智能電網框架下的繼電保護技術應用探索

田楊裔

摘 要：在我國，雖然智能電網建設仍處于起步階段，但隨著國家用電量需求的持續增大，智能電網技術也得到了快速的發展推動和廣泛應用。文章在當前常規電網繼電保護的運行特性基礎上，總結并提煉了智能電網框架下繼電保護運行技術的新特性，基于未來智能電網運行需求角度和我國新推出的堅強智能電網計劃，探索了關于繼電保護技術及其相關的動態整定軟件目標功能的新應用。

關鍵詞：智能電網；繼電保護；智能傳感器；動態整定軟件

中圖分類號：TM774 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）11-0039-02

智能電網模式的普及應用改變了我國電網的基本結構和功能特性，它讓傳統電網系統朝著綜合功能性配置能源、產業信息多元網絡化的方向持續發展。所以為了保障智能電網的安全穩定運行，一定要以不斷強化繼電保護技術，提升智能電網系統的保障性為基本原則。

1 智能電網框架分析

1.1 智能電網框架概述

進入21世紀以后，世界上大部分國家都已經開始結合自身國情，在傳統電網技術基礎上建立了基于智能化技術的電網系統，實現了對電力控制的高效化。而由于各國之間自身條件的差異，智能電網的框架構建對于不同國家的定義也是不同的，這其中較有共性的觀點就是通過現有的信息化手段，利用電力能源開發、發電轉換、輸配電、供售電以及用戶用電實現一個全流程、全范圍的統一管理系統，也包括精確供電、互補供電、智能交流、安全供電和提升電能利用率、降低智能電網損耗等技術環節，所以這種技術性、應用性和范圍指向性都較為復雜的電網框架就構成了如今的智能電網系統。

1.2 智能電網系統的七大特性

2014年，美國能源局針對現代智能電網作出了研究性報告，以總結美國國內電網及電力產業正在經歷的巨大變革，這其中就總結了智能電網的七大特征：

①智能電網照比傳統電網擁有一定的自愈性，即自我修復能力。

②它激發了用戶去主動參與到電網的運作當中，具有很強的激勵性質。

③安全防御性能高。

④可以為用戶提供比傳統電網更高質量的電能。

⑤具有多種類型發電與蓄電形式，提高了對新能源發電的包容性。

⑥可以為電力市場提供更多機會和活力。

⑦可以最大限度的優化電力設備的高效穩定運行，而且也能根據國家電力的一些規范標準進行電網運行損耗和費用的降低。

在我國，國家電網將智能電網的未來發展定義為“堅強智能電網，充分利用信息科技化。”所以在對一些特高壓電網、骨干網乃至各級電網的協調管理與技術發展方面也做到了全部以智能電網框架為基礎，以信息技術平臺為支撐的未來國家電網發展趨勢，形成了電能電力流、互聯信息流、多類型客戶業務流三位一體化高度融合的現代電網體系[1]。

1.3 中國堅強智能電網

在中國國家電網“2009特高壓輸電技術國際會議” 上，國家電網公司提出了“堅強智能電網”的長期發展計劃，它的核心技術就是智能傳感技術與動態整定軟件，希望通過新時代信息化技術與網絡系統的數據快速高效收集、整合、分析和挖掘，達到對國家電力系統的全面優化管理。

堅強智能電網的主要技術包括了可以對智能電網系統進行全自動化有效控制和觀測的智能感應技術，它其中就涵蓋了智能感應器、無線感應器、光纖感應器等等，它作為堅強智能電網的重要網絡支撐技術而存在；廣域測量技術則借助了GPS（全球定位技術）、PMU（同步相量測量技術）和GIS（地理信息系統）進行高精度脈沖、同步時標和控制電壓，其中PMU的同步相量測量能使電流與電壓信號達到微秒級別的同步精度，實現對電能的高精度化測控；而信息與通信技術則是憑借智能設備與控制決策來進行高速通信，確保為智能電網提供即插即用的技術保障。總體來說，堅強智能電網所提供的功能服務已經涵蓋了我國智能電網領域的各個層面，并滿足了電力系統從發電、輸電、變電、配電到用電各個環節的保護及管理應用技術需求。

2 基于智能傳感器裝置性能的繼電保護技術應用

智能傳感器裝置是我國堅強智能網絡中的重要技術系統，它可以為智能電網的繼電保護提供多方信息，對繼電保護作用的發揮起到了至關重要的作用。如圖1所示。

圖1所展示的是電流變壓器的一、二次電壓電流，基于智能傳感技術在變壓器的一、二次側裝配了智能傳感器，安裝目的是為了實現對變壓器的即時繼電保護功能，同時也能夠對變壓器進行實時的數據監控與測量，所以基于智能傳感器中的繼電保護就輕松獲取相關信息，達到對繼電保護技術作用的最大限度發揮，見表1。

如表1，在對變壓器進行一次側、二次側的智能振動傳感器安裝設置時，也要考慮由于外部接線與室外運行環境所造成的局部振動影響，所以需要對這些外界因素進行綜合性考慮，確保變壓器本身的振動傳感器不會發生較大振動，同時避免由于惡劣環境所造成的振動傳感器越限報警的情況發生。在一般環境下，智能振動傳感器會在變壓器等設備發生繼電保護故障時發出警報聲。而在溫度和濕度信息方面，則利用到了復數個傳感器對溫濕度數據實現實時分析和處理。比如說變壓器可能由于位置、時間和負荷的不同而出現不同的溫度和濕度。智能溫度及濕度傳感器所采用的是人工智能的專家分析系統，它會將過往的溫濕度數據提取出與實時監測到的數據進行對比分析，最終為變壓器提供合理的繼電保護調試。而如果電力設備出現局部放電或者漏油等狀況，通常情況下都會產生氣體，這時液面傳感器和流量觸感器就可以通過判斷氣體、液體流量及油面的變化來對比數據，并作出正確的保護性選擇[2]。

3 基于智能傳感器裝置性能的繼電保護動態整定軟 件目標功能應用

堅強智能電網的另一個顯著優勢就是充分應用了現有的通信量測技術，比如在智能電網系統的繼電保護定值整定應用方面就采用了動態整定軟件的目標功能，它降低了供電中斷可能帶來的電能質量擾動，為智能電網框架下的繼電保護提供了更高級的技術應用。

3.1 在拓撲變化的保護定值動態判斷調整

在對電力設備系統進行檢修時，就會由于元件停止工作而出現解環合環現象，使系統的拓撲結構發生變化。所以要針對該變化進行系統運行規定與元件參數的改變，提升對系統元件校驗快速保護的靈敏度。比如說對工頻變化量的啟動值保護等等。而在臨時性線路跨接施工過程中，則要通過拓撲變化的保護定值動態來重新判斷和調整拓撲元件的新參數，在進行快速保護靈敏度校驗之后，再根據工期長短來確定繼電后備保護、配合計算和分析數據。

3.2 自愈性自適應準則的應用

也可以通過對繼電保護定值方案的編制，同時借助N-X原則來控制電網系統的局部停役系統元件，確保繼電保護定值的校驗計算與快速整定。這也是利用動態整定軟件提升系統定值適應性與健壯性的主要手段，它實現了對電力事故的預估性和適應能力，也是對智能電網自適應原則的最直觀體現。在某些局部地區由于存在多種繼電保護切換方式，所以也可以為它們設立具有相關類型元件的繼電保護定值，建設常用繼電保護方式定值區，確保該區域能夠在遇到問題時以最快捷便利的原則切換適應于當時情況的繼電保護方式，讓智能電網擁有自主管理性能。這種對繼電保護裝置的多重化配置和對高科技通訊技術的利用，也迎合了智能電網繼電保護系統的自愈性原則[3]。

4 結 語

總體而言，智能電網的建設已經與時俱進的引入了大量的新能源和新技術，基本實現了以柔性交流輸電、動態軟件整定和智能傳感設備來控制電網設備，調試和檢測繼電保護的新型技術。正是在這些技術的支持下，基于智能電網框架的繼電保護才擁有了更廣闊的發展空間，確保了智能電網能力的高效率發揮，直接提升了國家電網運行的安全穩定性和社會經濟效益。

參考文獻：

[1] 李鋒，謝俊，蘭金波，等.智能變電站繼電保護配置的展望和探討[J].電力 自動化設備，2012，（2）.

[2] 王向東，吳立志.淺析智能電網框架下的繼電保護技術[J].機電信息，2011，（18）.

[3] 王棟.智能高壓電網繼電保護動態整定技術研究[D].北京：華北電力大 學，2011.