論智能電網(wǎng)發(fā)展環(huán)境下的繼電保護(hù)新技術(shù)

[摘 要]近年來(lái)，隨著我國(guó)工業(yè)的發(fā)展，在電力系統(tǒng)穩(wěn)定性、靈活性以及智能化的研究也在逐漸的深入。一直以來(lái)，繼電保護(hù)技術(shù)都為促進(jìn)電力系統(tǒng)的安全有效運(yùn)行提供了重要的保障，并且隨著新時(shí)期智能電網(wǎng)的建設(shè)發(fā)展，繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展方向也逐漸開始轉(zhuǎn)向保護(hù)、控制、測(cè)量、計(jì)算機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化以及數(shù)據(jù)通信一體化，從而有效促進(jìn)了電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益方面的提高，推動(dòng)了企業(yè)的電網(wǎng)現(xiàn)代化的發(fā)展進(jìn)程。我國(guó)的傳統(tǒng)電網(wǎng)中，繼電保護(hù)的電源點(diǎn)潮流流向是固定的，其輸出本策的電氣量主要包括三相的電流和電壓，這種工作模式下容易由于不合理操作而導(dǎo)致相關(guān)性能難以正常發(fā)揮。傳統(tǒng)電網(wǎng)中的繼電保護(hù)由于缺乏傳感及智能設(shè)備，因此對(duì)外界的監(jiān)測(cè)和觀察不能持續(xù)，在面臨突發(fā)事件、自然災(zāi)害以及極端氣候等嚴(yán)重的外界干擾時(shí)不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)預(yù)警，抗干擾能力較低。除此之外，智能電網(wǎng)的信息化程度比較低，對(duì)電價(jià)信息的收集不夠全面，用戶難以積極參與電價(jià)的定制，電價(jià)定制缺乏透明性和公平性。

[關(guān)鍵詞]智能電網(wǎng)；繼電保護(hù)；新能源；電流互感器；元件

一、智能電網(wǎng)相關(guān)概述

智能電網(wǎng)也就是我們所說(shuō)的電網(wǎng)的智能化，它的本質(zhì)就是能源替代和兼容利用，主要是以建立在集成的高速雙向通信物理網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，創(chuàng)建開放系統(tǒng)，組織各級(jí)電網(wǎng)進(jìn)行協(xié)調(diào)發(fā)展，整介系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，并將先進(jìn)的傳感測(cè)量技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及先進(jìn)的決策支持系統(tǒng)納入應(yīng)用范疇內(nèi)，通過(guò)這種方式而使電網(wǎng)系統(tǒng)具有自動(dòng)化、互動(dòng)性、智能化以及高度集成等特點(diǎn)，有助于電網(wǎng)運(yùn)行和管理的優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的安全、可靠運(yùn)行。除此之外，智能電網(wǎng)還具有強(qiáng)大的電力輸送功能更，和智能化的運(yùn)作平臺(tái)，不僅能夠?yàn)楣╇姷陌踩院涂煽啃蕴峁┍Ｕ?，同時(shí)還可以對(duì)用戶的接入和退出進(jìn)行靈活、及時(shí)的調(diào)整，除此之外還可以實(shí)現(xiàn)用戶、電源以及電網(wǎng)信息的共享，并且信息也是公開透明的。智能電網(wǎng)的支撐技術(shù)主要包括六個(gè)系統(tǒng)：一是，靈活的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎到y(tǒng)；二是，高度集成的通信系統(tǒng)；三是，發(fā)達(dá)的傳感和測(cè)量系統(tǒng)；四是，實(shí)時(shí)運(yùn)行決策系統(tǒng)；五是，快速故障診斷和排除系統(tǒng)；六是，新型繼電保護(hù)系統(tǒng)。智能電網(wǎng)的發(fā)展和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了當(dāng)電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)恢復(fù)供電的時(shí)間為最短，這樣可以使供電故障對(duì)社會(huì)生活的影響控制在最小范圍，降低到最小程度。

二、智能電網(wǎng)發(fā)展環(huán)境下的繼電保護(hù)新技術(shù)

1.可再生能源并網(wǎng)

具有清潔、高效、可再生等特點(diǎn)的新能源的大規(guī)模接入是智能電網(wǎng)發(fā)展的一個(gè)突出特征，其中風(fēng)電、光伏、新型儲(chǔ)能是最具代表性的幾種能源，應(yīng)用較為廣泛，且前景較好。但是從現(xiàn)階段新能源的應(yīng)用狀況來(lái)看，仍然在電能質(zhì)量、電網(wǎng)運(yùn)行、故障電流等方面存在一定的問(wèn)題，這主要是由于來(lái)源不穩(wěn)定、并網(wǎng)技術(shù)不成熟等原因引起的。我們以風(fēng)電為例，將其接入電網(wǎng)后可能會(huì)出現(xiàn)保護(hù)誤動(dòng)或者電流保護(hù)II段拒動(dòng)問(wèn)題的出現(xiàn)，這主要是由于風(fēng)電接入電網(wǎng)系統(tǒng)之后，會(huì)對(duì)電網(wǎng)的電流產(chǎn)生影響，主要表現(xiàn)為兩個(gè)現(xiàn)象，一是，給接入點(diǎn)上游帶來(lái)分支電流，二是，給接入點(diǎn)下游電流保護(hù)帶來(lái)助增電流，從而導(dǎo)致上述問(wèn)題的發(fā)生。除此之外，如果風(fēng)機(jī)接入點(diǎn)相鄰饋線存在故障，那么也有引起保護(hù)反向誤動(dòng)問(wèn)題的風(fēng)險(xiǎn)。而故障電流產(chǎn)生的規(guī)律以及特點(diǎn)與風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài)、接入類型以及控制策略等都有密切的聯(lián)系。 電網(wǎng)的潮流分布和短路電流特征的復(fù)雜性也要求風(fēng)電接入必須要有繼電保護(hù)裝置對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，從而使小短路電流產(chǎn)生較大的系統(tǒng)阻抗，增強(qiáng)電流互感器的額定電流，在這種情況下，就要選擇那些有較大變化的電流互感器來(lái)為電網(wǎng)提供保護(hù)。

2.超高壓交直流混聯(lián)

根據(jù)我國(guó)的電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行進(jìn)一步的完善，其中繼電保護(hù)技術(shù)必須要具有更強(qiáng)的分流處理能力。究其原因主要有兩個(gè)方面。一是，電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，電網(wǎng)非周期分量會(huì)由于電壓等級(jí)的升高而變慢，暫態(tài)特性的復(fù)雜性也會(huì)增強(qiáng)，同時(shí)還會(huì)帶來(lái)巨大的諧波分量，在這種情況下就要求互感器要具有更強(qiáng)的性能和更好的濾波和直流分量處理，以為電網(wǎng)安全提供保護(hù)。另一方面，高壓交直流混聯(lián)會(huì)引起一系列的電容電流問(wèn)題、交直流互聯(lián)暫態(tài)特性與計(jì)算誤差問(wèn)題以及同桿雙回線路的零序互感和跨線故障問(wèn)題等，這些都要求繼電保護(hù)設(shè)備必須要進(jìn)行特殊處理。另外，電網(wǎng)暫態(tài)特性日益復(fù)雜，也使內(nèi)部故障與勵(lì)磁涌流的區(qū)分更加復(fù)雜，加大了繼電保護(hù)內(nèi)部使用諧波判據(jù)的難度。

3.大量電子元件的應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，各種各樣的電子元件迅速的開發(fā)并投入市場(chǎng)。再加上隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的逐步完善，可控串補(bǔ)、換流器、無(wú)功補(bǔ)償器以及潮流控制器等大量電力電子元件開始在智能電網(wǎng)中得到廣泛的應(yīng)用。通過(guò)這些元件的應(yīng)用，電能的質(zhì)量得到了有效的提高和改善，同時(shí)也有效促進(jìn)了控制策略靈活性的提高，從根本上改變了電網(wǎng)的運(yùn)行特性。但是，從另一個(gè)角度來(lái)看，電力電子元件器件的開關(guān)頻率的提高會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)大量的諧波，除此之外，光伏并網(wǎng)以及直流輸電等也與繼電保護(hù)設(shè)備存在協(xié)調(diào)問(wèn)題。在這種情況下，就要求繼電保護(hù)在設(shè)計(jì)額時(shí)候必須要對(duì)電力電子元件所帶來(lái)的諧波影響因素進(jìn)行充分的考慮，以確保智能電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

三、結(jié)語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，我國(guó)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展可分為四個(gè)階段：第一個(gè)階段是電磁型，第二個(gè)階段是晶體管型，第三個(gè)階段是集成電路型，第四個(gè)階段是微機(jī)型保護(hù)。隨著我國(guó)對(duì)智能電網(wǎng)投入的不斷加大，繼電保護(hù)技術(shù)是電力系統(tǒng)中的首要防御手段，因此需要更高的技術(shù)來(lái)為其安全提供保障。在智能電網(wǎng)發(fā)展背景下，繼電保護(hù)也在不斷的探索進(jìn)步，并具有非常廣闊的發(fā)展空間和發(fā)展前景。

為滿足智能電網(wǎng)發(fā)展對(duì)繼電保護(hù)的新要求，以極小的二次系統(tǒng)代價(jià)獲取一次系統(tǒng)的很大效益，需要重新審視習(xí)以為常的配置配合方式，在廣域信息網(wǎng)絡(luò)條件下解決以上問(wèn)題是可能的，所謂的集中式后備保護(hù)，具有很高的容錯(cuò)性和較高的可靠性。另外，應(yīng)該大膽使用，采用最佳重合時(shí)間是無(wú)成本提高暫穩(wěn)極限的有效措施。

目前，繼電保護(hù)作為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的第一道防線，在各項(xiàng)技術(shù)方面仍存在著諸多的問(wèn)題和不成熟，雖然我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)已取得了重要的進(jìn)展，但仍存在很多不足的地方。文中主要對(duì)近兩年繼電保護(hù)的研究進(jìn)展進(jìn)行分析總結(jié)，以供大家借鑒。同時(shí)，繼電保護(hù)課題需要不斷的進(jìn)行深入的研究，以保證繼電保護(hù)適應(yīng)智能電網(wǎng)的發(fā)展，維持電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

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