智能電網(wǎng)背景下繼電保護(hù)的關(guān)鍵問(wèn)題及對(duì)策

陳洪利

在電力系統(tǒng)中，用電保護(hù)器是該系統(tǒng)用電安全的重要保障，是電力系統(tǒng)智能化組網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中繼電保護(hù)系統(tǒng)的重要電器元件。在組網(wǎng)過(guò)程中，繼電器保護(hù)系統(tǒng)要結(jié)合設(shè)計(jì)要求和實(shí)際情況，根據(jù)電力體系的科技發(fā)展水平實(shí)時(shí)進(jìn)行更新?lián)Q代，使其與科技發(fā)展水平和實(shí)際情況有機(jī)結(jié)合，全程對(duì)接。本文總結(jié)了智能電網(wǎng)環(huán)境下用電保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)用過(guò)程中的一些經(jīng)驗(yàn)和問(wèn)題，并對(duì)其進(jìn)行深入分析與研究，希望能為同行們提供一些參考。

智能電網(wǎng);繼電保護(hù);問(wèn)題

當(dāng)前，智能電網(wǎng)技術(shù)蓬勃發(fā)展，并成為我國(guó)電力事業(yè)重要的組成部分。智能電網(wǎng)在對(duì)電力系統(tǒng)“發(fā)配電、輸變電和用電”方面打破了傳統(tǒng)方式，為電力系統(tǒng)帶來(lái)了顛覆性的變革。它充分利用信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了智能化操控。因此，在這智能電網(wǎng)系統(tǒng)中，對(duì)繼電保護(hù)裝置提出了更高的要求和更加嚴(yán)格的控制及使用標(biāo)準(zhǔn)。

當(dāng)前，我國(guó)電力事業(yè)已經(jīng)邁入了一個(gè)新的臺(tái)階，智能電網(wǎng)中繼電器保護(hù)在電力組網(wǎng)過(guò)程中的的作用顯得尤其重要。諸多企業(yè)在經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展的環(huán)境下，對(duì)電力的需求逐漸增多，要求也越來(lái)越高。電力危機(jī)在個(gè)別大中城市時(shí)有發(fā)生，致使供電企業(yè)面臨重大考驗(yàn)。為分擔(dān)電力企業(yè)負(fù)擔(dān)，緩解供電壓力，電力企業(yè)著眼于電力發(fā)展需要，將智能電網(wǎng)的技術(shù)應(yīng)用于電網(wǎng)工程的開(kāi)發(fā)和建設(shè)中。繼電保護(hù)作為電網(wǎng)系統(tǒng)中關(guān)鍵的用電安全預(yù)防手段和措施，而被廣泛應(yīng)用于電力組網(wǎng)工程建設(shè)當(dāng)中。當(dāng)電網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)突發(fā)故障時(shí)，繼電保護(hù)立即啟動(dòng)對(duì)險(xiǎn)情或問(wèn)題的攔截或阻斷，迅即發(fā)出警報(bào)通知檢修人員進(jìn)行搶修。繼電保護(hù)能夠有效地對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)保護(hù)，防止災(zāi)害的發(fā)生。它既能為供電企業(yè)縮短維修搶修時(shí)間，又能為供、用電企業(yè)供用電安全進(jìn)行故障、險(xiǎn)情預(yù)防和保護(hù)，避免給企業(yè)造成經(jīng)濟(jì)損失或者人身傷害。因此，繼電保護(hù)體系在智能化電網(wǎng)安全運(yùn)行過(guò)程中起到了重要的安全防護(hù)作用，是智能化電網(wǎng)安全運(yùn)行不可缺少的重要體系，是供電部門(mén)不可忽視的重要的安全措施和手段。

近年來(lái)，我國(guó)電力事業(yè)發(fā)展水平處在國(guó)際前列，其智能化組網(wǎng)規(guī)模和能力穩(wěn)居世界第一。智能電網(wǎng)主要由以下四部分組成：一是智能電網(wǎng)系統(tǒng)硬件設(shè)備部分。它是電網(wǎng)系統(tǒng)的物質(zhì)載體，智能電網(wǎng)依靠這一載體作為基礎(chǔ)體系確保智能電網(wǎng)正常運(yùn)行;二是智能電網(wǎng)的軟件系統(tǒng)部分。它是智能電網(wǎng)中的通信、控制和信息化綜合運(yùn)行系統(tǒng)，是智能電網(wǎng)的核心部分，為全網(wǎng)智能化提供技術(shù)支持;三是智能電網(wǎng)服務(wù)體系。它是為用電單位提供智能服務(wù)支持的窗口，是智能化電網(wǎng)高校運(yùn)行的信息管理系統(tǒng);四是智能電網(wǎng)規(guī)范和運(yùn)行機(jī)制體系。它是智能電網(wǎng)規(guī)范和制度管理系統(tǒng)，主要作用是為智能電網(wǎng)系統(tǒng)經(jīng)營(yíng)和運(yùn)行過(guò)程中制定標(biāo)準(zhǔn)、提出要求，實(shí)施獎(jiǎng)勵(lì)或處罰，是智能電網(wǎng)的指揮和管理中心。

（一）超高壓電網(wǎng)互聯(lián)對(duì)繼電保護(hù)方式產(chǎn)生的影響

在智能電網(wǎng)中，超高壓電網(wǎng)互聯(lián)對(duì)繼電保護(hù)的可以通過(guò)提高超高壓式電網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于電網(wǎng)的繼電保護(hù)方式也有相應(yīng)的要求，具體如下：一是在超高壓式電網(wǎng)中出現(xiàn)故障時(shí)，通常情況下是電力諧波數(shù)值過(guò)大，減慢了非周期數(shù)值，電網(wǎng)出現(xiàn)明顯的暫態(tài)。從而導(dǎo)致電網(wǎng)的保護(hù)出現(xiàn)失誤，降低了保護(hù)措施的及時(shí)性和可靠性;二是個(gè)別超高壓電網(wǎng)線(xiàn)路布置過(guò)長(zhǎng)，對(duì)電容、電流保護(hù)功能產(chǎn)生不利影響;三是同塔的多回線(xiàn)路以及雙回線(xiàn)路在出現(xiàn)故障時(shí)，電網(wǎng)參數(shù)偶有不平衡，會(huì)影響到繼電保護(hù)體系正常運(yùn)行;四是繼電保護(hù)對(duì)變壓器保護(hù)時(shí)，諧波含量區(qū)域故障造成保護(hù)困難;五是在繼電保護(hù)對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行保護(hù)時(shí)，智能電網(wǎng)之間會(huì)產(chǎn)生相互作用，對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生影響，導(dǎo)致電網(wǎng)出現(xiàn)故障，造成智能體系計(jì)算差值。

（二）信息化設(shè)備對(duì)智能電網(wǎng)的潛在影響

在智能電網(wǎng)中，智能化電子設(shè)備會(huì)對(duì)電網(wǎng)的故障造成一定影響，從而導(dǎo)致電網(wǎng)故障數(shù)據(jù)分布和特整數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響。比如，F(xiàn)ACTS裝置安裝調(diào)試或運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)對(duì)短路故障的分布和特征數(shù)據(jù)產(chǎn)生明顯計(jì)算偏差;還有，電力系統(tǒng)中的風(fēng)機(jī)設(shè)備出現(xiàn)故障，會(huì)對(duì)風(fēng)電接入產(chǎn)生影響等等。

（三）繼電保護(hù)系統(tǒng)與電網(wǎng)控制系統(tǒng)的配合

在智能電網(wǎng)中，繼電保護(hù)系統(tǒng)要與電網(wǎng)控制系統(tǒng)中的FACTS 裝置、直流電運(yùn)行、風(fēng)電設(shè)備和光伏電站合網(wǎng)等項(xiàng)目中要加強(qiáng)配合。尤其要加強(qiáng)與FACTS裝置的保護(hù)時(shí)繼電保護(hù)系統(tǒng)要密切配合，確保電網(wǎng)安全運(yùn)行。

（一）智能電網(wǎng)體系中繼電保護(hù)系統(tǒng)的數(shù)字化

在智能電網(wǎng)中，將繼電保護(hù)智能化是電網(wǎng)智能化安全運(yùn)行重要管理手段。一是在電網(wǎng)監(jiān)測(cè)、檢測(cè)過(guò)程中實(shí)行數(shù)字化管理，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)中各個(gè)傳感器與數(shù)字化載體進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)、檢測(cè)數(shù)字化;二是實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)信息傳遞數(shù)字化，將電力系統(tǒng)中的通訊信號(hào)通過(guò)數(shù)字化形式進(jìn)行傳輸;三是在光線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中，電網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)可以通過(guò)數(shù)字化進(jìn)行相互間的信息快速傳輸。數(shù)字化的電子互感器的體積變小，絕緣性能出色，信號(hào)傳遞可增加暫態(tài)的性能，更好地降低檢測(cè)數(shù)據(jù)誤差，使互感器準(zhǔn)確性更高。因此，在智能電網(wǎng)中，繼電保護(hù)數(shù)字化可以簡(jiǎn)化繼電保護(hù)功能的操作程序，提高繼電保護(hù)系統(tǒng)效率和安全系數(shù)。

（二）智能電網(wǎng)體系中繼電保護(hù)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化

近年來(lái)，我國(guó)電力事業(yè)發(fā)展迅速，建設(shè)規(guī)模宏大，變電站網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)取得了顯著提升，繼電保護(hù)系統(tǒng)也在變革中實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)管理。在變電站電網(wǎng)系統(tǒng)的統(tǒng)籌規(guī)劃中，繼電保護(hù)系統(tǒng)規(guī)模大幅增加，繼電保護(hù)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化得到充分加強(qiáng)。繼電保護(hù)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化讓了保護(hù)系統(tǒng)中的信息傳遞速度更快、更準(zhǔn)時(shí)、更安全可靠，為檢修人員全天候監(jiān)測(cè)、檢測(cè)提供了方便條件，為運(yùn)行維護(hù)和故障排除節(jié)省了時(shí)間。同時(shí)，數(shù)據(jù)的可靠性明顯提高，為檢修人員排除故障提供了技術(shù)保障，既提高了繼電保護(hù)效率，又能節(jié)省了時(shí)間和人力物力的投入。

（三）智能電網(wǎng)體系中繼電保護(hù)系統(tǒng)的廣域化

回看傳統(tǒng)繼電保護(hù)體系中，我們發(fā)現(xiàn)其基本采用單方向或雙方向的信息搜集方式。通過(guò)技術(shù)更新和換代，在現(xiàn)代的智能化電網(wǎng)系統(tǒng)中采用的是“廣域型繼電保護(hù)”。其技術(shù)特點(diǎn)是，可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)數(shù)據(jù)采集，能夠?qū)ΡＷo(hù)中的問(wèn)題及時(shí)控制和處理。廣域化繼電保護(hù)有三種模式：一是集中式廣域繼電保護(hù)模式;二是分布式廣域繼電保護(hù)模式;三是集中與分布綜合繼電保護(hù)模式。采用廣域化的繼電保護(hù)模式，可以對(duì)電網(wǎng)展開(kāi)全面的檢修，既能適應(yīng)智能電網(wǎng)中運(yùn)行數(shù)據(jù)的變化，又能減少對(duì)整定數(shù)值的依賴(lài)。在當(dāng)前的智能電網(wǎng)中，廣域繼電保護(hù)在WAMS 網(wǎng)絡(luò)也被融入到智能電網(wǎng)的控制系統(tǒng)，強(qiáng)化了繼電保護(hù)性能。廣域繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用對(duì)提高智能電網(wǎng)的保護(hù)體系安全運(yùn)行起到十分重要的作用。

（四）智能電網(wǎng)體系中繼電保護(hù)的自動(dòng)化

傳統(tǒng)電網(wǎng)繼電保護(hù)體系是依靠整定值對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行保護(hù)，其功能和作用受到限制。一是保護(hù)措施不能夠?qū)㈦娋W(wǎng)進(jìn)行全面地保護(hù);二是如果電網(wǎng)系統(tǒng)中的整定值出現(xiàn)差錯(cuò)，那么就會(huì)造成繼電保護(hù)系統(tǒng)的全面失誤，后果嚴(yán)重。因此，在智能電網(wǎng)中，整定值的自動(dòng)化建設(shè)十分必要，這能夠?qū)崿F(xiàn)繼電保護(hù)系統(tǒng)對(duì)智能電網(wǎng)的全方位保護(hù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)信息體系的整合，使繼電保護(hù)系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)實(shí)施及時(shí)可靠的保護(hù)。

綜上所述，在國(guó)家經(jīng)濟(jì)快速穩(wěn)健發(fā)展的形勢(shì)下，國(guó)家電力事業(yè)發(fā)展勢(shì)頭日新月異，電網(wǎng)系統(tǒng)智能化模式是國(guó)家電力事業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的發(fā)展方向。因此，電網(wǎng)系統(tǒng)中的繼電保護(hù)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、廣域化和現(xiàn)代化，必然成為智能電網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中重要手段和發(fā)展模式。只有做好繼電保護(hù)系統(tǒng)的智能化，才能夠?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)的應(yīng)用和發(fā)展提供安全、可靠的保障。

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