智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護(hù)面臨的問題分析

張瑞強(qiáng)

國網(wǎng)河南省電力公司濮陽縣供電公司 河南濮陽 457000

在復(fù)雜電網(wǎng)環(huán)境下，重新審視傳統(tǒng)繼電保護(hù)所存在的問題，探討如何能夠快速的發(fā)現(xiàn)與隔離故障、簡化保護(hù)原理的整體計算過程和配置方案，是保障電網(wǎng)安穩(wěn)運行的重要內(nèi)容。我們應(yīng)該意識到，未來智能電網(wǎng)要實現(xiàn)的主要自愈功能，主要體現(xiàn)在故障的快速定位與隔離、系統(tǒng)運行方式更新后的保護(hù)在線自適應(yīng)。智能電網(wǎng)建設(shè)背景下的繼電保護(hù)所面臨的問題和機(jī)遇才是我們應(yīng)該研究的重點。

1 智能電網(wǎng)概述

簡單而言，智能電網(wǎng)就是在傳統(tǒng)電網(wǎng)中融入計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工智能技術(shù)、模糊神經(jīng)系統(tǒng)等，可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程操控、數(shù)據(jù)通訊、自動監(jiān)控等功能，實現(xiàn)對整個電網(wǎng)的自動化控制，在電網(wǎng)實際運行中，如果對電網(wǎng)局部發(fā)生故障的部位進(jìn)行自動化檢修（非硬件故障），不會影響其他部分的運行，不需要過長的時間即可恢復(fù)電網(wǎng)功能，避免傳統(tǒng)繼電保護(hù)造成的長時間斷電問題出現(xiàn)。在智能電網(wǎng)中應(yīng)用繼電保護(hù)技術(shù)，可降低電網(wǎng)運行故障的概率，避免因為電網(wǎng)局部故障影響整個電網(wǎng)功能，將經(jīng)濟(jì)損失降到最低[1]。

2 智能電網(wǎng)繼電保護(hù)面臨的問題分析

2.1 配電網(wǎng)發(fā)展的滯后問題

配電網(wǎng)是一個直接面向用戶，保證供電質(zhì)量、提高運行效率的重要環(huán)節(jié)。我國長期以來采用單向的電力供應(yīng)消費模式，導(dǎo)致電網(wǎng)和用戶之間缺乏有效互動，造成了負(fù)荷“峰谷”差額大，用電負(fù)荷率低的不利影響。提升輸電效率，降低電力投資，節(jié)約社會資源的有效方式就是建設(shè)智能配用電系統(tǒng)，加強(qiáng)電網(wǎng)與用戶的雙向互動聯(lián)系，調(diào)動用戶積極性。此外，配電網(wǎng)應(yīng)該具有滿足用戶向電網(wǎng)反向送電的能力，以滿足大量分布式電源接入后，應(yīng)對配電網(wǎng)由單電源模式向多電源模式的轉(zhuǎn)變，配網(wǎng)保護(hù)及控制技術(shù)也要進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

2.2 新能源電力的互補(bǔ)電源問題

我國總體上缺少像水電站和燃?xì)怆娬具@種能與新能源電力互補(bǔ)的可快速調(diào)節(jié)的電源。由于新能源電力穩(wěn)定性差波動性大，難以穩(wěn)定輸出，再加上缺少足夠的就地互補(bǔ)電源，就會引起已建成的新能源裝機(jī)無法充分并網(wǎng)以及風(fēng)電棄風(fēng)這類現(xiàn)象；新能源的接入會造成設(shè)備老化加快，因為發(fā)電煤耗增加為了達(dá)到電力供需平衡，燃煤機(jī)組需要頻繁調(diào)整出力。此外新能源電力并網(wǎng)造成的系統(tǒng)調(diào)峰容量下降還會降低電網(wǎng)安全裕度。因此新能源電力的就地平衡問題要及時解決，要根據(jù)實際條件，積極探索風(fēng)、光、水、氣、火、儲組合的優(yōu)化互補(bǔ)方案，以減少波動性輸出對整個系統(tǒng)的影響。

2.3 大電網(wǎng)問題

何為“大電網(wǎng)”，由于我國能源與負(fù)荷呈逆向分布的態(tài)勢，煤炭、水力和風(fēng)能等能源型城市主要分布在西部和北部地區(qū)，但是用電負(fù)荷卻集中在中、東部地區(qū)以及我國的南部沿海地區(qū)，中間相隔上千公里，這是我國特殊的電網(wǎng)分布情況，從客觀上為了滿足需求，需要采取遠(yuǎn)距離、交直流混合、超特高壓的輸電方式才能實現(xiàn)能源資源的優(yōu)化配置。但是隨著電網(wǎng)規(guī)模日益復(fù)雜，電力系統(tǒng)越龐大，其安全問題也就成為重大隱患。由于電力系統(tǒng)越龐大，事故發(fā)生概率就越高，而且大型互聯(lián)電力系統(tǒng)在增強(qiáng)輸電能力的同時也會激發(fā)由局部擾動衍生為全局故障的潛在威脅，直流輸電傳輸容量大，線路走廊利用率高，社會綜合效益突出，但交直流系統(tǒng)的相互作用也會給交直流線路的控制和繼電保護(hù)造成影響，需要加以考慮。

3 智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護(hù)的應(yīng)用措施

3.1 廣域保護(hù)

關(guān)于保護(hù)是電網(wǎng)在智能運行中，對電網(wǎng)子集以繼電保護(hù)為分析對象的運行單位，按照子集的運行情況選擇適合的數(shù)據(jù)信息并合理分析，以此來掌握智能電網(wǎng)的整體運行情況。廣域保護(hù)在具體運行中要把整個電網(wǎng)按照不同的區(qū)域進(jìn)行劃分，再按照劃分好的區(qū)域進(jìn)行繼電保護(hù)。廣域保護(hù)的主要組成部分是控制和保護(hù)，控制室在電網(wǎng)運行時相應(yīng)的自愈方案，可以保證在運行的時候有效的實現(xiàn)自我保護(hù)，保護(hù)是對整個電網(wǎng)的運行狀態(tài)，通過對信息進(jìn)行分析，判斷故障的原因并對此原因提出相應(yīng)的解決措施，保護(hù)主要是對運行中出現(xiàn)較為復(fù)雜的問題檢修保護(hù)作用，關(guān)于保護(hù)在整個繼電保護(hù)中有著較為重要的作用，廣域保護(hù)能確保智能電網(wǎng)的相互適應(yīng)和融合，保障智能電網(wǎng)的穩(wěn)定運行[2]。

3.2 保護(hù)重構(gòu)

繼電保護(hù)的作用需要和智能電網(wǎng)同步的時候才能發(fā)揮出較好的作用和效果，促進(jìn)電網(wǎng)的運行安全可靠。重構(gòu)技術(shù)在繼電保護(hù)中的應(yīng)用較為重要，可以根據(jù)電網(wǎng)的實際運行情況需求進(jìn)行重構(gòu)保護(hù)，智能電網(wǎng)能及時有效的利用繼電保護(hù)的保護(hù)重構(gòu)技術(shù)隨時為系統(tǒng)提供保護(hù)，對智能電網(wǎng)的運行環(huán)境隨時起到繼電保護(hù)和功能的重組，促使智能電網(wǎng)安全運行。

3.3 保護(hù)設(shè)備

繼電保護(hù)設(shè)備在繼電保護(hù)中的基礎(chǔ)所在，在智能電網(wǎng)的不斷建設(shè)和完善中，繼電設(shè)備的系統(tǒng)需要不斷的升級，更加先進(jìn)和智能的設(shè)備和傳感裝置能使繼電設(shè)備更加完善。繼電設(shè)備的應(yīng)用可以使智能電網(wǎng)的運行情況更加全面，另外可以獲取更準(zhǔn)確的傳感信息，緩解數(shù)據(jù)處理的壓力。

3.4 構(gòu)建信息平臺

智能電網(wǎng)的建設(shè)中，需要對設(shè)備進(jìn)行更換，同時也會擴(kuò)大電網(wǎng)的規(guī)模，數(shù)據(jù)信息的產(chǎn)生也將增多。因而需要構(gòu)建強(qiáng)大的信息平臺獲取電網(wǎng)運行中產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)，能夠給繼電保護(hù)提供科學(xué)的數(shù)據(jù)信息。這也是未來電網(wǎng)發(fā)展的方向。

4 結(jié)語

智能電網(wǎng)的提出和建設(shè)是21世紀(jì)電力工業(yè)的新創(chuàng)舉，是世界范圍內(nèi)應(yīng)對能源環(huán)境問題和提升電網(wǎng)運行質(zhì)量的有力措施。智能電網(wǎng)的建設(shè)影響了我國電力系統(tǒng)發(fā)、輸、配、用各個環(huán)節(jié)，給作為電網(wǎng)安全運行第一道防線的繼電保護(hù)帶來了挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)保護(hù)存在的諸多不足逐漸暴露。同時智能電網(wǎng)先進(jìn)的信息系統(tǒng)也為繼電保護(hù)的發(fā)展提供了良好的機(jī)遇，應(yīng)該積極利用以構(gòu)建更加合理可靠的保護(hù)系統(tǒng)，適應(yīng)電網(wǎng)變革。