智能電網(wǎng)繼電保護技術(shù)剖析

馬尹樂 陳蒙

摘要：根據(jù)智能電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和特點，分析傳統(tǒng)電網(wǎng)繼電保護與智能電網(wǎng)繼電保護的區(qū)別。并且闡述了電網(wǎng)繼電保護的關(guān)鍵性技術(shù)，繼而引出了新技術(shù)的實現(xiàn)原理。對智能電網(wǎng)繼電保護需要注意的幾個問題進行了重點分析：保護定值自適應(yīng)，保護功能根據(jù)運行方式的變化做相應(yīng)的調(diào)整以及引入壞境條件對保護定值影響的考慮。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng);繼電保護;差動保護

智能電網(wǎng)是作為世界電力系統(tǒng)發(fā)展變革的最新技術(shù)，已經(jīng)由最初的實驗階段進入到了實施階段。西方各國已經(jīng)開始了智能電網(wǎng)的建設(shè)，并加大了資金投入和人員支出，并實施了相關(guān)政策以加快對智能電網(wǎng)的建設(shè)。我國國家電網(wǎng)公司也將建設(shè)智能電網(wǎng)這一決議提上了日程。靈活的可重構(gòu)配電網(wǎng)絡(luò)拓撲是智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)，它的作用是在系統(tǒng)受到故障時，可以將故障的影響范圍固定在某一地方不會向外擴展，而且還可以做到用其他連接恢復(fù)其他部位的供電。從這可以看出，未來的電網(wǎng)機構(gòu)不再是傳統(tǒng)的環(huán)狀獲輻射狀，而是會向網(wǎng)狀進化，這種結(jié)構(gòu)模式對繼電保護帶來了新的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的繼電保護模式是分散式的，這種保護模式能保護的信息有限，需要通過多臺繼電保護裝置協(xié)調(diào)配合才能達到要求。智能電網(wǎng)建設(shè)的另一優(yōu)點是加大可再生能源，隨著我國施行可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求，越來越多的分布式電源滲透到配電系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施中。正因為此，本文對智能電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)模型進行了簡單分析，并且對智能電網(wǎng)繼電保護的關(guān)鍵技術(shù)進行了簡單探究。

1智能電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型

在傳統(tǒng)的電網(wǎng)模式中，網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)有以下幾種線路，通常為總線型、環(huán)型、星型等幾種。這些模型均表現(xiàn)為線性，并且運行較為單一。具體表現(xiàn)為每一個電源點的潮流流向均為單向，這樣的流向好處是更簡單直觀的利用電流進行保護。但在智能電網(wǎng)中，在整個網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，每一個點都可能是電源點也可能是用戶點，它的線路潮流流向是雙向的。因此這種電網(wǎng)在運行時是具有不確定性和易變的，從而會造成系統(tǒng)進行運行時的阻抗是隨時變化的，這樣就導(dǎo)致傳統(tǒng)的過流保護、距離保護定值無法整定，保護不能單獨使用。所以需要新的保護方案來解決這一問題，使運行阻抗不受電網(wǎng)運行方式變化的影響。

2傳統(tǒng)電網(wǎng)繼電保護構(gòu)成

傳統(tǒng)電網(wǎng)中，由于電源點的潮流流向是固定不變的，因此繼電保護輸入的也是該側(cè)的電氣量，包括：三相電流Ia，Ib和Ic，三相電壓Ua，Ub和Uc。對這些指標(biāo)進行判斷，基本就滿足了繼電保護的要求。與之相反的是，線路光纖差動保護最多的是輸入被保護線路對側(cè)的電流，所以傳統(tǒng)繼電保護電氣判別量基本上是固定不變，而且只需要本保護對象的電氣量就可以了。

3智能電網(wǎng)繼電保護的幾個問題

當(dāng)在智能電網(wǎng)中使用繼電保護時，需要考慮幾個方面的問題。第一個需要考慮的問題是相對靈活的運行方式以及不確定的潮流流向，這就要求繼電保護在發(fā)揮作用時要做到適應(yīng);第二個需要考慮的問題是繼電保護在施行保護功能時要根據(jù)運行方式發(fā)生變化時需要作出調(diào)整;第三個需要考慮的問題是引入智能電網(wǎng)時環(huán)境對保護定值產(chǎn)生的影響。智能電網(wǎng)運用在其中安置的傳感器獲得實時的信息，傳感器測量的主要是輸電線路實時的溫度和容量，并且傳感器還可以調(diào)整運行功率使智能電網(wǎng)運行更接近運營極限。因此智能電網(wǎng)在運行時負荷保護的定值是變化的，以此來適應(yīng)實時變化著的溫度和容量的變化。

4新的繼電保護實現(xiàn)原理

4.1智能電網(wǎng)繼電保護構(gòu)成

根據(jù)以上分析可知，智能電網(wǎng)具有的分布式發(fā)電和交互式發(fā)電模式對繼電保護帶來了更新更高的挑戰(zhàn)，并且信息技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化技術(shù)在各行各業(yè)的遍地開花也為繼電保護新的保護原理帶來了機遇。智能電網(wǎng)中傳感器的使用，讓整個供電系統(tǒng)的發(fā)電、輸送電力、配送電力和用戶用電的設(shè)備運行的實時情況進行了很好的監(jiān)控，然后把這些實時數(shù)據(jù)進行了及時收集處理，最后得出數(shù)據(jù)的處理結(jié)果供檢修人員進行分析。利用這些信息可以對運行狀況進行實時監(jiān)控，并且根據(jù)分析結(jié)果進行及時的修正。除此以外，對那些保護裝置來說，除了收集保護對象的信息以外，還可以通過對其他設(shè)備的關(guān)聯(lián)獲取其他設(shè)備的運行信息。這樣不僅可以保證故障的實時識別，另外還可以在有些人工干預(yù)的情況出現(xiàn)時，能夠?qū)Ω深A(yù)部位進行隔離，避免大面積停電的發(fā)生。因此智能電網(wǎng)繼電保護裝置在有些情況可能只跳本保護對象，還有些情況不僅跳本保護對象，還需要跳關(guān)聯(lián)對象，甚至出現(xiàn)跳關(guān)聯(lián)對象而不跳本保護對象的情況。在智能電網(wǎng)中，通過監(jiān)控系統(tǒng)對本保護對象和監(jiān)護對象的實時運行情況進行監(jiān)管，并作出相應(yīng)的分析和判斷，及時調(diào)整相應(yīng)繼電保護裝置的保護定值，使之適應(yīng)不同環(huán)境可能發(fā)生的變化。同時由保護功能決定參與故障判斷的電氣量信息和保護動作策略。

4.2差動保護在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

縱差保護裝置是電氣設(shè)備的主要保護裝置，它具有靈敏度高和選擇性好等優(yōu)點，目前已經(jīng)在發(fā)電機、電抗器、電動機、母線、線路等設(shè)備上得到了廣泛應(yīng)用。在智能電網(wǎng)上著一保護裝置也會得到更加普遍的應(yīng)用，由于這一保護裝置不受運行變化的束縛，通識也不受潮流流向變化的影響，這正是智能電網(wǎng)的特點也是它傳統(tǒng)繼電保護無法使用在智能電網(wǎng)的難題，這一裝置得到了很好的解決。另外在智能電網(wǎng)中，光纖差動保護不僅僅會應(yīng)用在接入線路雙端電流或者環(huán)網(wǎng)三端的電流，還有可能接入多側(cè)電流，因襲需要差動保護裝置對線路差動保護計算的電流通道作出決策。

5結(jié)束語

本文在對智能電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和它自身的特點與傳統(tǒng)電網(wǎng)繼電保護進行對比分析后，指出了傳統(tǒng)電網(wǎng)繼電保護與智能電網(wǎng)繼電保護的區(qū)別。另外對智能繼電保護運行中需要考慮的幾個問題進行分析，主要包含了保護定值需要適應(yīng)不同的環(huán)境并會產(chǎn)生實時變化，以及保護功能會根據(jù)運行方式發(fā)生的變化做出及時的調(diào)整，最后是引入環(huán)境會對保護定值產(chǎn)生影響，最終得出了新的繼電保護的實現(xiàn)方式。

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