智能電網(wǎng)環(huán)境下的繼電保護(hù)研究

劉艷 張居坤

摘要： 隨著我國(guó)綜合實(shí)力的提升，2017年全國(guó)用電總量達(dá)到了6.3萬(wàn)億千瓦時(shí)，巨大的用電需求致使智能電網(wǎng)技術(shù)快速進(jìn)步。作為支撐智能電網(wǎng)的關(guān)鍵性技術(shù)繼電保護(hù)也逐漸吸引到大批目光，本文從繼電保護(hù)技術(shù)開(kāi)始談起，分析了智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護(hù)技術(shù)的改進(jìn)方案，并對(duì)未來(lái)的發(fā)展方向做了一些討論。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng);繼電保護(hù);信息傳輸;發(fā)展

一、 繼電保護(hù)技術(shù)分析

繼電保護(hù)技術(shù)廣泛應(yīng)用在電力系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，包括裝配、調(diào)試、運(yùn)行以及檢修等過(guò)程。理想的繼電保護(hù)裝置可以保護(hù)電路系統(tǒng)正常運(yùn)行，還能夠發(fā)現(xiàn)故障并產(chǎn)生預(yù)警。

1.1 重構(gòu)保護(hù)技術(shù)

重構(gòu)保護(hù)技術(shù)的本質(zhì)就是對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行合理的配置，以平衡它的使用性能和電網(wǎng)的接入要求，從而提升繼電保護(hù)的效果。智能電網(wǎng)隨著國(guó)家物聯(lián)網(wǎng)概念的提出獲得了飛速發(fā)展，繼電保護(hù)也發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，同時(shí)對(duì)繼電保護(hù)裝置本身也提出了更高的要求，智能電網(wǎng)放大的系統(tǒng)以及復(fù)雜的電磁環(huán)境要求繼電保護(hù)系統(tǒng)必須擁有良好抗干擾能力和卓越的適應(yīng)性，以適應(yīng)不同結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式的電網(wǎng)。

1.2 電子傳感技術(shù)

智能電網(wǎng)的一個(gè)比較大的優(yōu)勢(shì)是它具有優(yōu)良的控制性能，可以對(duì)電網(wǎng)內(nèi)部各種智能設(shè)備進(jìn)行通信以及遠(yuǎn)程控制，這有賴(lài)于電子傳感技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用。這一套系統(tǒng)的覆蓋范圍及其寬廣，從發(fā)電廠(chǎng)到用戶(hù)家中，每一個(gè)部分都有電子傳感技術(shù)的身影。在智能電網(wǎng)中，電子傳感技術(shù)可以即時(shí)將電網(wǎng)的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行收集整理，匯總到控制中心，將電網(wǎng)各部分的運(yùn)行狀態(tài)完整地呈現(xiàn)在管理者面前，對(duì)電網(wǎng)的安全運(yùn)行和及時(shí)維修有重要意義。

1.3 廣域保護(hù)技術(shù)

廣域保護(hù)技術(shù)是指將電網(wǎng)分為若干個(gè)子域，把子域當(dāng)作分析的最小單位，采集繼電保護(hù)的各種有效信息，集中分析對(duì)比，判斷電網(wǎng)的運(yùn)行狀況。廣域保護(hù)的最大優(yōu)勢(shì)是可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，將智能電網(wǎng)的安全性提到了一個(gè)新的高度。廣域保護(hù)技術(shù)可以加速繼電保護(hù)的動(dòng)作，減少繼電保護(hù)系統(tǒng)的延遲，保障智能電網(wǎng)的安全運(yùn)行，在故障發(fā)生時(shí)還能夠自動(dòng)診斷并在一定程度上實(shí)現(xiàn)自愈。

二、 智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護(hù)技術(shù)優(yōu)化分析

2.1 加強(qiáng)信息流通

智能電網(wǎng)在發(fā)展中不斷壯大，早已經(jīng)脫離了單純傳輸電力的形象，在生產(chǎn)生活中獲得了更加廣泛的應(yīng)用，這就對(duì)繼電保護(hù)的信息流通提出了更高的要求，需要加強(qiáng)系統(tǒng)內(nèi)外信息傳輸?shù)哪芰?。繼電保護(hù)系統(tǒng)在信息傳輸方面一直是一個(gè)短板，嚴(yán)重制約著智能電網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)有針對(duì)性地加強(qiáng)繼電系統(tǒng)信息流通的能力，同時(shí)需要滿(mǎn)足繼電保護(hù)的工作特性，不能干擾電網(wǎng)的正常運(yùn)行。加強(qiáng)信息流通不僅能夠幫助技術(shù)人員及時(shí)掌握電網(wǎng)的運(yùn)行情況以及繼電保護(hù)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，還能夠推動(dòng)繼電保護(hù)系統(tǒng)互聯(lián)互通，使資源得到最大程度的利用，有助于降低智能電網(wǎng)的建設(shè)成本。

2.2 建立信息處理中心

建立繼電保護(hù)信息處理中心，及時(shí)對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)的信息進(jìn)行處理，從而分析出電網(wǎng)運(yùn)行情況，達(dá)到合理分配資源，保障電網(wǎng)安全的目的。傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)缺乏統(tǒng)一的信息處理中心，電網(wǎng)出現(xiàn)問(wèn)題后技術(shù)人員往往不能及時(shí)掌握相關(guān)情況，接到群眾保修電話(huà)或者遇到檢修才能得知電網(wǎng)某處出現(xiàn)了故障，浪費(fèi)電力不說(shuō)，還可能會(huì)造成人員傷亡，既不安全也不環(huán)保。建立統(tǒng)一信息處理中心，由專(zhuān)業(yè)人員對(duì)各種信息匯總處理，分析出繼電保護(hù)系統(tǒng)的情況，實(shí)時(shí)掌握電網(wǎng)各處的運(yùn)行狀態(tài)，協(xié)調(diào)資源及時(shí)處理故障，保護(hù)智能電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。信息處理中心是智能電網(wǎng)的大腦，負(fù)責(zé)處理信息，調(diào)度資源，也是智能電網(wǎng)的大管家。

三、 智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護(hù)的發(fā)展方向

繼電保護(hù)技術(shù)在智能電網(wǎng)中有著不可替代的作用，科學(xué)合理地使用這項(xiàng)技術(shù)可以有效地解決智能電網(wǎng)中產(chǎn)生的一些問(wèn)題，對(duì)于保障電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行，提高供電質(zhì)量有著重要意義。研究繼電保護(hù)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的發(fā)展方向，有利于我們更好地掌握和使用該技術(shù)，在以后設(shè)計(jì)智能電網(wǎng)時(shí)也能預(yù)留出技術(shù)升級(jí)的空間。

3.1 更加網(wǎng)絡(luò)化

智能電網(wǎng)作為物聯(lián)網(wǎng)一個(gè)重要的組成部分，以后必然會(huì)更加自動(dòng)化和網(wǎng)絡(luò)化，將傳統(tǒng)孤立的繼電保護(hù)信息整合成一個(gè)實(shí)時(shí)更新的數(shù)據(jù)平臺(tái)，供技術(shù)人員查詢(xún)使用，使繼電保護(hù)更好地保障智能電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。我國(guó)移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)居世界前列，無(wú)論是在支付還是在出行方面都深刻影響力我們的生活，該技術(shù)目前已經(jīng)高度成熟，完全可以用于繼電保護(hù)系統(tǒng)上，連接到電網(wǎng)的數(shù)據(jù)平臺(tái)，實(shí)時(shí)共享電網(wǎng)各處信息。網(wǎng)絡(luò)化最大優(yōu)點(diǎn)在于信息傳輸方面，借用網(wǎng)絡(luò)，技術(shù)人員可以及時(shí)與控制中心進(jìn)行溝通，還可以利用專(zhuān)用接口準(zhǔn)確傳輸相關(guān)信息，對(duì)于智能電網(wǎng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的建立和運(yùn)轉(zhuǎn)有著巨大的好處，可以在一定程度上提高電網(wǎng)工作效率。

3.2 自適應(yīng)性更強(qiáng)

自適應(yīng)思想在繼電保護(hù)領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛，但是傳統(tǒng)的繼電自適應(yīng)保護(hù)只能是根據(jù)線(xiàn)路情況被動(dòng)的適應(yīng)，且能夠改變的范圍比較小，局限性強(qiáng)難以滿(mǎn)足智能電網(wǎng)的要求，因此繼電保護(hù)的必然會(huì)向著自適應(yīng)性更強(qiáng)的方向發(fā)展。智能電網(wǎng)環(huán)境下的繼電保護(hù)緊密性、關(guān)聯(lián)性更強(qiáng)，多種設(shè)備形成了一個(gè)有機(jī)的整體，繼電保護(hù)系統(tǒng)可以有效調(diào)控電網(wǎng)各部分，所以它的自適應(yīng)性更加重要，也會(huì)獲得更好的發(fā)展機(jī)會(huì)。

3.3 更加數(shù)字化

數(shù)字化對(duì)信息的傳輸有著革命性的意義，傳統(tǒng)信號(hào)傳輸都是采用模擬信號(hào)，信息會(huì)產(chǎn)生失真情況，在電力系統(tǒng)中一個(gè)信號(hào)失真所產(chǎn)生的影響是難以估計(jì)的。隨著智能電網(wǎng)建設(shè)進(jìn)程不斷加快，信息傳輸實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，智能電網(wǎng)大量使用的高科技設(shè)備所得到的信號(hào)也能夠被完整地采集到，這對(duì)精確分析智能電網(wǎng)的運(yùn)行很有幫助。數(shù)字化不僅在信息傳輸方面有著巨大優(yōu)勢(shì)，還在數(shù)據(jù)采集方面有著天然的優(yōu)勢(shì)，傳統(tǒng)的傳感器采集數(shù)據(jù)非常容易產(chǎn)生各種誤差，而是用數(shù)字化技術(shù)采集數(shù)據(jù)可以避免掉外界因素的干擾，準(zhǔn)確采集到所需數(shù)據(jù)。準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)是科學(xué)決策的前提，采集到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)并且無(wú)損傳輸?shù)綌?shù)據(jù)分析中心，這是技術(shù)人員得出正確結(jié)論的基礎(chǔ)，是電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行不可或缺的一個(gè)環(huán)節(jié)。

3.4 全面廣域化

廣域保護(hù)是最近年興起的一個(gè)研究熱點(diǎn)，最大的特點(diǎn)是能夠?qū)Χ鄠€(gè)信息點(diǎn)、多種數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，能夠得到全面的信息。廣域保護(hù)采用分布與集中的思想，可以提高故障檢測(cè)效率，增強(qiáng)繼電保護(hù)能力，對(duì)多種電力系統(tǒng)均有較強(qiáng)的適應(yīng)性。廣域保護(hù)技術(shù)還可以使繼電保護(hù)設(shè)備對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的依賴(lài)降低，從而使繼電保護(hù)系統(tǒng)的適應(yīng)性增強(qiáng)，可靠性增加。

3.5 輸電更加靈活

智能電網(wǎng)中使用了許多先進(jìn)的設(shè)備，能夠?qū)旊娺^(guò)程進(jìn)行精確調(diào)控，能夠達(dá)到靈活控制輸電系統(tǒng)的目的，使智能電網(wǎng)更加高效運(yùn)行。此外，我國(guó)交直流輸電技術(shù)也取得了非常大的突破，在國(guó)際上我國(guó)特高壓輸電技術(shù)一直是領(lǐng)先的。智能家具的概念正處于從理想走到現(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵階段，未來(lái)智能家具肯定會(huì)大規(guī)模出現(xiàn)在我們身邊，這對(duì)供電系統(tǒng)提出新的要求，因?yàn)槿绱舜笠?guī)模的智能家具所需要的電量也是不容小覷的，而且它們需要充電的時(shí)間段也不是恒定的。

四、 結(jié)束語(yǔ)

智能電網(wǎng)的出現(xiàn)對(duì)我國(guó)電力系統(tǒng)是一次巨大的創(chuàng)新，為我國(guó)電網(wǎng)未來(lái)的發(fā)展指明了方向。繼電保護(hù)是智能電網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)，重構(gòu)技術(shù)、電子傳感技術(shù)以及廣域保護(hù)保護(hù)技術(shù)是繼電保護(hù)在智能電網(wǎng)環(huán)境下發(fā)展的新技術(shù)，為智能電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化作為繼電保護(hù)的發(fā)展方向也需要重點(diǎn)關(guān)注。

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