智能電網(wǎng)中繼電保護技術(shù)的應(yīng)用

石峰奇 王海濱 李松濤

摘要：電力行業(yè)是確保當(dāng)前社會經(jīng)濟發(fā)展中一個最為關(guān)鍵的行業(yè)，其內(nèi)部的電力企業(yè)面臨著越來越嚴峻的發(fā)展競爭形勢以及更高的工作要求和標(biāo)準，尤其是推動智能電網(wǎng)建設(shè)進程是國內(nèi)全體電力企業(yè)共同努力的方向。智能電網(wǎng)建設(shè)的根本出發(fā)點立足于確保電網(wǎng)運行可靠性基礎(chǔ)上，但是其在實際運行中不可避免出現(xiàn)故障問題，此時如果可以有效利用先進繼電保護技術(shù)，那么可以快速切斷故障線路，并警示運維管理人員及時解決故障。由此可知，如何才能有效地發(fā)展與應(yīng)用繼電保護技術(shù)是智能電網(wǎng)建設(shè)中需要重點關(guān)注的一個問題。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng);繼電保護技術(shù);具體應(yīng)用

1繼電保護技術(shù)概述

1.1繼電保護作用

繼電保護是維持電網(wǎng)正常供電的重要保障，在遇到設(shè)備故障時，可以自動、快速且有選擇的切除系統(tǒng)內(nèi)故障設(shè)備，確保不會對其他設(shè)備與系統(tǒng)產(chǎn)生破壞，避免大范圍停電事故的發(fā)生如果供電系統(tǒng)處于異常狀態(tài)，繼電保護裝置還可以想值班人員發(fā)送告警信息，通知其及時采取對應(yīng)措施處理，提高供電可靠性。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)電源處潮流流向為單向，而繼電保護設(shè)備輸入的為本側(cè)電氣量，包括三相電流Ia.Ib與Ic，以及單相電壓Ua.Ub.Uc，保護裝置對上述電氣量進行判別，完成相應(yīng)保護動作要求而如果面對的為復(fù)雜度更高的線路光線差動保護，輸入量則為被保護線路對側(cè)電流

1.2繼電保護原理

智能電網(wǎng)在運行過程中，想要實現(xiàn)對系統(tǒng)設(shè)備的全面監(jiān)控，需要通過傳感器對發(fā)電、配電、供電以及輸電各環(huán)節(jié)信息的全面收集以及整合分析，完成整套電網(wǎng)系統(tǒng)運行狀況的實時監(jiān)控與保護。繼電保護技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用，除了可以有效保護系統(tǒng)傳感器信息外，還可以對其他設(shè)備信息進行保護。這樣在共享信息時，就需要仔細核對各項信息，保證信息時效性與準確性另外，如果系統(tǒng)內(nèi)保護裝置出現(xiàn)故障，繼電保護可以通過自身及時恢復(fù)的功能，將故障影響范圍最小化，來保證智能電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性。

2智能電網(wǎng)繼電保護關(guān)鍵技術(shù)

2.1廣域繼電保護的技術(shù)

廣域繼電保護系統(tǒng)的引入將繼電保護系統(tǒng)的信息流動范圍進一步擴大，該系統(tǒng)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對變電站數(shù)據(jù)的收集與分析，同時又能夠?qū)ψ冸娬靖浇碾娏υO(shè)備運行情況進行分析與反饋，通過這樣的機制使得電網(wǎng)數(shù)據(jù)區(qū)域化覆蓋，解決了區(qū)域內(nèi)部不通電力設(shè)備數(shù)據(jù)傳送障礙的問題。廣域保護技術(shù)分為安全自動控制和繼電保護兩方面的內(nèi)容，前者主要針對自身運行過程中出現(xiàn)的障礙，后者主要對區(qū)域內(nèi)的電力運行矛盾給出解決策略。兩者相互配合，最終實現(xiàn)對區(qū)域內(nèi)的電網(wǎng)保護。

2.2保護重構(gòu)的技術(shù)

繼電保護系統(tǒng)主要是保護其重構(gòu)技術(shù)，并對其進行資源配置，從而確保繼電保護技術(shù)與符合電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，增強繼電保護效果。同傳統(tǒng)電網(wǎng)環(huán)境相比較可以發(fā)現(xiàn)，具有重構(gòu)功能的繼電保護技術(shù)具有非常明顯的優(yōu)勢，可以概括成以下幾點：（1）繼電保護設(shè)備靈活性非常好的，并且可以整定值自適應(yīng)，即使出現(xiàn)突發(fā)情況也可以在短時間內(nèi)應(yīng)對;（2）要切實將繼電保護設(shè)備的適配能力提升上去，即使電網(wǎng)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變化也可以在最短時間進行改變，具有很好地適應(yīng)變化能力;（3）定期對繼電保護內(nèi)部的元器件進行維護和檢查并且對設(shè)備內(nèi)部可能存在的安全隱患應(yīng)該進行有效查看，如果存在問題要確保其可以自主消除，從而可以更好地保證繼電保護系統(tǒng)可以始終處于安全運行情況，將自我診斷能力以及自我修復(fù)能力提升上去。

2.3智能傳感的技術(shù)

智能電網(wǎng)較傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，最大的優(yōu)勢就是具備智能化，即可自動對電網(wǎng)實際工作情況進行綜合分析，出現(xiàn)電網(wǎng)故障時可對其進行適當(dāng)處理及解決，進而對智能化設(shè)備進行全方位的管理。加之，目前智能設(shè)備在智能電網(wǎng)中應(yīng)用越來越多，對于電能進行儲存、傳輸、使用等方面均可進行智能化操作。

而電壓智能傳感器作為智能電網(wǎng)中的重要構(gòu)成之一，智能變電站在實際運行時，由于電壓智能傳感器的存在，可自行將變電站運行電壓進行收集，同時系統(tǒng)分析電力設(shè)備實際運行數(shù)據(jù)，不僅可對繼電保護進行強化，還可在進行電網(wǎng)故障修復(fù)時提供有效的數(shù)據(jù)支持。

2.4可再生清潔能源并網(wǎng)技術(shù)

可再生清潔能源面臨來源缺乏穩(wěn)定性、開發(fā)應(yīng)用技術(shù)不成熟等弊端，將其接入智能電網(wǎng)時會對電能質(zhì)量以及電網(wǎng)運行帶來影響。直接將可再生清潔能源接入智能電網(wǎng)之中，并且繼電保護還需要對可再生清潔能源的問題進行分析與考慮，從而提出優(yōu)化的具體措施，應(yīng)用并網(wǎng)技術(shù)，充分研究新能源電力的隨機性、間歇性以及可調(diào)性，減少智能電網(wǎng)和新能源并網(wǎng)的潮流，同時有效監(jiān)測所用逆變設(shè)備和電力電子元件形成的諧波。

3繼電保護技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

在在智能電網(wǎng)當(dāng)中，繼電保護是一項非常重要的技術(shù)措施，它能夠通過對電網(wǎng)中關(guān)鍵電力設(shè)備的實時監(jiān)測，確保整個電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運行。由于智能電網(wǎng)中應(yīng)用了大量的新技術(shù)，雖然這些技術(shù)的應(yīng)用在一定程度上他提高了智能電網(wǎng)的整體性能，但有些技術(shù)卻對繼電保護系統(tǒng)的運行造成了不利影響，由此使得電網(wǎng)中繼電保護的可靠性大幅度降低，同時，有些新技術(shù)對基繼電保護的發(fā)展起到了助推的作用，由此可見，智能電網(wǎng)中新技術(shù)的應(yīng)用有利有弊，所以在對繼電保護技術(shù)進行應(yīng)用時，應(yīng)當(dāng)降低智能電網(wǎng)中新技術(shù)對其的影響，從而使繼電保護的作用得以最大限度地發(fā)揮。

3.1繼電保護的構(gòu)成

智能電網(wǎng)中，利用監(jiān)控系統(tǒng)對保護對象的運行狀況進行分析，并根據(jù)結(jié)果，對繼電保護定值和功能進行優(yōu)化調(diào)整，從而使保護裝置滿足電網(wǎng)運行工況的要求，最大限度地保護電網(wǎng)安全運行。

3.2繼電保護的核心技術(shù)

在智能電網(wǎng)中，繼電保護的核心技術(shù)包括廣域保護和保護系統(tǒng)重構(gòu)兩項技術(shù)，前者針對的主要對象是電網(wǎng)子集，以此作為運行故障的分析單位，在“域”中對子集的繼電保護信息進行采集，通過分析處理之后，可判斷出引起電網(wǎng)故障的原因，據(jù)此便可對故障問題進行快速處理，從而恢復(fù)電網(wǎng)的正常運行。廣域保護技術(shù)包含以下兩個方面：一方面是安全自動控制，另一方面是繼電保護，其中安全自動控制可處理電網(wǎng)中出現(xiàn)的故障問題，為故障自愈提供相應(yīng)的解決方案。該技術(shù)最為主要的作用是可以使復(fù)雜的故障問題得到根治，能夠使繼電保護的自適應(yīng)能力得到顯著提升。保護重構(gòu)技術(shù)指的是對繼電保護系統(tǒng)進行重新構(gòu)建，對于智能電網(wǎng)而言，它的特殊性對繼電保護的自適應(yīng)能力提出了較高的要求，因此，新的繼電保護必須有重構(gòu)、自診斷以及自修復(fù)等功能，如果繼電保護系統(tǒng)中的某個元器件失靈，智能電網(wǎng)可以自動尋求替代元件，并對繼電保護進行快速恢復(fù)。

3.3繼電保護技術(shù)的應(yīng)用

在智能電網(wǎng)中對繼電保護技術(shù)進行應(yīng)用時，相關(guān)設(shè)備的合理配置是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，只有這樣，才能使繼電保護的功能和作用得以最大限度地發(fā)揮。220kV以上電壓等級的繼電保護設(shè)備應(yīng)按照雙重化的原則進行配置，每套繼電保護裝置應(yīng)當(dāng)能夠?qū)赡馨l(fā)生的所有類型的故障進行處理，兩套保護之間不得存在任何電氣聯(lián)系，其中一套保護異常退出時，不得影響另一套保護的正常運行，兩套保護的電流或電壓采樣值應(yīng)分別從獨立的MU中獲取，GOOSE網(wǎng)絡(luò)應(yīng)按相互獨立的原則進行配置，一個網(wǎng)絡(luò)異常退出時，應(yīng)當(dāng)不會對另一個網(wǎng)絡(luò)的運行造成影響。智能電子設(shè)備之間的啟動、閉鎖、位置狀態(tài)等信息的交換，可以利用GOOSE網(wǎng)絡(luò)完成;110kV以下電壓等級的繼電保護采用就地安裝的方式時，保護裝置應(yīng)集成智能終端等功能。

在智能電網(wǎng)中應(yīng)用繼電保護技術(shù)時，變壓器保護的配置要點如下：220kV以上電壓等級的變壓器保護應(yīng)當(dāng)按照雙重化進行配置，分主保護和后備保護，同時，變壓器各側(cè)的MU全部按照雙重化進行配置;110kV變壓器保護可以采用雙套配置，一主一備，分開設(shè)置，后備保護可與測控裝置一體化。變壓器保護直接采樣，并對跳開各側(cè)斷路器，可通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)對失靈保護跳閘指令進行接收;非電量保護可以采用就地直接電纜跳閘的方式。

4結(jié)論

綜上所述，繼電保護技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用，使電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、可靠運行得到了保障，減少了電網(wǎng)故障給企業(yè)帶來的經(jīng)濟損失，確保了電力用戶的電能供應(yīng)。由此可見，在智能電網(wǎng)中，對繼電保護技術(shù)進行合理應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實意義。

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