繼電保護技術在智能電網中的應用研究

楊涵鼎

（寧夏送變電工程有限公司，寧夏 銀川 750001）

0 引 言

隨著科技進步及智能化發展的需要，智能電網的優良穩定性能在實際應用中逐步凸顯，同時在電氣行業被定為未來發展趨勢[1]。繼電保護技術在智能電網中的應用為電網的正常運行提供了保障。提升繼電保護系統評定的精準性，并及時補救存在的問題，提高其保障作用的穩定性，對智能電網的穩定運行具有重要意義[2]。

1 智能電網框架分析

當前，由于智能化電網框架的不同，導致各國在智能化電網的應用及發展水平上存在一定差距，但共性為均將電網的用戶用電、輸配電、發電轉換以及電力資源開發等環節融入到信息化管理系統，實現各區域、各環節統一于信息化管理系統控制，同時發揮智能化減損、精準供電、高效供電、互補供電、安全供電及智能交流等作用[3]。智能化電網系統如圖1所示，其在一定程度上實現了范圍指向性、實踐性及技術性等要求，為復雜的電網框架提供了信息化和系統化的管理方式。

圖1 智能化電網系統結構

1.1 運行方式分析

智能電網運行方式具有特殊性，一方面是電網線路具有雙向流向，另一方面是具有多重運行方式。其中，獨立運行方式具有較強的變化性和不穩定性，易導致系統運行過程中產生大幅阻抗變化，造成傳統控制中的距離保護及過流保護的定值計算失準。為確保電網系統的長期穩定運行，需將智能電網標準要求作為電網的重要依據[4]。通過有效的測試計算及管理方法，確保各指標和參數處于嚴格的管理與監督中，保障各設備運行的高效性和穩定性。此外需增強設備巡檢及維護，確保供發電設備處于最佳運行狀態，發生問題時可及時處理，以降低損失。

1.2 繼電保護構成分析

傳統繼電保護系統電源點具有確定的流向，結構較簡單。繼電保護僅與輸入端電氣量相關，只需判別輸入側電氣量即可實現相應保護。智能電網繼電保護系統相對復雜，需通過傳感器采集設備運行信息，進而進行分析判斷，實現重要設備的實時監控，且通過采集數據的計算分析，預測設備將來特定時間內的運行情況[5]。綜上所述，智能化及信息化在電網中的應用，高效且嚴謹地確保了智能電網繼電保護系統的正常運行。

2 智能電網繼電保護優勢分析

2.1 繼電保護網格化

全新數字化技術的應用使得傳統繼電保護系統信號的信息采集方式及傳輸媒介發生了變化[6]。先進地通信網絡提高了電網信息采集、對比分析以及處理判斷的便捷性，提升了繼電保護系統能力，簡化了電網設備體系及繼電保護系統。智能化終端的應用不僅實現了繼電保護系統采集被保護部件的數據信息，而且可通過網絡獲得故障狀態信息，并對當前運行狀態進行判斷，為控制中心提供提示及預警。

2.2 繼電保護自動調整

智能電網中，自適應繼電保護系統可在不同故障狀態及運行方式下調節保護定值、模式及性能，擴大了繼電保護系統的應用范圍，優化了繼電保護性能。綜合來看，自適應控制技術解決了當前電網系統存在的過渡電阻變化、單相接地短路以及頻率變化等問題。

2.3 繼電保護數字化

智能電網選取傳輸性能優良的互感器，以確保傳輸電氣量的精準性和真實性，繼電保護輔助功能的優化和數字化傳感器利用的強化必定為繼電保護技術的發展趨勢。

3 繼電保護應用

3.1 關鍵技術優化

智能電網中，關鍵技術優化作為繼電保護技術運用的前提，需確保自動化控制、通信傳輸及信息收集有機融合于智能電網繼電保護技術。關鍵技術優化中，FACTS部件安裝時需確保參數調整及裝配位置的合理性，同時FACTS部件可記錄運行過程中的相關數據。FACTS部件基本結構如圖2所示[7]。通過數據記錄一方面為關鍵技術優化提供服務，處理當前存在問題；另一方面可校正繼電保護系統，提升電網自愈系統運行效率，進而提高繼電保護技術水平。

圖2 FACTS部件基本結構

3.2 提高數據精準度

智能電網通過數據信息控制相關設備，因此數據信息精度對智能電網繼電保護技術的應用具有直接影響。參數測量技術作為智能電網的重要組成部分，通過其可實現智能電網所需數據的采集及轉換[8]。此外，數據支撐的完善性對繼電保護系統的停電確認、重要部件溫度、線路及變壓器載荷、故障定位、設備運行狀況、相位關系、電能質量以及功率因數等保障具有重要意義。重要的是，需記錄不同周期的繼電保護數據信息，以提高繼電保護技術的運行效率。

3.3 設備運行效率強化

提升設備運行效率的關鍵在于提升電力電子部件的電能控制、傳輸及變換能力，通過融合智能化控制技術與電力電子技術實現提升設備運行效率的目的[9]。當前，智能電網通常采用傳感器監控輸電、配電及發電等工序，利用網絡系統采集、分析并判斷數據信息，實現對設備運行情況的實時監控，以遠程修正和監控保護定值及保護功能。系統框架示意如圖3所示[10]。繼電保護系統具有故障位置判定、故障自我修正以及自動化干預等功能，確保了電力系統運行的穩定性和連續性[11]。

圖3 系統框架示意圖

3.4 提高控制強度

智能電網中，繼電保護作用的關鍵為控制強度。提高控制強度時，一方面需考慮電能質量及供電終端的影響，采取措施降低干擾；另一方面采用專家系統的自動化控制增強智能電網控制水平，以確保自愈能力[12]。同時，需強化工作人員處理緊急事件能力，以進一步提升智能電網控制水平。日常工作中，通過相關案例分析掌握必備技術，方可在產生問題時做出正確決定，保證繼電保護技術在智能電網中發揮應有的高效性、精準性及穩定性[13]。

4 結 論

隨著智能化水平的提高，智能電網逐漸在電力系統的發電、輸電、配電、用電及保護等多個環節體現先進性，同時給電網安全的繼電保護系統帶來了機遇及挑戰。應積極應對傳統繼電保護技術中的問題，提升繼電保護系統在智能電網應用中的精準性和穩定性，推進電力系統智能化水平的提升。