智能電網中繼電保護技術的發展狀況

王凡

摘 要：繼電保護在電力系統中起著隔離故障、防止事故擴張的作用，是系統的“衛士”，具有舉足輕重的作用。目前，國內在智能電網建設和重大專題研究方面已經有重大發展。文章就智能電網的特點和智能電網對繼電保護技術的影響進行介紹，概括出繼電保護技術應用于智能電網所面臨的問題，并就最新的繼電保護技術狀況進行了簡單介紹。

關鍵詞：智能電網；繼電保護；影響；發展

中圖分類號：TM773 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）23-0018-02

2009年，國家第一次提到建設“堅強智能電網”的概念。現今，全國各個電力公司都在大力發展堅強智能電網，智能電網炙手可熱。針對智能電網存在的特征，對繼電保護系統有了更高層次的標準，使其從兩方面來實現，一是靈活性，二是可靠性。文章針對一個問題進行討論，既智能電網中的繼電保護技術實際情況的發展。

1 智能電網

智能電網的概念是：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，利用先進的通信、信息和控制技術，構建以信息化、自動化、互動化為特征的統一堅強的智能化電網。

一旦系統發生故障，盡量將故障影響控制在局限范圍里，而且可以很快的重新供電。

智能電網有很多特別，例如堅強可靠、經濟高效、清潔環保等。

智能電網具有超強電力輸送能力和安全可靠的供電能力，在保護環境的前提下，能夠降低能源消耗和污染排放，做到經濟高效；在靈活調整電網運行方式、兼容各類電源和用戶接入和退出的同時，還能將電網、電源和用戶的信息透明共享，做到友好互動并且透明開放。

但對于智能電網來說，以下幾點都會讓電力系統受影響，例如電子式互感器、數字化變電站技術、廣域測量技術、交直流靈活輸電及控制技術的應用。

2 智能電網繼電保護原理

智能電網實行實時監控，它將通過網絡系統把收到的信息進行處理分析，便于對其運作情況實行實時監測，而保護功能與定值則實行遠程動態監控和修正。

對于繼電保護裝置來說，需要信息共享，保護各種運作信息，只有這樣，才能以下做到兩方面，一是確保故障的準確性時；二是確保在沒有或少量人工干預下，可以很快的隔離故障、自我恢復，防止大范圍停電事故的發生。

智能電網中的繼電保護方式不再是傳統的分散性保護，“自掃門前雪”，在繼電保護裝置動作時，可以不只跳本保護對象，也許會出現連跳命令跳開其他相關聯點，或者僅僅發出連跳命令而不跳開本保護對象。

3 智能電網對繼電保護的影響

智能電網具有靈活可重構配電網絡拓撲結構，即復雜的網狀結構，跟傳統的簡單環網和輻射形網絡具有本質的區別。復雜網狀結構中，分布式發電、交互式供電的運作形式讓孤立的單一保護裝置存在整定艱苦，信息少特征，對繼電保護性能產生影響。深入得了解智能電網對繼電保護的影響，是研究新型適用于智能電網繼電保護的前提。

3.1 數字化

智能電網的主要特征有兩個，一是信息化；二是數字化。這兩個特征讓智能電網與傳統電網有最根本的差別，繼電保護技術會隨著時代的發展，相繼的去接受應有的變化，讓技術跟上時代的步伐，而繼電保護技術的新的發展方向必會是數字化， 主要是以下兩方面，第一是測量手段數字化；第二是信息傳輸方式信息化。

如今，互感器的各個功能都得到了一定的強化、故障次數逐漸少了起來，這也讓繼電保護不用擔心互感器故障的各種會出現的事故。與此同時，電氣量和保護裝置的性能在各自的領域里都有了一定的提升。現在亟待解決的問題是，如何利用數字化傳感器提高繼電保護整體性能，簡化保護輔助功能。

3.2 網絡化

在智能電網信息化、自動化、互動化的同時，必將改變傳統的繼電保護操作人員的工作方式，信息共享、網絡平臺的建立，將促使繼電保護系統網絡化。

IEC61850網絡數字化變電站是傳統繼電保護信息收集傳遞的中間物，使其發生改變。第一表現在信息收集的方法不同，它能夠通過網絡數據的功能收集到站內所有涉及設備元件的訊息。第二表現在信息傳遞的方法，使用帶數字接口的智能斷路器時，控制信息是通過數字信號網絡進行傳遞的。

3.3 廣域化

隨著時代發展，互聯電網區域規模逐漸增大，其相互換的內容也相應增多，電網電壓等級增高，提高故障與不穩定的發生的頻率。在電網不斷信息化進程中，通過使用廣域信息給予后備保護服務，主要是通過廣域測量技術WAMS網絡進行的， 讓其避開了大規模的停電事故。

3.4 自整定技術

目前大規模的繼電保護的機構都是剛性結構，很多東西都事先設計好了，例如連接方式，適應的網絡條件等，它的適應能力比較差。傳統保護技術是根據保護線路的運行情況對定值進行整定的。智能電網中的繼電保護可以利用全網信息，實時地判斷運行方式，從而進行整定，將分散獨立的保護變為系統分布協同保護，實現全網的聯網自動整定和自動配置。

3.5 員工技術提升

繼電保護是電力系統安全的第一道防線，其安全責任重大，對從業人員的能力要求高。隨著科技的發展，需要加強員工的技術性等。

許多電力企業也需要著跟上電網的前進的步伐，助力“兩個轉變”，從良方面增強繼電保護人員的專業水平，一是科技水平，二是專業技能。

4 智能電網中繼電保護的三個問題

繼電保護技術的影響，可以通過智能電網里得以體現，當其運用在智能電網時，需要顧慮三個點。

4.1 運行方式、潮流流向以及保護定值的自適應能力

在智能電網里，電源點造成線路潮流不確定性的有兩個原因，一是接入電網，二是成為微網孤島運行。繼電保護定值也應該能夠根據運行方式的不同做出實時的調整。為此，繼電保護定值的整定應該綜合考慮本保護對象和相關線路運行狀況。

4.2 保護功能需要根據運行方式的變化做出相應的調整

當節點從系統中解開、并入時，都將引起線路潮流的重新分配，該節點的保護裝置的保護范圍、定值都會發生對應的變化。

4.3 引入環境條件對保護定值的影響

傳感器獲得監控對象實時的溫度和容量，使其功率出現最佳的情況。繼電保護必須要適應其帶來的變化，主要是通過實時調整輸電線路的負荷保護定值。

5 繼電保護技術的幾點新發展

繼電保護的技術得以體現，主要表現在電力系統網絡與其相關電氣設備實行的監測保護，其領域前進方向，主要是從以下幾個方面進行，計算機化、網絡化、智能化，以及保護、控制等。

現代電力系統中繼電保護不僅需滿足以上要求，還需要適應特高壓輸變電技術的發展，適應大（巨）機組保護需要，適應帶串補和可控串補電容線路保護的需要，適應SVC、STATCOM和超導限流技術的發展需要及在復雜故障或連鎖故障出現時要求保護快速正確動作。

另外，廣域保護也是當前繼電保護的熱門話題，它是在全國聯網的趨勢下提出的，如何合理配置防線，需要廣大學者和電力工作工作者進一步深入研究。

國內外對廣域保護理論的研究大致可分為兩種：第一是使用廣域信息做幾點，例如安全監控、穩定邊界計算、狀態估計等，主要表現在其利用與安全等方面；第二是通過廣域信息健全繼電保護的功能，現如今，在以下幾個方面的考究都比較差，例如系統結構、光與信息采集和利用、廣域保護和控制算法等。

在保護整定管理系統研究方向，保護整定技術的性能得到了增強，表現在一是增加了整定效率，二是增大了準確性，但保護定值整定和以后智能電網保護整定之間有不小的距離。如今網路整定管理首要處理的包含以下幾個點：

一是數據與網路拓撲維護艱苦，網絡拓撲和系統參數是由保護整定人員自行維護的，目前，地區級網路更變無常，使其參數維護的工作增多。而網絡參數的維護正確與否，決定了保護定值整定結果，將影響到整個區域網絡定值的準確性。

二是目前定值的計算和管理系統定值置入相分離。在經過計算系統計算，定制系統審批，現場人員經網絡下載定值，最后經手工置入保護裝置。

在這個過程不僅消耗時間和勞動，而且容易產生失誤，還可能造成重大事故。在數字化、網絡化的系統中，應該將定值計算、定制管理和定值置入相關聯統一實現一體化、自能化。這需要更加深入的研究和創新，也需要高素質人才的參與。

6 結 語

繼電保護對電力系統的安全穩定運行具有重要意義，隨著智能電網的發展和計算機技術的發展，會從以下是幾個方面發展，計算機化、網絡化、智能化，以及保護、控制、測量以及數據通信一體化。對于繼電保護工作者這既是挑戰又是機遇，應該充分發揮個人特長，積極參與各種專業技能培訓，順應時代要求，提高自身素質，爭做一名合格的繼電保護工作人員。

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