智能電網(wǎng)中繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r

王凡

摘 要：繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)中起著隔離故障、防止事故擴(kuò)張的作用，是系統(tǒng)的“衛(wèi)士”，具有舉足輕重的作用。目前，國(guó)內(nèi)在智能電網(wǎng)建設(shè)和重大專題研究方面已經(jīng)有重大發(fā)展。文章就智能電網(wǎng)的特點(diǎn)和智能電網(wǎng)對(duì)繼電保護(hù)技術(shù)的影響進(jìn)行介紹，概括出繼電保護(hù)技術(shù)應(yīng)用于智能電網(wǎng)所面臨的問題，并就最新的繼電保護(hù)技術(shù)狀況進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；繼電保護(hù)；影響；發(fā)展

中圖分類號(hào)：TM773 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）23-0018-02

2009年，國(guó)家第一次提到建設(shè)“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”的概念?，F(xiàn)今，全國(guó)各個(gè)電力公司都在大力發(fā)展堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，智能電網(wǎng)炙手可熱。針對(duì)智能電網(wǎng)存在的特征，對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)有了更高層次的標(biāo)準(zhǔn)，使其從兩方面來實(shí)現(xiàn)，一是靈活性，二是可靠性。文章針對(duì)一個(gè)問題進(jìn)行討論，既智能電網(wǎng)中的繼電保護(hù)技術(shù)實(shí)際情況的發(fā)展。

1 智能電網(wǎng)

智能電網(wǎng)的概念是：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)的通信、信息和控制技術(shù)，構(gòu)建以信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化為特征的統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)的智能化電網(wǎng)。

一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，盡量將故障影響控制在局限范圍里，而且可以很快的重新供電。

智能電網(wǎng)有很多特別，例如堅(jiān)強(qiáng)可靠、經(jīng)濟(jì)高效、清潔環(huán)保等。

智能電網(wǎng)具有超強(qiáng)電力輸送能力和安全可靠的供電能力，在保護(hù)環(huán)境的前提下，能夠降低能源消耗和污染排放，做到經(jīng)濟(jì)高效；在靈活調(diào)整電網(wǎng)運(yùn)行方式、兼容各類電源和用戶接入和退出的同時(shí)，還能將電網(wǎng)、電源和用戶的信息透明共享，做到友好互動(dòng)并且透明開放。

但對(duì)于智能電網(wǎng)來說，以下幾點(diǎn)都會(huì)讓電力系統(tǒng)受影響，例如電子式互感器、數(shù)字化變電站技術(shù)、廣域測(cè)量技術(shù)、交直流靈活輸電及控制技術(shù)的應(yīng)用。

2 智能電網(wǎng)繼電保護(hù)原理

智能電網(wǎng)實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，它將通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)把收到的信息進(jìn)行處理分析，便于對(duì)其運(yùn)作情況實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，而保護(hù)功能與定值則實(shí)行遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)監(jiān)控和修正。

對(duì)于繼電保護(hù)裝置來說，需要信息共享，保護(hù)各種運(yùn)作信息，只有這樣，才能以下做到兩方面，一是確保故障的準(zhǔn)確性時(shí)；二是確保在沒有或少量人工干預(yù)下，可以很快的隔離故障、自我恢復(fù)，防止大范圍停電事故的發(fā)生。

智能電網(wǎng)中的繼電保護(hù)方式不再是傳統(tǒng)的分散性保護(hù)，“自掃門前雪”，在繼電保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)，可以不只跳本保護(hù)對(duì)象，也許會(huì)出現(xiàn)連跳命令跳開其他相關(guān)聯(lián)點(diǎn)，或者僅僅發(fā)出連跳命令而不跳開本保護(hù)對(duì)象。

3 智能電網(wǎng)對(duì)繼電保護(hù)的影響

智能電網(wǎng)具有靈活可重構(gòu)配電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即復(fù)雜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，跟傳統(tǒng)的簡(jiǎn)單環(huán)網(wǎng)和輻射形網(wǎng)絡(luò)具有本質(zhì)的區(qū)別。復(fù)雜網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，分布式發(fā)電、交互式供電的運(yùn)作形式讓孤立的單一保護(hù)裝置存在整定艱苦，信息少特征，對(duì)繼電保護(hù)性能產(chǎn)生影響。深入得了解智能電網(wǎng)對(duì)繼電保護(hù)的影響，是研究新型適用于智能電網(wǎng)繼電保護(hù)的前提。

3.1 數(shù)字化

智能電網(wǎng)的主要特征有兩個(gè)，一是信息化；二是數(shù)字化。這兩個(gè)特征讓智能電網(wǎng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)有最根本的差別，繼電保護(hù)技術(shù)會(huì)隨著時(shí)代的發(fā)展，相繼的去接受應(yīng)有的變化，讓技術(shù)跟上時(shí)代的步伐，而繼電保護(hù)技術(shù)的新的發(fā)展方向必會(huì)是數(shù)字化， 主要是以下兩方面，第一是測(cè)量手段數(shù)字化；第二是信息傳輸方式信息化。

如今，互感器的各個(gè)功能都得到了一定的強(qiáng)化、故障次數(shù)逐漸少了起來，這也讓繼電保護(hù)不用擔(dān)心互感器故障的各種會(huì)出現(xiàn)的事故。與此同時(shí)，電氣量和保護(hù)裝置的性能在各自的領(lǐng)域里都有了一定的提升?，F(xiàn)在亟待解決的問題是，如何利用數(shù)字化傳感器提高繼電保護(hù)整體性能，簡(jiǎn)化保護(hù)輔助功能。

3.2 網(wǎng)絡(luò)化

在智能電網(wǎng)信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化的同時(shí)，必將改變傳統(tǒng)的繼電保護(hù)操作人員的工作方式，信息共享、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的建立，將促使繼電保護(hù)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化。

IEC61850網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化變電站是傳統(tǒng)繼電保護(hù)信息收集傳遞的中間物，使其發(fā)生改變。第一表現(xiàn)在信息收集的方法不同，它能夠通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的功能收集到站內(nèi)所有涉及設(shè)備元件的訊息。第二表現(xiàn)在信息傳遞的方法，使用帶數(shù)字接口的智能斷路器時(shí)，控制信息是通過數(shù)字信號(hào)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳遞的。

3.3 廣域化

隨著時(shí)代發(fā)展，互聯(lián)電網(wǎng)區(qū)域規(guī)模逐漸增大，其相互換的內(nèi)容也相應(yīng)增多，電網(wǎng)電壓等級(jí)增高，提高故障與不穩(wěn)定的發(fā)生的頻率。在電網(wǎng)不斷信息化進(jìn)程中，通過使用廣域信息給予后備保護(hù)服務(wù)，主要是通過廣域測(cè)量技術(shù)WAMS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的， 讓其避開了大規(guī)模的停電事故。

3.4 自整定技術(shù)

目前大規(guī)模的繼電保護(hù)的機(jī)構(gòu)都是剛性結(jié)構(gòu)，很多東西都事先設(shè)計(jì)好了，例如連接方式，適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)條件等，它的適應(yīng)能力比較差。傳統(tǒng)保護(hù)技術(shù)是根據(jù)保護(hù)線路的運(yùn)行情況對(duì)定值進(jìn)行整定的。智能電網(wǎng)中的繼電保護(hù)可以利用全網(wǎng)信息，實(shí)時(shí)地判斷運(yùn)行方式，從而進(jìn)行整定，將分散獨(dú)立的保護(hù)變?yōu)橄到y(tǒng)分布協(xié)同保護(hù)，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)整定和自動(dòng)配置。

3.5 員工技術(shù)提升

繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)安全的第一道防線，其安全責(zé)任重大，對(duì)從業(yè)人員的能力要求高。隨著科技的發(fā)展，需要加強(qiáng)員工的技術(shù)性等。

許多電力企業(yè)也需要著跟上電網(wǎng)的前進(jìn)的步伐，助力“兩個(gè)轉(zhuǎn)變”，從良方面增強(qiáng)繼電保護(hù)人員的專業(yè)水平，一是科技水平，二是專業(yè)技能。

4 智能電網(wǎng)中繼電保護(hù)的三個(gè)問題

繼電保護(hù)技術(shù)的影響，可以通過智能電網(wǎng)里得以體現(xiàn)，當(dāng)其運(yùn)用在智能電網(wǎng)時(shí)，需要顧慮三個(gè)點(diǎn)。

4.1 運(yùn)行方式、潮流流向以及保護(hù)定值的自適應(yīng)能力

在智能電網(wǎng)里，電源點(diǎn)造成線路潮流不確定性的有兩個(gè)原因，一是接入電網(wǎng)，二是成為微網(wǎng)孤島運(yùn)行。繼電保護(hù)定值也應(yīng)該能夠根據(jù)運(yùn)行方式的不同做出實(shí)時(shí)的調(diào)整。為此，繼電保護(hù)定值的整定應(yīng)該綜合考慮本保護(hù)對(duì)象和相關(guān)線路運(yùn)行狀況。

4.2 保護(hù)功能需要根據(jù)運(yùn)行方式的變化做出相應(yīng)的調(diào)整

當(dāng)節(jié)點(diǎn)從系統(tǒng)中解開、并入時(shí)，都將引起線路潮流的重新分配，該節(jié)點(diǎn)的保護(hù)裝置的保護(hù)范圍、定值都會(huì)發(fā)生對(duì)應(yīng)的變化。

4.3 引入環(huán)境條件對(duì)保護(hù)定值的影響

傳感器獲得監(jiān)控對(duì)象實(shí)時(shí)的溫度和容量，使其功率出現(xiàn)最佳的情況。繼電保護(hù)必須要適應(yīng)其帶來的變化，主要是通過實(shí)時(shí)調(diào)整輸電線路的負(fù)荷保護(hù)定值。

5 繼電保護(hù)技術(shù)的幾點(diǎn)新發(fā)展

繼電保護(hù)的技術(shù)得以體現(xiàn)，主要表現(xiàn)在電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與其相關(guān)電氣設(shè)備實(shí)行的監(jiān)測(cè)保護(hù)，其領(lǐng)域前進(jìn)方向，主要是從以下幾個(gè)方面進(jìn)行，計(jì)算機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化，以及保護(hù)、控制等。

現(xiàn)代電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)不僅需滿足以上要求，還需要適應(yīng)特高壓輸變電技術(shù)的發(fā)展，適應(yīng)大（巨）機(jī)組保護(hù)需要，適應(yīng)帶串補(bǔ)和可控串補(bǔ)電容線路保護(hù)的需要，適應(yīng)SVC、STATCOM和超導(dǎo)限流技術(shù)的發(fā)展需要及在復(fù)雜故障或連鎖故障出現(xiàn)時(shí)要求保護(hù)快速正確動(dòng)作。

另外，廣域保護(hù)也是當(dāng)前繼電保護(hù)的熱門話題，它是在全國(guó)聯(lián)網(wǎng)的趨勢(shì)下提出的，如何合理配置防線，需要廣大學(xué)者和電力工作工作者進(jìn)一步深入研究。

國(guó)內(nèi)外對(duì)廣域保護(hù)理論的研究大致可分為兩種：第一是使用廣域信息做幾點(diǎn)，例如安全監(jiān)控、穩(wěn)定邊界計(jì)算、狀態(tài)估計(jì)等，主要表現(xiàn)在其利用與安全等方面；第二是通過廣域信息健全繼電保護(hù)的功能，現(xiàn)如今，在以下幾個(gè)方面的考究都比較差，例如系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、光與信息采集和利用、廣域保護(hù)和控制算法等。

在保護(hù)整定管理系統(tǒng)研究方向，保護(hù)整定技術(shù)的性能得到了增強(qiáng)，表現(xiàn)在一是增加了整定效率，二是增大了準(zhǔn)確性，但保護(hù)定值整定和以后智能電網(wǎng)保護(hù)整定之間有不小的距離。如今網(wǎng)路整定管理首要處理的包含以下幾個(gè)點(diǎn)：

一是數(shù)據(jù)與網(wǎng)路拓?fù)渚S護(hù)艱苦，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜拖到y(tǒng)參數(shù)是由保護(hù)整定人員自行維護(hù)的，目前，地區(qū)級(jí)網(wǎng)路更變無常，使其參數(shù)維護(hù)的工作增多。而網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的維護(hù)正確與否，決定了保護(hù)定值整定結(jié)果，將影響到整個(gè)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)定值的準(zhǔn)確性。

二是目前定值的計(jì)算和管理系統(tǒng)定值置入相分離。在經(jīng)過計(jì)算系統(tǒng)計(jì)算，定制系統(tǒng)審批，現(xiàn)場(chǎng)人員經(jīng)網(wǎng)絡(luò)下載定值，最后經(jīng)手工置入保護(hù)裝置。

在這個(gè)過程不僅消耗時(shí)間和勞動(dòng)，而且容易產(chǎn)生失誤，還可能造成重大事故。在數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的系統(tǒng)中，應(yīng)該將定值計(jì)算、定制管理和定值置入相關(guān)聯(lián)統(tǒng)一實(shí)現(xiàn)一體化、自能化。這需要更加深入的研究和創(chuàng)新，也需要高素質(zhì)人才的參與。

6 結(jié) 語

繼電保護(hù)對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義，隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，會(huì)從以下是幾個(gè)方面發(fā)展，計(jì)算機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化，以及保護(hù)、控制、測(cè)量以及數(shù)據(jù)通信一體化。對(duì)于繼電保護(hù)工作者這既是挑戰(zhàn)又是機(jī)遇，應(yīng)該充分發(fā)揮個(gè)人特長(zhǎng)，積極參與各種專業(yè)技能培訓(xùn)，順應(yīng)時(shí)代要求，提高自身素質(zhì)，爭(zhēng)做一名合格的繼電保護(hù)工作人員。

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