智能電網背景下繼電保護的關鍵問題及對策

陳洪利

在電力系統中，用電保護器是該系統用電安全的重要保障，是電力系統智能化組網建設過程中繼電保護系統的重要電器元件。在組網過程中，繼電器保護系統要結合設計要求和實際情況，根據電力體系的科技發展水平實時進行更新換代，使其與科技發展水平和實際情況有機結合，全程對接。本文總結了智能電網環境下用電保護系統應用過程中的一些經驗和問題，并對其進行深入分析與研究，希望能為同行們提供一些參考。

智能電網;繼電保護;問題

當前，智能電網技術蓬勃發展，并成為我國電力事業重要的組成部分。智能電網在對電力系統“發配電、輸變電和用電”方面打破了傳統方式，為電力系統帶來了顛覆性的變革。它充分利用信息技術和計算機技術，實現了智能化操控。因此，在這智能電網系統中，對繼電保護裝置提出了更高的要求和更加嚴格的控制及使用標準。

當前，我國電力事業已經邁入了一個新的臺階，智能電網中繼電器保護在電力組網過程中的的作用顯得尤其重要。諸多企業在經濟社會快速發展的環境下，對電力的需求逐漸增多，要求也越來越高。電力危機在個別大中城市時有發生，致使供電企業面臨重大考驗。為分擔電力企業負擔，緩解供電壓力，電力企業著眼于電力發展需要，將智能電網的技術應用于電網工程的開發和建設中。繼電保護作為電網系統中關鍵的用電安全預防手段和措施，而被廣泛應用于電力組網工程建設當中。當電網系統出現突發故障時，繼電保護立即啟動對險情或問題的攔截或阻斷，迅即發出警報通知檢修人員進行搶修。繼電保護能夠有效地對電網進行實時保護，防止災害的發生。它既能為供電企業縮短維修搶修時間，又能為供、用電企業供用電安全進行故障、險情預防和保護，避免給企業造成經濟損失或者人身傷害。因此，繼電保護體系在智能化電網安全運行過程中起到了重要的安全防護作用，是智能化電網安全運行不可缺少的重要體系，是供電部門不可忽視的重要的安全措施和手段。

近年來，我國電力事業發展水平處在國際前列，其智能化組網規模和能力穩居世界第一。智能電網主要由以下四部分組成：一是智能電網系統硬件設備部分。它是電網系統的物質載體，智能電網依靠這一載體作為基礎體系確保智能電網正常運行;二是智能電網的軟件系統部分。它是智能電網中的通信、控制和信息化綜合運行系統，是智能電網的核心部分，為全網智能化提供技術支持;三是智能電網服務體系。它是為用電單位提供智能服務支持的窗口，是智能化電網高校運行的信息管理系統;四是智能電網規范和運行機制體系。它是智能電網規范和制度管理系統，主要作用是為智能電網系統經營和運行過程中制定標準、提出要求，實施獎勵或處罰，是智能電網的指揮和管理中心。

（一）超高壓電網互聯對繼電保護方式產生的影響

在智能電網中，超高壓電網互聯對繼電保護的可以通過提高超高壓式電網來實現。對于電網的繼電保護方式也有相應的要求，具體如下：一是在超高壓式電網中出現故障時，通常情況下是電力諧波數值過大，減慢了非周期數值，電網出現明顯的暫態。從而導致電網的保護出現失誤，降低了保護措施的及時性和可靠性;二是個別超高壓電網線路布置過長，對電容、電流保護功能產生不利影響;三是同塔的多回線路以及雙回線路在出現故障時，電網參數偶有不平衡，會影響到繼電保護體系正常運行;四是繼電保護對變壓器保護時，諧波含量區域故障造成保護困難;五是在繼電保護對電網進行保護時，智能電網之間會產生相互作用，對電網產生影響，導致電網出現故障，造成智能體系計算差值。

（二）信息化設備對智能電網的潛在影響

在智能電網中，智能化電子設備會對電網的故障造成一定影響，從而導致電網故障數據分布和特整數據產生影響。比如，FACTS裝置安裝調試或運行過程中，會對短路故障的分布和特征數據產生明顯計算偏差;還有，電力系統中的風機設備出現故障，會對風電接入產生影響等等。

（三）繼電保護系統與電網控制系統的配合

在智能電網中，繼電保護系統要與電網控制系統中的FACTS 裝置、直流電運行、風電設備和光伏電站合網等項目中要加強配合。尤其要加強與FACTS裝置的保護時繼電保護系統要密切配合，確保電網安全運行。

（一）智能電網體系中繼電保護系統的數字化

在智能電網中，將繼電保護智能化是電網智能化安全運行重要管理手段。一是在電網監測、檢測過程中實行數字化管理，實現電網系統中各個傳感器與數字化載體進行連接，實現監測、檢測數字化;二是實現電力系統信息傳遞數字化，將電力系統中的通訊信號通過數字化形式進行傳輸;三是在光線網絡中，電網系統數據可以通過數字化進行相互間的信息快速傳輸。數字化的電子互感器的體積變小，絕緣性能出色，信號傳遞可增加暫態的性能，更好地降低檢測數據誤差，使互感器準確性更高。因此，在智能電網中，繼電保護數字化可以簡化繼電保護功能的操作程序，提高繼電保護系統效率和安全系數。

（二）智能電網體系中繼電保護系統網絡化

近年來，我國電力事業發展迅速，建設規模宏大，變電站網絡化運營取得了顯著提升，繼電保護系統也在變革中實現了網絡化運營管理。在變電站電網系統的統籌規劃中，繼電保護系統規模大幅增加，繼電保護系統網絡化得到充分加強。繼電保護系統網絡化讓了保護系統中的信息傳遞速度更快、更準時、更安全可靠，為檢修人員全天候監測、檢測提供了方便條件，為運行維護和故障排除節省了時間。同時，數據的可靠性明顯提高，為檢修人員排除故障提供了技術保障，既提高了繼電保護效率，又能節省了時間和人力物力的投入。

（三）智能電網體系中繼電保護系統的廣域化

回看傳統繼電保護體系中，我們發現其基本采用單方向或雙方向的信息搜集方式。通過技術更新和換代，在現代的智能化電網系統中采用的是“廣域型繼電保護”。其技術特點是，可實現多點數據采集，能夠對保護中的問題及時控制和處理。廣域化繼電保護有三種模式：一是集中式廣域繼電保護模式;二是分布式廣域繼電保護模式;三是集中與分布綜合繼電保護模式。采用廣域化的繼電保護模式，可以對電網展開全面的檢修，既能適應智能電網中運行數據的變化，又能減少對整定數值的依賴。在當前的智能電網中，廣域繼電保護在WAMS 網絡也被融入到智能電網的控制系統，強化了繼電保護性能。廣域繼電保護技術的應用對提高智能電網的保護體系安全運行起到十分重要的作用。

（四）智能電網體系中繼電保護的自動化

傳統電網繼電保護體系是依靠整定值對電網進行保護，其功能和作用受到限制。一是保護措施不能夠將電網進行全面地保護;二是如果電網系統中的整定值出現差錯，那么就會造成繼電保護系統的全面失誤，后果嚴重。因此，在智能電網中，整定值的自動化建設十分必要，這能夠實現繼電保護系統對智能電網的全方位保護，實現對電網信息體系的整合，使繼電保護系統對電網實施及時可靠的保護。

綜上所述，在國家經濟快速穩健發展的形勢下，國家電力事業發展勢頭日新月異，電網系統智能化模式是國家電力事業現代化發展的發展方向。因此，電網系統中的繼電保護數字化、網絡化、廣域化和現代化，必然成為智能電網建設過程中重要手段和發展模式。只有做好繼電保護系統的智能化，才能夠為智能電網的應用和發展提供安全、可靠的保障。

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