智能電網背景下繼電保護的關鍵不足點及改進

摘 要：當前，隨著智能化電網的不斷興起和發展，繼電保護作為電網一項重要的支撐技術，也獲得了極大發展。智能電網的數字化、信息化特征，也決定繼電保護在智能電網環境下將要面對多方面的新挑戰、新機遇。電網智能化和自動化，這一電力系統未來發展的新趨勢，需要繼電保護不斷的適應智能電網發展進程，并對其開展一系列轉化，因此，繼電保護的研究在新形勢下便顯得至關重要。基于此，文中系統論述了智能電網背景下繼電保護工作的關鍵不足之處，同時提出了相應的改進措施，為我國的繼電保護發展提供一定參考。

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）26-0079-02

1 引 言

近年來，隨著科技水平的不斷發展，人們生活中對于電能的需求也在不斷增長，因傳統發電形式嚴重依賴能源，并結合如今全球能源問題的嚴峻性，使得電網的智能化建設迫在眉睫。推廣應用智能電網能夠增多用戶與電網間的互動，促使電網運行水平得到提高，同時智能電網對于電力系統的輸、發、配、用等各環節均影響極大。而作為智能電網系統穩定運行的一道關鍵屏障，繼電保護將面臨重大考驗。傳統形式的繼電保護，其不足之處將會在受到智能電網沖擊時逐步顯露，然而智能電網當前的信息化系統也為繼電保護的發展提供了良好背景，為順應電網智能化、自動化發展，為電網運行創建更可靠、更安全的環境，大力發展繼電保護應迎接新挑戰、把握新機遇。

2 智能電網繼電保護的關鍵不足

2.1 智能電網對繼電保護工作環境影響較大

遠距離輸電、特超高電壓輸電以及交直流電混合而成互聯大電網，是智能電網的一項關鍵特性，大電網將會對繼電保護的工作環境造成較大影響。①非周期性分量衰減較緩，諧波分量較大，且暫態狀況顯著，此為特高壓電網發生事故時的重要特征，而這必將快速影響到繼電保護設備的安全性，加上在暫態情況下的電壓、電流互感器傳變性能變的較差，如此極易在電力系統事故情況轉換的條件下，引起保護設備的誤啟動。②保護設備的電流差動保護以及依據集中參數模型所構建的保護方式，極易被超/特高壓、遠距離輸電路線的電容分布所影響，同時同塔多回路或雙回路跨線問題以及互感與路線參數的不平衡等，也將嚴重影響繼電保護的正常運行。③通過諧波含量以區分變壓器保護內部故障，以及鼓勵磁通流故障的難度將變大，并且這類智能大電網，對于繼電保護設備，在安全性、可靠性及電磁兼容性的要求也將提高。

2.2 電力電子裝置會影響故障電流

在對電力系統進行自動化、智能化施工改造時，電網一次系統內有大量電力電子裝置會被應用，如此將極大影響到電網中短路電流的分布情況與特征，其主要體現于兩方面內容：①FACTS元件實際安裝部位與其在投運中出現的參數改變與調整，將會對電力系統電路特征以及實際分布情況產生直接的影響；②直流輸電體系保護與控制的如何實現，依舊是十分突出的難題之一，電網實現智能化之后，交流系統與直流系統運行問題會互相影響。

2.3 定值配合保護在智能電網環境下的挑戰

現如今，我國所應用的電力系統繼電保護主要是光纖差動，這類技術的應用已漸趨成熟，然而受智能電網運行形式以及網絡拓撲影響，其后備保護難以保障其選擇性與穩定性。由此，人們為確保后備保護功能的安全性、可靠性，只有根據最嚴重事故狀況以保守的開展后備保護配置工作與和特殊整定工作。因此，為了確保智能電網系統后備保護選擇性，需要通過犧牲后備保護的靈敏性、快速性來實現。后備保護特性實現的傳統形式，是通過對本地信息進行互相配合，但這種方式難以應用在運行形式多變以及網絡拓撲的智能化電網中，從而很難實現對電力供應可靠性的保護功能，而這是受其自身局限的影響。局限性體現在下面三點：

（1）因繼電保護傳統配合整定方式通常都較為復雜，從而致使保護設備動作時間會較長，在智能電網出現問題后，它的保護作用有時將無法及時實現故障去除，以達到電網運行的可靠性需要，進而嚴重威脅到電力系統的穩定運行。

（2）電網系統整體運行形式會對傳統繼電保護設備帶來極大影響，在智能化電網背景下，智能電網其運行形式難以實現快速改變，并且在繼電保護的靈敏性與選擇性方面也難以同時達到要求。

（3）因傳統繼電保護設備對電力系統的內部故障以及去除故障后所造成的過負荷、潮流轉移等無法確定地進行區分，很容易引發連鎖跳閘事故，進而造成保護誤動等情況。

3 智能電網繼電保護的改進措施

3.1 建立智能電網繼電保護信息平臺

智能電網繼電保護信息平臺的建立，可以很快的收集起智能電網運行數據和狀態，且最為關鍵的就是要為信息數據提供平臺。智能電網背景下，我們需要依據動態監控來建立起繼電保護的信息平臺，從而促使繼電保護發展更加快速，以實現智能電網和繼電保護共同發展的效果。所以，完善國內智能電網背景下繼電保護的性能首先需要構建并優化繼電保護的信息數據平臺。

3.2 提高繼電保護的信息傳輸性能

隨著電力電網自動化、智能化的不斷推廣和使用，繼電保護傳輸信息的壓力將不斷增大，所以在智能電網繼電保護今后的發展之中，提高信息傳輸性能無疑是十分關鍵的。利用信息傳輸性能的提升以實現繼電保護的分級、分層，該過程不僅能夠提供給智能電網以可靠保護，并且也可提升繼電保護信息的傳輸速度。所以，提高繼電保護的信息傳輸性能是實現智能電網要求的一個重要措施。

3.3 不斷改進繼電保護系統

智能電網的繼電保護，首先可把智能傳感器運用到繼電保護系統之中，如此可以使傳感器的作用得到充分發揮，在得到更多裝置運行信息過程中，使得裝置的運行參數為達到繼電保護作用提供重要數據根據，利用該方法能夠確保繼電保護系統執行動作的安全可靠。但在智能電網裝置外部接線運行中，無法避免自然環境對其可能產生的影響，如風、霜天氣等很容易造成接線振動事故等。所以，在裝置是否出現問題的診斷過程中，不可以僅依據單個指標做出判斷，而是應對所有裝置的振動特性進行綜合分析。為實現綜合分析，需要把變壓器內的振動傳感器在非正常震動所發信號時當作錯誤信號，進而診斷其是否出現故障情況。并且也需通過大量人工智能系統進行分析，將濕度、溫度等參數均作為指標進行參考。

3.4 加強對單元保護和廣域保護的研究和應用

當前，電網智能化得到了快速的發展，為確保電網運行的可靠性和穩定性，繼電保護技術應與電網改革保持同步發展，而這將對廣域保護、單元保護兩方面的應用提出較高要求。在單元保護應用方面，應加強對變壓器保護、發電機保護、直流線路保護、交流線路保護等內容的研究力度，并且應將對此類繼電保護的研究重心，聚焦在對傳統元器件的保護以及一些新算法、新原理怎樣改進上。在廣域保護應用方面，近些年智能電網繼電保護研究的一個重點即為廣域保護，其主要基于實時、快速信息通信技術，在保護體系中添加多類型、多點的數據信息，利用對繼電保護配置形式的創新和變革，來不斷提升智能電網繼電保護的執行動作能力。

4 結束語

電網系統智能化、自動化的不斷推廣和應用，對于促進我國電力體系發展有著十分關鍵的意義，同時也對擔負各類保護工作，使智能電網保持運行高效性的繼電保護提出了更為嚴格的要求。在智能電網背景下，繼電保護系統為智能化電網提供了安全保護，并以此來推動智能電網可以更加平穩、可靠的發展，并且也確保可以更加優質的服務于智能電力系統。所以，在電網智能化發展的背景之下，必須加強對繼電保護系統研究的力度，從而推動智能電網系統發展，為我國未來的電力事業發展提供有力支撐。

參考文獻

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收稿日期：2018-8-3