淺析智能電網繼電保護技術的應用及發展

潘冬梅

【摘要】智能電網的繼電保護技術讓電網更加的穩定。由于其具有自愈性、安全性、穩定性、兼容性、交互性、經濟性、高效性等眾多優點，在世界各國得到了廣泛的推廣和應用。 結合筆者的實踐經驗，本文探討分析了智能電網繼電保護存在的問題，闡述了智能電網繼電保護的構成以及繼電保護技術在智能電網中的應用，說明了智能電網繼電保護技術的發展趨勢。

【關鍵詞】智能電網；繼電保護技術； 應用發展

中國國家電網公司總經理劉振亞訪美，并在華盛頓發表主旨演講稱：“中國國家電網公司正在全面建設以特高壓電網為骨干網架、各級電網協調發展的堅強電網為基礎，以信息化、數字化、自動化、互動化為特征的自主創新、國際領先的堅強智能電網。”建設“智能電網”已經成為中、美兩國國家一級戰略決策。在日本、歐洲、韓國也收到高度重視。

智能電網作為當今世界電力系統發展變革的最新動向，已由最初模糊的概念到了具體實施階段。繼電保護技術在電網出現相關故障的時候，能起到一個緩沖的作用，從而保障電網的正常運行。

一、 智能電網繼電保護的構成

智能電網繼電保護向計算機化、網絡化、智能化，以及保護、控制、測量和數據通信一體化發展是該領域的長期發展趨勢。智能電網的分布式發電、交互式供電對繼電保護提出了更高要求，一方面通信和信息技術的長足發展，數字化技術及應用在各行各業的日益普及也為探索新的保護原理提供了條件。智能電網中可利用傳感器對發電、輸電、配電、供電等關鍵設備的運行狀況進行實時監控。然后把獲得的數據通過網絡系統進行收集、整合，最后對數據進行分析。利用這些信息可對運行狀況進行監測，實現對保護功能和保護定值的遠程動態監控和修正。另外，對保護裝置而言，保護功能除了需要本保護對象的運行信息外，還需要相關聯的其他設備的運行信息。一方面保證故障的準確實時識別，另一方面保證在沒有或少量人工干預下，能夠快速隔離故障、自我恢復，避免大面積停電的發生。 所以智能電網繼電保護裝置保護動作時不一定只跳本保護對象，有可能在跳本保護對象時還需發連跳命令跳開其他關聯節點，也有可能只發連跳命令跳開其他關聯節點，不跳開本保護對象。

二、智能電網繼電保護存在的問題

繼電保護應用于智能電網時，保護必須考慮三個方面的問題：（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功能。（2）保護功能需根據運行方式的變化做相應的調整。（3）引入壞境條件對保護定值的影響。智能電網利用散布在電網中的傳感器得到實時信息監控輸電線路的溫度和容量，并調整功率流使其更接近運營極限。為此我們必須實時調整輸電線路過負荷保護的定值，以適應溫度和容量變化帶來的影響。

三、繼電保護技術在智能電網中的應用

繼電保護技術是通過與電子技術、網絡技術、控制技術等多種技術相融和，從而實現對電網故障的超高速甄別，并能夠對故障做出科學合理的處理，計算出系統的暫態能量，確定最佳的重合時間。在智能電網中，通過監控系統對本保護對象和其關聯節點的運行狀況進行分析和決策，實時調整相應繼電保護裝置的保護功能和保護定值，使保護裝置適應靈活變化的運行工況。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。繼電保護技術在傳統電網和智能電網中都得到了充分的應用，它在電力系統的正常穩定運行中發揮著重要的作用。

四、智能電網繼電保護技術的發展趨勢

智能電網繼電保護技術的未來發展趨勢主要體現在以下幾個方面：

1、廣域化。在智能電網的快速建設過程中，整個電網系統的壓力也會越來越大，同時，出現故障的機率也會大幅上升。針對這種情況，可以充分利用廣域測量技術進行后備的保護服務，這樣就能提高整個保護裝置的性能，以確保電力系統運行的安全與穩定。

2、網絡化.數字化變電站在智能電網中應用，改變了傳統繼電保護信號的方式，直接在智能電網中與互聯網進行連接，一方面用戶可以直接共享網絡上的信息，提高了繼電保護裝置的能力；另一方面對于繼電保護裝置來說是一種簡化。繼電保護裝置的實質是整個電力系統計算機網絡上的智能終端，既能把獲得的數據和運行信息傳給網絡控制中心，也可以利用網絡獲得故障信息和數據。

3、數字化。智能電網中，不再考慮電流互感器飽和以及二次回路接地和短路等故障問題，其原因是由于智能電網中互感器傳輸性能的提高，大大降低了設備的故障率。同時也提高了繼電保護裝置的性能，未來的繼電器發展僅僅需要考慮如何去簡化繼電保護的輔助功能，并且思考如何將數字化傳感器更好的應用到繼電保護裝置上，并且能夠提高繼電保護裝置的整體性能。

4、自整定技術。當前，很多智能電網中的繼電保護的機構所采用的是一種剛性的結構，而且其中的連接方式、保護對象等內容，都是預先設定好的。在傳統電網中，系統的整定是通過保護線路的實際運行情況來實現的。而在智能電網中，繼電保護能夠充分地運用全網的信息資源，這樣它就能進行實時的判斷，以達到整定的目的，進而實現全網系統整定的自動化與配置的自動化。

5、計算機化。隨著計算機硬件的迅猛發展，微機保護硬件也在不斷發展。原華北電力學院研制的微機線路保護硬件已經歷了3個發展階段：從8位單CPU結構的微機保護問世，不到5年時間就發展到多CPU結構，后又發展到總線不出模塊的大模塊結構，性能大大提高，得到了廣泛應用。華中理工大學研制的微機保護也是從8位CPU，發展到以工控機核心部分為基礎的32位微機保護。

6、保護、控制、測量、數據通信一體化。在實現繼電保護的計算機化和網絡化的條件下，保護裝置實際上就是一臺高性能、多功能的計算機，是整個電力系統計算機網絡上的一個智能終端。它可從網上獲取電力系統運行和故障的任何信息和數據，也可將它所獲得的被保護元件的任何信息和數據傳送給網絡控制中心或任一終端。因此，每個微機保護裝置不但可完成繼電保護功能，而且在無故障正常運行情況下還可完成測量、控制、數據通信功能，亦即實現保護、控制、測量、數據通信一體化。

電力系統對微機除了保護的基本功能外，還應具有大容量故障信息和數據的長期存放空間，快速的數據處理功能，強大的通信能力，與其它保護、控制裝置和調度聯網以共享全系統數據、信息和網絡資源的能力，高級語言編程等。這就要求微機保護裝置具有相當于一臺PC機的功能。在計算機保護發展初期，曾設想過用一臺小型計算機作成繼電保護裝置。由于當時小型機體積大、成本高、可靠性差，這個設想是不現實的。現在，同微機保護裝置大小相似的工控機的功能、速度、存儲容量大大超過了當年的小型機，因此，用成套工控機作成繼電保護的時機已經成熟，這將是微機保護的發展方向之一。天津大學已研制成用同微機保護裝置結構完全相同的一種工控機加以改造作成的繼電保護裝置。

結束語

智能電網為電網自身信息的搜集及出現故障時的判斷提供重要依據，而繼電保護技術則讓電網更加的穩定。通過對智能電網下的相關問題加以研究，找出相關的解決方案。繼電保護技術是電網的一道保護屏障，保證電網能正常的運行。同時，在電網出現相關故障的時候，能起到一個緩沖的作用，它是電網穩定的保障。

參考文獻：

[1]黃新波，張國威 輸電線路在線檢測技術現狀分析[J].廣東電力，2009 （1）

[2]劉暢.輸電線路在線監測技術研究[J].華北電力大學，2010 （1）

[3]余怡鑫，智能電網[J].電網與清潔能，2009，25（1）；7-11

[3]王維儉.電氣主設備繼電保護原理及應用[M].北京：中國電力出版社，2002.