智能電網環境下繼電保護面臨的問題和機遇探討

董默

摘要：對于電力系統來說，繼電保護是其安全穩定運行的重要保障，和以往的電網進行比較，智能電網對繼電保護的安全可靠性提出了更高的要求，在文章中，筆者將根據智能電網環境下繼電保護的意義和智能電網的發展進程，分析并探討智能電網環境下繼電保護的一系列問題。

關鍵詞：智能電網;繼電保護;發展進程

在復雜電網環境下，重新審視傳統繼電保護所存在的問題，探討如何能夠快速的發現與隔離故障、簡化保護原理的整體計算過程和配置方案，是保障電網安穩運行的重要內容。我們應該意識到，未來智能電網要實現的主要自愈功能，主要體現在故障的快速定位與隔離、系統運行方式更新后的保護在線自適應。智能電網建設背景下的繼電保護所面臨的問題和機遇才是我們應該研究的重點。

1我國智能電網建設中面臨的問題

近年來，智能電網在政策鼓勵和社會需求的雙重推動下得到了大力的發展，尤其在超特高壓電網投運、大規模新能源并網和智能配用電方面表現尤為突出，與此同時智能電網建設也面臨著一系列有待解決的問題。

1.1 大電網問題

何為“大電網”，由于我國能源與負荷呈逆向分布的態勢，煤炭、水力和風能等能源型城市主要分布在西部和北部地區，但是用電負荷卻集中在中、東部地區以及我國的南部沿海地區，中間相隔上千公里，這是我國特殊的電網分布情況，從客觀上為了滿足需求，需要采取遠距離、交直流混合、超/特高壓的輸電方式才能實現能源資源的優化配置。但是隨著電網規模日益復雜，電力系統越龐大，其安全問題也就成為重大隱患。由于電力系統越龐大，事故發生概率就越高，而且大型互聯電力系統在增強輸電能力的同時也會激生由局部擾動衍生為全局故障的潛在威脅，直流輸電傳輸容量大，線路走廊利用率高，社會綜合效益突出，但交直流系統的相互作用也會給交直流線路的控制和繼電保護造成影響，需要加以考慮。

1.2新能源電力的互補電源問題

我國總體上缺少像水電站和燃氣電站這種能與新能源電力互補的可快速調節的電源。由于新能源電力穩定性差波動性大、難以穩定輸出，再加上缺少足夠的就地互補電源，就會引起已建成的新能源裝機無法充分并網以及風電棄風這類現象;其次，新能源的接入會造成設備老化加快，因為發電煤耗增加為了達到電力供需平衡，燃煤機組需要頻繁調整出力。此外新能源電力并網造成的系統調峰容量下降還會降低電網安全裕度。因此新能源電力的就地平衡問題要及時解決，要根據實際條件，積極探索風、光、水、氣、火、儲組合的優化互補方案，以減少波動性輸出對整個系統的影響。

1.3 配電網發展的滯后問題

配電網是一個直接面向用戶，保證供電質量、提高運行效率的重要環節。我國長期以來采用單向的電力供應消費模式，導致電網和用戶之間缺乏有效互動，造成了負荷“峰谷”差額大，用電負荷率低的不利影響。提升輸電效率，降低電力投資，節約社會資源的有效方式就是建設智能配用電系統，加強電網與用戶的雙向互動聯系，調動用戶積極性。此外，配電網應該具有滿足用戶向電網反向送電的能力，以滿足大量分布式電源接入后，應對配電網由單電源模式向多電源模式的轉變，配網保護及控制技術也要進行相應調整。

2智能電網建設給繼電保護帶來機遇

不能忽視智能電網的發展，為新型繼電保護的研究應用提供了平臺。在信息采集方面，自1996年起我國開始構建實時動態監測系統，截止目前我國所有500kV變電站和大部分220kV的變電站都安裝了同步相量測量單元（PMU），并且廣域測量系統（WMAS）已經初具規模。WAMS/PMU不僅能夠實現廣域電網的在線同步測量，而且數據的更新速度可縮短到幾十毫秒，能夠滿足基于同步信息的繼電保護功能。在信息通信方面，我國電網目前500kV及以上的光纖覆蓋率達到了100%，220kV 覆蓋率為99.2%，110kV 覆蓋率為93%，形成了以光纖為主要介質，以分層分級自愈環網為主要特征的電力通信專網。基于IEC61850標準的數字化變電站實現了站內一次設備的數字化和二次裝置的網絡化，形成全站統一的標準平臺，提供更便捷地信息共享和操作。保護需要的高速、實時、可靠的信息通信條件已經具備。除各種電氣量信息外，智能電網的信息平臺還應該包括局放監測、覆冰監測、雷電監測等多種信息系統。如何將多處多類型信息作用于電網繼電保護領域，進而克服傳統繼電保護存在的問題，使保護變得更加“聰明”，成為繼電保護進一步研究的課題和發展方向。

3智能電網環境下繼電保護的應用措施

3.1廣域保護

關于保護是電網在智能運行中，對電網子集以繼電保護為分析對象的運行單位，按照子集的運行情況選擇適合的數據信息并合理分析，以此來掌握智能電網的整體運行情況。廣域保護在具體運行中要把整個電網按照不同的區域進行劃分，再按照劃分好的區域進行繼電保護。廣域保護的主要組成部分是控制和保護，控制室在電網運行時相應的自愈方案，可以保證在運行的時候有效的實現自我保護，保護是對整個電網的運行狀態，通過對信息進行分析，判斷故障的原因并對此原因提出相應的解決措施，保護主要是對運行中出現較為復雜的問題檢修保護作用，關于保護在整個繼電保護中有著較為重要的作用，廣域保護能確保智能電網的相互適應和融合，保障智能電網的穩定運行。

3.2保護重構

繼電保護的作用需要和智能電網同步的時候才能發揮出較好的作用和效果，促進電網的運行安全可靠。重構技術在繼電保護中的應用較為重要可以根據電網的實際運行情況需求進行重構保護，智能電網能及時有效的利用繼電保護的保護重構技術隨時為系統提供保護，對智能電網的運行環境隨時起到繼電保護和功能的重組，促使智能電網安全運行。

3.3保護設備

繼電保護設備在繼電保護中的基礎所在，在智能電網的不斷建設和完善中，繼電設備的系統需要不斷的升級，更加先進和智能的設備和傳感裝置能使繼電設備更加完善。繼電設備的應用可以使智能電網的運行情況更加全面另外可以獲取更準確的傳感信息，緩解數據處理的壓力。

3.4構建信息平臺

智能電網的建設中，需要對設備進行更換，同時也會擴大電網的規模，數據信息的產生也將增多。因而需要構建強大的信息平臺獲取電網運行中產生的各類數據，能夠給繼電保護提供科學的數據信息。這也是未來電網發展的方向。

結語

智能電網的提出和建設是21世紀電力工業的新創舉，是世界范圍內應對能源環境問題和提升電網運行質量的有力措施。智能電網的建設影響了我國電力系統發、輸、配、用各個環節，給作為電網安全運行第一道防線的繼電保護帶來了挑戰，傳統保護存在的諸多不足逐漸暴露。同時智能電網先進的信息系統也為繼電保護的發展提供了良好的機遇，應該積極利用以構建更加合理可靠的保護系統，適應電網變革。

參考文獻：

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