智能電網(wǎng)中的繼電保護(hù)技術(shù)分析

李光亮

摘要：繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)中的重要性不言而喻，隨著我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)的快速發(fā)展，給電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)帶來(lái)越來(lái)越多的挑戰(zhàn)，因此，對(duì)智能電網(wǎng)繼電保護(hù)的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文從智能電網(wǎng)中繼電技術(shù)研究現(xiàn)狀入手，結(jié)合關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用對(duì)智能電網(wǎng)的保護(hù)的影響，探討智能電網(wǎng)對(duì)繼電保護(hù)的作用，為相關(guān)電力工作者提供參考。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；繼電保護(hù)；技術(shù)分析

中圖分類(lèi)號(hào)：TM588 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)有關(guān)規(guī)劃，以及智能變電站技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，需要對(duì)早期變電站進(jìn)行改建并對(duì)新電站建設(shè)進(jìn)行規(guī)劃，以加強(qiáng)智能電網(wǎng)的建設(shè)腳步。由于常規(guī)變電站設(shè)備信息共享難、可操作性不強(qiáng)，系統(tǒng)受電磁干擾影響嚴(yán)重，所以難以支持現(xiàn)代化社會(huì)生產(chǎn)機(jī)社獲得需求。智能電網(wǎng)的可靠性、穩(wěn)定性及安全性能優(yōu)勢(shì)明顯，能夠達(dá)到安全經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行目標(biāo)，所以現(xiàn)有變電站需要進(jìn)行智能電網(wǎng)的改建。

基于本地信息和小型化、微網(wǎng)運(yùn)行、大量分布式電源、節(jié)能減排的發(fā)展趨勢(shì)，利用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、時(shí)鐘同步技術(shù)、光纖通信技術(shù)、新型傳感技術(shù)、智能軟件分析等，提高當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)智能化的水平，改建電力發(fā)展的方向，優(yōu)化電網(wǎng)資源配置，給繼電保護(hù)的研究與應(yīng)用提供了廣闊的發(fā)展空間[1]。

1 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的重要作用

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力需求的增加，電力供應(yīng)開(kāi)始緊張，不少地方出現(xiàn)電力危機(jī)現(xiàn)象，只能加大電力保障力度，提高電力供應(yīng)的安全性和可靠性，使電力供應(yīng)緊張情況得到緩解。鑒于此，提高電力系統(tǒng)維護(hù)的安全性尤為重要，而在電力系統(tǒng)安全維護(hù)手段中，繼電保護(hù)是影響電力系統(tǒng)安全和正常運(yùn)行的主要因素之一，其原因是如果電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障，繼電保護(hù)可以在最短時(shí)間和最小范圍內(nèi)，由系統(tǒng)故障設(shè)備自動(dòng)切除，并發(fā)出警告信號(hào)，由值班人員排除異常情況的根本原因，減少或避免鄰近地區(qū)設(shè)備或電源的損壞。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)可同時(shí)運(yùn)行，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析現(xiàn)場(chǎng)電力系統(tǒng)是否存在異常，滿(mǎn)足電力系統(tǒng)穩(wěn)定性要求，提高電力系統(tǒng)安全運(yùn)行水平[2]。重視繼電保護(hù)管理，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)，社會(huì)穩(wěn)定和人民生命財(cái)產(chǎn)做出了重要貢獻(xiàn)。

2 智能電網(wǎng)繼電保護(hù)技術(shù)

智能電網(wǎng)的繼電保護(hù)技術(shù)主要是智能感應(yīng)技術(shù)、廣域測(cè)量技術(shù)、大功率電力電子技術(shù)、模擬和控制決策技術(shù)、信息和通信技術(shù)、數(shù)字化變電站這六個(gè)技術(shù)，以支撐智能電網(wǎng)的運(yùn)行以及繼電保護(hù)措施的實(shí)施。

（1）智能感應(yīng)技術(shù)主要為了實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的有效監(jiān)控，智能電網(wǎng)系統(tǒng)復(fù)雜，為了實(shí)現(xiàn)有效控制需要進(jìn)行全面化監(jiān)控，一般是采用光纖傳感器，無(wú)線傳感器和智能傳感器與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行鏈接，實(shí)現(xiàn)電站全面控制。智能變電站以電子變壓器替代傳統(tǒng)變壓器，光纖替代電纜，二次設(shè)備代替?zhèn)鹘y(tǒng)智能設(shè)備，合并單元及智能借口增多，所以結(jié)構(gòu)更為緊湊，面積占據(jù)兩更小，用輕質(zhì)纖維代替了有色金屬，既節(jié)省了成本又滿(mǎn)足環(huán)境保護(hù)國(guó)策[3]。

（2）廣域測(cè)量技術(shù)是利用全球定位系統(tǒng)進(jìn)行P9高精度脈沖實(shí)現(xiàn)同步相量測(cè)量，是現(xiàn)在電力系統(tǒng)中較為常用的技術(shù)，系統(tǒng)使用時(shí)，電壓和電流信號(hào)會(huì)與電力系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的同步。

（3）大功率電力電子技術(shù)主要是在柔性交流輸電，柔性直流輸電，高壓直流輸電和定制供電應(yīng)用，采用半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)進(jìn)行電力快速、有效、經(jīng)濟(jì)、方便的轉(zhuǎn)換，及補(bǔ)償和控制。

（4）模擬和控制決策技術(shù)是為了實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行的安全性、可靠性及經(jīng)濟(jì)性應(yīng)用的，以實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的可視化，數(shù)字化和控制目的，掌控智能電網(wǎng)的實(shí)施狀態(tài)，為決策和措施提供信息。

（5）信息和通信技術(shù)按照現(xiàn)代通信技術(shù)和信息交互標(biāo)準(zhǔn)-IEC61850標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的智能化，利用光纖通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)高效數(shù)據(jù)共享及資源共享，實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的高速通信管理，接軌數(shù)字智能化與現(xiàn)代技術(shù)。

（6）數(shù)字化變電站主要是一次設(shè)備智能化、二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化的配置，用二次設(shè)備實(shí)現(xiàn)功能分散、信息共享以及相互操作，按照IEC61850標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行變電站的建模和通信。數(shù)字化變電站的通信體系主要氛圍三層，變電站層、間隔層和過(guò)程層，二次設(shè)備通過(guò)三個(gè)層次之間的信息轉(zhuǎn)化及通信等通信操作，滿(mǎn)足數(shù)字化變電站的建設(shè)要求。

3 智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的對(duì)策

近年來(lái)智能變電站的建設(shè)是電網(wǎng)建設(shè)的重心，但由于傳統(tǒng)變電站與智能變電站的設(shè)備及體系并不相同，所以繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用也隨著智能化建設(shè)而轉(zhuǎn)變。電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，通信技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等技術(shù)成為繼電技術(shù)建設(shè)的重要依據(jù)；人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，遺傳算法，演化規(guī)模，模糊邏輯等也對(duì)智能電網(wǎng)的繼電保護(hù)進(jìn)行了相應(yīng)研究。針對(duì)智能電網(wǎng)的發(fā)展要求，大力在以下三個(gè)方面進(jìn)行發(fā)展，以提高智能電網(wǎng)的繼電保護(hù)措施。

繼電保護(hù)技術(shù)起源于20世紀(jì)80年代，能夠進(jìn)行電力系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)施監(jiān)測(cè)，根據(jù)運(yùn)行變化進(jìn)行保護(hù)、調(diào)整數(shù)值、性能以及功能，實(shí)現(xiàn)繼電的保護(hù)根據(jù)電網(wǎng)系統(tǒng)的變化，增強(qiáng)微機(jī)保護(hù)活力。在保證電力系統(tǒng)正常運(yùn)作額的情況下，進(jìn)行電力系統(tǒng)相應(yīng)性能及功能的保護(hù)，利用頻率及振蕩變化，進(jìn)行短路過(guò)渡電阻的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)電力的保護(hù)，縮短系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，所以被廣泛地運(yùn)用在了輸電線路，變壓器，發(fā)電機(jī)中。不過(guò)由于智能電網(wǎng)建設(shè)的加快，提高了對(duì)適應(yīng)性技術(shù)的要求，需要進(jìn)行技術(shù)的進(jìn)一步提升，建設(shè)全面的故障信息采集系統(tǒng)并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的運(yùn)行，才能實(shí)現(xiàn)智能化、網(wǎng)絡(luò)化的繼電保護(hù)[4]。

整個(gè)自動(dòng)化技術(shù)在傳統(tǒng)電網(wǎng)中只局限于單線信息，用于線路保護(hù)以及固定值的調(diào)整，并不能像適應(yīng)性技術(shù)一樣，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)以及電網(wǎng)性能以及功能的調(diào)整。但在智能電網(wǎng)中，繼電保護(hù)是通過(guò)保護(hù)裝置將電路及設(shè)備進(jìn)行組合，所以能夠確保系統(tǒng)的性能信息的全面性及綜合性，提高繼電保護(hù)的準(zhǔn)確度及及時(shí)性，使得電網(wǎng)只能夠電力的分配系統(tǒng)能夠得到統(tǒng)一的保護(hù)。但要達(dá)到智能電網(wǎng)的監(jiān)測(cè)及保護(hù)效果，需要利用測(cè)控裝置進(jìn)行分段狀態(tài)的系統(tǒng)組合，從而利用高壓技術(shù)及綜合自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行綜合技術(shù)創(chuàng)新，建立滿(mǎn)足智能電網(wǎng)繼電保護(hù)的緊密接觸式繼電保護(hù)裝置構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制以及監(jiān)測(cè)。

數(shù)字化是當(dāng)前智能電網(wǎng)建設(shè)的主要特征之一，主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面。首先是將測(cè)量方法數(shù)字化，這可以通過(guò)不同類(lèi)型的數(shù)字接口和電子互感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于其特點(diǎn)，電子變壓器可以消除傳統(tǒng)變壓器帶來(lái)的測(cè)量誤差，為繼電保護(hù)帶來(lái)更好的性能。二是利用光纖改變傳統(tǒng)的信息傳輸方式，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。 智能電網(wǎng)的數(shù)字化發(fā)展提高了繼電保護(hù)的穩(wěn)定性，使智能電網(wǎng)的保護(hù)模式發(fā)生了變化。在開(kāi)發(fā)繼電保護(hù)之后，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的是為了簡(jiǎn)化繼電保護(hù)的輔助功能，數(shù)字傳感器盡可能地提高繼電保護(hù)的有效性和穩(wěn)定性。

4 結(jié)語(yǔ)

智能電網(wǎng)的建設(shè)不僅是中國(guó)電力工業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，也是推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，建設(shè)兩型社會(huì)的現(xiàn)實(shí)需要。對(duì)于智能電網(wǎng)系統(tǒng)而言，如何有效實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)保護(hù)繼電保護(hù)技術(shù)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義，是智能電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的有力保證。

參考文獻(xiàn)

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[5]宋江濤.對(duì)智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護(hù)技術(shù)的分析[J].環(huán)境市場(chǎng)，I，2014（10）：1-3.

[4]李曉.智能電網(wǎng)中的繼電保護(hù)技術(shù)探究[J].科技與能源，2013 （12）：01.