淺析電力系統(tǒng)及其自動化和繼電保護的關(guān)系

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電力系統(tǒng)自動化與繼電保護之間存在千絲萬縷的聯(lián)系，電力系統(tǒng)的運行效率、穩(wěn)定性、安全性提升均需要得到這種聯(lián)系的支持，但在筆者的實際調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，我國現(xiàn)階段部分地區(qū)存在電力系統(tǒng)自動化與繼電保護聯(lián)系緊密性缺乏問題，而為了盡可能解決這類問題，正是本文圍繞電力系統(tǒng)及其自動化和繼電保護之間關(guān)聯(lián)性開展具體研究的原因所在。

1 電力系統(tǒng)及其自動化和繼電保護之間的關(guān)系分析

（1）繼電保護系統(tǒng)及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展需求有效推動了電力系統(tǒng)及其自動化的發(fā)展，促進了自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的深度應(yīng)用。另一方面，隨著電力系統(tǒng)自動化水平的提升，其對繼電保護的功能和性能又提出了更高的要求，可見二者之間是相互促進的關(guān)系[1]。

（2）電力系統(tǒng)及其自動化的發(fā)展使得電力系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)變得越來越復(fù)雜，電力系統(tǒng)運行過程中受到了的干擾也越來越多，導(dǎo)致輸配電線路以及電氣設(shè)備等電力設(shè)施出現(xiàn)故障的幾率大幅度增加。在這樣的情況下，繼電保護的重要性就逐步突顯出來。而想要充分發(fā)揮出繼電保護對于維持電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性和持續(xù)性的作用，就必須在其中融入自動化技術(shù)，實現(xiàn)功能和性能的豐富與強化，如此才能針對電力系統(tǒng)運行中出現(xiàn)的各類故障做出及時有效的處理，保障電力系統(tǒng)運行的安全可靠。

（3）電力系統(tǒng)及其自動化是現(xiàn)階段電力行業(yè)發(fā)展的主流趨勢，可以預(yù)見到，電力系統(tǒng)各個方面的自動化水平都會得到逐步的提升。繼電保護是電力系統(tǒng)的重要部分之一，繼電保護的自動化升級是電力系統(tǒng)自動化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它能夠保障電力系統(tǒng)運行的高效安全，減少自動化改造過程中可能出現(xiàn)的各類問題，為電力系統(tǒng)的自動化發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)[2]。

2 提高電力系統(tǒng)自動化程度、繼電保護水平的策略建議

2.1 引入數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)

為真正提高電力系統(tǒng)的自動化程度、繼電保護水平，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的引入必須得到關(guān)注，其中神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色分析法、周期性關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘算法等數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)均可較好服務(wù)于電力系統(tǒng)自動化程度提升，電力系統(tǒng)繼電保護水平提升也同樣能夠得到較為有力支持。具體來說，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的引入能夠為電力系統(tǒng)自動化領(lǐng)域的數(shù)據(jù)分析、共享、決策提供支持，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)整合不統(tǒng)一、電力調(diào)度關(guān)聯(lián)性差等問題也能夠由此順利解決；灰色分析法則能夠較好服務(wù)于電力領(lǐng)域的電力銷售情況、用戶用電情況的預(yù)測，電力系統(tǒng)不完整數(shù)據(jù)的處理也能夠由此獲得有力支持；周期性關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘算法的應(yīng)用能夠較好服務(wù)于電力系統(tǒng)隱患、不足的解決，蟻群算法屬于其中典型，而在路徑檢索、分類檢索支持下，電力系統(tǒng)自動化程度、繼電保護水平的提升均能夠得到較為有力支持。

2.2 結(jié)合電力系統(tǒng)自動化發(fā)展實際

為最大化繼電保護效用發(fā)揮，繼電保護必須與電力系統(tǒng)自動化發(fā)展實際實現(xiàn)高質(zhì)量契合，①變壓器后備保護。采用分布式保護用于變壓器后備保護，電壓等級、直接采樣、就地測量、就地控制需要在繼電保護中得到體現(xiàn)，由此在GIS匯控柜中安裝保護控制測量智能單元并應(yīng)用智能保護設(shè)備，即可實現(xiàn)繼電保護有效性的提升。②變壓器差動保護。利用GOOSE網(wǎng)絡(luò)負責啟動失靈、變壓器保護跳母聯(lián)等故障信息傳輸，并同時關(guān)注兩側(cè)子單元發(fā)送數(shù)據(jù)，高水平的失靈保護跳閘命令傳輸、接收將由此實現(xiàn)。③備用電源自投[3]。IEC61850-9-2采樣值傳輸協(xié)議、助多模光纖通道均可用于110kV智能變電站繼電保護的備用電源自投實現(xiàn)，兩種方式僅存在實現(xiàn)層面的差異，在功能表現(xiàn)層面不存在顯著差異。

2.3 開展廣域繼電保護

為保證繼電保護更好服務(wù)于電力系統(tǒng)自動化，傳統(tǒng)繼電保護存在的僅作用于系統(tǒng)設(shè)備內(nèi)部保護、誤動現(xiàn)象頻發(fā)、穩(wěn)定性較差、難以實現(xiàn)故障連續(xù)性切除等問題必須得到關(guān)注，因此本文建議結(jié)合廣域繼電保護原理實現(xiàn)繼電保護有效性的提升。這里的廣域繼電保護是一種有別于傳統(tǒng)繼電保護的認知，信息利用、安全性與穩(wěn)定性提升屬于廣域繼電保護的核心，廣域繼電保護動作范圍時間在100ms-100s之間。深入分析不難發(fā)現(xiàn)，廣域繼電保護的實質(zhì)是制止潮流在系統(tǒng)內(nèi)大面積轉(zhuǎn)移，這就使得其能夠更好服務(wù)于電力系統(tǒng)自動化。

廣域繼電保護的結(jié)構(gòu)可以分為分布式與集中式兩種，各個終端設(shè)備IED屬于分布式廣域繼電保護的核心，獨立工作的IED之間的信息科學(xué)交流可有效提升繼電保護有效性；集中式結(jié)構(gòu)對控制中心設(shè)備要求較高，通信系統(tǒng)也需要具備較高的可靠性、實時性、準確性，繼電保護有效性的高低也會受到直接影響。值得注意的是，廣域繼電保護的開展離不開廣域繼電保護算法的支持，廣域電流差動保護算法、廣域縱聯(lián)保護算法均屬于其中典型，前者較為適用于分布式廣域繼電保護結(jié)構(gòu)，可根據(jù)在線拓撲結(jié)構(gòu)變化自適應(yīng)的調(diào)整保護區(qū)屬于該算法主要特點，后者則是一種比較出故障相鄰區(qū)域多測點故障方向信息的算法，該算法能夠?qū)崿F(xiàn)故障位置的準確判斷，電子智能裝置（IED）屬于該算法應(yīng)用的核心[4]。

綜上所述，電力系統(tǒng)機及其自動化是當前階段我國電力行業(yè)發(fā)展的主題，是我國智能電網(wǎng)構(gòu)建的重要內(nèi)容之一。繼電保護作為電力系統(tǒng)的組成部分，同樣自動化改造的內(nèi)容，同時其對自動化技術(shù)和電力系統(tǒng)的深度融合也發(fā)揮著一定的推動作用。本文對二者的關(guān)系進行了闡述分析，希望可以為我國電力系統(tǒng)自動化水平的提高做出一定的貢獻。