智能電網(wǎng)下的繼電保護(hù)技術(shù)

梁 晶，梁 嚴(yán)

（1.云南師范大學(xué)太陽(yáng)能研究所，云南昆明 650500；2.河北水利電力學(xué)院電氣工程學(xué)院，河北滄州 061000）

0 引言

如今智能電網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，而繼電保護(hù)卻不能滿足智能電網(wǎng)建設(shè)的需求。因此在電網(wǎng)運(yùn)行的過(guò)程中，應(yīng)采取有效的措施快速發(fā)現(xiàn)并隔離故障。智能電網(wǎng)在運(yùn)行中也應(yīng)具備自愈功能，快速定位與隔離故障，并更新系統(tǒng)，有效實(shí)現(xiàn)在線保護(hù)的功能。

1 智能電網(wǎng)概述

智能電網(wǎng)在運(yùn)行的過(guò)程中以物理性的電網(wǎng)為主要的基礎(chǔ)，將電網(wǎng)與現(xiàn)代通信、計(jì)算機(jī)信息和新型傳感測(cè)量技術(shù)充分地融為一體，這種新型電網(wǎng)形式緩解了我國(guó)能源短缺的現(xiàn)狀，同時(shí)也有效控制了生態(tài)環(huán)境污染問(wèn)題，達(dá)到了節(jié)能環(huán)保的目的。智能電網(wǎng)在發(fā)展中主要以特高壓為電網(wǎng)核心，不同等級(jí)電網(wǎng)的協(xié)調(diào)發(fā)展為基礎(chǔ)，合理利用新材料和新工藝實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)電網(wǎng)的信息化和綠色化建設(shè)。

智能電網(wǎng)背景下的繼電保護(hù)概念體系，為電力企業(yè)在能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和競(jìng)爭(zhēng)提供了有利條件。智能電網(wǎng)建設(shè)是電力系統(tǒng)發(fā)展的主要內(nèi)容，而繼電保護(hù)裝置是智能電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵。繼電保護(hù)裝置具有監(jiān)控、檢測(cè)和保障智能電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的功能，因此在智能電網(wǎng)建設(shè)中也起到了不可忽視的作用[1]。且繼電保護(hù)裝置應(yīng)對(duì)智能電網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中明顯的不足進(jìn)行科學(xué)的分析和有效的處理，將處理的信息和成效及時(shí)反饋給有關(guān)部門，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行更加全面的檢查。

在智能電網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)和運(yùn)行中，需結(jié)合對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)以及關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)運(yùn)行情況的分析，來(lái)調(diào)整繼電保護(hù)系統(tǒng)的保護(hù)定值以及系統(tǒng)運(yùn)行的功能，從而使保護(hù)系統(tǒng)滿足不同狀態(tài)的需要。另外，變電站數(shù)字化與信息化技術(shù)在不斷發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了大范圍應(yīng)用。由于互感器元件不斷更新和發(fā)展，繼電保護(hù)裝置采樣、邏輯和執(zhí)行功能也必須要順應(yīng)環(huán)境的變化，繼電保護(hù)和相關(guān)技術(shù)需不斷地革新和完善。不僅如此，在工作中，工作人員的工作能力、設(shè)備的可靠性以及安全性也成為了當(dāng)前應(yīng)高度關(guān)注的主要內(nèi)容。

2 智能電網(wǎng)環(huán)境下的繼電保護(hù)問(wèn)題

2.1 保護(hù)范圍有待明確

目前，盡管電力企業(yè)發(fā)展速度明顯加快，但是智能電網(wǎng)技術(shù)還需要進(jìn)一步推廣，在我國(guó)的電網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)中依然存在諸多的傳統(tǒng)電網(wǎng)，進(jìn)而限制了繼電保護(hù)的應(yīng)用范圍[2]。繼電保護(hù)技術(shù)也沒(méi)有明確其使用范圍，繼電保護(hù)應(yīng)用依然需要不斷完善，在這一過(guò)程中還存在著保護(hù)不及時(shí)和不到位的問(wèn)題，對(duì)此，要積極優(yōu)化和完善繼電保護(hù)技術(shù)。

2.2 保護(hù)力度有待增強(qiáng)

近年來(lái)我國(guó)十分重視電力行業(yè)的發(fā)展，智能電網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)也得到了不斷的改革和完善。但是部分企業(yè)過(guò)于重視短期利益，在電網(wǎng)建設(shè)中操之過(guò)急，忽視了繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展，因此也出現(xiàn)了繼電保護(hù)技術(shù)無(wú)法滿足智能電網(wǎng)建設(shè)要求的問(wèn)題。在智能電網(wǎng)引入并應(yīng)用新技術(shù)時(shí)，出現(xiàn)上述風(fēng)險(xiǎn)的可能性明顯提高。對(duì)此，應(yīng)合理利用繼電保護(hù)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行處理，從而確保系統(tǒng)的安全運(yùn)行，避免系統(tǒng)運(yùn)行中產(chǎn)生巨大經(jīng)濟(jì)損失。

2.3 保護(hù)設(shè)備有待完善

繼電保護(hù)在智能電網(wǎng)運(yùn)行中扮演著重要的角色，繼電保護(hù)設(shè)備也是智能電網(wǎng)繼電保護(hù)的基礎(chǔ)。隨著智能電網(wǎng)環(huán)境和運(yùn)行狀態(tài)的變化，繼電保護(hù)設(shè)備也應(yīng)做出相應(yīng)調(diào)整。這里智能電網(wǎng)對(duì)繼電保護(hù)設(shè)備提出了更為嚴(yán)格和細(xì)致的要求。電力企業(yè)需要結(jié)合繼電保護(hù)技術(shù)以及智能電網(wǎng)發(fā)展的基本現(xiàn)狀，購(gòu)進(jìn)符合技術(shù)要求的繼電保護(hù)技術(shù)。與此同時(shí)還要高度重視保護(hù)設(shè)備的性能，進(jìn)而保證繼電保護(hù)的效果。若繼電保護(hù)設(shè)備出現(xiàn)明顯的運(yùn)行故障，需及時(shí)采取有效措施加以處理。充分、全面地了解智能電網(wǎng)的環(huán)境和繼電保護(hù)技術(shù)的基本情況，對(duì)于繼電保護(hù)設(shè)備的保護(hù)有著十分重要的作用。

2.4 配電網(wǎng)發(fā)展緩慢

單向的電力供應(yīng)消費(fèi)模式下，電網(wǎng)與用戶之間的互動(dòng)明顯不足，這也在一定程度上加大了負(fù)荷峰谷的差值，降低了用電負(fù)荷率。若要降低投資的金額，達(dá)到節(jié)能的效果就要采取有效的措施推動(dòng)智能電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展，從而使系統(tǒng)與用戶之間形成良好的互動(dòng)，充分調(diào)動(dòng)用戶的積極性。再者，電網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)及時(shí)掌握用戶的輸電能力反饋，配網(wǎng)需根據(jù)繼電保護(hù)技術(shù)進(jìn)行適度的改進(jìn)。目前，新能源飛速進(jìn)步，電網(wǎng)建設(shè)中也引入了多種新能源。對(duì)此，要采取多種措施完善繼電保護(hù)的功能，維護(hù)負(fù)荷與電源交互的安全性[3]。

2.5 繼電保護(hù)裝置范圍尚不明確

電力系統(tǒng)運(yùn)行中，智能電網(wǎng)推廣的范圍還需要不斷擴(kuò)大，很多地區(qū)的電網(wǎng)依然沿用傳統(tǒng)的模式，因此繼電保護(hù)的管理范圍模糊，阻礙了繼電保護(hù)智能化的發(fā)展。在過(guò)渡發(fā)電環(huán)節(jié)，由于電網(wǎng)之間穿插十分復(fù)雜，使得繼電保護(hù)裝置運(yùn)行中所提取的信息不夠清晰，影響了繼電保護(hù)的準(zhǔn)確性和科學(xué)性，出現(xiàn)了保護(hù)延時(shí)的問(wèn)題，無(wú)法滿足當(dāng)前電網(wǎng)智能化的基本要求。

3 智能電網(wǎng)環(huán)境下的繼電保護(hù)技術(shù)

3.1 廣域保護(hù)技術(shù)

以電網(wǎng)為基礎(chǔ)對(duì)其進(jìn)行細(xì)分，形成子集。且廣域保護(hù)技術(shù)主要利用電力網(wǎng)絡(luò)子集來(lái)分析和解決電網(wǎng)運(yùn)行中出現(xiàn)的故障。該技術(shù)能夠?qū)τ行У臄?shù)據(jù)信息進(jìn)行全面科學(xué)地分析，進(jìn)而明確故障原因，然后再針對(duì)故障的主要原因提出有效的應(yīng)對(duì)策略。廣域的繼電保護(hù)技術(shù)主要涉及到2個(gè)內(nèi)容：①安全自動(dòng)控制?？蓱?yīng)用于電網(wǎng)運(yùn)行中發(fā)生故障阻礙其正常運(yùn)行的工況下，其能夠自動(dòng)解決系統(tǒng)的基礎(chǔ)問(wèn)題，保證了電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行；②繼電保護(hù)。繼電保護(hù)技術(shù)主要應(yīng)用于較為復(fù)雜的電網(wǎng)故障中。采取科學(xué)有效的繼電保護(hù)措施能夠順利解決系統(tǒng)故障，另外還可使繼電保護(hù)技術(shù)更好地順應(yīng)和滿足智能電網(wǎng)的發(fā)展需求。

3.2 保護(hù)系統(tǒng)的自身重構(gòu)技術(shù)

時(shí)代在不斷地發(fā)展和進(jìn)步，智能電網(wǎng)技術(shù)也得到了一定的完善，因此繼電保護(hù)技術(shù)也要順應(yīng)智能電網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)，提升技術(shù)的自適應(yīng)能力，進(jìn)而更好地適應(yīng)智能電網(wǎng)的運(yùn)行需求。此外，繼電保護(hù)系統(tǒng)自身重構(gòu)技術(shù)也應(yīng)具備強(qiáng)大的自我診斷和自我修復(fù)能力。如系統(tǒng)在運(yùn)行中出現(xiàn)了某一部分失靈的問(wèn)題，智能電網(wǎng)能夠自主查找系統(tǒng)故障位置，并且查找可替代故障元件的部件，以此保證系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。但是這種處理方式也會(huì)使繼電保護(hù)系統(tǒng)無(wú)法充分發(fā)揮其功能，所以必須要重新構(gòu)建適應(yīng)智能電網(wǎng)發(fā)展的繼電保護(hù)系統(tǒng)。

3.3 智能設(shè)備和新型電子傳感器的應(yīng)用

智能電網(wǎng)的平穩(wěn)發(fā)展需要高質(zhì)量智能化設(shè)備的支持，利用智能化電子設(shè)備能夠更加準(zhǔn)確地判斷電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行的基本情況。也就是說(shuō)在智能電網(wǎng)發(fā)展中需要一個(gè)穩(wěn)定且功能齊全的控制中心設(shè)備，應(yīng)覆蓋所有的環(huán)節(jié)，如電力能源的使用和轉(zhuǎn)換等。再者，控制中心設(shè)備也可幫助人們及時(shí)了解智能電網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀況，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，從而提高管理效率。電壓傳感器是應(yīng)用最為廣泛的智能感應(yīng)技術(shù)。人們可利用電壓傳感器來(lái)收集需要的數(shù)據(jù)，這樣也可為日后的設(shè)備故障維修提供準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)支持，促進(jìn)繼電保護(hù)系統(tǒng)的優(yōu)化和完善。

4 繼電保護(hù)裝置的發(fā)展趨勢(shì)

4.1 繼電保護(hù)的多元化

為了充分保證繼電保護(hù)裝置的效益，提高繼電保護(hù)裝置的質(zhì)量，在繼電保護(hù)裝置發(fā)展中，要全面結(jié)合智能電網(wǎng)應(yīng)用實(shí)際，同時(shí)還要準(zhǔn)確把握智能性與功能性的結(jié)合點(diǎn)，從而促進(jìn)繼電保護(hù)的多元化發(fā)展，推動(dòng)繼電保護(hù)的創(chuàng)新和優(yōu)化。繼電保護(hù)一方面需具備傳統(tǒng)的功能，另一方面還要利用其靈活的優(yōu)勢(shì)，監(jiān)督和調(diào)控輸電效率以及雙向傳輸指標(biāo)，有效降低能源消耗，增大經(jīng)濟(jì)效益。

4.2 繼電保護(hù)的數(shù)字化、智慧化

智能電網(wǎng)當(dāng)中涵蓋了不同類型的數(shù)字技術(shù)，這也意味著繼電保護(hù)數(shù)字化也成為了繼電保護(hù)發(fā)展的主要趨勢(shì)。數(shù)字化傳感器發(fā)展水平不斷提高，一方面優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)信息傳輸?shù)墓δ?，另一方面也在一定程度上減少了傳統(tǒng)傳感器應(yīng)用中的諸多不足，進(jìn)而有效維護(hù)了傳感器的穩(wěn)定性和科學(xué)性。在傳感器升級(jí)時(shí)，傳感器中的輔助功能也會(huì)較以往更加完善。不僅如此，數(shù)字化也可將大數(shù)據(jù)技術(shù)融入到繼電保護(hù)當(dāng)中。受大數(shù)據(jù)的支持，繼電保護(hù)裝置能夠采集不同類型的正常和故障信息，從而使繼電保護(hù)的性能具有較強(qiáng)的邏輯性和智慧性特征。

5 結(jié)語(yǔ)

在信息技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的過(guò)程中，智能電網(wǎng)已經(jīng)成為電網(wǎng)發(fā)展中不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，而繼電保護(hù)是智能電網(wǎng)發(fā)展的基本前提，所以就要在智能電網(wǎng)環(huán)境下更加科學(xué)地應(yīng)用繼電保護(hù)技術(shù)。這就要求專業(yè)的工作人員加大研究力度，制定出更加完善的方案，全面推動(dòng)智能電網(wǎng)建設(shè)的快速發(fā)展。