智能電網(wǎng)下的繼電保護(hù)新技術(shù)探微

鞏學(xué)玲，邵春濤

（1.國(guó)網(wǎng)山東省電力公司威海供電公司，山東威海 264200；2.華能威海發(fā)電有限公司，山東威海 264200）

智能電網(wǎng)是智能電網(wǎng)電力、信息、業(yè)務(wù)等項(xiàng)目的匯集中心，也是國(guó)家智能電網(wǎng)建設(shè)的重要內(nèi)容和現(xiàn)代化變電技術(shù)發(fā)展的方向。智能電網(wǎng)體現(xiàn)出高可靠性、高集成度、信息數(shù)字化、通信網(wǎng)絡(luò)化以及資源共享化的使用特點(diǎn)，能夠幫助工作人員實(shí)現(xiàn)相關(guān)信息的采集測(cè)量以及現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)監(jiān)控等功能，其智能化的設(shè)計(jì)還能夠?qū)崟r(shí)調(diào)節(jié)電網(wǎng)數(shù)據(jù)，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行情況進(jìn)行在線分析等。國(guó)內(nèi)的智能變電站都以DL/T860為標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)用了光纖網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)傳遞，取代了傳統(tǒng)的二次電纜傳輸方式，這樣的設(shè)計(jì)雖然能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)數(shù)據(jù)的信息化，但同時(shí)也產(chǎn)生了較大的安全風(fēng)險(xiǎn)。比如在檢修過(guò)程中，如果出現(xiàn)安全措施不合規(guī)范或檢修操作順序錯(cuò)誤的情況，很容易造成嚴(yán)重的電網(wǎng)事故。因此，為了保證智能電網(wǎng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行，技術(shù)人員與電力企業(yè)應(yīng)該不斷探尋繼電保護(hù)新技術(shù)，滿足智能電網(wǎng)發(fā)展的需求，為人們提供更加高質(zhì)量的供電服務(wù)，促進(jìn)我國(guó)電力行業(yè)的發(fā)展。

1 智能電網(wǎng)繼電保護(hù)的相關(guān)概念介紹

1.1 智能電網(wǎng)應(yīng)用特征

就目前的情況來(lái)看，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)用電量持續(xù)增加，政府不斷擴(kuò)張電網(wǎng)的建設(shè)規(guī)模，但是從智能電網(wǎng)的整體建設(shè)情況來(lái)看，我國(guó)當(dāng)前智能電網(wǎng)的建設(shè)與推行仍然處于發(fā)展的初級(jí)階段，其相關(guān)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)與使用規(guī)范都在逐步地完善與制定中。隨著我國(guó)技術(shù)人員的不斷研究，我國(guó)在智能電網(wǎng)發(fā)展以及運(yùn)行方面已經(jīng)取得了技術(shù)性突破，同時(shí)還顯示出較為廣闊的發(fā)展前景。如果從智能電網(wǎng)的未來(lái)發(fā)展規(guī)劃角度來(lái)分析，智能電網(wǎng)的未來(lái)發(fā)展特點(diǎn)能夠用以下幾點(diǎn)進(jìn)行概括。（1）是智能電網(wǎng)具有超強(qiáng)的抗干擾能力，能夠?qū)ν饨绲牟涣加绊戇M(jìn)行防御，技術(shù)人員在進(jìn)行智能電網(wǎng)建設(shè)時(shí)還會(huì)增加一些傳感設(shè)施，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)外部情況的持續(xù)觀察，一旦電網(wǎng)系統(tǒng)受到影響或干擾就會(huì)自動(dòng)報(bào)警，進(jìn)而將干擾的影響降至最低。（2）智能電網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)在線，同時(shí)還具備連續(xù)安全評(píng)估與分析的能力。如果電網(wǎng)出現(xiàn)了故障，智能系統(tǒng)還能夠自動(dòng)對(duì)故障進(jìn)行定位與診斷，在技術(shù)允許的范圍內(nèi)還能夠完成故障的診斷與隔離，進(jìn)而促進(jìn)電力系統(tǒng)的自動(dòng)恢復(fù)。（3）與普通的電網(wǎng)相比，智能電網(wǎng)還具有較強(qiáng)的兼容性，不僅能夠適用于可再生能源的合理介入，同時(shí)還能夠適應(yīng)分布式電源以及微電網(wǎng)的接入，這樣就能夠促進(jìn)用戶之間的溝通與交流，進(jìn)而滿足用電者的實(shí)際需求，提高供電服務(wù)的質(zhì)量。此外，智能電網(wǎng)還具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，能夠合理配置電力資源，進(jìn)而提高電力資源的利用率，降低電能的損耗。

1.2 智能電網(wǎng)繼電保護(hù)的組成

與傳統(tǒng)的電網(wǎng)形式相比，智能電網(wǎng)在發(fā)電方法以及供電形式方面都存在較大的差異，同時(shí)其繼電保護(hù)裝置也不同。隨著智能電網(wǎng)的不斷發(fā)展，其對(duì)應(yīng)的繼電保護(hù)裝置與技術(shù)也應(yīng)該隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展而更新，不斷提升其技術(shù)性，并充分利用信息技術(shù)，將網(wǎng)絡(luò)信息導(dǎo)入管理系統(tǒng)中去，這樣才能夠促進(jìn)電力行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。此外，智能電網(wǎng)的繼電保護(hù)裝置還需依附于傳感器才能發(fā)揮作用，只有將電網(wǎng)設(shè)備處于監(jiān)控運(yùn)行的狀態(tài)中，才能實(shí)現(xiàn)智能控制系統(tǒng)對(duì)信息的高效處理。最后，智能電網(wǎng)繼電保護(hù)還能有效屏蔽外界干擾因素，同時(shí)還具有緊急故障應(yīng)急裝置，即使電網(wǎng)出現(xiàn)了大型的停電故障，用戶的用電系統(tǒng)也能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

1.3 智能電網(wǎng)繼電保護(hù)的要求

我國(guó)智能電網(wǎng)的不斷發(fā)展推動(dòng)了繼電保護(hù)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，繼電保護(hù)技術(shù)已能夠適用于多種電力系統(tǒng)以及裝置的保護(hù)，有效地保障了我國(guó)技術(shù)人員的安全。此外，由于智能電網(wǎng)本身具有較強(qiáng)的自愈性，這就促使智能電網(wǎng)成為我國(guó)電力建設(shè)工作中極為重要的一部分。在智能電網(wǎng)不斷推廣與運(yùn)用的今天，技術(shù)人員更加應(yīng)該完善智能電網(wǎng)的自動(dòng)化故障維修與診斷功能，防止嚴(yán)重故障的情況，保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行。

2 智能電網(wǎng)繼電保護(hù)存在的問(wèn)題

2.1 大電網(wǎng)問(wèn)題

所謂的大電網(wǎng)問(wèn)題是指當(dāng)前我國(guó)電力資源以及電力負(fù)荷情況在整體上呈現(xiàn)出一種逆向分布的態(tài)勢(shì)，我國(guó)主要的電力資源基本上分布在我國(guó)的西北部，其能源種類較為豐富，如煤礦資源、水力資源及風(fēng)能資源等。然而我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展較為快速的城市一般分布在我國(guó)的南部以及沿海地區(qū)，兩者之間的地域距離非常遠(yuǎn)，凸顯了我國(guó)電力分布形式的特殊性。為了改善當(dāng)前的這種大電網(wǎng)問(wèn)題，滿足大部分地區(qū)的用電需求，國(guó)家通過(guò)超高壓、特高壓以及遠(yuǎn)距離等不同的輸電形式進(jìn)行資源的合理配置與優(yōu)化。然而隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，社會(huì)的用電負(fù)荷不斷增加，我國(guó)電網(wǎng)的模式與結(jié)構(gòu)也越來(lái)越復(fù)雜，在這樣的情況下，我國(guó)電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行壓力也逐漸增加，在這個(gè)過(guò)程中更是產(chǎn)生了較大的電力運(yùn)輸安全隱患。因此，技術(shù)人員應(yīng)該對(duì)智能電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置與新技術(shù)進(jìn)行研究，不斷提高電網(wǎng)運(yùn)輸?shù)姆€(wěn)定性與安全性，早日改善我國(guó)大電網(wǎng)的問(wèn)題。

2.2 設(shè)施裝備不夠完善

在智能電網(wǎng)繼電保護(hù)工作中，設(shè)備裝置的完善對(duì)于繼電保護(hù)工作的完成效果具有重要的意義，隨著我國(guó)智能電網(wǎng)繼電保護(hù)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，其配套的設(shè)施裝備也在不斷地發(fā)展。同時(shí)，電力企業(yè)以及供電單位還應(yīng)該將我國(guó)智能電網(wǎng)的運(yùn)作環(huán)境與繼電保護(hù)的運(yùn)行狀態(tài)相結(jié)合，不斷完善設(shè)施設(shè)備，優(yōu)化整個(gè)繼電保護(hù)系統(tǒng)的功能。由于智能電網(wǎng)對(duì)繼電保護(hù)的要求更高一些，因此在進(jìn)行裝置裝備選購(gòu)時(shí)也應(yīng)該提高對(duì)其質(zhì)量的要求，不斷完善和優(yōu)化繼電保護(hù)裝置設(shè)備。如果在智能電網(wǎng)發(fā)展的過(guò)程中，其繼電保護(hù)的技術(shù)與設(shè)備沒(méi)有進(jìn)行實(shí)時(shí)地更新，就會(huì)限制繼電保護(hù)設(shè)備的功能，進(jìn)而影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2.3 配電網(wǎng)發(fā)展滯后

就目前的情況來(lái)看，我國(guó)采取的電力供應(yīng)方式一般都是單向消費(fèi)管理模式，這樣一來(lái)，電力企業(yè)與用戶之間就會(huì)缺乏足夠的互動(dòng)，相互之間的溝通交流變少，信息傳播與反應(yīng)都變得滯后，同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致負(fù)荷峰谷的差額變大，最終導(dǎo)致階段性的用電效率降低。供電企業(yè)如果想要在提升用電效率的同時(shí)降低自身的經(jīng)營(yíng)成本，就應(yīng)該從用戶角度入手，不斷優(yōu)化電網(wǎng)系統(tǒng)裝置，盡可能增加與用戶之間的互動(dòng)與溝通。智能電網(wǎng)技術(shù)的首要任務(wù)就是滿足用戶用電的個(gè)性化需求，與其相對(duì)應(yīng)的配網(wǎng)則是應(yīng)該通過(guò)繼電保護(hù)技術(shù)的靈活調(diào)整，有效應(yīng)對(duì)當(dāng)前多種可再生資源涌入網(wǎng)內(nèi)的情況，進(jìn)而保障實(shí)現(xiàn)用戶終端輸電入網(wǎng)繼電保護(hù)設(shè)備功能以及性能的強(qiáng)化，同時(shí)保障電源交互的穩(wěn)定性與安全性。

3 智能電網(wǎng)下的繼電保護(hù)新技術(shù)分析

3.1 超高壓交直流混輸技術(shù)

超高壓交直流混輸技術(shù)在應(yīng)用的過(guò)程中體現(xiàn)出了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在促進(jìn)我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)的同時(shí)還能夠優(yōu)化和完善我國(guó)現(xiàn)有的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，同時(shí)也對(duì)相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置提出了更高的要求。該技術(shù)的使用能夠凸顯出電網(wǎng)系統(tǒng)的故障特點(diǎn)，在顯示出諧波分量快速增長(zhǎng)的同時(shí)，也對(duì)繼電保護(hù)互感器的性能提出了更高的要求，使用該技術(shù)能夠及時(shí)處理智能電網(wǎng)中有關(guān)諧波分量和濾波的相關(guān)問(wèn)題。要想解決以上問(wèn)題，首先，技術(shù)人員應(yīng)該對(duì)勵(lì)磁涌流和變壓器故障電流進(jìn)行區(qū)分，同時(shí)能夠使用制動(dòng)的方法有效解決故障問(wèn)題。此技術(shù)的應(yīng)用不僅能夠解決交直流混輸暫態(tài)性問(wèn)題，還能夠解決串聯(lián)補(bǔ)償問(wèn)題以及零序互感問(wèn)題。因此，該技術(shù)的廣泛應(yīng)用能夠保障電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，提高安全運(yùn)行的效率，提升繼電保護(hù)的水平。

3.2 智能傳感技術(shù)

智能傳感技術(shù)在繼電保護(hù)的實(shí)際應(yīng)用中能夠快速獲取繼電保護(hù)信息，同時(shí)發(fā)揮出繼電保護(hù)的功能。比如，當(dāng)技術(shù)人員在保護(hù)智能電網(wǎng)中變壓器時(shí)，首先可以在變壓器側(cè)安裝智振動(dòng)傳感器、溫度傳感器以及流量傳感器等智能傳感裝置，同時(shí)與信息平臺(tái)相連接，這樣就能夠充分發(fā)揮系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和控制作用，實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)。技術(shù)人員能夠通過(guò)智能傳感器對(duì)電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，進(jìn)而了解設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，最后通過(guò)綜合判斷不同信息進(jìn)行故障處理，這樣就能夠降低外部因素對(duì)電力系統(tǒng)的影響，進(jìn)而保障電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3.3 可再生清潔能源并網(wǎng)技術(shù)

可再生清潔能源并網(wǎng)技術(shù)也是一種創(chuàng)新型繼電保護(hù)技術(shù)，能夠?qū)⑶鍧嵞茉匆氲诫娋W(wǎng)建設(shè)中，隨著社會(huì)與時(shí)代的發(fā)展，人們的環(huán)境保護(hù)意識(shí)逐漸提升，這也成為了當(dāng)前智能電網(wǎng)發(fā)展的一大趨勢(shì)。但是就目前的情況來(lái)看，可再生清潔能源的開(kāi)發(fā)技術(shù)還不夠成熟，在運(yùn)用的過(guò)程中還存在一些故障問(wèn)題有待解決。對(duì)此，技術(shù)人員還應(yīng)該不斷推進(jìn)繼電保護(hù)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，不斷尋求繼電保護(hù)問(wèn)題的解決方法，完善新能源電力技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)以及設(shè)備的監(jiān)測(cè)與控制。

4 智能電網(wǎng)下的繼電保護(hù)措施分析

智能電網(wǎng)的建設(shè)過(guò)程中充分運(yùn)用了計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、傳感測(cè)量技術(shù)以及在線監(jiān)測(cè)技術(shù)等高新技術(shù)，能夠有效實(shí)現(xiàn)變電站的智能化、自動(dòng)化和高集成化，這就是普通變電站與智能變電站之間最大的區(qū)別。因此在智能變電站的保護(hù)線路設(shè)計(jì)方面主要采用電子式互感器和傳統(tǒng)互感器相結(jié)合的方法進(jìn)行線路保護(hù)。其中的電子互感器本身是一種傳感裝置，與普通傳感器相比，電子互感器中運(yùn)用了大量的先進(jìn)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電力傳輸路線中電流與電壓的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并及時(shí)采取信息。主變安全保護(hù)措施和線路安全保護(hù)措施的重合點(diǎn)在于它們都需要相同的設(shè)備，即電子互感器和傳統(tǒng)互感器，但在主變保護(hù)的過(guò)程中還需要額外進(jìn)行檢修校驗(yàn)和某側(cè)合并單元缺陷。智能變電站繼電保護(hù)的工作原理其實(shí)就是通過(guò)縮短與被保護(hù)設(shè)備的距離，最終實(shí)現(xiàn)就地化布置保護(hù)。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，作為智能電網(wǎng)運(yùn)行工作中的重要環(huán)節(jié)，技術(shù)人員應(yīng)該不斷完善和推進(jìn)繼電保護(hù)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行，進(jìn)而為人們提供高質(zhì)量的供電服務(wù)，促進(jìn)我國(guó)電力行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。