智能電網(wǎng)環(huán)境下電力系統(tǒng)保護(hù)新技術(shù)的研究與探討

李筱茹 孫永鑫

摘 要：隨著電力、電子、通信、計(jì)算機(jī)、人工智能等技術(shù)的迅猛發(fā)展，電網(wǎng)從1.0發(fā)展到2.0，即越來(lái)越智能化、自動(dòng)化、一體化。在如今智能電網(wǎng)環(huán)境下，電力系統(tǒng)保護(hù)技術(shù)從傳統(tǒng)單一的電力技術(shù)發(fā)展到電力、電子、通信、計(jì)算機(jī)等技術(shù)的融合運(yùn)用，從機(jī)電型、整流型、晶體管型、集成電路型到微機(jī)保護(hù)階段。本文從電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、配電和用電等四大環(huán)節(jié)對(duì)電力系統(tǒng)保護(hù)新技術(shù)進(jìn)行探討，發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)的保護(hù)新技術(shù)呈現(xiàn)出智能化、自動(dòng)化、集成化、綜合性、環(huán)境友好性等特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；電力系統(tǒng)保護(hù)；新技術(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.141

AR、VR等人工智能技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷與通信、物理、電子、電力等技術(shù)進(jìn)行綜合運(yùn)用，各種新技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，智能電網(wǎng)就是其中之一，智能化電網(wǎng)即“電網(wǎng)2.0”，是指建立在集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，通過(guò)先進(jìn)的傳感和測(cè)量技術(shù)、先進(jìn)的設(shè)備技術(shù)、先進(jìn)的控制方法以及先進(jìn)的決策支持系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標(biāo)。智能化電網(wǎng)具有智能性、綜合性的特點(diǎn)，在智能化電網(wǎng)環(huán)境下，電力系統(tǒng)保護(hù)隨著技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，呈現(xiàn)出智能性、先進(jìn)性、一體性、全過(guò)程性、綜合性的特點(diǎn)。下面將簡(jiǎn)單介紹在智能電網(wǎng)環(huán)境下電力系統(tǒng)保護(hù)的新技術(shù)。

1 電力系統(tǒng)保護(hù)技術(shù)發(fā)展歷程

電力系統(tǒng)包括發(fā)電、輸電、配電和用電等四大環(huán)節(jié)，主要是將自然界的一次能源通過(guò)發(fā)電動(dòng)力裝置轉(zhuǎn)化成電能，再經(jīng)輸電、變電和配電過(guò)程將電能供應(yīng)到各用戶。電力系統(tǒng)的保護(hù)技術(shù)是指在各個(gè)環(huán)節(jié)中對(duì)電能進(jìn)行測(cè)量、調(diào)節(jié)、控制、保護(hù)、通信和調(diào)度，以保證用戶獲得安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)的電能。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)最早為熔斷器，之后出現(xiàn)了以斷路器為核心的電磁式繼電保護(hù)裝置、電子式靜態(tài)繼電保護(hù)裝置。根據(jù)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置發(fā)展歷程，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)主要分為五個(gè)階段，分別為機(jī)電型、整流型、晶體管型、集成電路型以及微機(jī)保護(hù)階段。

2 電力系統(tǒng)保護(hù)新技術(shù)的發(fā)展

隨著智能電網(wǎng)的迅猛發(fā)展，大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云桌面等發(fā)展，各種新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，對(duì)于電力系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，新技術(shù)的研究、發(fā)展和應(yīng)用更加迫切，根據(jù)電力系統(tǒng)的四大環(huán)節(jié)，下面將論述在智能電網(wǎng)環(huán)境下電力系統(tǒng)保護(hù)新技術(shù)的研究和發(fā)展。

2.1 發(fā)電

電力系統(tǒng)的發(fā)電主要運(yùn)用發(fā)電機(jī)，在智能電網(wǎng)環(huán)境下，合理科學(xué)運(yùn)用電子電力技術(shù)，將靜止勵(lì)磁控制技術(shù)應(yīng)用在大型發(fā)電機(jī)上，變速恒頻勵(lì)磁技術(shù)應(yīng)用在水力、風(fēng)力發(fā)電機(jī)上，變頻調(diào)速應(yīng)用在發(fā)電廠的風(fēng)機(jī)水泵上，同時(shí)運(yùn)用新能源（太陽(yáng)能）進(jìn)行發(fā)電。在發(fā)電階段，主要運(yùn)用發(fā)電機(jī)的縱差保護(hù)，匝間短路保護(hù)、橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)、發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù)、勵(lì)磁回路接地保護(hù)、負(fù)序電流保護(hù)等。通過(guò)運(yùn)用電子電力新技術(shù)，不僅從電力系統(tǒng)的源頭上提供一定的繼電保護(hù)，更能發(fā)展新的發(fā)電技術(shù)，呈現(xiàn)出綠色環(huán)保、節(jié)能特點(diǎn)。

2.2 輸電

在輸電環(huán)節(jié)，可以運(yùn)用柔性交流輸電技術(shù)、高壓直流輸電技術(shù)、靜止無(wú)功補(bǔ)償器等新技術(shù)，在輸電環(huán)節(jié)，主要進(jìn)行電流、電壓的保護(hù)、接地保護(hù)、距離保護(hù)以及線路保護(hù)，在電流保護(hù)中，運(yùn)用不同的速斷保護(hù)、方向電流保護(hù)等，在距離保護(hù)中，主要運(yùn)用阻抗繼電器、過(guò)渡電阻等，在線路保護(hù)中，運(yùn)用線路的縱聯(lián)差動(dòng)、導(dǎo)引線、自適應(yīng)縱聯(lián)差動(dòng)、電流差動(dòng)以及平行線路差動(dòng)保護(hù)等。在智能電網(wǎng)環(huán)境下，輸電環(huán)節(jié)的電力系統(tǒng)保護(hù)技術(shù)主要呈現(xiàn)出綜合性、多元化的研究發(fā)展趨勢(shì)。

2.3 配電

在配電環(huán)節(jié)，主要加強(qiáng)供電的可靠性和提高電能質(zhì)量，既要滿足對(duì)電壓、頻率、諧波和不對(duì)稱度的要求，還要抑制各種瞬態(tài)的波動(dòng)和干擾。因而在配電環(huán)節(jié)，運(yùn)用用戶電力技術(shù)和柔性交流輸電技術(shù)進(jìn)行合理科學(xué)融合，比如動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器，固態(tài)斷路器，故障電流限制器，統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器等。在配電階段，電力系統(tǒng)保護(hù)技術(shù)運(yùn)用自動(dòng)化、數(shù)字化、信息化技術(shù)，對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)配電進(jìn)行保護(hù)管理，包括用戶需求分析、數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控、配電網(wǎng)運(yùn)行管理等，將電力電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行整合運(yùn)用，特別是在配電保護(hù)中，通過(guò)電力技術(shù)在電流、電壓、傳感器、線路等方面進(jìn)行技術(shù)保護(hù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)配電過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)配電管理進(jìn)行實(shí)時(shí)保護(hù)。將電力技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行綜合運(yùn)用，在配電階段的電力系統(tǒng)保護(hù)技術(shù)呈現(xiàn)出集成化、自動(dòng)化、實(shí)時(shí)化的特點(diǎn)。

2.4 用電

用電主要是指通過(guò)配電網(wǎng)將電能輸送至用戶，用戶進(jìn)行用電。在電力系統(tǒng)中用電環(huán)節(jié)既是結(jié)束也是開(kāi)始，是電能輸送的結(jié)束，是服務(wù)用戶的開(kāi)始，因而在用電階段，主要是指線路保護(hù)、電流、電壓保護(hù)，大部分運(yùn)用電流平衡保護(hù)、電力線載波高頻保護(hù)、微波保護(hù)、光纖縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)、電力變壓器的瓦斯保護(hù)、電力變壓器的電流速斷保護(hù)、電力變壓器的縱差保護(hù)、接地保護(hù)等技術(shù)，將電力技術(shù)與通信工程、計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行綜合處理，不僅將電力系統(tǒng)的用電環(huán)節(jié)進(jìn)行保護(hù)，使用戶用電更加安全高效，更是可以掌握用戶的用電需求，在電網(wǎng)設(shè)計(jì)中根據(jù)需求進(jìn)行電能研究，促進(jìn)電網(wǎng)智能化、高效化發(fā)展。

在智能電網(wǎng)環(huán)境下，電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、配電、用電四個(gè)環(huán)節(jié)的保護(hù)技術(shù)從最初的熔斷器到如今復(fù)雜多元的電力、電子、通信、計(jì)算機(jī)等技術(shù)融合發(fā)展新技術(shù)，電力系統(tǒng)的保護(hù)技術(shù)總體呈現(xiàn)出智能化、自動(dòng)化、集成化、綜合性等特點(diǎn)。

3 總結(jié)

電力系統(tǒng)保護(hù)技術(shù)經(jīng)歷了機(jī)電型、整流型、晶體管型、集成電路型以及微機(jī)保護(hù)五個(gè)發(fā)展階段。在如今智能化電網(wǎng)（電網(wǎng)2.0）環(huán)境下，電力系統(tǒng)保護(hù)技術(shù)呈現(xiàn)出智能化、自動(dòng)化、集成化、綜合性、環(huán)境友好性等特點(diǎn)，在發(fā)電、輸電、配電和用電環(huán)節(jié)，綜合運(yùn)用電力電子、通信、計(jì)算機(jī)、人工智能等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電能的高效安全，促進(jìn)電力發(fā)展，提升用戶的滿意度。

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