智能電網(wǎng)繼電保護(hù)優(yōu)化要點(diǎn)

嚴(yán)熙澤

摘要

本文基于繼電保護(hù)技術(shù)特點(diǎn)，對(duì)其在智能電網(wǎng)中應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析，爭(zhēng)取通過(guò)有效措施，來(lái)充分發(fā)揮其所具有的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】智能電網(wǎng) 繼電保護(hù) 故障切除

繼電保護(hù)對(duì)維持電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行具有重要意義，現(xiàn)在我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)日益完善，各項(xiàng)新型技術(shù)與設(shè)備被應(yīng)用其中，雖然可進(jìn)一步提高供電質(zhì)量，但是依然會(huì)因?yàn)楦鞣N因素的干擾而出現(xiàn)故障。為避免設(shè)備或構(gòu)件故障而造成大面積停電間事故，就需要科學(xué)應(yīng)用繼電保護(hù)技術(shù)，確保在故障發(fā)生時(shí)可以及時(shí)將其切除，將故障影響范圍控制到最小。在智能電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展背景下，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、微網(wǎng)運(yùn)行以及分布式電源接入等技術(shù)，均對(duì)繼電保護(hù)提出全新要求，還需要在原有基礎(chǔ)上做進(jìn)一步的研究。

1 繼電保護(hù)技術(shù)特點(diǎn)

1.1 繼電保護(hù)作用

繼電保護(hù)是維持電網(wǎng)正常供電的重要保障，在遇到設(shè)備故障時(shí)，可以自動(dòng)、快速且有選擇的切除系統(tǒng)內(nèi)故障設(shè)備，確保不會(huì)對(duì)其他設(shè)備與系統(tǒng)產(chǎn)生破壞，避免大范圍停電事故的發(fā)生。如果供電系統(tǒng)處于異常狀態(tài)，繼電保護(hù)裝置還可以想值班人員發(fā)送告警信息，通知其及時(shí)采取對(duì)應(yīng)措施處理，提高供電可靠性。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)電源處潮流流向?yàn)閱蜗?，而繼電保護(hù)設(shè)備輸入的為本側(cè)電氣量，包括三相電流Ia、Ib與Ic，以及單相電壓Ua、Ub、Uc，保護(hù)裝置對(duì)上述電氣量進(jìn)行判別，完成相應(yīng)保護(hù)動(dòng)作要求。而如果面對(duì)的為復(fù)雜度更高的線路光線差動(dòng)保護(hù)，輸入量則為被保護(hù)線路對(duì)側(cè)電流。

1.2 繼電保護(hù)原理

智能電網(wǎng)在運(yùn)行過(guò)程中，想要實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)設(shè)備的全面監(jiān)控，需要通過(guò)傳感器對(duì)發(fā)電、配電、供電以及輸電各環(huán)節(jié)信息的全面收集以及整合分析，完成整套電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)控與保護(hù)。繼電保護(hù)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用，除了可以有效保護(hù)系統(tǒng)傳感器信息外，還可以對(duì)其他設(shè)備信息進(jìn)行保護(hù)。這樣在共享信息時(shí)，就需要仔細(xì)核對(duì)各項(xiàng)信息，保證信息時(shí)效性與準(zhǔn)確性。另外，如果系統(tǒng)內(nèi)保護(hù)裝置出現(xiàn)故障，繼電保護(hù)可以通過(guò)自身及時(shí)恢復(fù)的功能，將故障影響范圍最小化，來(lái)保證智能電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。如圖1所示。

2 智能電網(wǎng)繼電保護(hù)優(yōu)化要點(diǎn)

2.1 故障可靠甄別

智能電網(wǎng)已經(jīng)成為電網(wǎng)建設(shè)主流趨勢(shì)，電網(wǎng)輸電能力得到了大幅度提升，但是就實(shí)際應(yīng)用效果來(lái)看，系統(tǒng)輸電能力可用度受限于繼電保護(hù)裝置性能比較嚴(yán)重，還需要做更進(jìn)一步的研究與調(diào)整。

2.1.1 超高壓交流輸電線路暫態(tài)量保護(hù)

其主要是通過(guò)區(qū)內(nèi)外故障時(shí)電壓、電流高頻分量在幅值與方向的差異對(duì)區(qū)內(nèi)、外故障進(jìn)行有效區(qū)分，并對(duì)故障暫態(tài)信息量進(jìn)行分析完成系統(tǒng)故障甄別，達(dá)到超高速保護(hù)效果。

2.1.2 超高速母線保護(hù)

應(yīng)用專業(yè)作圖軟件，進(jìn)行電磁暫態(tài)過(guò)程仿真，同時(shí)分析暫態(tài)量，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)母線保護(hù)。假如應(yīng)用等值母線模型會(huì)降低母線內(nèi)部故障暫態(tài)過(guò)程真實(shí)性，必須要保證變壓器、電容分壓是電壓互感器、避雷器以及阻波器模型使用方法的正確性，同時(shí)還要確定母線其他元件雜散電容電氣位置不存在異常。行波電流極性比較式母線保護(hù)原理能夠在系統(tǒng)故障發(fā)生后2ms內(nèi)完成區(qū)內(nèi)、外故障的區(qū)分，相比其他方式靈敏度和可靠性更高。

2.1.3 超高壓直流輸電線路單端速動(dòng)保護(hù)

將直流濾波器組和平波電抗器安裝在直流輸電線路兩端，使其構(gòu)成直流輸電線路高頻暫態(tài)量天然邊界，形成超高壓直流輸電線路單端速動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)。

2.2 保護(hù)裝置配置

在最小保護(hù)范圍內(nèi)將輸變電元件切除，是保障系統(tǒng)可靠供電的關(guān)鍵方法，對(duì)于原有后備保護(hù)配置會(huì)大范圍切除非故障元件，不僅會(huì)降低系統(tǒng)穩(wěn)定性，同時(shí)還會(huì)造成停電事故范圍加大，必須要進(jìn)行優(yōu)化分析。或者是常見(jiàn)的主保護(hù)與重合閘配合，很容易造成系統(tǒng)受到二次故障沖擊，而降低系統(tǒng)供電安全性。根據(jù)此在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，可以應(yīng)用同塔雙回線六相綜合重合閘方式，即在輸電斷面功率處于2141～4799MW范圍時(shí)，同塔雙回輸電功率可以占到52%，應(yīng)用六相綜合重合閘方法，可以提高暫穩(wěn)定極限值，即便是系統(tǒng)出現(xiàn)永久跨線故障，也可以保證三相運(yùn)行正常。另外，還需要確定最佳整合時(shí)間，以專業(yè)數(shù)值積分計(jì)算程序完成系統(tǒng)暫態(tài)能量的計(jì)算，作為最佳整合時(shí)間確定的依據(jù)。如果單相重合為最佳時(shí)間重合，能夠提高5%～11%對(duì)應(yīng)故障暫態(tài)穩(wěn)定極限值。并且，三相重合閘，暫態(tài)穩(wěn)定極限可提升的幅度更大。故障點(diǎn)距離、傳輸功率以及保護(hù)動(dòng)作時(shí)間對(duì)最佳整合時(shí)間產(chǎn)生的影響比較小，但是暫態(tài)能量會(huì)隨著重合時(shí)間的變化而變化，因此在實(shí)際設(shè)計(jì)中，需要應(yīng)用離線計(jì)算所得最佳整合時(shí)間。

2.3 保護(hù)功能優(yōu)化

對(duì)以往經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析，常見(jiàn)的變壓器、發(fā)電機(jī)等出現(xiàn)故障的原因就是絕緣水平降低，沖擊積累后形成，為改善此種情況，需要調(diào)整保護(hù)功能核心為減少故障，使得電網(wǎng)自身具有“自愈”能力。即在出現(xiàn)故障后，保護(hù)裝置動(dòng)作切除故障元件，但是會(huì)存在一定可能對(duì)剩余網(wǎng)絡(luò)安全性的干擾。對(duì)于智能電網(wǎng)繼電保護(hù)，需要在切除故障的同時(shí)，避免對(duì)剩余系統(tǒng)部分的干擾，從根本上來(lái)消除不安全因素。

2.3.1 保護(hù)一體化

主要將變壓器作為保護(hù)對(duì)象，其作為電網(wǎng)重要組成設(shè)備，在運(yùn)輸、外部沖擊等因素影響下會(huì)發(fā)生繞組變形問(wèn)題，而造成內(nèi)部短路，無(wú)法正常運(yùn)行。針對(duì)此需要進(jìn)行繞組變形檢測(cè)以及保護(hù)一體化，根據(jù)漏電感是否變化來(lái)確定是會(huì)否存在變形問(wèn)題。

2.3.2 過(guò)負(fù)荷保護(hù)

以減少輸電斷面連鎖過(guò)載跳閘事故的發(fā)生概率，需要基于原有技術(shù)，來(lái)對(duì)保護(hù)裝置出口后控制措施進(jìn)行發(fā)展與協(xié)調(diào)。例如在線路過(guò)載保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)，確認(rèn)切除故障后不會(huì)引發(fā)線路過(guò)載，則可以直接切除;相反會(huì)引發(fā)線路過(guò)載，則需要采取緊急控制措施，將過(guò)載跳閘時(shí)間延時(shí)到安全區(qū)域以內(nèi)。另外，線路過(guò)載保護(hù)裝置向控制中心發(fā)送起動(dòng)信號(hào)，起動(dòng)輸電斷面安全性保護(hù)計(jì)算，如果會(huì)出現(xiàn)連鎖過(guò)載問(wèn)題，需要及時(shí)執(zhí)行緊急控制，將過(guò)載消除。

3 結(jié)束語(yǔ)

繼電保護(hù)對(duì)于電網(wǎng)運(yùn)行存在重要意義，面對(duì)現(xiàn)在智能電網(wǎng)的建設(shè)要求，需要在原有基礎(chǔ)上，來(lái)對(duì)繼電保護(hù)技術(shù)應(yīng)用中存在的缺陷進(jìn)行分析，從技術(shù)角度出發(fā)，確定其技術(shù)優(yōu)化方向，確?？梢猿浞职l(fā)揮繼電保護(hù)技術(shù)在電網(wǎng)運(yùn)行保障中具有的功能性，減少各類故障的發(fā)生，將事故影響范圍控制到最小。

參考文獻(xiàn)

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