論智能電網發展環境下的繼電保護新技術

[摘 要]近年來，隨著我國工業的發展，在電力系統穩定性、靈活性以及智能化的研究也在逐漸的深入。一直以來，繼電保護技術都為促進電力系統的安全有效運行提供了重要的保障，并且隨著新時期智能電網的建設發展，繼電保護技術的發展方向也逐漸開始轉向保護、控制、測量、計算機化、網絡化、智能化以及數據通信一體化，從而有效促進了電力企業的經濟效益方面的提高，推動了企業的電網現代化的發展進程。我國的傳統電網中，繼電保護的電源點潮流流向是固定的，其輸出本策的電氣量主要包括三相的電流和電壓，這種工作模式下容易由于不合理操作而導致相關性能難以正常發揮。傳統電網中的繼電保護由于缺乏傳感及智能設備，因此對外界的監測和觀察不能持續，在面臨突發事件、自然災害以及極端氣候等嚴重的外界干擾時不能實現自動預警，抗干擾能力較低。除此之外，智能電網的信息化程度比較低，對電價信息的收集不夠全面，用戶難以積極參與電價的定制，電價定制缺乏透明性和公平性。

[關鍵詞]智能電網；繼電保護；新能源；電流互感器；元件

一、智能電網相關概述

智能電網也就是我們所說的電網的智能化，它的本質就是能源替代和兼容利用，主要是以建立在集成的高速雙向通信物理網絡為基礎，創建開放系統，組織各級電網進行協調發展，整介系統中的數據，并將先進的傳感測量技術、信息技術、計算機技術以及先進的決策支持系統納入應用范疇內，通過這種方式而使電網系統具有自動化、互動性、智能化以及高度集成等特點，有助于電網運行和管理的優化，從而實現電網的安全、可靠運行。除此之外，智能電網還具有強大的電力輸送功能更，和智能化的運作平臺，不僅能夠為供電的安全性和可靠性提供保障，同時還可以對用戶的接入和退出進行靈活、及時的調整，除此之外還可以實現用戶、電源以及電網信息的共享，并且信息也是公開透明的。智能電網的支撐技術主要包括六個系統：一是，靈活的網絡拓撲系統；二是，高度集成的通信系統；三是，發達的傳感和測量系統；四是，實時運行決策系統；五是，快速故障診斷和排除系統；六是，新型繼電保護系統。智能電網的發展和應用，實現了當電網系統發生故障時恢復供電的時間為最短，這樣可以使供電故障對社會生活的影響控制在最小范圍，降低到最小程度。

二、智能電網發展環境下的繼電保護新技術

1.可再生能源并網

具有清潔、高效、可再生等特點的新能源的大規模接入是智能電網發展的一個突出特征，其中風電、光伏、新型儲能是最具代表性的幾種能源，應用較為廣泛，且前景較好。但是從現階段新能源的應用狀況來看，仍然在電能質量、電網運行、故障電流等方面存在一定的問題，這主要是由于來源不穩定、并網技術不成熟等原因引起的。我們以風電為例，將其接入電網后可能會出現保護誤動或者電流保護II段拒動問題的出現，這主要是由于風電接入電網系統之后，會對電網的電流產生影響，主要表現為兩個現象，一是，給接入點上游帶來分支電流，二是，給接入點下游電流保護帶來助增電流，從而導致上述問題的發生。除此之外，如果風機接入點相鄰饋線存在故障，那么也有引起保護反向誤動問題的風險。而故障電流產生的規律以及特點與風機的工作狀態、接入類型以及控制策略等都有密切的聯系。 電網的潮流分布和短路電流特征的復雜性也要求風電接入必須要有繼電保護裝置對其進行優化，從而使小短路電流產生較大的系統阻抗，增強電流互感器的額定電流，在這種情況下，就要選擇那些有較大變化的電流互感器來為電網提供保護。

2.超高壓交直流混聯

根據我國的電網發展規劃，網架結構需要進行進一步的完善，其中繼電保護技術必須要具有更強的分流處理能力。究其原因主要有兩個方面。一是，電網發生故障時，電網非周期分量會由于電壓等級的升高而變慢，暫態特性的復雜性也會增強，同時還會帶來巨大的諧波分量，在這種情況下就要求互感器要具有更強的性能和更好的濾波和直流分量處理，以為電網安全提供保護。另一方面，高壓交直流混聯會引起一系列的電容電流問題、交直流互聯暫態特性與計算誤差問題以及同桿雙回線路的零序互感和跨線故障問題等，這些都要求繼電保護設備必須要進行特殊處理。另外，電網暫態特性日益復雜，也使內部故障與勵磁涌流的區分更加復雜，加大了繼電保護內部使用諧波判據的難度。

3.大量電子元件的應用

隨著科學技術的進步，各種各樣的電子元件迅速的開發并投入市場。再加上隨著智能電網建設的逐步完善，可控串補、換流器、無功補償器以及潮流控制器等大量電力電子元件開始在智能電網中得到廣泛的應用。通過這些元件的應用，電能的質量得到了有效的提高和改善，同時也有效促進了控制策略靈活性的提高，從根本上改變了電網的運行特性。但是，從另一個角度來看，電力電子元件器件的開關頻率的提高會導致系統出現大量的諧波，除此之外，光伏并網以及直流輸電等也與繼電保護設備存在協調問題。在這種情況下，就要求繼電保護在設計額時候必須要對電力電子元件所帶來的諧波影響因素進行充分的考慮，以確保智能電網的穩定運行。

三、結語

總的來說，我國電力系統繼電保護技術的發展可分為四個階段：第一個階段是電磁型，第二個階段是晶體管型，第三個階段是集成電路型，第四個階段是微機型保護。隨著我國對智能電網投入的不斷加大，繼電保護技術是電力系統中的首要防御手段，因此需要更高的技術來為其安全提供保障。在智能電網發展背景下，繼電保護也在不斷的探索進步，并具有非常廣闊的發展空間和發展前景。

為滿足智能電網發展對繼電保護的新要求，以極小的二次系統代價獲取一次系統的很大效益，需要重新審視習以為常的配置配合方式，在廣域信息網絡條件下解決以上問題是可能的，所謂的集中式后備保護，具有很高的容錯性和較高的可靠性。另外，應該大膽使用，采用最佳重合時間是無成本提高暫穩極限的有效措施。

目前，繼電保護作為電力系統安全穩定的第一道防線，在各項技術方面仍存在著諸多的問題和不成熟，雖然我國智能電網建設已取得了重要的進展，但仍存在很多不足的地方。文中主要對近兩年繼電保護的研究進展進行分析總結，以供大家借鑒。同時，繼電保護課題需要不斷的進行深入的研究，以保證繼電保護適應智能電網的發展，維持電力系統的安全穩定運行。

參考文獻：

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