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

蓋士炎

【摘 ?要】近年來，隨著我國電力行業(yè)的不斷發(fā)展，智能電網(wǎng)建設(shè)也加快了發(fā)展步伐，這對(duì)繼電保護(hù)提出了較高的要求，繼電保護(hù)技術(shù)只有不斷適應(yīng)目前的智能電網(wǎng)發(fā)展，才可以不斷發(fā)揮在電網(wǎng)運(yùn)行中的保護(hù)作用，所以，加強(qiáng)智能電網(wǎng)環(huán)境下的繼電保護(hù)技術(shù)十分重要。本文就對(duì)智能電網(wǎng)背景下繼電保護(hù)中的問題進(jìn)行分析，同時(shí)提出有效的改進(jìn)對(duì)策。

【關(guān)鍵詞】智能電網(wǎng);繼電保護(hù);問題;對(duì)策

在我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過程中，各個(gè)領(lǐng)域?qū)﹄娏\(yùn)行系統(tǒng)提出了更高的要求。同時(shí)，依照當(dāng)前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及通信信息技術(shù)的不斷發(fā)展，智能電網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生，在當(dāng)前電力系統(tǒng)運(yùn)行中得到了廣泛應(yīng)用。此外，為了能夠更好地發(fā)揮智能電網(wǎng)自身優(yōu)勢(shì)，當(dāng)前繼電保護(hù)工作人員則需要將智能電網(wǎng)工作的重點(diǎn)放在繼電保護(hù)系統(tǒng)裝置創(chuàng)新上來，并從源頭不斷提升智能電網(wǎng)背景下繼電保護(hù)裝置系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)智能用電服務(wù)的推廣增加了電網(wǎng)與用戶之間的雙向互動(dòng)，電能消費(fèi)方式出現(xiàn)了轉(zhuǎn)變。

1、當(dāng)前我國智能電網(wǎng)建設(shè)所遇到的難題

1.1電網(wǎng)范圍廣、規(guī)模大

電網(wǎng)系統(tǒng)的覆蓋范圍和建設(shè)規(guī)模在很大程度上影響了智能電網(wǎng)的建設(shè)。這與我國的地理環(huán)境和氣候有關(guān)，從整體上來說我國的負(fù)荷與能源呈逆向分布，如水力、煤炭以及風(fēng)能等。這些資源集中分布在北部和西部，地理上的客觀因素決定了電能的輸送方式要通過交直流混合、超/特高壓與遠(yuǎn)距離傳統(tǒng)等方式進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)能源的合理應(yīng)用于優(yōu)化配置。而這些輸電方式在具體的實(shí)施過程中可能存在潛在威脅和安全隱患。同時(shí)，電網(wǎng)規(guī)模大說明電能的傳輸容量大，公共線路的利用率高，容易使交直流線路的繼電保護(hù)受到影響。

1.2配電網(wǎng)發(fā)展的滯后問題

電力供應(yīng)單向消費(fèi)模式常會(huì)致使電網(wǎng)與用戶之間出現(xiàn)缺乏互動(dòng)的現(xiàn)象，從而致使負(fù)荷“峰谷”出現(xiàn)差額大的現(xiàn)象，階段性的用電負(fù)荷率也較低。同時(shí)想要降低投資金額和節(jié)約能源，以及提升用電的效率就需要強(qiáng)化智能電網(wǎng)系統(tǒng)。增強(qiáng)用戶和電網(wǎng)之間的互動(dòng)，并調(diào)動(dòng)用戶的積極性。電網(wǎng)系統(tǒng)則需要不斷滿足用戶對(duì)于送電能力的反饋，配網(wǎng)則需要對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行一定的調(diào)整，特別是在多種可再生能源（光伏、風(fēng)能、垃圾、淤泥等）不斷引入網(wǎng)內(nèi)的現(xiàn)狀下，增強(qiáng)用戶終端輸電入網(wǎng)的繼電保護(hù)設(shè)備的性能與功能，切實(shí)為負(fù)荷—電源交互提供安全有力的保障。

1.3新能源電力發(fā)展的規(guī)?；?/p>

近年來，我國的新能源正逐漸被應(yīng)用于電力系統(tǒng)中，從現(xiàn)實(shí)角度來看，新能源電力的發(fā)展是為了更好地優(yōu)化能源的供應(yīng)結(jié)構(gòu)，降低電力系統(tǒng)消耗煤炭等不可再生能源。太陽能、潮汐能等新能源與電力負(fù)荷呈逆向分布關(guān)系，決定了其要主要通過規(guī)模化的發(fā)展方式接入到電網(wǎng)中被利用。但在實(shí)際運(yùn)行中，新能源電力的隨機(jī)性、間斷性使得其顯得有些不可靠，可調(diào)度性也不高，當(dāng)電網(wǎng)承載力不夠時(shí)，其穩(wěn)定性和安全性也隨之下降。并且，新能源電力在并網(wǎng)過程中，線路中的電流會(huì)發(fā)生很大的改變，影響了電網(wǎng)系統(tǒng)的有功功率與無功功率的分布，從而增加了電力系統(tǒng)控制的難度。

2、智能電網(wǎng)環(huán)境下的繼電保護(hù)問題對(duì)策

2.1構(gòu)建繼電保護(hù)信息平臺(tái)

信息平臺(tái)能夠快速地收集智能電網(wǎng)環(huán)境的運(yùn)行狀態(tài)與數(shù)據(jù)，其中最主要的是為信息提供平臺(tái)。在智能電網(wǎng)環(huán)境下，應(yīng)圍繞動(dòng)態(tài)監(jiān)控開展繼電保護(hù)平臺(tái)的建構(gòu)，促進(jìn)繼電保護(hù)的發(fā)展速度，達(dá)到繼電保護(hù)與智能電網(wǎng)同步發(fā)展的目的。因此，改善我國智能電網(wǎng)環(huán)境下的繼電保護(hù)能力首先應(yīng)完善我國繼電保護(hù)信息平臺(tái)。

2.2強(qiáng)化繼電保護(hù)信息的傳輸

隨著智能電網(wǎng)的建設(shè)的普及，繼電保護(hù)信息的傳輸壓力也越來越大，因此在繼電保護(hù)的未來發(fā)展中，強(qiáng)化信息傳輸能力無疑是重要的。通過強(qiáng)化信息傳輸能力來完成繼電保護(hù)的分層分級(jí)，這不僅可以為智能電網(wǎng)提供優(yōu)質(zhì)的保護(hù)，同時(shí)也能提高繼電保護(hù)的信息傳輸效率。因此強(qiáng)化繼電保護(hù)信息的傳輸能力是滿足智能電網(wǎng)需求的必要手段。

2.3完善繼電保護(hù)系統(tǒng)

首先，可以將智能傳感器應(yīng)用于繼電保護(hù)系統(tǒng)中，這樣能夠發(fā)揮傳感器的優(yōu)勢(shì)，在獲取更多的設(shè)備運(yùn)行信息的同時(shí)，將設(shè)備運(yùn)行參數(shù)轉(zhuǎn)換為繼電保護(hù)實(shí)現(xiàn)的重要依據(jù)，通過這樣的方式可以保障繼電保護(hù)系統(tǒng)的動(dòng)作執(zhí)行的可靠性。然而在智能電網(wǎng)設(shè)備的外部接線的運(yùn)行過程中，自然環(huán)境的影響是不可避免的，如風(fēng)霜等天氣是極易引起接線振動(dòng)等問題的。因此，在設(shè)備是否發(fā)生故障的環(huán)節(jié)中，不能只依靠單一指標(biāo)，而應(yīng)該綜合分析全部設(shè)備的震動(dòng)特征。為了做到綜合的分析，可以將變壓器中的震動(dòng)傳感器的非正常振動(dòng)作為發(fā)生錯(cuò)誤的信號(hào)，從而進(jìn)行是否發(fā)生故障的判斷。同時(shí)也應(yīng)大量應(yīng)用人工智能分析系統(tǒng)，將溫度、濕度等參數(shù)也列為參考指標(biāo)。

3、智能電網(wǎng)環(huán)境下給繼電保護(hù)帶來的改變與發(fā)展

3.1數(shù)字化發(fā)展趨勢(shì)

可以說數(shù)字化發(fā)展，是目前智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護(hù)所顯示出的最大特點(diǎn)，具體表現(xiàn)在：測(cè)量手段的數(shù)字化、信息傳輸?shù)臄?shù)字化。其中，通過數(shù)字接口與電子互感器能夠?qū)崿F(xiàn)測(cè)量手段的數(shù)字化;而通過光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)字信息則可以實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)臄?shù)字化。尤其是電子互感器的體積往往較小且絕緣能力較好，因此，充分利用光電轉(zhuǎn)換器對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行情況進(jìn)行測(cè)量，不行能夠拓寬電網(wǎng)信號(hào)的傳輸頻帶，還能夠增強(qiáng)暫態(tài)性能，消除在互感器測(cè)量上的誤差，提高了測(cè)量準(zhǔn)確性，降低互感器故障的發(fā)生率。所以，在繼電保護(hù)的未來發(fā)展中，還應(yīng)該充分利用數(shù)字化傳感器，去進(jìn)一步精簡繼電保護(hù)裝置的輔助功能，提高繼電保護(hù)水平，從而使繼電保護(hù)系統(tǒng)能夠與智能電網(wǎng)進(jìn)行最佳配合。

3.2網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展趨勢(shì)

伴隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)在智能變電站中的普及應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展勢(shì)必會(huì)成為未來智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護(hù)不可逆轉(zhuǎn)的重要趨勢(shì)之一。尤其是伴隨著網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展進(jìn)程的逐步深化與完善，更是大大地提高了繼電保護(hù)水平。一方面，促進(jìn)了智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護(hù)工作的信息共享，從而使變電站的所有設(shè)備都能夠緊密地聯(lián)系在一起，擴(kuò)大繼電保護(hù)范圍;另一方面，促進(jìn)了智能變電站的信息傳遞，使信息傳遞變得更為準(zhǔn)確、及時(shí)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)智能電網(wǎng)的全方位監(jiān)控，有效提高智能電網(wǎng)運(yùn)行的準(zhǔn)確性與運(yùn)行效率。

3.3整定自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)

我們都知道，在傳統(tǒng)電網(wǎng)中，繼電保護(hù)系統(tǒng)針的多半是被保護(hù)線路，因此其保護(hù)范圍也往往較小，且具有一定的局限性。也就造成了在保護(hù)定值上也存在著一定的偏差，導(dǎo)致繼電保護(hù)的不足以及缺陷。所以，如何讓智能電網(wǎng)環(huán)境下的繼電保護(hù)工作對(duì)整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)所有的電力設(shè)備、被保護(hù)線路緊密地連接在一起，對(duì)其進(jìn)行有效的整體保護(hù)則成為未來繼電保護(hù)發(fā)展的重要趨勢(shì)。而要想做到這點(diǎn)，必須整合電網(wǎng)系統(tǒng)中各部分的運(yùn)行信息，對(duì)繼電保護(hù)范圍進(jìn)行擴(kuò)大，實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的分布協(xié)同，從而對(duì)繼電保護(hù)的實(shí)時(shí)性與準(zhǔn)確性進(jìn)行有效地提高，從而走向整定自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)。

3.4輸電靈活化趨勢(shì)

可以說輸電效率的大大提高，對(duì)整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)控制上的靈活、有效都是智能電網(wǎng)智能化發(fā)展的重要體現(xiàn)。而能夠做到此點(diǎn)的根本原因則在于靜止無功補(bǔ)償器、電能質(zhì)量控制裝置在智能電網(wǎng)中應(yīng)用，從而對(duì)電能質(zhì)量、系統(tǒng)潮流做到有效地控制。同時(shí)，在我國電網(wǎng)中交、直流混合輸電技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，電力電子元件的應(yīng)用，也在很大程度上提高了輸電靈活性，給智能電網(wǎng)環(huán)境下的繼電保護(hù)工作帶來了巨大的革新與良好的發(fā)展。

4、結(jié)束語

隨著電力行業(yè)的不斷發(fā)展，智能電網(wǎng)建設(shè)已經(jīng)成為必然趨勢(shì)，而且其建設(shè)步伐和深度也將越來越快，為了適應(yīng)智能電網(wǎng)的發(fā)展，繼電保護(hù)技術(shù)也要進(jìn)行一系列的技術(shù)革新，滿足智能電網(wǎng)的運(yùn)行需求，保證繼電保護(hù)裝置在智能電網(wǎng)中能夠發(fā)揮出相應(yīng)的保護(hù)作用，并且不斷推動(dòng)智能電網(wǎng)的建設(shè)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙德芬.淺析繼電保護(hù)在智能電網(wǎng)應(yīng)用發(fā)展中的點(diǎn)點(diǎn)見解[J].中國科技博覽，2016（4）.

（作者單位：國網(wǎng)盤錦供電公司）