智能電網(wǎng)對繼電保護的要求及實現(xiàn)方法分析

摘 要：隨著經(jīng)濟社會的迅速發(fā)展，人民群眾的生活水平得到了顯著的提高，對于供電需求、供電質(zhì)量及相關要求也隨之逐步提高，為了適應這一發(fā)展要求，智能電網(wǎng)得到了迅速發(fā)展和廣泛應用。為了保障智能電網(wǎng)運行過程的安全性、穩(wěn)定性、可靠性，必須進一步提高繼電保護的質(zhì)量。文章從智能電網(wǎng)的特點出發(fā)，就智能電網(wǎng)對繼電保護的要求進行了分析，并就智能電網(wǎng)繼電保護的實現(xiàn)方法進行了探討，旨在逐步提高供電質(zhì)量，為廣大人民群眾的安全、穩(wěn)定用電保駕護航。

關鍵詞：智能電網(wǎng)；繼電保護；IEC61850；實現(xiàn)方法

智能電網(wǎng)建設進程的快速推進和發(fā)展，為智能電網(wǎng)技術應用的推廣提供了良好的平臺，但也給繼電保護造成了很大的影響和沖擊。深入研究智能電網(wǎng)繼電保護十分有必要，將計算機技術、數(shù)據(jù)通信技術以及傳感器技術等融入到智能電網(wǎng)技術中，走數(shù)字化、自動化、互動化的智能電網(wǎng)建設道路，從而促進繼電保護技術的進一步發(fā)展。

1 智能電網(wǎng)的特點

目前，大多數(shù)國家都擁有各自的智能電網(wǎng)，它們都是經(jīng)過研究和實踐而來，根據(jù)各國的需求和發(fā)展而定。通過對比可以發(fā)現(xiàn)，智能電網(wǎng)一般具有以下幾個特征：（1）具有平臺效應，在智能電網(wǎng)平臺上用戶可以更深地了解、熟悉電網(wǎng)信息，使用者可以進行電網(wǎng)運作和自主參與；（2）具有自我恢復功能，在電網(wǎng)遭到損壞時能進行簡單的自我恢復以保證電力供應；（3）兼容能力較強，對多種電力設備具有兼容效果；（4）電能的提供更為穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)；（5）安全性更高，與傳統(tǒng)的普通電網(wǎng)相比，智能電網(wǎng)安全性能更高；（6）降低了投入和運行成本、提高了運行效率和質(zhì)量。

2 智能電網(wǎng)對繼電保護提出了新的要求

作為智能電網(wǎng)系統(tǒng)運行的重要保障和防線，繼電保護應當在原來的電網(wǎng)裝置上進行設計優(yōu)化，以保證智能電網(wǎng)的正常運行。

2.1 數(shù)字化要求

數(shù)字化、信息化、自動化和互動化是智能電網(wǎng)的主要特點，因而要求繼電保護也具有測量技術和傳輸方式的數(shù)字化特點。智能電網(wǎng)建設的快速推進，使得智能儀器和設備也得到了充分的應用，傳統(tǒng)的互感器被具有網(wǎng)絡接口的電子式互感器取代，數(shù)字式微機保護裝置、智能斷路器的接入，簡化了系統(tǒng)二次設備，也方便了智能電網(wǎng)繼電保護設備的維護。

2.2 網(wǎng)絡化要求

智能電網(wǎng)網(wǎng)絡化發(fā)展對繼電保護提出了相應的要求。就傳統(tǒng)繼電保護而言，其只能實現(xiàn)對局部區(qū)域的有效保護，網(wǎng)絡信息技術的廣泛應用，極大地實現(xiàn)了信息共享，能夠及時獲取變電運行設備的各項信息，并能夠對信息進行發(fā)送和處理，彌補了傳統(tǒng)二次電纜傳輸?shù)娜毕荨Ｒ虼耍蠹涌炀W(wǎng)絡技術在繼電保護中的應用，借助于網(wǎng)絡傳輸，確保信號的可靠性、真實性及完整性。

2.3 廣域化要求

智能電網(wǎng)逐步朝著信息化方向發(fā)展，與此同時，要求繼電保護也應當逐步實現(xiàn)信息化。作為電力系統(tǒng)控制的關鍵環(huán)節(jié)，雖然加快構建信息系統(tǒng)并非為了直接服務繼電保護工作，但利用信息系統(tǒng)這一平臺可能收集廣域信息，能夠有效提升安全自動化裝置及后備保護的性能。

2.4 輸電靈活性要求

與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比較，智能電網(wǎng)具備很多優(yōu)點，尤其是在輸電效率方面，控制方式靈活性高且速度快，因此，對繼電保護的輸電靈活性提出了更高的要求。此外，為提高輸電質(zhì)量，智能電網(wǎng)還融合了諧波抑制、可控串聯(lián)補償、靜止無功補償、潮流控制器等裝置與技術以及電能質(zhì)量控制等技術，大大增加了智能電網(wǎng)中非線性控制電力元件的數(shù)量。

2.5 整定自動化要求

單線信息限制了傳統(tǒng)電網(wǎng)繼電保護技術，定值調(diào)整誤差和保護線路有限降低了傳統(tǒng)電網(wǎng)繼電保護質(zhì)量和效率。在智能電網(wǎng)中，有機結合了被保護線路和相關裝置設備，匯集并整合了系統(tǒng)中的所有運行信息，提高了繼電保護的準確性，也對其整定自動化提出了要求。

3 智能電網(wǎng)繼電保護的實現(xiàn)方法

3.1 優(yōu)化智能電網(wǎng)繼電保護系統(tǒng)結構

在智能電網(wǎng)中，可以借助于傳感器，對供電、發(fā)電、輸配電等重要設備的運行狀態(tài)加以實時監(jiān)控。并將所獲取數(shù)據(jù)利用網(wǎng)絡系統(tǒng)進行整合處理，對數(shù)據(jù)加以有效分析，實現(xiàn)對保護定值及功能的遠程性監(jiān)控。對于繼電保護裝置而言，除了需要所保護對象的運行數(shù)據(jù)以外，還需相關設備的運行參數(shù)。以便及時識別故障，確保無人工干預之下可以迅速隔離、排除故障，盡快恢復運行，以防大面積停電等重大情況發(fā)生。因此，對于繼電保護裝置而言，保護動作并非只針對保護對象，也可能需要發(fā)連跳命令，將其他相關節(jié)點跳開，或只發(fā)連跳命令，將相關節(jié)點跳開，無需將本保護對象跳開。在智能電網(wǎng)環(huán)境下，利用監(jiān)控系統(tǒng)針對本保護對象及相關節(jié)點運行情況加以分析，對繼電保護裝置的保護定值及功能及時進行調(diào)節(jié)，確保其能夠有效適應運行狀況的動態(tài)變化，利用保護功能，實現(xiàn)所參與故障識別的保護動作策略。

3.2 調(diào)整保護定值

一方面，由于運行方式靈活性強，潮流流向的不確定性，要求保護定值應具備自適應性等功能。例如，對于智能電網(wǎng)某個電源點而言，不僅能夠直接接入電網(wǎng)中，也可實現(xiàn)微網(wǎng)孤島運行，這樣以來，同電源點相連的線路潮流就實現(xiàn)了其不確定性，依據(jù)電流、距離保護等原理，需要確保保護定值可以依據(jù)運行方式的動態(tài)變化，及時進行調(diào)整。這樣，針對某一條線路的繼電保護裝置，其信息不僅包括本線路電氣量，還包括了本線路關聯(lián)線路的運行情況，通過對所有信息進行綜合，及時修正保護定值。另一方面，保護功能需要以運行方式的變化情況為依據(jù)，加以適當調(diào)整。若將某節(jié)點從系統(tǒng)中解開，則該節(jié)點所安裝的線路保護裝置也必須退出所有運行，此時，相關線路潮流會被重新分配與合成，與此同時，運行方式也發(fā)生了改變，此時需要其他節(jié)點所安裝的保護裝置對線路進行保護，相應地，線路長度及阻抗也產(chǎn)生了改變，需要對節(jié)點保護裝置的保護范圍、定值等加以調(diào)整。

3.3 改變保護配置的形態(tài)

對于傳統(tǒng)繼電保護而言，其信息采集及信號發(fā)送媒介會因IEC61850網(wǎng)絡數(shù)字化變電站而產(chǎn)生改變，借助于信息共享，主保護性能也得到了極大地提高，此時，繼電保護共享控制信號產(chǎn)生了變化。為了確保信號控制傳輸網(wǎng)絡的穩(wěn)定性、可靠性，必須借助于智能化控制裝置，對一次、二次設備加以有效控制，大量減少電纜使用量，實現(xiàn)二次回路的數(shù)字化和網(wǎng)絡化，繼電保護設備之間可以通過網(wǎng)絡進行邏輯的配合和閉鎖，簡化設計，實現(xiàn)智能化開關。

3.4 實現(xiàn)IED（電子智能設備）互操作

IEC61850是實現(xiàn)數(shù)字化、智能化變電站的關鍵技術，是一種新的構建變電站自動化系統(tǒng)的方法。IEC61850標準建立統(tǒng)一的、面向對象的層次化信息模型，實現(xiàn)設備的自我描述，實現(xiàn)應用開放互操作要求；建立信息服務模型，規(guī)范了IED（電子智能設備）與站控層監(jiān)控主機之間運行、維護報文傳輸，規(guī)范了間隔層IED之間以及間隔層IED與過程智能終端之間的開關量報文的快速傳輸，實現(xiàn)智能保護設備狀態(tài)信息共享、智能保護設備聯(lián)閉鎖功能、開關類設備的跳合閘控制功能，規(guī)范了間隔層IED與合并單元之間采樣報文傳輸，IED直接接受來自合并單元的量測量數(shù)字信息，實現(xiàn)測量信息的共享，使變電站自動化系統(tǒng)的集成過程從人工處理向自動化處理轉變。

4 結束語

智能電網(wǎng)是微電子、通信和計算機技術在電力系統(tǒng)的領域的應用革新，以更好的實現(xiàn)節(jié)能減排和提升供電可靠性的目標，滿足可持續(xù)發(fā)展的社會需求和電力市場化的經(jīng)濟性需求，提高電網(wǎng)的可靠性、可用性和綜合效率。總之，雖然我國智能電網(wǎng)發(fā)展已取得了重大的成就，但技術方面仍存在諸多不足，必須進一步加強智能電網(wǎng)繼電保護技術的研究，提升繼電保護的自適應功能，更好的適應電網(wǎng)的結構和運行方式的變化，為保障供電的安全性及穩(wěn)定性奠定基礎。

參考文獻

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