智能電網(wǎng)中繼電保護技術(shù)的發(fā)展狀況

摘 要 本文就智能電網(wǎng)的特點和智能電網(wǎng)對繼電保護技術(shù)的影響進行介紹，概括出繼電保護技術(shù)應(yīng)用于智能電網(wǎng)所面臨的問題，也就最新的繼電保護技術(shù)狀況進行了簡單介紹。

關(guān)鍵詞 智能電網(wǎng) 繼電保護 網(wǎng)絡(luò)化

中圖分類號：TM77文獻標識碼：A

2009年，建設(shè)“堅強智能電網(wǎng)”的概念由國家電網(wǎng)公司首次提出。目前，全國各級電力公司都加快了建設(shè)堅強智能電網(wǎng)的步伐，智能電網(wǎng)已經(jīng)成為一支“熱點股”。而智能電網(wǎng)本身的發(fā)展特點，對電力系統(tǒng)第一道防御手段——繼電保護系統(tǒng)提出了更高的要求，即繼電保護系統(tǒng)應(yīng)該具有更加強大的靈活性和可靠性。文章就智能電網(wǎng)中的繼電保護技術(shù)發(fā)展狀況進行相關(guān)的探討。

1 智能電網(wǎng)

智能電網(wǎng)要求系統(tǒng)在經(jīng)歷故障時，把故障的影響局限在最小范圍以內(nèi)，并且能夠迅速恢復(fù)供電。它具有堅強可靠、經(jīng)濟高效、清潔環(huán)保、透明開放、友好互動的特點。智能電網(wǎng)具有強大的電力輸送能力和安全可靠的供電能力，在保護環(huán)境的前提下，能夠降低能源消耗和污染排放，做到經(jīng)濟高效；在靈活調(diào)整電網(wǎng)運行方式、兼容各類電源和用戶接入和退出的同時，還能將電網(wǎng)、電源和用戶的信息透明共享，做到友好互動并且透明開放。而智能電網(wǎng)中電子式互感器、數(shù)字化變電站技術(shù)、廣域測量技術(shù)、交直流靈活輸電及控制技術(shù)的應(yīng)用，必將給電力系統(tǒng)繼電保護帶來前所未有的影響。

2 智能電網(wǎng)繼電保護原理

智能電網(wǎng)中應(yīng)用傳感器對發(fā)、輸、配、供電等關(guān)鍵電氣設(shè)備的運行狀況進行實時的監(jiān)控，經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將采集到的數(shù)據(jù)進行收集和整合，最后對數(shù)據(jù)進行分析，以實現(xiàn)對運行狀況進行實時監(jiān)測，對保護功能和保護定值實現(xiàn)遠程動態(tài)監(jiān)控和修正。

對繼電保護裝置而言，保護功能除了需要本保護對象的運行信息外，還需要相關(guān)聯(lián)的其他設(shè)備的運行信息。這就需要信息的共享。這樣，在保證故障的準確性時，還能保證在沒有或少量人工干預(yù)下，能夠快速隔離故障、自我恢復(fù)，進而避免造成大面積停電事故。

3 智能電網(wǎng)對繼電保護的影響

智能電網(wǎng)具有靈活可重構(gòu)配電網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，即復(fù)雜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，跟傳統(tǒng)的簡單環(huán)網(wǎng)和輻射形網(wǎng)絡(luò)具有本質(zhì)的區(qū)別。復(fù)雜網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，分布式發(fā)電、交互式供電的運行方式使孤立的單一保護裝置存在整定困難，信息少特點，這必將導(dǎo)致繼電保護性能受到影響。

3.1 數(shù)字化

智能電網(wǎng)信息化和數(shù)字化的特點使其與傳統(tǒng)電網(wǎng)產(chǎn)生了本質(zhì)區(qū)別，繼電保護技術(shù)也應(yīng)該適應(yīng)當前發(fā)展。數(shù)字化必將成為繼電保護技術(shù)發(fā)展新方向：測量手段數(shù)字化、信息傳輸方式信息化。如今，互感器的傳輸性能得到很大提高、故障率明顯減少使得繼電保護不再需要考慮電流互感器飽和、二次回路斷線、二次回路接地等互感器故障問題。

3.2 網(wǎng)絡(luò)化

在智能電網(wǎng)信息化、自動化、互動化的同時，必將改變傳統(tǒng)的繼電保護操作人員的工作方式，信息共享、網(wǎng)絡(luò)平臺的建立，將促使繼電保護系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化。

傳統(tǒng)繼電保護信息獲取和信息發(fā)送的媒介由于IEC61850網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化變電站而發(fā)生變化。首先是信息獲取方式，由于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓蚕硇?，可以獲取站內(nèi)全部相關(guān)設(shè)備元件的電氣量信息。其次是信息發(fā)送方式，在采用帶數(shù)字接口的智能斷路器時，跳合閘等控制信息的發(fā)送也經(jīng)由數(shù)字信號網(wǎng)絡(luò)進行。

3.3 廣域化

隨著互聯(lián)電網(wǎng)區(qū)域不斷擴大，交換容量增加，電網(wǎng)電壓等級提高，出現(xiàn)故障和不穩(wěn)定的幾率大大增加。在電網(wǎng)不斷信息化進程中，可以利用廣域測量技術(shù)WAMS網(wǎng)絡(luò)提供的廣域信息為對時不敏感的后備保護服務(wù)，提高安全自動裝置性能，維護大型電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，使得大面積的停電事故得以避免。

3.4 自整定技術(shù)

現(xiàn)階段大部分繼電保護的機構(gòu)是一種剛性結(jié)構(gòu)，連接方式，適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)條件、保護對象基本上都是預(yù)（下轉(zhuǎn)第117頁）（上接第96頁）先設(shè)定的，具有較弱的自適應(yīng)能力，適應(yīng)一次系統(tǒng)變化的能力比較弱。傳統(tǒng)保護技術(shù)是根據(jù)保護線路的運行情況對定值進行整定的。智能電網(wǎng)中的繼電保護可以利用全網(wǎng)信息，實時地判斷運行方式，從而進行整定，將分散獨立的保護變?yōu)橄到y(tǒng)分布協(xié)同保護，實現(xiàn)全網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)自動整定和自動配置。

4 智能電網(wǎng)中繼電保護的三個問題

（1）靈活的運行方式、不確定的潮流流向，要求保護定值具有自適應(yīng)能力。在智能電網(wǎng)中，電源點即可以接入電網(wǎng)，也可以成為微網(wǎng)孤島運行，這樣就會造成線路潮流不確定性，繼電保護定值也應(yīng)該能夠根據(jù)運行方式的不同做出實時的調(diào)整。為此，繼電保護定值的整定應(yīng)該綜合考慮本保護對象和相關(guān)線路運行狀況。

（2）保護功能需要根據(jù)運行方式的變化做出相應(yīng)的調(diào)整。當節(jié)點從系統(tǒng)中解開、并入時，都將引起線路潮流的重新分配，該節(jié)點的保護裝置的保護范圍、定值都應(yīng)該做出相應(yīng)調(diào)整。

（3）引入環(huán)境條件對保護定值的影響。智能電網(wǎng)中分散布置的傳感器得到監(jiān)控對象實時的溫度和容量，調(diào)整功率流以達到最佳運行狀況。繼電保護需實時調(diào)整輸電線路的負荷保護定值，以適應(yīng)溫度和容量變化帶來的影響。

5 繼電保護技術(shù)的幾點新發(fā)展

繼電保護是實現(xiàn)對電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及其相關(guān)電氣設(shè)備進行監(jiān)測保護的關(guān)鍵技術(shù)，向著計算機化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化，以及保護、控制、測量和數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展是該領(lǐng)域的長期發(fā)展趨勢。現(xiàn)代電力系統(tǒng)中繼電保護不僅需滿足以上要求，還需要適應(yīng)特高壓輸變電技術(shù)的發(fā)展，適應(yīng)大（巨）機組保護需要，適應(yīng)帶串補和可控串補電容線路保護的需要，適應(yīng)SVC、STATCOM和超導(dǎo)限流技術(shù)的發(fā)展需要及在復(fù)雜故障或連鎖故障出現(xiàn)時要求保護快速正確動作。另外，廣域保護也是當前繼電保護的熱門話題，它是在全國聯(lián)網(wǎng)的趨勢下提出的，如何合理配置防線，需要廣大學(xué)者和電力工作工作者進一步深入研究。國內(nèi)外對廣域保護理論的研究大致可分為兩類：一是利用廣域信息，主要完成安全監(jiān)控、穩(wěn)定邊界計算、狀態(tài)估計等功能，重點是廣域信息的利用和安全的實現(xiàn)上；二是利用廣域信息完成繼電保護功能，目前就系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、光與信息采集和利用、廣域保護和控制算法等方面的研究還比較欠缺。

在保護整定管理系統(tǒng)研究方向，保護整定技術(shù)已經(jīng)從手工整定發(fā)展為微機整定管理，整定效率和準確性提高，且網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也使得保護定值整定實現(xiàn)了集中式管理。但是，與未來智能電網(wǎng)的保護整定還有相當?shù)牟罹?。目前的網(wǎng)路整定管理急需解決以下問題：一是數(shù)據(jù)和網(wǎng)路拓撲維護困難，網(wǎng)絡(luò)拓撲和系統(tǒng)參數(shù)是由保護整定人員自行維護的，在系統(tǒng)迅速更新的今天，地區(qū)級網(wǎng)路變化頻繁，給電網(wǎng)參數(shù)的維護工作增加了巨大的工作量，而網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的維護正確與否，決定了保護定值整定結(jié)果，將影響到整個區(qū)域網(wǎng)絡(luò)定值的準確性；二是目前定值的計算和管理系統(tǒng)定值置入相分離。在經(jīng)過計算系統(tǒng)計算，定制系統(tǒng)審批，現(xiàn)場人員經(jīng)網(wǎng)絡(luò)下載定值，最后經(jīng)手工置入保護裝置。在這個過程不僅消耗時間和勞動，而且容易產(chǎn)生失誤，還可能造成重大事故。在數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的系統(tǒng)中，應(yīng)該將定值計算、定制管理和定值置入相關(guān)聯(lián)統(tǒng)一實現(xiàn)一體化、自能化。

參考文獻

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