智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護(hù)技術(shù)的分析

摘 要：伴隨社會(huì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)于電力的需求量與日俱增，電網(wǎng)作為電力事業(yè)的重要組成部分，目前逐步趨于智能化發(fā)展形勢，繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用使得智能電網(wǎng)安全性能得以提高，對(duì)電力事業(yè)發(fā)展起促進(jìn)作用。本文對(duì)智能電網(wǎng)及繼電保護(hù)的意義進(jìn)行簡要概述，對(duì)智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護(hù)技術(shù)進(jìn)行歸類，最后對(duì)智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢進(jìn)行分析。希望我國電力事業(yè)得以更好發(fā)展。

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

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.14.163

0 前言

隨著智能電網(wǎng)的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)逐步趨于穩(wěn)定，而繼電保護(hù)技術(shù)作為智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，對(duì)于電網(wǎng)平穩(wěn)安全運(yùn)行起到保障作用。我國于2009年開始對(duì)智能電網(wǎng)進(jìn)行建設(shè)，其目的是對(duì)電力緊缺問題進(jìn)行解決，當(dāng)前由于科技的不斷發(fā)展，對(duì)于繼電保護(hù)技術(shù)又有了更高的要求。因此有關(guān)部門要對(duì)繼電保護(hù)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化及升級(jí)，發(fā)揮其實(shí)質(zhì)作用，確保智能電網(wǎng)平穩(wěn)運(yùn)行。

1 智能電網(wǎng)概述

智能電網(wǎng)在物理性電網(wǎng)的基礎(chǔ)之上，將計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代化通信技術(shù)、信息技術(shù)和新興傳感測量等技術(shù)加入其中，進(jìn)而構(gòu)建的一種新型電網(wǎng)模式。智能電網(wǎng)可對(duì)生態(tài)環(huán)境起到改善作用，同時(shí)對(duì)于能源資源緊缺問題進(jìn)行解決，極大程度對(duì)能源進(jìn)行了節(jié)約，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展[1]。智能電網(wǎng)主體覆蓋為直接從電廠將電輸送至用戶，輸配電系統(tǒng)內(nèi)部全部節(jié)點(diǎn)信息和電能彼此進(jìn)行雙向流動(dòng)，繼而形成傳輸網(wǎng)絡(luò)。我國在進(jìn)行電力系統(tǒng)發(fā)展時(shí)，對(duì)負(fù)荷側(cè)和電源側(cè)、需求側(cè)和供給側(cè)進(jìn)行平衡及更新，利用最新材料及設(shè)備、施工工藝及施工技術(shù)，來對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，將其逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色化、信息化、智能化的電力網(wǎng)絡(luò)。

2 繼電保護(hù)的意義

在智能電網(wǎng)環(huán)境下，繼電保護(hù)有其獨(dú)有的意義。我國目前，人口具備人口基數(shù)大、增長快、總量多等特點(diǎn)，人們對(duì)于電力的實(shí)際需求在不斷增大。此外，伴隨我國城市化建設(shè)的逐漸加快，城市各區(qū)域?qū)τ陔娏Φ男枨笠苍谂c日俱增。這無疑給現(xiàn)有的供電企業(yè)帶來極大的挑戰(zhàn)及壓力，因此智能電網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生，對(duì)于目前供電網(wǎng)絡(luò)的壓力進(jìn)行適當(dāng)緩解，將電網(wǎng)整體運(yùn)行速率進(jìn)行提升，供電量被加大，對(duì)于各項(xiàng)需求可以有效進(jìn)行滿足。目前，我國智能電網(wǎng)建設(shè)在不斷開發(fā)和研制下，已經(jīng)取得了不錯(cuò)的成績?？稍趯?duì)智能電網(wǎng)建設(shè)進(jìn)行不斷創(chuàng)新與突破時(shí)，依舊發(fā)現(xiàn)了一些問題。智能電網(wǎng)和傳統(tǒng)電網(wǎng)類似，因此也會(huì)發(fā)生失效和故障的狀況，繼電保護(hù)技術(shù)作為改善狀況的有效技術(shù)手段，可對(duì)智能電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行時(shí)提供安全保障。繼電保護(hù)技術(shù)在智能電網(wǎng)出現(xiàn)失效及故障時(shí)，可立即進(jìn)行預(yù)警同時(shí)對(duì)故障設(shè)備自動(dòng)進(jìn)行切斷，有關(guān)工作人員聽到預(yù)警則可及時(shí)進(jìn)行故障處理，智能電網(wǎng)可及時(shí)恢復(fù)正常工作[2]。智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護(hù)技術(shù)，其實(shí)質(zhì)含義是對(duì)智能電網(wǎng)運(yùn)行起到安全保障的作用，確保用戶用電時(shí)的安全性，對(duì)于供電企業(yè)實(shí)際供電時(shí)有可能承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行降低。因此，繼電保護(hù)技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)中極為重要。

3 智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護(hù)技術(shù)的分析

3.1 保護(hù)系統(tǒng)重構(gòu)技術(shù)

和傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，智能電網(wǎng)環(huán)境下對(duì)于繼電保護(hù)系統(tǒng)要求更為嚴(yán)苛，以此需在繼電保護(hù)的作用下使得電網(wǎng)更加智能化，對(duì)于繼電保護(hù)系統(tǒng)自身適應(yīng)力進(jìn)行提升，進(jìn)而對(duì)智能電網(wǎng)的機(jī)構(gòu)變化及實(shí)際運(yùn)行進(jìn)行保障。對(duì)于自身適應(yīng)力方面，繼電保護(hù)系統(tǒng)要具備自我診斷和自我修復(fù)功能，也就是涵蓋自我重構(gòu)機(jī)制。比如，當(dāng)繼電保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)部元器件出現(xiàn)問題，自我重構(gòu)機(jī)制自行切換至備用元器件，對(duì)于電網(wǎng)功能進(jìn)行及時(shí)恢復(fù)，同時(shí)將發(fā)現(xiàn)問題直至問題處理完畢整體工作流程反饋回電腦終端，便于有關(guān)人員及時(shí)將問題元器件進(jìn)行替換，確保變電站平穩(wěn)運(yùn)行。

3.2 廣域保護(hù)技術(shù)

通常來講，在規(guī)定范圍內(nèi)對(duì)于智能電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)子集的繼電保護(hù)信息進(jìn)行采集，從而對(duì)收集回來的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分析進(jìn)而進(jìn)行處理的技術(shù)，稱之為廣域保護(hù)技術(shù)。該技術(shù)可對(duì)信息技術(shù)采取系統(tǒng)分析的方式，在此基礎(chǔ)上對(duì)于故障原因進(jìn)行發(fā)現(xiàn)，以便可以對(duì)故障問題進(jìn)行針對(duì)性的解決[3]。此外，該技術(shù)涵蓋繼電保護(hù)功能以及安全自動(dòng)控制功能。該技術(shù)可對(duì)電網(wǎng)內(nèi)部具體運(yùn)行情況進(jìn)行綜合考慮，一旦運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)高于安全閾值，則會(huì)對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行自動(dòng)關(guān)閉，防止故障進(jìn)一步擴(kuò)大，對(duì)于電網(wǎng)起到安全保護(hù)作用。而安全自動(dòng)控制功能具體是對(duì)電網(wǎng)自身故障進(jìn)行處理，也就是非硬件故障處理，利用智能電網(wǎng)系統(tǒng)來對(duì)故障終端進(jìn)行有效處理。

3.3 智能傳感技術(shù)

智能電網(wǎng)較傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，最大的優(yōu)勢就是具備智能化，即可自動(dòng)對(duì)電網(wǎng)實(shí)際工作情況進(jìn)行綜合分析，出現(xiàn)電網(wǎng)故障時(shí)可對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)處理及解決，進(jìn)而對(duì)智能化設(shè)備進(jìn)行全方位的管理。加之，目前智能設(shè)備在智能電網(wǎng)中應(yīng)用越來越多，對(duì)于電能進(jìn)行儲(chǔ)存、傳輸、使用等方面均可進(jìn)行智能化操作。而電壓智能傳感器作為智能電網(wǎng)中的重要構(gòu)成之一，智能變電站在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，由于電壓智能傳感器的存在，可自行將變電站運(yùn)行電壓進(jìn)行收集，同時(shí)系統(tǒng)分析電力設(shè)備實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，不僅可對(duì)繼電保護(hù)進(jìn)行強(qiáng)化，還可在進(jìn)行電網(wǎng)故障修復(fù)時(shí)提供有效的數(shù)據(jù)支持。

3.4 網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)

繼電保護(hù)以智能電網(wǎng)為背景，對(duì)于有關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行傳輸時(shí)勢必要通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行。因此，要對(duì)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)進(jìn)行研究強(qiáng)化。從電力電子角度考慮，目前大功率電力電子設(shè)備成為智能電網(wǎng)系統(tǒng)中的主體，其中包括高壓直流輸電、柔性直屬電流等等。而對(duì)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，可將傳感器所收集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行及時(shí)傳遞，變電站中智能設(shè)備實(shí)際運(yùn)行所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)會(huì)實(shí)時(shí)在終端上得以體現(xiàn)，為有關(guān)工作人員實(shí)際工作中提供數(shù)據(jù)支持，促進(jìn)智能電網(wǎng)的發(fā)展。

3.5 仿真及控制決策技術(shù)

仿真技術(shù)可對(duì)智能電網(wǎng)工作運(yùn)行情況進(jìn)行預(yù)測分析，利用計(jì)算機(jī)作為載體工具，對(duì)數(shù)字化進(jìn)行仿真處理。而控制決策技術(shù)則是根據(jù)仿真技術(shù)得來的結(jié)果來進(jìn)行決策，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能電網(wǎng)運(yùn)行狀況進(jìn)行科學(xué)、合理的管控。這兩種技術(shù)起到確保智能電網(wǎng)安全有效運(yùn)行的作用。通過仿真技術(shù)來對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化仿真處理，將結(jié)果傳至決策系統(tǒng)中去，系統(tǒng)將標(biāo)準(zhǔn)信息閾值與所得數(shù)據(jù)信息進(jìn)行比較，進(jìn)而自動(dòng)做出相應(yīng)決策，從而對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)起到保護(hù)作用。

4 智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢

4.1 繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

目前我國電力事業(yè)已經(jīng)步入了一個(gè)全新的時(shí)代，對(duì)于過去繼電器中的各類問題進(jìn)行有效解決，徹底實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)智能化的升級(jí)目的。利用新型繼電保護(hù)技術(shù)，可對(duì)有關(guān)信息進(jìn)行收集、分析、整理、傳輸、處理及應(yīng)用。此外，在智能化的市場大環(huán)境下，更為智能的繼電保護(hù)裝置走進(jìn)市場，在智能設(shè)備的基礎(chǔ)上，則可對(duì)所有電力設(shè)備達(dá)成遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的。目前，我國智能電網(wǎng)還存在些許不足，因此智能繼電保護(hù)技術(shù)則會(huì)成為日后發(fā)展的主體，對(duì)于信息數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)智能傳輸?shù)哪康?。因此，要?duì)智能化儀器、智能化設(shè)備進(jìn)行全面對(duì)推廣，在智能電網(wǎng)內(nèi)將該類設(shè)備進(jìn)行連接，對(duì)于二次回路接線起到簡化作用，便于電網(wǎng)日后的維修工作。此外，利用數(shù)字化繼電保護(hù)技術(shù)，對(duì)于智能電網(wǎng)保護(hù)性能進(jìn)行提高，進(jìn)而起到促進(jìn)智能電網(wǎng)發(fā)展的目的。結(jié)合智能電網(wǎng)發(fā)展情況來看，日后新能源勢必會(huì)融進(jìn)電力領(lǐng)域，生物能、風(fēng)能、太陽能所占比例會(huì)更高，對(duì)于傳統(tǒng)能源逐步進(jìn)行替代，進(jìn)而減輕電網(wǎng)運(yùn)行而對(duì)自然環(huán)境造成的影響。

4.2 繼電保護(hù)技術(shù)自動(dòng)化發(fā)展

自動(dòng)化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)是目前科技發(fā)展的重要工作之一。目前，我國智能電網(wǎng)環(huán)境下的繼電保護(hù)技術(shù)，僅是達(dá)到了對(duì)設(shè)定好的線路進(jìn)行保護(hù)及控制的目的，而其他未設(shè)定的線路則不在保護(hù)及控制的范圍內(nèi)，因此繼電保護(hù)技術(shù)覆蓋區(qū)域不全，進(jìn)行保護(hù)整定值也存在適當(dāng)?shù)牟蛔慵捌?。想?duì)上述問題進(jìn)行合理有效的解決，則需適當(dāng)對(duì)繼電保護(hù)技術(shù)進(jìn)行合理調(diào)整，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體自動(dòng)化的目的，不僅要對(duì)電力系統(tǒng)內(nèi)設(shè)定的線路進(jìn)行合理保護(hù)及控制，還需對(duì)電力系統(tǒng)內(nèi)部全部運(yùn)行信息數(shù)據(jù)，進(jìn)行有效收集及整理。進(jìn)而對(duì)繼電保護(hù)技術(shù)的保護(hù)區(qū)域進(jìn)行擴(kuò)充，提升其影響力。此外，要對(duì)繼電保護(hù)技術(shù)協(xié)同性進(jìn)行加強(qiáng)，使其可對(duì)智能電網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)有效的保護(hù)。

4.3 繼電保護(hù)技術(shù)廣域化發(fā)展

目前，繼電保護(hù)技術(shù)正走在廣域化發(fā)展的路上，在智能電網(wǎng)中廣域保護(hù)技術(shù)也相應(yīng)得到適當(dāng)?shù)膽?yīng)用。廣域化保護(hù)具體為在系統(tǒng)設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行多點(diǎn)、多類信息的收集及整理，最大的特點(diǎn)就是反應(yīng)極快，在已有的基礎(chǔ)上保護(hù)區(qū)域得到極大的延展。除去集中式及分布式兩種模式以外，還可在站域內(nèi)適當(dāng)將兩者結(jié)合，致使在進(jìn)行電力系統(tǒng)故障檢測時(shí)更為系統(tǒng)及全面，即便其運(yùn)行方式出現(xiàn)變化，對(duì)于檢測的準(zhǔn)確性及全面性也不會(huì)造成影響，可對(duì)智能電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行時(shí)的可靠性及安全性進(jìn)行提高。

4.4 繼電保護(hù)技術(shù)數(shù)字化發(fā)展

由于社會(huì)的迅速發(fā)展，導(dǎo)致電力需求急劇加大，智能電網(wǎng)要依據(jù)實(shí)際需求狀況來對(duì)其進(jìn)行升級(jí)及調(diào)整，由于新系統(tǒng)技術(shù)的不斷進(jìn)步及發(fā)展，繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展趨勢逐步呈現(xiàn)數(shù)字化，具體體現(xiàn)為信息傳輸及測量手段。目前，智能電網(wǎng)對(duì)于數(shù)字化極為依賴，因此繼電保護(hù)技術(shù)可對(duì)信息收集及分析二者進(jìn)行關(guān)聯(lián)。結(jié)合現(xiàn)下情況來看，繼電保護(hù)技術(shù)在數(shù)字化發(fā)展中的具體體現(xiàn)為：智能電網(wǎng)中光纖技術(shù)應(yīng)用較廣，以前傳統(tǒng)電網(wǎng)內(nèi)的模擬量及狀態(tài)量，皆由數(shù)字信號(hào)進(jìn)行取代。而智能電網(wǎng)內(nèi)數(shù)字接口及傳感器均已實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化的轉(zhuǎn)換。從上述方面可以看出，繼電保護(hù)技術(shù)在數(shù)字化發(fā)展的推動(dòng)下，有了極大程度的提升，互感器測量及信息傳輸情況更具精準(zhǔn)性。

4.5 繼電保護(hù)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展

目前，我國網(wǎng)絡(luò)技術(shù)整體發(fā)展已邁入較為成熟的階段，在人們的日常生活中網(wǎng)絡(luò)技術(shù)無處不在，給人們帶來極大的方便。日后繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展會(huì)日漸區(qū)域網(wǎng)絡(luò)化。由于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)于信息傳遞極快且十分便捷，因此智能電網(wǎng)中勢必會(huì)利用網(wǎng)絡(luò)來對(duì)信息進(jìn)行傳遞及處理，對(duì)智能電網(wǎng)進(jìn)行故障維修及安全監(jiān)測時(shí)，有關(guān)人員可利用網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行信息的傳遞及互換，此種方式可有效對(duì)信息傳遞的準(zhǔn)確性加以確保，時(shí)效性也有所提高，重要信息可及時(shí)送至有關(guān)人員手中，便于有關(guān)人員及時(shí)做出決斷。加之，變電站網(wǎng)絡(luò)化可對(duì)繼電保護(hù)信息網(wǎng)絡(luò)化起一定推動(dòng)作用，信息得以在各設(shè)備間快速有效的進(jìn)行傳遞，一定程度上擴(kuò)展了繼電保護(hù)系統(tǒng)覆蓋的范圍。

5 總結(jié)

綜上所述，智能電網(wǎng)在用電需求與日俱增的情況下，具備廣闊的發(fā)展前景，由于繼電保護(hù)技術(shù)自身獨(dú)具優(yōu)勢，因此要對(duì)其進(jìn)行充分發(fā)揮從而實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)平穩(wěn)安全運(yùn)行的目的。目前，繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用仍存在些許不足，有關(guān)部門要加強(qiáng)對(duì)于繼電保護(hù)的研究，落實(shí)繼電保護(hù)工作，讓繼電保護(hù)技術(shù)具備智能化、高效性等特點(diǎn)，進(jìn)而促進(jìn)我國電力事業(yè)平穩(wěn)發(fā)展。

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作者簡介：張倩（1984-），女，陜西潼關(guān)人，學(xué)士，講師，研究方向：電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化等。