智能電網(wǎng)環(huán)境下的繼電保護

王鶴霖 薛　磊

（國網(wǎng)黑龍江省電力有限公司牡丹江供電公司，黑龍江 牡丹江 157000）

智能電網(wǎng)環(huán)境下的繼電保護

王鶴霖 薛磊

（國網(wǎng)黑龍江省電力有限公司牡丹江供電公司，黑龍江 牡丹江 157000）

相較于傳統(tǒng)電網(wǎng)，智能電網(wǎng)對繼電保護的可靠性、靈活性提出了更高的要求。也正因如此，如何在智能電網(wǎng)環(huán)境下做好繼電保護工作，進一步確保電力系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性則具有十分重要的現(xiàn)實意義。本文筆者即結(jié)合個人實踐工作經(jīng)驗就智能電網(wǎng)環(huán)境下的繼電保護工作進行粗略的探討，以期更好地服務(wù)于電力系統(tǒng)，促進智能電網(wǎng)的長久發(fā)展做有益的鋪墊。

智能電網(wǎng)；繼電保護；發(fā)展趨勢

近些年來，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，現(xiàn)代化智能電網(wǎng)儼然取替了傳統(tǒng)電網(wǎng)，并為我國的電力系統(tǒng)做出了更為巨大的貢獻(xiàn)。而繼電保護作為確保智能電網(wǎng)可靠運行的關(guān)鍵，亦成為當(dāng)前電力系統(tǒng)關(guān)注的焦點。尤其是在智能電網(wǎng)環(huán)境下對繼電保護工作提出了全新的要求與調(diào)整。所以，如何做好智能電網(wǎng)環(huán)境下的繼電保護則具有十分重要的現(xiàn)實意義。以下筆者即結(jié)合個人時間工作經(jīng)驗，從幾個方面入手，對智能電網(wǎng)的組成及其在智能電網(wǎng)下繼電保護系統(tǒng)功能的實現(xiàn)進行粗略的探討，并闡述了智能電網(wǎng)發(fā)展下繼電保護技術(shù)的變革，以期為廣大同行更加清楚的了解繼電保護工作，做好繼電保護工作做有益的參考。

1.智能電網(wǎng)的組成

由電網(wǎng)基礎(chǔ)體系、電網(wǎng)技術(shù)體系、智能服務(wù)體系、電網(wǎng)規(guī)范體系，此4部分共同組成智能電網(wǎng)、其中，電網(wǎng)基礎(chǔ)體系作為智能電網(wǎng)的重要物質(zhì)載體，確保其運行可靠運行的重要基礎(chǔ)，在智能電網(wǎng)中占據(jù)著十分重要的地位；電網(wǎng)技術(shù)體系則是智能電網(wǎng)重要的基礎(chǔ)支持，其主要是利用先進的通信技術(shù)、控制技術(shù)、信息技術(shù)，以實現(xiàn)智能電網(wǎng)的智能化；智能服務(wù)體系則是確保智能電網(wǎng)高校、經(jīng)濟運行的關(guān)鍵所在，是實現(xiàn)資源、能源最大化的重要基礎(chǔ)所在，并為用電客戶提供必要的智能化服務(wù)；而電網(wǎng)規(guī)范體系作為智能電網(wǎng)的制度保障體系，其是對電網(wǎng)各項保準(zhǔn)、規(guī)范以及各項指標(biāo)的認(rèn)證與評估。

2.在智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護功能的實現(xiàn)

通過分析，我們可以清楚地看到在智能電網(wǎng)的實際運行環(huán)境中，供電設(shè)備往往處于交互模式下，而發(fā)電設(shè)備則具備分布性特征。也正因如此，在智能電網(wǎng)環(huán)境下的繼電保護就被提出了更高的要求。特別是近些年來，通信技術(shù)得到了較為快速的普及與發(fā)展，數(shù)字化智能技術(shù)也儼然成為當(dāng)前社會各界關(guān)注的焦點，并且在智能變電站中得到了較為廣泛的普及與應(yīng)用。因此，在某種意義上，我們可以說在智能電網(wǎng)環(huán)境下必須做好繼電保護工作的數(shù)字化發(fā)展，而這也勢必會成為確保智能電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運行的重要基礎(chǔ)所在。而以下我們用圖1來清楚地展示在智能電網(wǎng)環(huán)境之中，繼電保護功能如何得以實現(xiàn)。

圖1　智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護的功能實現(xiàn)

3.智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護的主要內(nèi)容

3.1單元件保護

通過分析，我們可以得知智能電網(wǎng)的單元件保護，其保護的主要對象就是在智能電網(wǎng)運行中發(fā)揮著重要功能的電氣設(shè)備，如：變壓器、發(fā)電機組、交流線路、直流線路等等，而對其的研究內(nèi)容則主要集中在如何對傳統(tǒng)的元件保護改進上。在變壓器的保護方面，我們將對勵磁涌流的識別作為保護的關(guān)注重點，這是因為勵磁涌流具備多樣性、混淆性、隨機性以及非線性等諸多特點。因此，在變壓器的實際保護研究工作中，將工作研究重點放在變壓器內(nèi)部的故障分析與故障計算上是十分必要的；在發(fā)電機組的保護中則要做好內(nèi)部短路保護工作。尤其是在匝間短路保護工作上要給予足夠的重視。并且還要對發(fā)電機組的保護設(shè)計、靈敏度檢測、整定計算等方案進行精確地設(shè)計，進而滿足匹配發(fā)電機組承壓力、反時限過流、過激磁等后期保護判斷上的需求，保證定轉(zhuǎn)子一點接地保護的可靠度；在交流線路的保護上，要做好保護原理、保護方法的進一步改進。這是因為在智能電網(wǎng)的實際運行過程中，高阻接地會受到距離保護功能的影響，當(dāng)電網(wǎng)系統(tǒng)因振蕩而發(fā)生短路問題時，不僅無法發(fā)揮保護職能，還不容易避開交流線路的負(fù)載能力，進而造成較大的故障測距誤差。

3.2廣域保護

隨著智能電網(wǎng)搭建技術(shù)的迅猛發(fā)展，在繼電保護系統(tǒng)中的廣域保護儼然已經(jīng)成為其研究的重點所在。可以說廣域保護就是以高效、及時的信息通信技術(shù)作為實施保護的基礎(chǔ)，并在該系統(tǒng)中納入多種類型的數(shù)據(jù)信息，繼電保護的實際配置方式進行徹底地改變，在提高繼電保護實際運行水平的同時，也提高其運行能力。目前，在實際廣域保護中，我們可將其后備系統(tǒng)分為：廣域集中式、IED分布式、站域集中與區(qū)域分布相配合，此3種模式。其中，廣域集中式其基本單元是被保護的電氣設(shè)備，采用直接方法對電網(wǎng)內(nèi)的全部信息進行整合，判斷電網(wǎng)所發(fā)生的故障；IED分布式則是通過IED元件，將其分布在被保護設(shè)備之內(nèi)后進行相關(guān)信息數(shù)據(jù)的采集，最終實現(xiàn)繼電保護功能。

4.智能電網(wǎng)環(huán)境下給繼電保護帶來的改變與發(fā)展

4.1數(shù)字化發(fā)展趨勢

可以說數(shù)字化發(fā)展，是目前智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護所顯示出的最大特點，具體表現(xiàn)在：測量手段的數(shù)字化、信息傳輸?shù)臄?shù)字化。其中，通過數(shù)字接口與電子互感器能夠?qū)崿F(xiàn)測量手段的數(shù)字化；而通過光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)字信息則可以實現(xiàn)信息傳輸?shù)臄?shù)字化。尤其是電子互感器的體積往往較小且絕緣能力較好，因此，充分利用光電轉(zhuǎn)換器對電網(wǎng)運行情況進行測量，不行能夠拓寬電網(wǎng)信號的傳輸頻帶，還能夠增強暫態(tài)性能，消除在互感器測量上的誤差，提高了測量準(zhǔn)確性，降低互感器故障的發(fā)生率。所以，在繼電保護的未來發(fā)展中，還應(yīng)該充分利用數(shù)字化傳感器，去進一步精簡繼電保護裝置的輔助功能，提高繼電保護水平，從而使繼電保護系統(tǒng)能夠與智能電網(wǎng)進行最佳配合。

4.2網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展趨勢

伴隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)在智能變電站中的普及應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展勢必會成為未來智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護不可逆轉(zhuǎn)的重要趨勢之一。尤其是伴隨著網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展進程的逐步深化與完善，更是大大地提高了繼電保護水平。一方面，促進了智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護工作的信息共享，從而使變電站的所有設(shè)備都能夠緊密地聯(lián)系在一起，擴大繼電保護范圍；另一方面，促進了智能變電站的信息傳遞，使信息傳遞變得更為準(zhǔn)確、及時，從而實現(xiàn)對整個智能電網(wǎng)的全方位監(jiān)控，有效提高智能電網(wǎng)運行的準(zhǔn)確性與運行效率。

4.3整定自動化發(fā)展趨勢

我們都知道，在傳統(tǒng)電網(wǎng)中，繼電保護系統(tǒng)針的多半是被保護線路，因此其保護范圍也往往較小，且具有一定的局限性。也就造成了在保護定值上也存在著一定的偏差，導(dǎo)致繼電保護的不足以及缺陷。所以，如何讓智能電網(wǎng)環(huán)境下的繼電保護工作對整個電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)所有的電力設(shè)備、被保護線路緊密地連接在一起，對其進行有效的整體保護則成為未來繼電保護發(fā)展的重要趨勢。而要想做到這點，必須整合電網(wǎng)系統(tǒng)中各部分的運行信息，對繼電保護范圍進行擴大，實現(xiàn)繼電保護的分布協(xié)同，從而對繼電保護的實時性與準(zhǔn)確性進行有效地提高，從而走向整定自動化發(fā)展趨勢。

4.4輸電靈活化趨勢

可以說輸電效率的大大提高，對整個電網(wǎng)系統(tǒng)控制上的靈活、有效都是智能電網(wǎng)智能化發(fā)展的重要體現(xiàn)。而能夠做到此點的根本原因則在于靜止無功補償器、電能質(zhì)量控制裝置在智能電網(wǎng)中應(yīng)用，從而對電能質(zhì)量、系統(tǒng)潮流做到有效地控制。同時，在我國電網(wǎng)中交、直流混合輸電技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，電力電子元件的應(yīng)用，也在很大程度上提高了輸電靈活性，給智能電網(wǎng)環(huán)境下的繼電保護工作帶來了巨大的革新與良好的發(fā)展。

結(jié)語

綜上所述，本文筆者從幾個方面入手，對智能電網(wǎng)的組成及其在智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護系統(tǒng)的功能，繼電保護技術(shù)的發(fā)展革新進行逐一探討，也是希望通過本文筆者的闡述，能夠讓更多的電力工作者更加清楚地認(rèn)識到，在智能電網(wǎng)的建設(shè)中離不開繼電保護系統(tǒng)，也正是因為有了繼電保護系統(tǒng)才能夠確保智能電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。所以，電力系統(tǒng)應(yīng)該給予繼電保護技術(shù)足夠的重視，加強對繼電保護工作的研究，從而更好地服務(wù)于電力系統(tǒng)，促進電力系統(tǒng)的更好發(fā)展。

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