探析繼電保護(hù)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

重慶水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 楊 紅

1.引言

智能電網(wǎng)是電網(wǎng)發(fā)展過程中的必然趨勢，它無可比擬的各項(xiàng)優(yōu)勢在建設(shè)高性能電網(wǎng)的過程中，帶來了不斷更新的新技術(shù)和新設(shè)備。隨著智能電網(wǎng)運(yùn)行研究的不斷深入，繼電保護(hù)技術(shù)也相對快速發(fā)展起來，邁入了一個新的階段，繼電保護(hù)裝置越來越廣闊的功能和應(yīng)用范圍同時也為智能電網(wǎng)提供了穩(wěn)定的發(fā)展基礎(chǔ)。文章通過對繼電保護(hù)與智能電網(wǎng)之間相互作用關(guān)系的技術(shù)應(yīng)用分析，深入探討了繼電保護(hù)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用，為繼電保護(hù)裝置的正常運(yùn)行提供了有效的參考價值。

2.淺析繼電保護(hù)裝置技術(shù)

（1）繼電保護(hù)裝置的發(fā)展現(xiàn)狀

目前，電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢朝著超高壓電壓和大聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的方向發(fā)展，在發(fā)展過程中有效提高繼電保護(hù)的可靠性、靈敏性、快速性和選擇性是重要的研究課題。近年來經(jīng)過我國電力技術(shù)人員的實(shí)踐研究，繼電保護(hù)理論和實(shí)踐都積累了大量的經(jīng)驗(yàn)，充分組建了一個由電能產(chǎn)生、輸送、分配和用電環(huán)節(jié)組成的現(xiàn)代電力系統(tǒng)。

（2）繼電保護(hù)裝置的任務(wù)

繼電保護(hù)是保護(hù)電力系統(tǒng)中的元件，避免元件發(fā)生短路或異常，通過這些情況的控制來實(shí)現(xiàn)電氣量的變化保護(hù)措施。在供電系統(tǒng)運(yùn)行正常時，繼電保護(hù)就需要完整的監(jiān)視各種電力設(shè)備的運(yùn)行狀況，使之安全的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，并及時切除供電系統(tǒng)發(fā)生故障時的故障部分，保證其他電力設(shè)備能夠正常運(yùn)行，并能夠及時發(fā)出警報(bào)，促使相關(guān)工作人員盡快處理故障部分。在這過程中繼電保護(hù)有效的為值班人員提供了可靠的運(yùn)行依據(jù)。

（3）繼電保護(hù)裝置的基本特性

繼電保護(hù)裝置在運(yùn)行過程中有著十分明顯的基本特征，例如選擇性、靈敏性、速動性、可靠性等。在智能電網(wǎng)的運(yùn)行中，先進(jìn)的科技水平更進(jìn)一步強(qiáng)化了繼電保護(hù)的各種性能，使之更加合理有效。

3.關(guān)于智能電網(wǎng)的分析認(rèn)識

（1）智能電網(wǎng)的含義

智能電網(wǎng)又被稱為電網(wǎng)的智能化，它是在高速通行、集成系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行雙向信息處理的，以特高壓電網(wǎng)為主干網(wǎng)架，利用先進(jìn)的電子傳感技術(shù)，通過靈敏的控制方法和有效快捷的管理手段對電網(wǎng)信息進(jìn)行統(tǒng)一收集、處理，使之安全、高速運(yùn)行的運(yùn)行方式。職能電網(wǎng)包含著整個電網(wǎng)的數(shù)字化、互動化、信息化，通過全面，先進(jìn)的技術(shù)來解決多個設(shè)備以及變電站網(wǎng)絡(luò)的具體問題，從而滿足高性能、高質(zhì)量的電能供應(yīng)，實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的高起點(diǎn)、快發(fā)展的基礎(chǔ)條件。在繼電保護(hù)技術(shù)的深入研究中，也能保證智能電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

（2）智能電網(wǎng)中的繼電保護(hù)發(fā)展

在智能電網(wǎng)繼電保護(hù)的過程中，智能電網(wǎng)的交互式供電、分布式發(fā)電的特點(diǎn)對繼電保護(hù)系統(tǒng)的影響很大。在數(shù)字化技術(shù)和信息技術(shù)普及的時代，智能電網(wǎng)的運(yùn)用完善了繼電保護(hù)原理，智能傳感器還對輸電、發(fā)電、供電以及配電系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)時監(jiān)控。所有監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行整理、審核、分析后就可以看到全體設(shè)備的運(yùn)行狀況，實(shí)時監(jiān)測保護(hù)定值和保護(hù)功能的遠(yuǎn)程動態(tài)。

智能電網(wǎng)的技術(shù)針對現(xiàn)有的繼電保護(hù)系統(tǒng)來說，具有數(shù)字化，網(wǎng)絡(luò)化、廣域化特性的深刻影響，智能電網(wǎng)中的新技術(shù)和新方法使得繼電保護(hù)的整體配置和相關(guān)軟件能夠快速適應(yīng)智能電網(wǎng)的新需求。智能電網(wǎng)數(shù)字化的特征讓繼電保護(hù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了測量手段和信息傳輸方式的數(shù)字化，同時網(wǎng)絡(luò)化特征讓繼電保護(hù)中的相關(guān)信息完成了數(shù)據(jù)共享和統(tǒng)一建模的智能數(shù)字信號的網(wǎng)絡(luò)傳輸，特別是WAMS網(wǎng)絡(luò)和智能信息系統(tǒng)的設(shè)定為繼電保護(hù)服務(wù)提供了廣域信息的收集和處理，充分提高了繼電保護(hù)安全自動裝置的性能。

4.繼電保護(hù)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

高智能化電網(wǎng)的出現(xiàn)，意味著在電力系統(tǒng)領(lǐng)域繼電保護(hù)的研究和發(fā)展不可忽視。在智能電網(wǎng)建設(shè)中，繼電保護(hù)的應(yīng)用過程越來越難以掌握，在研究過程中，繼電保護(hù)的應(yīng)用技術(shù)越發(fā)囊括了信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電子技術(shù)、控制技術(shù)等多專業(yè)技術(shù)的優(yōu)勢，通過技術(shù)的相互融合和發(fā)展創(chuàng)新，我國繼電保護(hù)裝置得到了很好地發(fā)展。

當(dāng)繼電保護(hù)應(yīng)用于智能電網(wǎng)時，我們需要考慮多個問題，從原理上實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用。

（1）綜合考慮繼電保護(hù)靈活的運(yùn)行方式以及不確定的潮流流向，在實(shí)現(xiàn)距離保護(hù)、電流保護(hù)原理時要做好實(shí)時的調(diào)整，確保定值具有適應(yīng)功能。

（2）保護(hù)裝置的定值、保護(hù)范圍、保護(hù)功能要根據(jù)運(yùn)行方式的變化做相應(yīng)的調(diào)整，綜合電網(wǎng)中的所有信息對保護(hù)定值進(jìn)行實(shí)時修正。

（3）智能電網(wǎng)是通過散布在電網(wǎng)中的傳感器獲得最及時的信息監(jiān)控輸電線路的溫度和容量，合理調(diào)整功率使其接近運(yùn)營極限。在這過程中必須調(diào)整輸電線路的負(fù)荷保護(hù)定值，從而適應(yīng)溫度和容量變化帶來的影響。

（4）智能電網(wǎng)信息化和數(shù)字化的特點(diǎn)推動著繼電保護(hù)技術(shù)不斷發(fā)展，近年來，智能電網(wǎng)隨著遺產(chǎn)算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯以及進(jìn)化規(guī)劃等人工智能技術(shù)的出現(xiàn)，也被廣泛運(yùn)用到繼電保護(hù)的應(yīng)用領(lǐng)域。智能電網(wǎng)繼電保護(hù)系統(tǒng)在實(shí)際工作中運(yùn)用人工智能技術(shù)，解決了很多復(fù)雜的非線性問題，推動著繼電保護(hù)技術(shù)向著更高層次的方向發(fā)展。

（5）智能電網(wǎng)繼電保護(hù)系統(tǒng)的自適應(yīng)控制技術(shù)主要是根據(jù)電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式和電氣故障狀態(tài)的變化實(shí)行改變保護(hù)特性、性能以及定值等內(nèi)容的技術(shù)。自適應(yīng)繼電保護(hù)作為一種新型的繼電保護(hù)技術(shù)，它的應(yīng)用讓繼電保護(hù)技術(shù)在很短的時間里適應(yīng)了電力系統(tǒng)的各項(xiàng)變化，不僅增強(qiáng)了智能電網(wǎng)繼電保護(hù)的可靠性，改善了系統(tǒng)的保護(hù)作用，同時也提高了經(jīng)濟(jì)效益。

5.智能電網(wǎng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)繼電保護(hù)的區(qū)別

傳統(tǒng)電網(wǎng)繼電保護(hù)中電源點(diǎn)的潮流流向通常是朝著同一個方向發(fā)展的，它在保護(hù)輸入過程中通常針對的是本側(cè)電氣量，特別是三相電流和三相電壓的判別保護(hù)需求。通過對實(shí)際情況的分析和研究可以知道，傳統(tǒng)繼電保護(hù)的電氣判別量基本上是固定不變的，基本上也只需要輸入被保護(hù)線路對策的電流，保證保護(hù)對象的電氣量不被影響。

在智能電網(wǎng)的繼電保護(hù)中，則需要全面考慮靈活的運(yùn)行方式、不確定的潮流流向，并要求保護(hù)定值具有自適應(yīng)功能。通過對智能電網(wǎng)繼電保護(hù)構(gòu)成的分析，利用傳感器對發(fā)電，輸電、配電、供電等關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，通過對智能電網(wǎng)電源點(diǎn)和電網(wǎng)相連線路的連接實(shí)現(xiàn)距離保護(hù)和電流保護(hù)，確保智能電網(wǎng)中的保護(hù)定值能根據(jù)繼電保護(hù)運(yùn)行方式的變化進(jìn)行實(shí)時調(diào)整。

6.繼電保護(hù)技術(shù)在智能電網(wǎng)中所起的作用

隨著智能電網(wǎng)越來越快的發(fā)展，繼電保護(hù)承擔(dān)著更多更重的任務(wù)。繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)中需要隨時防備設(shè)備出現(xiàn)亞健康的預(yù)警、提高輸電斷面的安全性、全面控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障的頻率。

（1）要發(fā)展繼電保護(hù)的“預(yù)保護(hù)功能”，增強(qiáng)預(yù)防事故發(fā)生的功能，提高事故預(yù)警、保護(hù)兩項(xiàng)保護(hù)功能，滿足智能電網(wǎng)的新要求，則要注意智能電網(wǎng)子系統(tǒng)的不平衡功率，發(fā)展失步解列控制系統(tǒng)，減少事故發(fā)生的損失。

（2）為提升輸電斷面的安全性保護(hù)要全面發(fā)展輸電線路的過負(fù)荷保護(hù)措施，自動避免連鎖過載跳閘，全面停電的事故，強(qiáng)化電網(wǎng)的保護(hù)力度。充分利用現(xiàn)代技術(shù)，最大程度滿足電網(wǎng)安全運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)中繼電保護(hù)裝置的作用。

（3）合理運(yùn)行繼電保護(hù)技術(shù)和繼電保護(hù)裝置。繼電保護(hù)技術(shù)包含了一個完整的體系，它通過對電力系統(tǒng)故障分析、各種繼電保護(hù)原理及實(shí)現(xiàn)方法、繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)、繼電保護(hù)運(yùn)行及維護(hù)等技術(shù)的完善和利用杜絕電氣元件發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)。

（4）智能電網(wǎng)繼電保護(hù)的構(gòu)成促進(jìn)了繼電保護(hù)技術(shù)的升級。智能電網(wǎng)的智能化特點(diǎn)和電網(wǎng)的發(fā)展為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)在電力領(lǐng)域的應(yīng)用起到了強(qiáng)而有效的作用。通過對智能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)利用智能傳感器收集的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化處理，使智能電網(wǎng)的繼電保護(hù)裝置不僅僅具備基本的繼電保護(hù)功能，還有著智能化的故障診斷和自我修復(fù)、快速隔離的功能。

（5）智能電網(wǎng)的建設(shè)及規(guī)劃使繼電保護(hù)技術(shù)具有更全面的特點(diǎn)。數(shù)字化、信息化的智能電網(wǎng)與繼電保護(hù)技術(shù)交相呼應(yīng)，也隨之升級換代，繼電保護(hù)技術(shù)在智能電網(wǎng)時代具備了數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、自動整定技術(shù)等多項(xiàng)特點(diǎn)。在智能電網(wǎng)之中，新一代的繼電保護(hù)裝置提高了裝置性能。為電氣量信息的傳輸帶來了更為便利的基礎(chǔ)條件。繼電保護(hù)系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)相互連接，對電網(wǎng)中的繼電保護(hù)裝置進(jìn)行了智能化的配置。

7.結(jié)束語

智能電網(wǎng)是電網(wǎng)未來的發(fā)展方向，而繼電保護(hù)將隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展不斷前進(jìn)，為智能電網(wǎng)的建設(shè)提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)設(shè)備。與此同時，智能電網(wǎng)的發(fā)展將推動繼電保護(hù)技術(shù)朝著網(wǎng)絡(luò)化、計(jì)算機(jī)化、信息化以及控制、保護(hù)、測量和數(shù)據(jù)通信一體化的方向發(fā)展，盡力維護(hù)繼電保護(hù)裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行，強(qiáng)化繼電保護(hù)裝置在電網(wǎng)故障與電力控制系統(tǒng)中的隔離功能，促使電力系統(tǒng)成為更加安全、更加穩(wěn)定、更加可靠的保護(hù)系統(tǒng)，為我國智能電網(wǎng)的建設(shè)墊定基礎(chǔ)，進(jìn)而提升我國的繼電保護(hù)管理水平。

[1]莊偉,牟龍華.智能配電網(wǎng)信息物理融合保護(hù)系統(tǒng)的研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2012,40(4):113-118.

[2]米雪峰,張全娥,孟建軍等.淺析智能電網(wǎng)對繼電保護(hù)及其整定軟件的影響[J].電力安全技術(shù),2012,14(5):26-29.

[3]林利鋒,黃景亮.淺談電力系統(tǒng)中智能電網(wǎng)繼電保護(hù)相關(guān)技術(shù)[J].北京電力高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2012,29(4):250-250.

[4]張保會,郝治國,Zhiqian BO等.智能電網(wǎng)繼電保護(hù)研究的進(jìn)展(三)——保護(hù)功能的發(fā)展[J].電力自動化設(shè)備,2010,30(3):1-6.

[5]劉京津.基于多智能體的故障診斷技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用展望[C].2011年江蘇省城市供用電專業(yè)學(xué)術(shù)年會論文集,2011:39-45.

[6]汪旸.高壓電網(wǎng)有限廣域智能保護(hù)研究[D].華中科技大學(xué),2009.

[7]郝文斌,洪行旅.智能電網(wǎng)地區(qū)繼電保護(hù)定值整定系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2011,39(2):80-82,87.