智能電網對繼電保護的要求及實現方法分析

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

關鍵詞：智能電網；繼電保護；IEC61850；實現方法

智能電網建設進程的快速推進和發展，為智能電網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。深入研究智能電網繼電保護十分有必要，將計算機技術、數據通信技術以及傳感器技術等融入到智能電網技術中，走數字化、自動化、互動化的智能電網建設道路，從而促進繼電保護技術的進一步發展。

1 智能電網的特點

目前，大多數國家都擁有各自的智能電網，它們都是經過研究和實踐而來，根據各國的需求和發展而定。通過對比可以發現，智能電網一般具有以下幾個特征：（1）具有平臺效應，在智能電網平臺上用戶可以更深地了解、熟悉電網信息，使用者可以進行電網運作和自主參與；（2）具有自我恢復功能，在電網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）電能的提供更為穩定、優質；（5）安全性更高，與傳統的普通電網相比，智能電網安全性能更高；（6）降低了投入和運行成本、提高了運行效率和質量。

2 智能電網對繼電保護提出了新的要求

作為智能電網系統運行的重要保障和防線，繼電保護應當在原來的電網裝置上進行設計優化，以保證智能電網的正常運行。

2.1 數字化要求

數字化、信息化、自動化和互動化是智能電網的主要特點，因而要求繼電保護也具有測量技術和傳輸方式的數字化特點。智能電網建設的快速推進，使得智能儀器和設備也得到了充分的應用，傳統的互感器被具有網絡接口的電子式互感器取代，數字式微機保護裝置、智能斷路器的接入，簡化了系統二次設備，也方便了智能電網繼電保護設備的維護。

2.2 網絡化要求

智能電網網絡化發展對繼電保護提出了相應的要求。就傳統繼電保護而言，其只能實現對局部區域的有效保護，網絡信息技術的廣泛應用，極大地實現了信息共享，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送和處理，彌補了傳統二次電纜傳輸的缺陷。因此，要求加快網絡技術在繼電保護中的應用，借助于網絡傳輸，確保信號的可靠性、真實性及完整性。

2.3 廣域化要求

智能電網逐步朝著信息化方向發展，與此同時，要求繼電保護也應當逐步實現信息化。作為電力系統控制的關鍵環節，雖然加快構建信息系統并非為了直接服務繼電保護工作，但利用信息系統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

與傳統電網相比較，智能電網具備很多優點，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，為提高輸電質量，智能電網還融合了諧波抑制、可控串聯補償、靜止無功補償、潮流控制器等裝置與技術以及電能質量控制等技術，大大增加了智能電網中非線性控制電力元件的數量。

2.5 整定自動化要求

單線信息限制了傳統電網繼電保護技術，定值調整誤差和保護線路有限降低了傳統電網繼電保護質量和效率。在智能電網中，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 智能電網繼電保護的實現方法

3.1 優化智能電網繼電保護系統結構

在智能電網中，可以借助于傳感器，對供電、發電、輸配電等重要設備的運行狀態加以實時監控。并將所獲取數據利用網絡系統進行整合處理，對數據加以有效分析，實現對保護定值及功能的遠程性監控。對于繼電保護裝置而言，除了需要所保護對象的運行數據以外，還需相關設備的運行參數。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，也可能需要發連跳命令，將其他相關節點跳開，或只發連跳命令，將相關節點跳開，無需將本保護對象跳開。在智能電網環境下，利用監控系統針對本保護對象及相關節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節，確保其能夠有效適應運行狀況的動態變化，利用保護功能，實現所參與故障識別的保護動作策略。

3.2 調整保護定值

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，對于智能電網某個電源點而言，不僅能夠直接接入電網中，也可實現微網孤島運行，這樣以來，同電源點相連的線路潮流就實現了其不確定性，依據電流、距離保護等原理，需要確保保護定值可以依據運行方式的動態變化，及時進行調整。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，加以適當調整。若將某節點從系統中解開，則該節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，運行方式也發生了改變，此時需要其他節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生了改變，需要對節點保護裝置的保護范圍、定值等加以調整。

3.3 改變保護配置的形態

對于傳統繼電保護而言，其信息采集及信號發送媒介會因IEC61850網絡數字化變電站而產生改變，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生了變化。為了確保信號控制傳輸網絡的穩定性、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，實現二次回路的數字化和網絡化，繼電保護設備之間可以通過網絡進行邏輯的配合和閉鎖，簡化設計，實現智能化開關。

3.4 實現IED（電子智能設備）互操作

IEC61850是實現數字化、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的方法。IEC61850標準建立統一的、面向對象的層次化信息模型，實現設備的自我描述，實現應用開放互操作要求；建立信息服務模型，規范了IED（電子智能設備）與站控層監控主機之間運行、維護報文傳輸，規范了間隔層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，實現智能保護設備狀態信息共享、智能保護設備聯閉鎖功能、開關類設備的跳合閘控制功能，規范了間隔層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字信息，實現測量信息的共享，使變電站自動化系統的集成過程從人工處理向自動化處理轉變。

4 結束語

智能電網是微電子、通信和計算機技術在電力系統的領域的應用革新，以更好的實現節能減排和提升供電可靠性的目標，滿足可持續發展的社會需求和電力市場化的經濟性需求，提高電網的可靠性、可用性和綜合效率。總之，雖然我國智能電網發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，更好的適應電網的結構和運行方式的變化，為保障供電的安全性及穩定性奠定基礎。

參考文獻

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