基于智能電網的繼電保護新技術研究

國網銀川供電公司 王二慶

繼電保護技術是電力系統中不可或缺的一個重要組成部分，其在現代電網運行過程當中發揮著不可替代的作用。隨著科技技術的不斷進步和發展，我國在智能電網的繼電保護方面已經有了較為先進可靠、穩定而有效地繼電防護裝置。而其中就包括微機監測與自動控制等多種新型智能化設備，這些智能設備也被廣泛的應用于電力領域之中；與此同時各種新材料以及新工藝應用到繼電器，也給傳統的電子式保護技術帶來了極大影響并對其造成一定沖擊，使得電子元件受到嚴重損壞或不能正常工作。

繼電保護技術是電力系統中很重要的一個環節，其主要作用就是為了確保電網能夠安全可靠地運行。在智能電網當中，由于新技術具有較高的自動化水平、較強靈敏度以及靈活性等優勢與特點。有關繼電保護功能可以在新技術的幫助下實現對故障進行及時有效地處理和切除，以保證供電質量在可控范圍之內；同時還具備降低線路損耗率并提高電能利用效率等優點被廣泛運用于電力系統中來作為重要環節之一，其主要作用是為了保障用戶用電安全和穩定運行從而確保電網能夠正常運轉。

1 繼電保護的智能電網分析

1.1 智能電網的特點

智能電網具有較高的可靠性。在電力系統中，繼電保護裝置可以對故障進行快速處理，從而使整個供電網絡更加可靠。當發生問題時能夠迅速地做出反應并作出相應措施以避免損失擴大化和減輕影響；此外還有效降低了設備投資費用、節約了人力物力等優點被廣泛使用到各類工業領域當中去。智能電網具有較高的安全性。在電力系統中存在著大量不確定因素，因此其運行狀態會出現較大幅度波動。

智能電網的特點可以概括為以下幾點：第一，整體性。因為整個電力系統是由大量分布式發電單元以及各種終端設備組成而來；第二，統一化與自動化相結合的特點。可以將不同區域和部門進行自動有效地整合，使其能夠實現信息共享及資源優化配置等功能；第三，安全性高且可控性強的特點。第四，能源電力大數據中心技術的應用，使得電網可以在安全可靠的狀態下運行，整個復雜的過程變得更加簡單與便捷，并且技術人員可以對故障發生時及時處理并做出相應補救措施。

1.2 智能電網的主要技術

智能電網是一個以網絡為基礎的、集成化、多功能為一體化系統。它可以將傳統電力電子技術和現代信息技術結合起來，在實現了對電量信息進行實時采集及控制的功能之后，還可以通過通信手段與計算機等相關設備的有機融合，將不同設備連接在一起形成完整的智能控制系統[1]。

1.2.1 數據集成技術

智能型電網大數據具有分散性、多樣性、復雜性等特點，給大數據處理帶來了巨大挑戰。對于智能電網大數據的處理，首先要對眾多數據源的數據進行集成，經過數據抽取、轉換、剔除、修改等處理，最終構建正確、一致、完整、有效的智能電網大數據。當前常用的數據集成模型有數據聯邦、中間件模型、數據倉庫等。

1.2.2 數據存儲技術

智慧電網大數據系統中，絕大多數數據都是結構化的，同時還存在文本、圖像、音頻、視頻等非結構化和半結構化數據。分布式文件系統可以存儲非結構化數據，結構松散、無模式的半結構化數據可以使用分布式數據庫，對于海量的結構化數據可以采用傳統的關系型數據庫或分布式并行數據庫。

1.2.3 數據處理技術

由于應用范圍廣泛，智能電網大數據需要采用不同的數據處理技術以適應不同的業務需求。針對海量數據的特點和計算需求，對大數據分批、存貯、圖計算等進行了數據處理。

2 智能電網繼電保護新技術研究

2.1 智能電網繼電保護構成

智能型電網與普通電網在構成上有許多不同之處，分布式發電和交互式發電對保護電路有較高的要求，同時，隨著國家在通信領域和信息化社會的不斷完善，數字化技術已使新型的保護系統能夠更加穩定地在各個行業發展，尤其是一些技術能力。目前，智能電網在對電力進行輸送、分配儲電、發電等多個階段的工作中，可以有效地借助信息化技術的優勢，對相關設備進行監控，監控數據將通過網絡系統自動整合、分析等手段，實現對相關設備的有效監控。它可以實時地監測設備的運行狀態，對保護裝置進行實時監測，及時修正保護定值。為了保障電廠的正常使用，有關單位必須隨時注意電廠的潮流流向，從而根據不同的潮流流量和功率變化來對電網進行保護，針對監測數據對保護定值進行調整。保護器不僅要采集監測對象自身的信息，還要監測其他設備的運行情況。

在無人參與的情況下，保證故障部件可以自動分離，自動修復，保證故障范圍最小化，避免大規模停電；所以在電路保護過程中，出現故障時，不僅要隔離保護對象，還可能孤立其它相關對象。同時可以只孤立相關對象，而不會孤立地保護它們本身。智能型電網的監控系統需要對保護對象及其它相關點進行保護定值方面的調整，使系統能靈活地自適應運行變化。保護功能在適應運行變化的同時決定故障保護措施的相關決策[2]。

2.2 基于智能電網的繼電保護方式

在電力系統中，繼電保護的主要作用是對線路和設備進行有效地控制，使其總體性能穩定，保持穩定運行。而傳統繼電器通常采用的是微機技術與現代通信、計算機自動化以及自動裝置等相結合。這種新型智能化的智能電網能夠實現實時監控并且準確采集數據信息并做出響應動作；但是由于受外界因素影響較大且存在一定局限性時就會出現故障問題，所以在實際應用中，也需要對這些隱患進行有效地排除和解決措施，使電力系統可以處于安全穩定狀態下運行工作?；谥悄茈娋W的繼電保護技術主要是利用電力電子裝置實現對各種電氣量進行測量、判斷和控制，從而達到安全監控，并在故障發生后及時作出處理。其具體過程為：首先通過采集到的數據分析出線路中各部分運行狀態參數以及電流值等；其次根據實際需要將不同電壓等級之間轉換成合適大小；然后根據所需輸出相應數值來確定設備是否正常工作；最后技術人員需要利用所得到的結果對繼電保護裝置進行整定和校驗。

2.3 基于智能電網的繼電保護新技術方法

智能電網的繼電保護技術主要是通過對各種不同類型的二次回路進行控制，從而實現電力系統中各個部分能夠相互協調與統一，并且還能有效地防止出現故障。在實際應用當中可以將其分為兩種模式：第一種模式屬于直接和間接式。這種方式指的是利用各種裝置來完成對一次設備或者遠距離線路等所產生影響；第二種模式屬于自耦法的方式，智能電網繼電保護技術是通過利用微機的特性以及它本身具有的功能實現對于二次回路進行控制從而達到保證電力系統安全可靠運行。

繼電保護技術在電力系統中發揮的作用就變得越來越重要，其主要是通過對故障信息進行收集、處理和分析，來實現電網安全穩定運行。隨著智能化水平的不斷提高以及自動化程度進一步提升，智能電網之中的繼電保護技術也需要與時俱進發展起來新方法和新手段；同時還可以利用人工智能來完成傳統需要人工來操作的模擬量控制方式、遠程監測等工作模式以及數據采集等復雜的工作流程；此外，在電力系統中加入一些新型算法，比如最近流行的遺傳算法、神經網絡等等各種新的算法與操作,使得技術人員可以對故障進行分析處理和判斷[3]。

3 智能電網繼電保護新技術的實現

3.1 繼電保護新技術的設計

在繼電保護技術中，智能電網的主要組成部分是：集中處理和遠程監測，以及自動控制的作用。其核心就是利用先進的計算機網絡通訊手段來進行對電力系統運行狀態、數據信息等方面對智能電網進行實時監控分析。同時還可以實現與其他設備之間相互聯系并形成相對統一的管理平臺；此外，還有助于提高工作效率及質量水平；最后還要進一步提升工作人員安全防范意識和綜合素質，使繼電保護技術更加向智能化、人性化與現代化發展方向邁進。

在對智能電網繼電保護技術進行設計時，要將傳統的繼電器控制和現代電力電子化相結合。因為在實際工作中，由于各種原因會導致系統出現故障。為了實現這一目標需要采取多種方式來解決這些問題：首先是利用微機與計算機之間相互協調、配合作用等原理來完成系統功能；其次就是通過硬件電路的連接來對數據信息進行采集處理并傳遞給主控制器；最后一點就是將繼電器控制和電力電子裝置進行有機結合起來可以形成一個完整的智能電網保護體系。

3.2 繼電保護裝置硬件組成

繼電保護裝置的硬件組成主要包括：信號處理電路、開關量輸出電路及轉換控制部分。其中，信息采集系統是整個智能電網中的核心設備，通過傳感器對電力線路進行實時檢測和記錄。采集到相關數據后由計算機處理分析出故障類型以及故障原因等情況；數字化顯示方式能夠實現遠距離傳輸并且可以將所獲取內容直觀地展現出來并保存起來；繼電保護裝置具有良好的可擴展性、穩定性及靈敏度高且方便使用。電源部分在電網正常運行時，需要為線路上發生短路故障提供穩定和充足電流，當電壓過大或者過低等異常情況下就會產生較大沖擊力來保證供電質量，同時為了降低對電力網造成損害程度還應選擇合適的控制方式實現自動或手動操作。通訊系統主要用于遠距離傳輸數據信息以及通信設備之間的連接與聯系。

3.3 智能電網繼電保護的具體難點

繼電保護技術的應用在電力系統中具有不可替代性，因此需要對其進行一定程度上的研究。但是由于我國目前智能電網發展時間較短、起步晚且基礎薄弱。所以，對于繼電保護裝置來說也存在很多難點。

智能化電網當中所包含設備種類繁多而且技術原理比較復雜，傳統的電氣元件和器件都有體積大以及重量重等固有的特點，在實際應用中很難被取代，這就給電網實現自動化系統造成了一定難度。

由于受各種外界因素影響電路而不能正常工作，因為受到線路故障或其他原因引起誤動作等情況。這些影響因素都會使繼電保護裝置出現各種故障，從而造成一些不可彌補性事故發生概率增加、經濟損失增大的現象。

繼電保護裝置的可靠性、靈敏性較差。在電力系統中，當線路發生故障時，由于其自身存在著一定程度上的不確定因素。比較常見的線路老化或者是設備出現問題等都會影響到繼電器動作，另外還有一種可能會導致電網出現誤動或拒動現象等情況也時有發生。智能電網當中還具有大量的無功功率補償裝置和二次回路、電壓互感器以及電流保護裝置等一系列重要元件。這些元器件中，有一些可以進行實時調節，其電容值較大[4]。

4 結語

繼電保護技術的發展，是一個系統工程，需要我們不斷地進行探索與創新。在電力行業中，隨著我國經濟飛速成長和人民生活水平的提高以及電網建設程度逐漸擴大。智能電網作為一種新型供電模式已經被普遍應用到各個領域當中，同時也出現許多問題有待解決。由于各種因素導致設備老化、故障率高并且運行速度較慢等現象日益嚴重，這些都使得繼電保護技術在實際工作中不能發揮其作用。