智能電網(wǎng)框架下的繼電保護(hù)技術(shù)應(yīng)用探索

田楊裔

摘 要：在我國(guó)，雖然智能電網(wǎng)建設(shè)仍處于起步階段，但隨著國(guó)家用電量需求的持續(xù)增大，智能電網(wǎng)技術(shù)也得到了快速的發(fā)展推動(dòng)和廣泛應(yīng)用。文章在當(dāng)前常規(guī)電網(wǎng)繼電保護(hù)的運(yùn)行特性基礎(chǔ)上，總結(jié)并提煉了智能電網(wǎng)框架下繼電保護(hù)運(yùn)行技術(shù)的新特性，基于未來(lái)智能電網(wǎng)運(yùn)行需求角度和我國(guó)新推出的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)計(jì)劃，探索了關(guān)于繼電保護(hù)技術(shù)及其相關(guān)的動(dòng)態(tài)整定軟件目標(biāo)功能的新應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；繼電保護(hù)；智能傳感器；動(dòng)態(tài)整定軟件

中圖分類號(hào)：TM774 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）11-0039-02

智能電網(wǎng)模式的普及應(yīng)用改變了我國(guó)電網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)和功能特性，它讓傳統(tǒng)電網(wǎng)系統(tǒng)朝著綜合功能性配置能源、產(chǎn)業(yè)信息多元網(wǎng)絡(luò)化的方向持續(xù)發(fā)展。所以為了保障智能電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，一定要以不斷強(qiáng)化繼電保護(hù)技術(shù)，提升智能電網(wǎng)系統(tǒng)的保障性為基本原則。

1 智能電網(wǎng)框架分析

1.1 智能電網(wǎng)框架概述

進(jìn)入21世紀(jì)以后，世界上大部分國(guó)家都已經(jīng)開始結(jié)合自身國(guó)情，在傳統(tǒng)電網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)上建立了基于智能化技術(shù)的電網(wǎng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電力控制的高效化。而由于各國(guó)之間自身?xiàng)l件的差異，智能電網(wǎng)的框架構(gòu)建對(duì)于不同國(guó)家的定義也是不同的，這其中較有共性的觀點(diǎn)就是通過(guò)現(xiàn)有的信息化手段，利用電力能源開發(fā)、發(fā)電轉(zhuǎn)換、輸配電、供售電以及用戶用電實(shí)現(xiàn)一個(gè)全流程、全范圍的統(tǒng)一管理系統(tǒng)，也包括精確供電、互補(bǔ)供電、智能交流、安全供電和提升電能利用率、降低智能電網(wǎng)損耗等技術(shù)環(huán)節(jié)，所以這種技術(shù)性、應(yīng)用性和范圍指向性都較為復(fù)雜的電網(wǎng)框架就構(gòu)成了如今的智能電網(wǎng)系統(tǒng)。

1.2 智能電網(wǎng)系統(tǒng)的七大特性

2014年，美國(guó)能源局針對(duì)現(xiàn)代智能電網(wǎng)作出了研究性報(bào)告，以總結(jié)美國(guó)國(guó)內(nèi)電網(wǎng)及電力產(chǎn)業(yè)正在經(jīng)歷的巨大變革，這其中就總結(jié)了智能電網(wǎng)的七大特征：

①智能電網(wǎng)照比傳統(tǒng)電網(wǎng)擁有一定的自愈性，即自我修復(fù)能力。

②它激發(fā)了用戶去主動(dòng)參與到電網(wǎng)的運(yùn)作當(dāng)中，具有很強(qiáng)的激勵(lì)性質(zhì)。

③安全防御性能高。

④可以為用戶提供比傳統(tǒng)電網(wǎng)更高質(zhì)量的電能。

⑤具有多種類型發(fā)電與蓄電形式，提高了對(duì)新能源發(fā)電的包容性。

⑥可以為電力市場(chǎng)提供更多機(jī)會(huì)和活力。

⑦可以最大限度的優(yōu)化電力設(shè)備的高效穩(wěn)定運(yùn)行，而且也能根據(jù)國(guó)家電力的一些規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行電網(wǎng)運(yùn)行損耗和費(fèi)用的降低。

在我國(guó)，國(guó)家電網(wǎng)將智能電網(wǎng)的未來(lái)發(fā)展定義為“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，充分利用信息科技化?！彼栽趯?duì)一些特高壓電網(wǎng)、骨干網(wǎng)乃至各級(jí)電網(wǎng)的協(xié)調(diào)管理與技術(shù)發(fā)展方面也做到了全部以智能電網(wǎng)框架為基礎(chǔ)，以信息技術(shù)平臺(tái)為支撐的未來(lái)國(guó)家電網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)，形成了電能電力流、互聯(lián)信息流、多類型客戶業(yè)務(wù)流三位一體化高度融合的現(xiàn)代電網(wǎng)體系[1]。

1.3 中國(guó)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)

在中國(guó)國(guó)家電網(wǎng)“2009特高壓輸電技術(shù)國(guó)際會(huì)議” 上，國(guó)家電網(wǎng)公司提出了“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”的長(zhǎng)期發(fā)展計(jì)劃，它的核心技術(shù)就是智能傳感技術(shù)與動(dòng)態(tài)整定軟件，希望通過(guò)新時(shí)代信息化技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)快速高效收集、整合、分析和挖掘，達(dá)到對(duì)國(guó)家電力系統(tǒng)的全面優(yōu)化管理。

堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的主要技術(shù)包括了可以對(duì)智能電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行全自動(dòng)化有效控制和觀測(cè)的智能感應(yīng)技術(shù)，它其中就涵蓋了智能感應(yīng)器、無(wú)線感應(yīng)器、光纖感應(yīng)器等等，它作為堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的重要網(wǎng)絡(luò)支撐技術(shù)而存在；廣域測(cè)量技術(shù)則借助了GPS（全球定位技術(shù)）、PMU（同步相量測(cè)量技術(shù)）和GIS（地理信息系統(tǒng)）進(jìn)行高精度脈沖、同步時(shí)標(biāo)和控制電壓，其中PMU的同步相量測(cè)量能使電流與電壓信號(hào)達(dá)到微秒級(jí)別的同步精度，實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的高精度化測(cè)控；而信息與通信技術(shù)則是憑借智能設(shè)備與控制決策來(lái)進(jìn)行高速通信，確保為智能電網(wǎng)提供即插即用的技術(shù)保障?？傮w來(lái)說(shuō)，堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)所提供的功能服務(wù)已經(jīng)涵蓋了我國(guó)智能電網(wǎng)領(lǐng)域的各個(gè)層面，并滿足了電力系統(tǒng)從發(fā)電、輸電、變電、配電到用電各個(gè)環(huán)節(jié)的保護(hù)及管理應(yīng)用技術(shù)需求。

2 基于智能傳感器裝置性能的繼電保護(hù)技術(shù)應(yīng)用

智能傳感器裝置是我國(guó)堅(jiān)強(qiáng)智能網(wǎng)絡(luò)中的重要技術(shù)系統(tǒng)，它可以為智能電網(wǎng)的繼電保護(hù)提供多方信息，對(duì)繼電保護(hù)作用的發(fā)揮起到了至關(guān)重要的作用。如圖1所示。

圖1所展示的是電流變壓器的一、二次電壓電流，基于智能傳感技術(shù)在變壓器的一、二次側(cè)裝配了智能傳感器，安裝目的是為了實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器的即時(shí)繼電保護(hù)功能，同時(shí)也能夠?qū)ψ儔浩鬟M(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)監(jiān)控與測(cè)量，所以基于智能傳感器中的繼電保護(hù)就輕松獲取相關(guān)信息，達(dá)到對(duì)繼電保護(hù)技術(shù)作用的最大限度發(fā)揮，見(jiàn)表1。

如表1，在對(duì)變壓器進(jìn)行一次側(cè)、二次側(cè)的智能振動(dòng)傳感器安裝設(shè)置時(shí)，也要考慮由于外部接線與室外運(yùn)行環(huán)境所造成的局部振動(dòng)影響，所以需要對(duì)這些外界因素進(jìn)行綜合性考慮，確保變壓器本身的振動(dòng)傳感器不會(huì)發(fā)生較大振動(dòng)，同時(shí)避免由于惡劣環(huán)境所造成的振動(dòng)傳感器越限報(bào)警的情況發(fā)生。在一般環(huán)境下，智能振動(dòng)傳感器會(huì)在變壓器等設(shè)備發(fā)生繼電保護(hù)故障時(shí)發(fā)出警報(bào)聲。而在溫度和濕度信息方面，則利用到了復(fù)數(shù)個(gè)傳感器對(duì)溫濕度數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)分析和處理。比如說(shuō)變壓器可能由于位置、時(shí)間和負(fù)荷的不同而出現(xiàn)不同的溫度和濕度。智能溫度及濕度傳感器所采用的是人工智能的專家分析系統(tǒng)，它會(huì)將過(guò)往的溫濕度數(shù)據(jù)提取出與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，最終為變壓器提供合理的繼電保護(hù)調(diào)試。而如果電力設(shè)備出現(xiàn)局部放電或者漏油等狀況，通常情況下都會(huì)產(chǎn)生氣體，這時(shí)液面?zhèn)鞲衅骱土髁坑|感器就可以通過(guò)判斷氣體、液體流量及油面的變化來(lái)對(duì)比數(shù)據(jù)，并作出正確的保護(hù)性選擇[2]。

3 基于智能傳感器裝置性能的繼電保護(hù)動(dòng)態(tài)整定軟 件目標(biāo)功能應(yīng)用

堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的另一個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)就是充分應(yīng)用了現(xiàn)有的通信量測(cè)技術(shù)，比如在智能電網(wǎng)系統(tǒng)的繼電保護(hù)定值整定應(yīng)用方面就采用了動(dòng)態(tài)整定軟件的目標(biāo)功能，它降低了供電中斷可能帶來(lái)的電能質(zhì)量擾動(dòng)，為智能電網(wǎng)框架下的繼電保護(hù)提供了更高級(jí)的技術(shù)應(yīng)用。

3.1 在拓?fù)渥兓谋Ｗo(hù)定值動(dòng)態(tài)判斷調(diào)整

在對(duì)電力設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行檢修時(shí)，就會(huì)由于元件停止工作而出現(xiàn)解環(huán)合環(huán)現(xiàn)象，使系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化。所以要針對(duì)該變化進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)定與元件參數(shù)的改變，提升對(duì)系統(tǒng)元件校驗(yàn)快速保護(hù)的靈敏度。比如說(shuō)對(duì)工頻變化量的啟動(dòng)值保護(hù)等等。而在臨時(shí)性線路跨接施工過(guò)程中，則要通過(guò)拓?fù)渥兓谋Ｗo(hù)定值動(dòng)態(tài)來(lái)重新判斷和調(diào)整拓?fù)湓男聟?shù)，在進(jìn)行快速保護(hù)靈敏度校驗(yàn)之后，再根據(jù)工期長(zhǎng)短來(lái)確定繼電后備保護(hù)、配合計(jì)算和分析數(shù)據(jù)。

3.2 自愈性自適應(yīng)準(zhǔn)則的應(yīng)用

也可以通過(guò)對(duì)繼電保護(hù)定值方案的編制，同時(shí)借助N-X原則來(lái)控制電網(wǎng)系統(tǒng)的局部停役系統(tǒng)元件，確保繼電保護(hù)定值的校驗(yàn)計(jì)算與快速整定。這也是利用動(dòng)態(tài)整定軟件提升系統(tǒng)定值適應(yīng)性與健壯性的主要手段，它實(shí)現(xiàn)了對(duì)電力事故的預(yù)估性和適應(yīng)能力，也是對(duì)智能電網(wǎng)自適應(yīng)原則的最直觀體現(xiàn)。在某些局部地區(qū)由于存在多種繼電保護(hù)切換方式，所以也可以為它們?cè)O(shè)立具有相關(guān)類型元件的繼電保護(hù)定值，建設(shè)常用繼電保護(hù)方式定值區(qū)，確保該區(qū)域能夠在遇到問(wèn)題時(shí)以最快捷便利的原則切換適應(yīng)于當(dāng)時(shí)情況的繼電保護(hù)方式，讓智能電網(wǎng)擁有自主管理性能。這種對(duì)繼電保護(hù)裝置的多重化配置和對(duì)高科技通訊技術(shù)的利用，也迎合了智能電網(wǎng)繼電保護(hù)系統(tǒng)的自愈性原則[3]。

4 結(jié) 語(yǔ)

總體而言，智能電網(wǎng)的建設(shè)已經(jīng)與時(shí)俱進(jìn)的引入了大量的新能源和新技術(shù)，基本實(shí)現(xiàn)了以柔性交流輸電、動(dòng)態(tài)軟件整定和智能傳感設(shè)備來(lái)控制電網(wǎng)設(shè)備，調(diào)試和檢測(cè)繼電保護(hù)的新型技術(shù)。正是在這些技術(shù)的支持下，基于智能電網(wǎng)框架的繼電保護(hù)才擁有了更廣闊的發(fā)展空間，確保了智能電網(wǎng)能力的高效率發(fā)揮，直接提升了國(guó)家電網(wǎng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

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