智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護面臨的問題和機遇探討

董默

摘要：對于電力系統(tǒng)來說，繼電保護是其安全穩(wěn)定運行的重要保障，和以往的電網(wǎng)進行比較，智能電網(wǎng)對繼電保護的安全可靠性提出了更高的要求，在文章中，筆者將根據(jù)智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護的意義和智能電網(wǎng)的發(fā)展進程，分析并探討智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護的一系列問題。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng);繼電保護;發(fā)展進程

在復(fù)雜電網(wǎng)環(huán)境下，重新審視傳統(tǒng)繼電保護所存在的問題，探討如何能夠快速的發(fā)現(xiàn)與隔離故障、簡化保護原理的整體計算過程和配置方案，是保障電網(wǎng)安穩(wěn)運行的重要內(nèi)容。我們應(yīng)該意識到，未來智能電網(wǎng)要實現(xiàn)的主要自愈功能，主要體現(xiàn)在故障的快速定位與隔離、系統(tǒng)運行方式更新后的保護在線自適應(yīng)。智能電網(wǎng)建設(shè)背景下的繼電保護所面臨的問題和機遇才是我們應(yīng)該研究的重點。

1我國智能電網(wǎng)建設(shè)中面臨的問題

近年來，智能電網(wǎng)在政策鼓勵和社會需求的雙重推動下得到了大力的發(fā)展，尤其在超特高壓電網(wǎng)投運、大規(guī)模新能源并網(wǎng)和智能配用電方面表現(xiàn)尤為突出，與此同時智能電網(wǎng)建設(shè)也面臨著一系列有待解決的問題。

1.1 大電網(wǎng)問題

何為“大電網(wǎng)”，由于我國能源與負荷呈逆向分布的態(tài)勢，煤炭、水力和風(fēng)能等能源型城市主要分布在西部和北部地區(qū)，但是用電負荷卻集中在中、東部地區(qū)以及我國的南部沿海地區(qū)，中間相隔上千公里，這是我國特殊的電網(wǎng)分布情況，從客觀上為了滿足需求，需要采取遠距離、交直流混合、超/特高壓的輸電方式才能實現(xiàn)能源資源的優(yōu)化配置。但是隨著電網(wǎng)規(guī)模日益復(fù)雜，電力系統(tǒng)越龐大，其安全問題也就成為重大隱患。由于電力系統(tǒng)越龐大，事故發(fā)生概率就越高，而且大型互聯(lián)電力系統(tǒng)在增強輸電能力的同時也會激生由局部擾動衍生為全局故障的潛在威脅，直流輸電傳輸容量大，線路走廊利用率高，社會綜合效益突出，但交直流系統(tǒng)的相互作用也會給交直流線路的控制和繼電保護造成影響，需要加以考慮。

1.2新能源電力的互補電源問題

我國總體上缺少像水電站和燃氣電站這種能與新能源電力互補的可快速調(diào)節(jié)的電源。由于新能源電力穩(wěn)定性差波動性大、難以穩(wěn)定輸出，再加上缺少足夠的就地互補電源，就會引起已建成的新能源裝機無法充分并網(wǎng)以及風(fēng)電棄風(fēng)這類現(xiàn)象;其次，新能源的接入會造成設(shè)備老化加快，因為發(fā)電煤耗增加為了達到電力供需平衡，燃煤機組需要頻繁調(diào)整出力。此外新能源電力并網(wǎng)造成的系統(tǒng)調(diào)峰容量下降還會降低電網(wǎng)安全裕度。因此新能源電力的就地平衡問題要及時解決，要根據(jù)實際條件，積極探索風(fēng)、光、水、氣、火、儲組合的優(yōu)化互補方案，以減少波動性輸出對整個系統(tǒng)的影響。

1.3 配電網(wǎng)發(fā)展的滯后問題

配電網(wǎng)是一個直接面向用戶，保證供電質(zhì)量、提高運行效率的重要環(huán)節(jié)。我國長期以來采用單向的電力供應(yīng)消費模式，導(dǎo)致電網(wǎng)和用戶之間缺乏有效互動，造成了負荷“峰谷”差額大，用電負荷率低的不利影響。提升輸電效率，降低電力投資，節(jié)約社會資源的有效方式就是建設(shè)智能配用電系統(tǒng)，加強電網(wǎng)與用戶的雙向互動聯(lián)系，調(diào)動用戶積極性。此外，配電網(wǎng)應(yīng)該具有滿足用戶向電網(wǎng)反向送電的能力，以滿足大量分布式電源接入后，應(yīng)對配電網(wǎng)由單電源模式向多電源模式的轉(zhuǎn)變，配網(wǎng)保護及控制技術(shù)也要進行相應(yīng)調(diào)整。

2智能電網(wǎng)建設(shè)給繼電保護帶來機遇

不能忽視智能電網(wǎng)的發(fā)展，為新型繼電保護的研究應(yīng)用提供了平臺。在信息采集方面，自1996年起我國開始構(gòu)建實時動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，截止目前我國所有500kV變電站和大部分220kV的變電站都安裝了同步相量測量單元（PMU），并且廣域測量系統(tǒng)（WMAS）已經(jīng)初具規(guī)模。WAMS/PMU不僅能夠?qū)崿F(xiàn)廣域電網(wǎng)的在線同步測量，而且數(shù)據(jù)的更新速度可縮短到幾十毫秒，能夠滿足基于同步信息的繼電保護功能。在信息通信方面，我國電網(wǎng)目前500kV及以上的光纖覆蓋率達到了100%，220kV 覆蓋率為99.2%，110kV 覆蓋率為93%，形成了以光纖為主要介質(zhì)，以分層分級自愈環(huán)網(wǎng)為主要特征的電力通信專網(wǎng)。基于IEC61850標(biāo)準的數(shù)字化變電站實現(xiàn)了站內(nèi)一次設(shè)備的數(shù)字化和二次裝置的網(wǎng)絡(luò)化，形成全站統(tǒng)一的標(biāo)準平臺，提供更便捷地信息共享和操作。保護需要的高速、實時、可靠的信息通信條件已經(jīng)具備。除各種電氣量信息外，智能電網(wǎng)的信息平臺還應(yīng)該包括局放監(jiān)測、覆冰監(jiān)測、雷電監(jiān)測等多種信息系統(tǒng)。如何將多處多類型信息作用于電網(wǎng)繼電保護領(lǐng)域，進而克服傳統(tǒng)繼電保護存在的問題，使保護變得更加“聰明”，成為繼電保護進一步研究的課題和發(fā)展方向。

3智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護的應(yīng)用措施

3.1廣域保護

關(guān)于保護是電網(wǎng)在智能運行中，對電網(wǎng)子集以繼電保護為分析對象的運行單位，按照子集的運行情況選擇適合的數(shù)據(jù)信息并合理分析，以此來掌握智能電網(wǎng)的整體運行情況。廣域保護在具體運行中要把整個電網(wǎng)按照不同的區(qū)域進行劃分，再按照劃分好的區(qū)域進行繼電保護。廣域保護的主要組成部分是控制和保護，控制室在電網(wǎng)運行時相應(yīng)的自愈方案，可以保證在運行的時候有效的實現(xiàn)自我保護，保護是對整個電網(wǎng)的運行狀態(tài)，通過對信息進行分析，判斷故障的原因并對此原因提出相應(yīng)的解決措施，保護主要是對運行中出現(xiàn)較為復(fù)雜的問題檢修保護作用，關(guān)于保護在整個繼電保護中有著較為重要的作用，廣域保護能確保智能電網(wǎng)的相互適應(yīng)和融合，保障智能電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。

3.2保護重構(gòu)

繼電保護的作用需要和智能電網(wǎng)同步的時候才能發(fā)揮出較好的作用和效果，促進電網(wǎng)的運行安全可靠。重構(gòu)技術(shù)在繼電保護中的應(yīng)用較為重要可以根據(jù)電網(wǎng)的實際運行情況需求進行重構(gòu)保護，智能電網(wǎng)能及時有效的利用繼電保護的保護重構(gòu)技術(shù)隨時為系統(tǒng)提供保護，對智能電網(wǎng)的運行環(huán)境隨時起到繼電保護和功能的重組，促使智能電網(wǎng)安全運行。

3.3保護設(shè)備

繼電保護設(shè)備在繼電保護中的基礎(chǔ)所在，在智能電網(wǎng)的不斷建設(shè)和完善中，繼電設(shè)備的系統(tǒng)需要不斷的升級，更加先進和智能的設(shè)備和傳感裝置能使繼電設(shè)備更加完善。繼電設(shè)備的應(yīng)用可以使智能電網(wǎng)的運行情況更加全面另外可以獲取更準確的傳感信息，緩解數(shù)據(jù)處理的壓力。

3.4構(gòu)建信息平臺

智能電網(wǎng)的建設(shè)中，需要對設(shè)備進行更換，同時也會擴大電網(wǎng)的規(guī)模，數(shù)據(jù)信息的產(chǎn)生也將增多。因而需要構(gòu)建強大的信息平臺獲取電網(wǎng)運行中產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)，能夠給繼電保護提供科學(xué)的數(shù)據(jù)信息。這也是未來電網(wǎng)發(fā)展的方向。

結(jié)語

智能電網(wǎng)的提出和建設(shè)是21世紀電力工業(yè)的新創(chuàng)舉，是世界范圍內(nèi)應(yīng)對能源環(huán)境問題和提升電網(wǎng)運行質(zhì)量的有力措施。智能電網(wǎng)的建設(shè)影響了我國電力系統(tǒng)發(fā)、輸、配、用各個環(huán)節(jié)，給作為電網(wǎng)安全運行第一道防線的繼電保護帶來了挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)保護存在的諸多不足逐漸暴露。同時智能電網(wǎng)先進的信息系統(tǒng)也為繼電保護的發(fā)展提供了良好的機遇，應(yīng)該積極利用以構(gòu)建更加合理可靠的保護系統(tǒng)，適應(yīng)電網(wǎng)變革。

參考文獻：

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