智能電網(wǎng)背景下繼電保護(hù)的關(guān)鍵不足點(diǎn)及改進(jìn)

摘 要：當(dāng)前，隨著智能化電網(wǎng)的不斷興起和發(fā)展，繼電保護(hù)作為電網(wǎng)一項(xiàng)重要的支撐技術(shù)，也獲得了極大發(fā)展。智能電網(wǎng)的數(shù)字化、信息化特征，也決定繼電保護(hù)在智能電網(wǎng)環(huán)境下將要面對多方面的新挑戰(zhàn)、新機(jī)遇。電網(wǎng)智能化和自動(dòng)化，這一電力系統(tǒng)未來發(fā)展的新趨勢，需要繼電保護(hù)不斷的適應(yīng)智能電網(wǎng)發(fā)展進(jìn)程，并對其開展一系列轉(zhuǎn)化，因此，繼電保護(hù)的研究在新形勢下便顯得至關(guān)重要。基于此，文中系統(tǒng)論述了智能電網(wǎng)背景下繼電保護(hù)工作的關(guān)鍵不足之處，同時(shí)提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施，為我國的繼電保護(hù)發(fā)展提供一定參考。

中圖分類號：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）26-0079-02

1 引 言

近年來，隨著科技水平的不斷發(fā)展，人們生活中對于電能的需求也在不斷增長，因傳統(tǒng)發(fā)電形式嚴(yán)重依賴能源，并結(jié)合如今全球能源問題的嚴(yán)峻性，使得電網(wǎng)的智能化建設(shè)迫在眉睫。推廣應(yīng)用智能電網(wǎng)能夠增多用戶與電網(wǎng)間的互動(dòng)，促使電網(wǎng)運(yùn)行水平得到提高，同時(shí)智能電網(wǎng)對于電力系統(tǒng)的輸、發(fā)、配、用等各環(huán)節(jié)均影響極大。而作為智能電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的一道關(guān)鍵屏障，繼電保護(hù)將面臨重大考驗(yàn)。傳統(tǒng)形式的繼電保護(hù)，其不足之處將會在受到智能電網(wǎng)沖擊時(shí)逐步顯露，然而智能電網(wǎng)當(dāng)前的信息化系統(tǒng)也為繼電保護(hù)的發(fā)展提供了良好背景，為順應(yīng)電網(wǎng)智能化、自動(dòng)化發(fā)展，為電網(wǎng)運(yùn)行創(chuàng)建更可靠、更安全的環(huán)境，大力發(fā)展繼電保護(hù)應(yīng)迎接新挑戰(zhàn)、把握新機(jī)遇。

2 智能電網(wǎng)繼電保護(hù)的關(guān)鍵不足

2.1 智能電網(wǎng)對繼電保護(hù)工作環(huán)境影響較大

遠(yuǎn)距離輸電、特超高電壓輸電以及交直流電混合而成互聯(lián)大電網(wǎng)，是智能電網(wǎng)的一項(xiàng)關(guān)鍵特性，大電網(wǎng)將會對繼電保護(hù)的工作環(huán)境造成較大影響。①非周期性分量衰減較緩，諧波分量較大，且暫態(tài)狀況顯著，此為特高壓電網(wǎng)發(fā)生事故時(shí)的重要特征，而這必將快速影響到繼電保護(hù)設(shè)備的安全性，加上在暫態(tài)情況下的電壓、電流互感器傳變性能變的較差，如此極易在電力系統(tǒng)事故情況轉(zhuǎn)換的條件下，引起保護(hù)設(shè)備的誤啟動(dòng)。②保護(hù)設(shè)備的電流差動(dòng)保護(hù)以及依據(jù)集中參數(shù)模型所構(gòu)建的保護(hù)方式，極易被超/特高壓、遠(yuǎn)距離輸電路線的電容分布所影響，同時(shí)同塔多回路或雙回路跨線問題以及互感與路線參數(shù)的不平衡等，也將嚴(yán)重影響繼電保護(hù)的正常運(yùn)行。③通過諧波含量以區(qū)分變壓器保護(hù)內(nèi)部故障，以及鼓勵(lì)磁通流故障的難度將變大，并且這類智能大電網(wǎng)，對于繼電保護(hù)設(shè)備，在安全性、可靠性及電磁兼容性的要求也將提高。

2.2 電力電子裝置會影響故障電流

在對電力系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化、智能化施工改造時(shí)，電網(wǎng)一次系統(tǒng)內(nèi)有大量電力電子裝置會被應(yīng)用，如此將極大影響到電網(wǎng)中短路電流的分布情況與特征，其主要體現(xiàn)于兩方面內(nèi)容：①FACTS元件實(shí)際安裝部位與其在投運(yùn)中出現(xiàn)的參數(shù)改變與調(diào)整，將會對電力系統(tǒng)電路特征以及實(shí)際分布情況產(chǎn)生直接的影響；②直流輸電體系保護(hù)與控制的如何實(shí)現(xiàn)，依舊是十分突出的難題之一，電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)智能化之后，交流系統(tǒng)與直流系統(tǒng)運(yùn)行問題會互相影響。

2.3 定值配合保護(hù)在智能電網(wǎng)環(huán)境下的挑戰(zhàn)

現(xiàn)如今，我國所應(yīng)用的電力系統(tǒng)繼電保護(hù)主要是光纖差動(dòng)，這類技術(shù)的應(yīng)用已漸趨成熟，然而受智能電網(wǎng)運(yùn)行形式以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溆绊?，其后備保護(hù)難以保障其選擇性與穩(wěn)定性。由此，人們?yōu)榇_保后備保護(hù)功能的安全性、可靠性，只有根據(jù)最嚴(yán)重事故狀況以保守的開展后備保護(hù)配置工作與和特殊整定工作。因此，為了確保智能電網(wǎng)系統(tǒng)后備保護(hù)選擇性，需要通過犧牲后備保護(hù)的靈敏性、快速性來實(shí)現(xiàn)。后備保護(hù)特性實(shí)現(xiàn)的傳統(tǒng)形式，是通過對本地信息進(jìn)行互相配合，但這種方式難以應(yīng)用在運(yùn)行形式多變以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞闹悄芑娋W(wǎng)中，從而很難實(shí)現(xiàn)對電力供應(yīng)可靠性的保護(hù)功能，而這是受其自身局限的影響。局限性體現(xiàn)在下面三點(diǎn)：

（1）因繼電保護(hù)傳統(tǒng)配合整定方式通常都較為復(fù)雜，從而致使保護(hù)設(shè)備動(dòng)作時(shí)間會較長，在智能電網(wǎng)出現(xiàn)問題后，它的保護(hù)作用有時(shí)將無法及時(shí)實(shí)現(xiàn)故障去除，以達(dá)到電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性需要，進(jìn)而嚴(yán)重威脅到電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

（2）電網(wǎng)系統(tǒng)整體運(yùn)行形式會對傳統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)備帶來極大影響，在智能化電網(wǎng)背景下，智能電網(wǎng)其運(yùn)行形式難以實(shí)現(xiàn)快速改變，并且在繼電保護(hù)的靈敏性與選擇性方面也難以同時(shí)達(dá)到要求。

（3）因傳統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)備對電力系統(tǒng)的內(nèi)部故障以及去除故障后所造成的過負(fù)荷、潮流轉(zhuǎn)移等無法確定地進(jìn)行區(qū)分，很容易引發(fā)連鎖跳閘事故，進(jìn)而造成保護(hù)誤動(dòng)等情況。

3 智能電網(wǎng)繼電保護(hù)的改進(jìn)措施

3.1 建立智能電網(wǎng)繼電保護(hù)信息平臺

智能電網(wǎng)繼電保護(hù)信息平臺的建立，可以很快的收集起智能電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)和狀態(tài)，且最為關(guān)鍵的就是要為信息數(shù)據(jù)提供平臺。智能電網(wǎng)背景下，我們需要依據(jù)動(dòng)態(tài)監(jiān)控來建立起繼電保護(hù)的信息平臺，從而促使繼電保護(hù)發(fā)展更加快速，以實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)和繼電保護(hù)共同發(fā)展的效果。所以，完善國內(nèi)智能電網(wǎng)背景下繼電保護(hù)的性能首先需要構(gòu)建并優(yōu)化繼電保護(hù)的信息數(shù)據(jù)平臺。

3.2 提高繼電保護(hù)的信息傳輸性能

隨著電力電網(wǎng)自動(dòng)化、智能化的不斷推廣和使用，繼電保護(hù)傳輸信息的壓力將不斷增大，所以在智能電網(wǎng)繼電保護(hù)今后的發(fā)展之中，提高信息傳輸性能無疑是十分關(guān)鍵的。利用信息傳輸性能的提升以實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的分級、分層，該過程不僅能夠提供給智能電網(wǎng)以可靠保護(hù)，并且也可提升繼電保護(hù)信息的傳輸速度。所以，提高繼電保護(hù)的信息傳輸性能是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)要求的一個(gè)重要措施。

3.3 不斷改進(jìn)繼電保護(hù)系統(tǒng)

智能電網(wǎng)的繼電保護(hù)，首先可把智能傳感器運(yùn)用到繼電保護(hù)系統(tǒng)之中，如此可以使傳感器的作用得到充分發(fā)揮，在得到更多裝置運(yùn)行信息過程中，使得裝置的運(yùn)行參數(shù)為達(dá)到繼電保護(hù)作用提供重要數(shù)據(jù)根據(jù)，利用該方法能夠確保繼電保護(hù)系統(tǒng)執(zhí)行動(dòng)作的安全可靠。但在智能電網(wǎng)裝置外部接線運(yùn)行中，無法避免自然環(huán)境對其可能產(chǎn)生的影響，如風(fēng)、霜天氣等很容易造成接線振動(dòng)事故等。所以，在裝置是否出現(xiàn)問題的診斷過程中，不可以僅依據(jù)單個(gè)指標(biāo)做出判斷，而是應(yīng)對所有裝置的振動(dòng)特性進(jìn)行綜合分析。為實(shí)現(xiàn)綜合分析，需要把變壓器內(nèi)的振動(dòng)傳感器在非正常震動(dòng)所發(fā)信號時(shí)當(dāng)作錯(cuò)誤信號，進(jìn)而診斷其是否出現(xiàn)故障情況。并且也需通過大量人工智能系統(tǒng)進(jìn)行分析，將濕度、溫度等參數(shù)均作為指標(biāo)進(jìn)行參考。

3.4 加強(qiáng)對單元保護(hù)和廣域保護(hù)的研究和應(yīng)用

當(dāng)前，電網(wǎng)智能化得到了快速的發(fā)展，為確保電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，繼電保護(hù)技術(shù)應(yīng)與電網(wǎng)改革保持同步發(fā)展，而這將對廣域保護(hù)、單元保護(hù)兩方面的應(yīng)用提出較高要求。在單元保護(hù)應(yīng)用方面，應(yīng)加強(qiáng)對變壓器保護(hù)、發(fā)電機(jī)保護(hù)、直流線路保護(hù)、交流線路保護(hù)等內(nèi)容的研究力度，并且應(yīng)將對此類繼電保護(hù)的研究重心，聚焦在對傳統(tǒng)元器件的保護(hù)以及一些新算法、新原理怎樣改進(jìn)上。在廣域保護(hù)應(yīng)用方面，近些年智能電網(wǎng)繼電保護(hù)研究的一個(gè)重點(diǎn)即為廣域保護(hù)，其主要基于實(shí)時(shí)、快速信息通信技術(shù)，在保護(hù)體系中添加多類型、多點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息，利用對繼電保護(hù)配置形式的創(chuàng)新和變革，來不斷提升智能電網(wǎng)繼電保護(hù)的執(zhí)行動(dòng)作能力。

4 結(jié)束語

電網(wǎng)系統(tǒng)智能化、自動(dòng)化的不斷推廣和應(yīng)用，對于促進(jìn)我國電力體系發(fā)展有著十分關(guān)鍵的意義，同時(shí)也對擔(dān)負(fù)各類保護(hù)工作，使智能電網(wǎng)保持運(yùn)行高效性的繼電保護(hù)提出了更為嚴(yán)格的要求。在智能電網(wǎng)背景下，繼電保護(hù)系統(tǒng)為智能化電網(wǎng)提供了安全保護(hù)，并以此來推動(dòng)智能電網(wǎng)可以更加平穩(wěn)、可靠的發(fā)展，并且也確?？梢愿觾?yōu)質(zhì)的服務(wù)于智能電力系統(tǒng)。所以，在電網(wǎng)智能化發(fā)展的背景之下，必須加強(qiáng)對繼電保護(hù)系統(tǒng)研究的力度，從而推動(dòng)智能電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展，為我國未來的電力事業(yè)發(fā)展提供有力支撐。

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收稿日期：2018-8-3