智能電網(wǎng)中繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用探究

宋燕伶

(四川省電力公司綿陽安縣供電局，四川 安縣622650)

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，社會(huì)生產(chǎn)、人類生活的用電需求急劇增大，在這樣的環(huán)境下加強(qiáng)國家電網(wǎng)的改革，是時(shí)代發(fā)展的要求，同時(shí)也是電力企業(yè)發(fā)展的要求。積極構(gòu)建智能化的電網(wǎng)體系如今已經(jīng)成為我國電力企業(yè)發(fā)展的新方向，強(qiáng)調(diào)以風(fēng)能、太陽能等清潔能源為主，并充分結(jié)合發(fā)達(dá)國家電力建設(shè)事業(yè)的發(fā)展路子，結(jié)合自身實(shí)際，從而構(gòu)建高壓電網(wǎng)來作為網(wǎng)絡(luò)骨干的新方向。而繼電保護(hù)裝置作為電網(wǎng)中的"衛(wèi)士"，能夠有效地將電網(wǎng)故障與系統(tǒng)隔離，從而防止大面積停電現(xiàn)象的發(fā)生。因此，我們在國家智能化電網(wǎng)大力發(fā)展的同時(shí)，需要積極關(guān)注繼電保護(hù)技術(shù)的研究，保證電網(wǎng)的安全、可靠運(yùn)行。

一、智能電網(wǎng)的定義和特點(diǎn)

目前，智能電網(wǎng)的構(gòu)建尚還處在初級(jí)階段，如何定義，仍是各國學(xué)者討論的焦點(diǎn)問題，由于各國電力發(fā)展的規(guī)模、環(huán)境以及出發(fā)點(diǎn)都存在不同，所以對智能電網(wǎng)的理解也都是站在國家的角度。我國對于智能電網(wǎng)的定義是：以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)為基礎(chǔ)，利用先進(jìn)的信息、通信和控制技術(shù)，逐漸構(gòu)建以自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)化、互動(dòng)化為主要特征的統(tǒng)一的堅(jiān)強(qiáng)的智能化電網(wǎng)。它要求系統(tǒng)在出現(xiàn)故障時(shí)，能夠有效地把故障的影響范圍降到最低，并在最短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)恢復(fù)供電。

智能電網(wǎng)具有清潔環(huán)保、經(jīng)濟(jì)高效、友好互動(dòng)、堅(jiān)強(qiáng)可靠等特點(diǎn)，具有強(qiáng)大的電力輸送能力和安全可靠的供電能力，能夠在保護(hù)環(huán)境的基礎(chǔ)上，有效地降低污染排放和能源的消耗，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)高效。此外，智能電網(wǎng)還可以在靈活調(diào)整用戶接入與退出、兼容各類電源、靈活調(diào)整電網(wǎng)運(yùn)作方式的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)用戶、電源、電網(wǎng)三者信息的公開透明與共享，從而做到透明公開和友好互助。如今智能電網(wǎng)的建設(shè)雖然處在起步階段，但是各級(jí)電力公司都加快了智能電網(wǎng)的建設(shè)步伐，從而使智能電網(wǎng)從一個(gè)"概念股"開始向"熱點(diǎn)股"轉(zhuǎn)變。我們還需要注意的是，智能電網(wǎng)中的數(shù)字化變電站技術(shù)、電子式互感器、交直流靈活輸電、廣域測量技術(shù)等都會(huì)給電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)技術(shù)帶來影響，必須加強(qiáng)繼電保護(hù)技術(shù)的研究。

二、智能電網(wǎng)繼電保護(hù)原理

應(yīng)用傳感器在智能電網(wǎng)中對發(fā)電、輸電、配電、供電等關(guān)鍵的電氣設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，然后經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，最后對獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以此來實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn)對保護(hù)定值和保護(hù)功能的動(dòng)態(tài)監(jiān)控和及時(shí)修正。

對于繼電保護(hù)裝置來講，保護(hù)功能除了需要保護(hù)對象的運(yùn)行信息，還需要相關(guān)聯(lián)的其他設(shè)備的運(yùn)行信息。這就需要做好信息的共享工作，保證故障的準(zhǔn)確性時(shí)，在沒有或少量人工敢于的情況下，迅速隔離故障并自行自我恢復(fù)，從而避免大面積停電事故的發(fā)生，提高電網(wǎng)供電的可靠性和穩(wěn)定性。因此，智能電網(wǎng)中的繼電保護(hù)裝置在保護(hù)動(dòng)作時(shí)不僅僅要跳本保護(hù)對象，有時(shí)在跳本保護(hù)對象的同時(shí)，還得發(fā)出連跳指令，跳開其他關(guān)聯(lián)點(diǎn)。

三、智能電網(wǎng)中繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展趨勢

未來我國繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展，勢必朝著網(wǎng)絡(luò)化，智能化，計(jì)算機(jī)化，保護(hù)、控制、測量和數(shù)據(jù)通信一體化的方向發(fā)展。

（一）繼電保護(hù)綜合自動(dòng)化的應(yīng)用

在現(xiàn)代化的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，繼電保護(hù)裝置可以看作是一個(gè)多功能的計(jì)算機(jī)裝置，而在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以說是一個(gè)智能終端。繼電保護(hù)裝置在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，先通過互聯(lián)網(wǎng)獲得電力系統(tǒng)運(yùn)行以及故障的數(shù)據(jù)和信息，或者是先接到被保護(hù)原件的數(shù)據(jù)或者信息然后傳送給網(wǎng)絡(luò)控制中心。據(jù)此，我們可以看出，網(wǎng)絡(luò)條件下的繼電保護(hù)裝置能夠在電力系統(tǒng)設(shè)備無故障運(yùn)行的情況下，自動(dòng)地獲取測量、控制通信數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)測量、控制、保護(hù)的一體化功能。而目前，實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)繼電保護(hù)的綜合性的自動(dòng)化系統(tǒng)條件已經(jīng)齊備，變電站客戶機(jī)會(huì)對保護(hù)信息進(jìn)行搜集以及信息的網(wǎng)絡(luò)傳輸，還有調(diào)度終端服務(wù)器對EMS共享數(shù)據(jù)的讀取、故障分析以及穩(wěn)定分析的計(jì)算等難題，現(xiàn)在通過繼電保護(hù)綜合自動(dòng)化的應(yīng)用都已經(jīng)得到了妥善解決。如今，我們面臨的技術(shù)問題就是應(yīng)該如何解決綜合繼電的調(diào)度、運(yùn)動(dòng)、保護(hù)、通信以及自動(dòng)化綜合變電站的建設(shè)等問題，也涉及到如何更好地控制運(yùn)行的設(shè)備，如何做好設(shè)備的維護(hù)和管理工作。因此，在接下來的工作中，我們只要能妥善解決好管理問題，就能夠保證繼電保護(hù)的自動(dòng)化技術(shù)得到順利實(shí)施。

（二）繼電保護(hù)技術(shù)的智能化應(yīng)用

繼電保護(hù)技術(shù)的智能化應(yīng)用目前已經(jīng)在電力領(lǐng)域的應(yīng)用研究工作中拉開了序幕。例如遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯等都已在電力系統(tǒng)的各個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以有效地解決很難用方程式來表示或者極難求解的非線性問題，可以通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性映射方式來解決。而以生物神經(jīng)系統(tǒng)為基礎(chǔ)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)展最為迅速，具有分布式儲(chǔ)存信息、自組織等優(yōu)點(diǎn)。

目前，在電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)中，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)其方向保護(hù)、故障距離判定、故障類型的判斷以及主設(shè)備保護(hù)的功能，例如在輸電線的兩端系統(tǒng)電勢角度擺開情況下發(fā)生經(jīng)過渡電阻的短路，就是一個(gè)典型的非線性問題，而通過距離保護(hù)的方法很難準(zhǔn)確判斷出設(shè)備故障的原因，給故障的排查帶來一定難度，也會(huì)造成拒動(dòng)或者誤動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生。但是，假如我們使用了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法，通過大量的故障樣本的訓(xùn)練，只要樣本充分考慮各種情況出現(xiàn)的可能性，就能夠準(zhǔn)確判別故障發(fā)生的地點(diǎn)。同時(shí)像進(jìn)化規(guī)劃、遺傳算法等都具有獨(dú)特的魅力，能夠有效地幫助我們解決復(fù)雜的電力系統(tǒng)問題。因此，在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，我們只要能夠充分地運(yùn)用這些人工智能的方法，就可以極大地提高問題的解決速度。

（三）繼電保護(hù)技術(shù)的數(shù)字化應(yīng)用

互感器故障的減少以及互感器傳輸性能的大幅提高，使繼電保護(hù)不再需要考慮二次回路斷線、電流互感器飽和、二次回路接地等常見的互感器故障問題。同時(shí)，電氣量氣息傳輸?shù)恼鎸?shí)性強(qiáng)化了繼電保護(hù)裝置的性能，為工作效率的提高提供了有力保證。目前如何簡化幾點(diǎn)保護(hù)裝置的輔助功能，使用數(shù)字傳感器來提高繼電保護(hù)裝置的整體性能，是我們未來加強(qiáng)繼電保護(hù)裝置利用效率需要研究的核心問題。

（四）繼電保護(hù)技術(shù)廣域化的應(yīng)用

隨著互聯(lián)電網(wǎng)區(qū)域的不斷擴(kuò)大，電網(wǎng)的電壓等級(jí)也大幅提高，使得供電的不穩(wěn)定性和出現(xiàn)故障的可能性大大增加。對此，在電網(wǎng)信息化的進(jìn)程中，我們可以通過廣域測量技術(shù)WAMS網(wǎng)絡(luò)提供的廣域信息為后被保護(hù)服務(wù)，以此來提高自動(dòng)化裝置的性能，保證大型電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，防治大面積停電事故的發(fā)生。

四、不斷提高繼電保護(hù)工作人員的技術(shù)和素質(zhì)

智能電網(wǎng)的繼電保護(hù)是保證電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定的首道防線，安全責(zé)任重大，因此對工作人員的業(yè)務(wù)水平要求較高。近幾年，我國電力行業(yè)普遍開展繼電保護(hù)專業(yè)知識(shí)和技能的競賽活動(dòng)，以此來促使工作人員迅速適應(yīng)國家電網(wǎng)快速發(fā)展的要求，加快"兩個(gè)轉(zhuǎn)變"的推進(jìn)力度，強(qiáng)化人才強(qiáng)企的戰(zhàn)略，這對于進(jìn)一步提高繼電保護(hù)工作人員的崗位技能和技術(shù)水平都具有重要意義。

隨著各級(jí)電力公司繼電保護(hù)崗位人員隊(duì)伍的不斷壯大，加強(qiáng)對新進(jìn)員工的崗前培訓(xùn)工作顯得愈發(fā)重要。供電企業(yè)的在初進(jìn)人員上崗之前，一定要對其進(jìn)行崗前培訓(xùn)與考核，考核合格后持上崗證上崗。此外，還應(yīng)積極開展技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)競賽，通過培訓(xùn)和競賽，使繼電保護(hù)工作人員能夠較為全面地掌握繼電保護(hù)工作的專業(yè)知識(shí)，增強(qiáng)其實(shí)踐技能，為今后的工作順利開展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)，各級(jí)供電企業(yè)還應(yīng)始終加快推進(jìn)"兩個(gè)轉(zhuǎn)變"，積極實(shí)施人才強(qiáng)企戰(zhàn)略，以人才發(fā)展來實(shí)現(xiàn)企業(yè)發(fā)展，以人才進(jìn)步來推動(dòng)繼電保護(hù)技術(shù)的進(jìn)步。

結(jié)語

近年來，我國在不斷加快智能化電網(wǎng)的建設(shè)步伐，對其保護(hù)裝置的可靠性和動(dòng)作反應(yīng)速度也提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)，對保護(hù)裝置的配合、裝置也提出了更高的要求，對保護(hù)裝置的功能的發(fā)展提出了更遠(yuǎn)大的目標(biāo)。相信隨著智能化電網(wǎng)的快速發(fā)展以及繼電保護(hù)技術(shù)的不斷進(jìn)步，勢必會(huì)對保護(hù)定值的自適應(yīng)和保護(hù)功能做出更合理的調(diào)整?？傊?，我國的繼電保護(hù)技術(shù)會(huì)繼續(xù)朝著網(wǎng)絡(luò)化、計(jì)算機(jī)化、保護(hù)、測量、控制、數(shù)據(jù)通信一體化、智能化的方向發(fā)展。廣大電力系統(tǒng)的工作者也將不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)專業(yè)建設(shè)工作，繼續(xù)努力提升繼電保護(hù)工作的高度，從而確保電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性和可靠性。

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