(yè)的技術水平不斷提高，當今智能電網(wǎng)已經(jīng)成為了電力領域重點的發(fā)展方向，智能電網(wǎng)的應用不僅能夠提高電力供給的質量和效益，也保證了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，需要不斷進行研發(fā)和發(fā)展。在智能電網(wǎng)建設當中，繼電保護是十分重要的工作內容，直接關乎著整個電網(wǎng)的穩(wěn)定性。基于此，探究了智能電網(wǎng)環(huán)境下的繼電保護。

智能電網(wǎng)；智能變電站；繼電保護；電力設備

電力行業(yè)的發(fā)展直接關乎著民生，與人們生活質量息息相關。在計算機信息時代下，我國也加強了對智能電網(wǎng)繼電保護的研究，在近期使用中取得了不錯的效果。繼電保護是保護電網(wǎng)安全運行的重要一環(huán)，與變電站能否正常運行有著直接關系。對于繼電保護技術而言，隨著智能電網(wǎng)的多年發(fā)展，繼電保護技術也變得更加完善，對保證智能電網(wǎng)安全、平穩(wěn)運行有著重要意義。為了能夠進一步發(fā)揮智能電網(wǎng)的作用與價值，需要電力部門進一步強化繼電保護技術，以繼電保護技術來確保電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性，實現(xiàn)電力事業(yè)的再次發(fā)展，提高人民群眾的生活質量，為社會發(fā)展提供電力支持。

1 智能電網(wǎng)概述

簡單而言，智能電網(wǎng)就是在傳統(tǒng)電網(wǎng)中融入計算機網(wǎng)絡技術、人工智能技術、模糊神經(jīng)系統(tǒng)等，可以實現(xiàn)遠程操控、數(shù)據(jù)通訊、自動監(jiān)控等功能，實現(xiàn)對整個電網(wǎng)的自動化控制，在電網(wǎng)實際運行中，如果對電網(wǎng)局部發(fā)生故障的部位進行自動化檢修（非硬件故障），不會影響其他部分的運行，不需要過長的時間即可恢復電網(wǎng)功能，避免傳統(tǒng)繼電保護造成的長時間斷電問題出現(xiàn)。在智能電網(wǎng)中應用繼電保護技術，可降低電網(wǎng)運行故障的概率，避免因為電網(wǎng)局部故障影響整個電網(wǎng)功能，將經(jīng)濟損失降到最低。從近些年智能電網(wǎng)實際運行情況來看，智能電網(wǎng)的出現(xiàn)可以有效提高電網(wǎng)運行效率，確保電力系統(tǒng)在實際運行中的可靠性與安全性，提高資源利用率、減少污染排放，這與實現(xiàn)我國提出的節(jié)能減排理念相符合。

2 智能電網(wǎng)繼電保護技術分析

2.1 繼電保護原理分析

應用繼電保護技術能夠有效提高電網(wǎng)運行的平穩(wěn)性、安全性，通常是在觀點站內部設置傳感器，遠程監(jiān)控電力設備的實際運行情況，采用網(wǎng)絡通信技術采集設備運行信息，并進行統(tǒng)一整合，提高電網(wǎng)運輸數(shù)據(jù)的使用效率。對電力設備實際運行狀況進行實時監(jiān)控可以發(fā)現(xiàn)電力設備的潛在故障，并制訂對策，這對輔助電網(wǎng)維護工作有著極大的推進作用。設置繼電保護設備，除了能夠保證電網(wǎng)平穩(wěn)運行，也可以24 h獲取電力設備運行信息，且可以實現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的共享。通過充分對繼電保護系統(tǒng)的分析，發(fā)現(xiàn)其基于電力設備出現(xiàn)短路、斷路等引發(fā)的電力變化，判定繼電器的實際運行情況，如果電力設備運行數(shù)據(jù)超出了標準范圍，就會聯(lián)動報警系統(tǒng)發(fā)出警報，把故障信息直接呈現(xiàn)到終端顯示器上，工作人員可以結合實際情況進行處理。

2.2 智能電網(wǎng)繼電保護技術分析

2.2.1 廣域保護技術

簡單而言，廣域保護技術就是對電網(wǎng)網(wǎng)絡子集數(shù)據(jù)進行分析、處理的保障單位，在指定范圍內采集子集繼電保護信息，之后對信息技術進行系統(tǒng)分析，并在此基礎上找出出現(xiàn)故障的原因，這樣即可有針對性地解決問題。同時，該項技術還具備安全自動控制和繼電保護功能。其中，安全自動控制技術主要是處理電網(wǎng)自身故障，即非硬件故障。通過智能電網(wǎng)系統(tǒng)對故障終端提出處理方法。繼電保護技術結合電網(wǎng)內部實際運行情況，如果運行標準超出了安全閾值，就會自動關停電網(wǎng)，避免故障進一步增大，提高了對電網(wǎng)的保護力。

2.2.2 保護系統(tǒng)的重構技術

智能電網(wǎng)對繼電保護系統(tǒng)要求要比傳統(tǒng)電網(wǎng)更高，需要繼電保護配合，向智能化的方向發(fā)展，提高繼電保護系統(tǒng)的自適應能力，這樣才能夠對智能電網(wǎng)運行、機構變化起到保障作用。在適應能力層面上，智能繼電保護需要具備自我重構機制，即自我診斷與自我修復。例如，繼電保護系統(tǒng)構成元器件故障時，智能變電站可以自動切換為備用元器件繼續(xù)運行，恢復電網(wǎng)功能，并將故障發(fā)現(xiàn)到故障處理的整個流程顯示到終端中，讓工作人員快速地將故障的元器件更換掉，保證變電站可以正常運行。

2.2.3 智能電器設備以及電子傳感器

傳統(tǒng)電網(wǎng)與智能電網(wǎng)最大的差異就是智能化，也就是針對電網(wǎng)的實際運行情況進行分析，并在一定程度上可以解決電網(wǎng)的故障問題，從而實現(xiàn)對各種智能化設備（包括部分非智能設備）的管理與控制。與此同時，當今智能電網(wǎng)中的智能設備覆蓋面越來越廣泛，在電能的傳輸、轉換、儲存、使用等各個方面都可以實現(xiàn)智能化控制。其中，電壓智能傳感器是智能變電站重要的組成部分，在智能變電站正常運行的過程中，可以通過安裝相應的智能傳感器，從而自動收集變電站運行電壓，并對電力設備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)進行全面的分析與評估，為電網(wǎng)故障維修提供強有力的信息數(shù)據(jù)，這樣即可加強繼電保護的效應。

2.2.4 仿真與控制決策技術

仿真技術就是對智能電網(wǎng)運行狀況進行分析預測，主要功能是以計算機為載體，實現(xiàn)數(shù)字化仿真；控制決策技術是以仿真技術所得出的結果作為決策依據(jù)，對智能電網(wǎng)運行情況進行科學控制和管理。此兩項技術都是確保智能電網(wǎng)安全、平穩(wěn)運行的重要保障。利用仿真技術將所采集、提煉出的數(shù)據(jù)進行數(shù)字信號轉換，傳輸?shù)經(jīng)Q策系統(tǒng)當中，將所采集的數(shù)據(jù)信息和標準信息閾值進行對比，從而智能化地提出決策，實現(xiàn)對電網(wǎng)系統(tǒng)的保護。

2.2.5 軟件系統(tǒng)

軟件系統(tǒng)的主要功能是信息查詢、分析定時記錄、處理“三遙”數(shù)據(jù)、報警、系統(tǒng)狀態(tài)檢測等。主要是對二次設備進行實驗記錄以及定值處理，幫助電力工作人員展開信息記錄工作，并采用網(wǎng)絡平臺對電力繼電保護信息進行共享，從而為其他部門提供更加便捷的查詢服務。軟件系統(tǒng)還可以連接到整個智能系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫、影像庫，通過系統(tǒng)計算反映出圖像中二次設備缺陷與故障信息，動態(tài)檢測繼電保護裝置的運行情況。結合我國電力企業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，智能繼電保護技術勢必會逐漸減少人工干預的情況。根據(jù)智能電網(wǎng)的發(fā)展趨勢，繼電保護系統(tǒng)會逐漸朝全智能化的方向發(fā)展，也就是采用系統(tǒng)軟件編程，脫離人工監(jiān)控形式，讓計算機終端對電網(wǎng)進行全程監(jiān)工、記錄信息、信息采編、數(shù)據(jù)共享等，最大程度地降低人工勞動強度。其中，電力系統(tǒng)的核心就是數(shù)據(jù)庫，相比傳統(tǒng)電網(wǎng)數(shù)據(jù)庫而言，智能化數(shù)據(jù)庫組織形式更加多樣，除了能夠進行動態(tài)存儲、應用程序結構、非結構性等，還可以對所采集的數(shù)據(jù)信息進行整理、處理。此外，數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)信息時刻都在變化，所以，在很大程度上也可以實現(xiàn)系統(tǒng)控制工作，采用處理技術進行數(shù)據(jù)記憶，結合用戶實際需求設置相應的運行標準，采用模塊化設計，通過不同方法提高整個數(shù)據(jù)庫的完成性，也可以通過設置訪問權限劃分不同人員的訪問范圍。

2.2.6 電力電子與通訊技術

在智能電網(wǎng)背景下的繼電保護必須要通過網(wǎng)絡來傳輸相關數(shù)據(jù)信息，所以，加強通信技術的研究十分重要。在電力電子層面上，當今大功率電力電子設備已經(jīng)成為了主流，包括柔性直輸電流、高壓直流輸電等，這些新技術都能夠實現(xiàn)無功補償功能。而應用網(wǎng)絡通訊技術，可以實時傳遞傳感器所采集到數(shù)據(jù)信息，將變電站智能設備的運行數(shù)據(jù)實時顯示到終端上，為電網(wǎng)控制人員提供相應的數(shù)據(jù)支持，這對推動智能電網(wǎng)發(fā)展有著重要的意義。

2.3 智能電網(wǎng)繼電保護技術的應用分析

現(xiàn)如今，我國電力事業(yè)發(fā)展到了新的高度，也實現(xiàn)了電網(wǎng)的智能化升級目標，解決了傳統(tǒng)繼電器中的問題。采用新型繼電保護技術，可以采集、分析、處理、整合（劃分）、傳輸、應用相關信息。同時，在智能化背景下，市場上已經(jīng)出現(xiàn)了多功能、全智能的繼電保護裝置，通過對智能設備進行設置，即可實現(xiàn)對各個電力設備的遠程監(jiān)控。

由于我國智能電網(wǎng)發(fā)展還不夠完善，未來智能繼電保護技術會逐漸成為主流，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)化信息數(shù)據(jù)傳遞功能。這就需要全面展開智能化設備、智能儀器的推廣工作，將這些設備連接到智能電網(wǎng)中，可以簡化二次回路接線，讓電網(wǎng)維修工作變得更加便利。同時，采用數(shù)字化繼電保護技術，能夠有效提高保護性能，從而推動智能電網(wǎng)的發(fā)展。此外，新能源融合電力領域已經(jīng)成為了必然趨勢，未來太陽能、風能、生物能的應用比例會更高，逐漸取替?zhèn)鹘y(tǒng)能源，從而減少了電網(wǎng)運行對自然環(huán)境的影響。

3 智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護發(fā)展趨勢

3.1 二次網(wǎng)絡化傳輸方面

智能電網(wǎng)能夠實現(xiàn)狀態(tài)檢修功能，其中最為重要的是繼電保護技術。雖然狀態(tài)檢修在電力行業(yè)中已經(jīng)提出已久，但使用范圍依然局限，并沒有進一步擴大。隨著電網(wǎng)智能化的發(fā)展，繼電保護裝置也逐漸變化為二次設備網(wǎng)絡化傳輸形式，可以把二次設備運行狀態(tài)通過數(shù)字化形式展現(xiàn)出來，之后在采用合并單元進行模擬量采集，終端控制系統(tǒng)根據(jù)采集量自動開關。二次網(wǎng)絡化傳輸實現(xiàn)了數(shù)據(jù)全程采集、全程監(jiān)控，讓繼電保護實現(xiàn)狀態(tài)檢修也不再是一種理念。

3.2 基于IEC61850建設統(tǒng)一模塊

傳統(tǒng)變電站中需要設備進行二次連接、通線，而智能變電站可以很好地解決這一問題。結合IEC61850的標準與要求，構建統(tǒng)一智能變電站系統(tǒng)模塊，加強“三層”間聯(lián)系。同時，繼電保護也可以讓SCD、CID文件配置一一對應，在模型中文件配置實現(xiàn)二次接線，這樣即可最大程度上減少二次接線問題出現(xiàn)。保證智能變電站正常運行必須要有相應的文件匹配，需要及時更新文件配置，讓文件功能可以相互對應，確保整個智能電網(wǎng)的正常運行。

4 結束語

綜上所述，隨著我國智能化技術的不斷發(fā)展，為了能夠保障智能電網(wǎng)的平穩(wěn)運行，就必須做好繼電保護工作，深化繼電保護的研究，推動智能化繼電保護技術的發(fā)展，這樣才能夠全面發(fā)揮繼電保護作用與價值，降低電網(wǎng)故障率，從而推動我國電力事業(yè)的健康發(fā)展。

［1］渠國州.試論智能電網(wǎng)環(huán)境下的繼電保護［J］.通訊世界，2015（19）：103-104.

［2］劉桂紅.試論智能電網(wǎng)環(huán)境下的繼電保護［J］.低碳世界，2016（23）：38-39.

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2095－6835（2018）18－0059－03

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10.15913/j.cnki.kjycx.2018.18.059

〔編輯：張思楠〕