智能電網(wǎng)環(huán)境下的繼電保護(hù)

摘 要：我國電力工業(yè)發(fā)展的一個(gè)新方向，就是智能電網(wǎng)，為了順應(yīng)國家電網(wǎng)的變革力度，保障電網(wǎng)的安全運(yùn)行，智能電網(wǎng)環(huán)境下的繼電保護(hù)是第一道防線。文章介紹了我國智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護(hù)的意義，智能電網(wǎng)的系統(tǒng)構(gòu)成以及繼電保護(hù)的重點(diǎn)研究內(nèi)容、繼電保護(hù)所面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。旨在為以后相關(guān)的研究作理論參考。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；繼電保護(hù)；系統(tǒng)構(gòu)成；挑戰(zhàn)

隨著我國電力技術(shù)的快速發(fā)展，電力環(huán)境也發(fā)生著日益的改變。智能電網(wǎng)的獨(dú)特性不僅表現(xiàn)在具有安全性、自愈性和經(jīng)濟(jì)性，還表現(xiàn)在兼容性、交互性以及高效穩(wěn)定性等，已經(jīng)得到了全世界的廣泛應(yīng)用和推廣。一旦電力系統(tǒng)遇到故障或者危及安全運(yùn)行的異常工況時(shí)，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)不僅能夠快速的、有選擇性的做出自動化反事故決策，而且也已經(jīng)成為一種最安全、最有效的保障電網(wǎng)安全運(yùn)行的非常重要的技術(shù)手段。伴隨著電力系統(tǒng)的要求越來越高，其相應(yīng)的電力系統(tǒng)繼電保護(hù)工作也有相應(yīng)的提高，而且實(shí)踐技術(shù)也在不斷的發(fā)展變化。

1 基于智能電網(wǎng)環(huán)境下的繼電保護(hù)所具有的意義

目前，隨著我國經(jīng)濟(jì)的爆炸性發(fā)展，對各行各業(yè)的發(fā)展變化產(chǎn)生很大的影響，尤其是對電力的需求也呈逐漸上漲的趨勢，更加引起關(guān)注的是，一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，人口密集的地區(qū)已經(jīng)出來了供電危機(jī)狀況，這在一定程度上帶給供電企業(yè)很大的壓力。著力加強(qiáng)智能電網(wǎng)的建設(shè)和維護(hù)力度，是企業(yè)解決電力供電比較緊張的局面。作為電力系統(tǒng)非常重要的防御手段，繼電保護(hù)技術(shù)就是確保繼電保護(hù)技術(shù)的使用目的，就是確保電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性。在電網(wǎng)面臨故障狀況時(shí)，首先，繼電保護(hù)裝置會自動開啟相應(yīng)的切除故障設(shè)備，停止故障運(yùn)行，與此同時(shí)，設(shè)備裝置會進(jìn)行故障報(bào)警，提示相關(guān)工作人員到現(xiàn)場進(jìn)行及時(shí)檢測，發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，恢復(fù)電網(wǎng)的正常運(yùn)行，保證電網(wǎng)的繼電保護(hù)正常使用。繼電保護(hù)裝置不僅有效降低了企業(yè)電網(wǎng)故障所遭受的經(jīng)濟(jì)損失，而且也在最大程度上保障了電網(wǎng)的可靠、安全供電。因此基于智能電網(wǎng)背景下，繼電保護(hù)的意義非常重大，理應(yīng)受到企業(yè)的特別關(guān)注。

2 智能電網(wǎng)的系統(tǒng)組成

電網(wǎng)技術(shù)體系、電網(wǎng)基礎(chǔ)體系、電網(wǎng)規(guī)范體系以及智能服務(wù)等四各個(gè)體系，是智能電網(wǎng)的重要系統(tǒng)組成部分。具有先進(jìn)的控制、通信、信息的電網(wǎng)技術(shù)體系，旨在為智能電網(wǎng)提供可靠的技術(shù)支撐，達(dá)到電網(wǎng)的智能化作用。電網(wǎng)基礎(chǔ)體系是確保智能電網(wǎng)安全可靠的物質(zhì)載體基礎(chǔ)。建設(shè)智能電網(wǎng)的一個(gè)重要的制度保障，電網(wǎng)規(guī)范體系包括技術(shù)和管理兩方面的各項(xiàng)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、各項(xiàng)指標(biāo)的認(rèn)證和評估體系。智能服務(wù)體系的主要作用就是保障智能電網(wǎng)的高效、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，達(dá)到實(shí)現(xiàn)社會能源與資源的最大化效用，努力為用戶提供增值和智能服務(wù)。

3 繼電保護(hù)的重點(diǎn)研究內(nèi)容

繼電保護(hù)的目的是確保電網(wǎng)的可靠、安全、高效的有效運(yùn)行，基于智能電網(wǎng)的背景，對繼電保護(hù)不斷的進(jìn)行變革已經(jīng)是一種不可阻擋的發(fā)展趨勢。單元件保護(hù)是繼電保護(hù)要重點(diǎn)研究的內(nèi)容。

變壓器、發(fā)動機(jī)和交直流線路是單元件保護(hù)的主要組成部分，其作用是新原理算法的研究和對傳統(tǒng)元件的保護(hù)改良。首先，變壓器保護(hù)方面，它的一個(gè)焦點(diǎn)仍然是勵磁涌流識別，由于勵磁涌流具有的四個(gè)方面的特征，包括隨機(jī)性、非線性、多樣性和混淆性等，目前并非是完美解決方案中最好的一個(gè)，因此分析計(jì)算和保護(hù)新原理仍然是變壓器內(nèi)部故障要關(guān)注的重點(diǎn)。其次，發(fā)電機(jī)保護(hù)方面，其中內(nèi)部短路和匝間短路保護(hù)是必須要引起重點(diǎn)關(guān)注的，另外需要進(jìn)一步精確化的三個(gè)方面分別是整定計(jì)算、保護(hù)方案設(shè)計(jì)、靈敏度校驗(yàn)；過激磁、反時(shí)限過流等在后備保護(hù)中的判斷需要和實(shí)際機(jī)組要承受的能力應(yīng)該相匹配；加強(qiáng)定、轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)的可靠性；對超大容量機(jī)組保護(hù)運(yùn)行、失步保護(hù)和電網(wǎng)保護(hù)的有效配合以及失磁的特殊性等方面應(yīng)加強(qiáng)深入的探索。再者，交流線路保護(hù)方面，距離保護(hù)易受高阻接地影響，躲過負(fù)荷能力比較弱，系統(tǒng)振蕩一旦發(fā)生短路時(shí)就會應(yīng)付不了；如果在同桿并駕雙回線時(shí)，較為受到跨線故障和零序互感以及電氣量的使用范圍等因素的制約，故障測距誤差大和選相失敗的問題比較容易出現(xiàn)。

4 繼電保護(hù)面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇

針對電網(wǎng)安全運(yùn)行雖然繼電保護(hù)成為了第一道防線，但是在智能電網(wǎng)的高速發(fā)展過程中，也面臨著一些挑戰(zhàn)和機(jī)遇。

4.1 繼電保護(hù)所面臨的挑戰(zhàn)

（1）隨著特高壓電網(wǎng)在智能電網(wǎng)中的重要作用越來越高，一旦出現(xiàn)故障時(shí)，特高壓電網(wǎng)產(chǎn)生的諧波分量特別大，暫態(tài)過程也較為明顯，非周期分量會隨之衰減緩慢，嚴(yán)重阻礙保護(hù)工作的快速性和可靠性；另外，電壓互感器、電流在暫態(tài)下的轉(zhuǎn)變特性也會變得更差，故障狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)，較易出現(xiàn)誤動作保護(hù)。

（2）超特高壓的分布長線路電容會一定程度的破壞參數(shù)模型構(gòu)成的保護(hù)以及電流差動保護(hù)。

（3）同塔雙回或多回線路的跨線故障以及互感和線路參數(shù)不平衡會對保護(hù)造成影響。

4.2 繼電保護(hù)在智能電網(wǎng)的建設(shè)中面臨的機(jī)遇

基于智能電網(wǎng)的背景下，新型繼電保護(hù)方面的研究又增加了一些有利發(fā)展平臺。具體表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是在信息采集上，實(shí)時(shí)動態(tài)檢測系統(tǒng)自從1996年開始被繼電保護(hù)所采用，此外，據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，同步相量測量單位和廣域測量系統(tǒng)，已經(jīng)被大部分的變電站使用，其中包括所有的500kV變電站及大部分220kV的變電站，并且已構(gòu)成相當(dāng)程度的規(guī)模。其中廣域測量系統(tǒng)和同步相量測量單元，一方面實(shí)現(xiàn)了廣域電網(wǎng)的同步在線測量，另一方面也實(shí)現(xiàn)了基于同步信息的繼電保護(hù)。二是在信息通信方面。截止到現(xiàn)在為止，我國電力通信專網(wǎng)具有分層分級自愈環(huán)網(wǎng)的特點(diǎn)，主要的應(yīng)用介質(zhì)是光纖，其中電網(wǎng)220kV的光纖覆蓋率為99.2%，500kV及以上的覆蓋率達(dá)到了100%，110kV覆蓋率為93%。目前已經(jīng)達(dá)到一次設(shè)備的數(shù)字化、二次裝置的網(wǎng)絡(luò)化，實(shí)現(xiàn)了全站統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)平臺，主要?dú)w功于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化變電站，更好地滿足了信息共享的便捷性、簡單的操作性。完全具備了信息通信要滿足的實(shí)時(shí)、高速、可靠的各項(xiàng)條件。

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作者簡介：宋國忠（1971，9-），男，漢，籍貫：河北省唐山市，學(xué)歷：本科，職稱：工程師，研究方向：電力。