智能電網環境下的繼電保護

肖朝霞

摘 要：繼電保護是電網安全穩定運行的重要保障，對我國智能電網的發展具有重要意義，因此本文主要探討了我國智能電網所面臨的問題，進而分析智能電網環境下的繼電保護，以此提高智能電網建設水平。

關鍵詞：智能電網；繼電保護；面臨的問題

引言

智能電網由于具有自愈性、安全性、經濟性，在世界范圍內得到了廣泛的推廣和應用，它的獨特優點還體現在交互性、兼容性、高效性穩定性等方面。隨著電力技術的不斷發展，我國已經開始智能化變電站建設，隨著電力市場的改革深入，電力環境日益發生著各種變化。能夠通過自動化措施快速地、有選擇性地做出反事故對策，是保障電網安全運行最基本、最有效、最重要的技術手段。電力系統繼電保護的功能和作用隨著電力系統對其要求的提高而發展，其實現技術隨著相關學科的技術發展而變化。而繼電保護能否完全滿足智能電網發展的要求高可靠性地完成保護任務，涉及一系列的技術環節。

1.智能電網面臨的問題

1.1遠距離、交直流混合、超高壓輸電構成的大電網

我國的煤炭、水力以和風能等資源主要分布在西部和北部地區，而用電負荷主要分布在東部地區、中部地區以及南部沿海地區，因此為了合理配置能源資源，我國電力部門必須采取遠距離、交直流混合、超/特高壓輸電方式，但是由于我國電系統系統較為龐大，在輸送電力過程中，極易引起安全事故的發生，對電力系統的穩定的發展產生了不利影響，特別是直流輸電傳輸方式，其交直流系統相互作用，這樣不僅會影響對交直流線路的控制，同時對繼電保護也會產生不利影響。

1.2波動性新能源電力

新能源的不斷開發，其主要目的就是為了優化能源供應的結構，降低電力系統對化石能源的消耗。我國在2011年底實現用風電機發電量達到45000MW，而利用太陽能源發電的總數量達2140MW。根據數據顯示，利用新能源發電總容量就有900億kWh。而在新能源中主要程逆向分布的就是太陽能，利用這一特點，也是電網規模化的主要利用模式。新能源的特點主要有：間歇性、隨機性和可調動性，而在一定情況下，也會為電力系統的安全帶來隱患。當新能源和電力系統并入時，這時線路內的潮流就會發生巨大的改變，潮流發生改變后電網有功和無功功率的分布就會發生變化，在對系統進行控制時就會增加難度。而與常規電源相比較，對新能源進行控制的方式也有所不用，在進行常規穩定控制時就面臨著很大的挑戰。

1.3新能源電力缺少就地平衡的互補電源

目前我國還缺少水電站、燃氣電站等電源，無法與新能源電力進行互補，從而造成以下幾項問題：（1）接入新能源以后，需要對燃煤機組的運行工況進行調整，這樣就增加了設備運行的壓力，加快了設備老化。（2）新能源并網以后，不僅降低了系統的調峰容量，同時還降低了電網運行安全，因此還需要加強新能源電力就地平衡，優化系能源電力互補方案，從而實現整個系統的安全、穩定的運行。

1.4配電網發展滯后

配電網的主要職責就是保證電力的質量，提高電網運行效率，而其直接面對的就是全國用戶。我國主要采用的供應模式就是單向電力，而在使用的過程中，電網和用戶之間沒有任何交流，就造成了“峰谷”負荷過大。智能配電系統的完善，可以增強電網和用戶之間的交流，對用戶的積極性進行調動，提高輸電效率，降低社會資源的過度浪費。國家對用戶使用電力可以采用鼓勵機制，比如在夏季用電高峰期，每夜9點以后用電會更便宜，用戶在積極響應的同時，還方便國家對峰谷平衡進行調整。

2.智能電網環境下的繼電保護分析

2.1繼電保護重點研究的內容

單元件保護的研究內容，單元件保護的對象包括發電機、變壓器以及交直流線路等，主要是對傳統元件保護的改良和新原理算法的研究：（1）發電機保護方面，需要重點關注內部短路，特別是匝間短路保護，在保護方案設計、整定計算、靈敏度校驗等方面需要進一步的精確化；后備保護中的過激磁、反時限過流等保護的判據需要與實際機組的承受能力相匹配；定、轉子一點接地保護的可靠性；失磁、失步保護與電網保護的有效配合以及超大容量機組保護運行的特殊性等方面也有待深入研究。（2）變壓器保護方面，勵磁涌流識別仍然是關注的焦點，因勵磁涌流所存在的非線性、隨機性、混淆性以及多樣性特征，使得目前解決方案并非完美無缺，因此變壓器內部故障分析計算和保護新原理仍是研究的重點。廣域保護，廣域保護是近年來繼電保護領域的研究熱點，以高速實時的信息通信為平臺，將多點多類型信息納入保護系統，從根本上革新了繼電保護的配置方式，能夠顯著提升繼電保護的動作性能.

2.2遠距離、交直流混合、超高壓輸電構成的大電網面臨的要求更高

特高壓面臨故障時，諧波分量增大，非周期的分量減少就變得緩慢，導致暫態這一過程變得明顯，多保護動作的可靠性和快速性就造成了影響；在暫態狀態下電流和電壓的互感器就變得遲鈍，容易發生保護誤動作；同塔雙回或多回線路的跨線模式導致故障，而互感和線路參數的不平衡則會導致對保護造成一定的影響；電網間由于不斷的互相影響，導致故障的模式變的復雜化，而計算誤差就是隨著復雜化不斷增加；要想對繼電保護設備繼續起到作用，就需要提供可靠性更高，安全性更好的電磁進行兼容的作用.

2.3繼電保護對故障電流造成影響

在建立智能電網的過程中會建立更多的電力電子設備，而這些設備會導致電網短路電流所具有的一些特征和分布都發生變化：（1）在對FACTS的原件進行安裝時，在后期進行投入使用中，或者在使用期間對一些參數進行調整，都會導致電網短路電流發生改變，其主要分布也會產生變化；（2）而對直流輸電系統的安全問題進行控制會造成更多的影響因素，導致交、直流之間的故障會相互進行影響；（3）而影響電力系統故障的主要因素有很多，由于因素的不同，導致對不同時段的保護會產生影響，主要影響因素包括：風機的類型、風機的工作狀態、風機所采用的控制方法等等。

2.4智能電網給繼電保護帶來的機遇

智能電網在發展的過程中雖然存在著很多問題，但是同樣也為繼電保護帶來了機遇。隨著智能電網的發展，新型繼電保護的平臺得到了進一步的發展和研究。在建立實施監測系統后，我國的信息采集也變得逐漸便利，在各個電站都安裝了同步相量測量單位（PMU），而廣域測量系統（WAMS）也形成了一定的規模。WAMS和PMU模式的建立，不僅可以對廣域電網實施在線測量，還能對數據進行及時的更新，信息的同步發展可以更好的發揮繼電保護功能。隨著信息通信的發展，我國主要的信息通信設備就是以光纖為主，電力通信形成一定的特征，數字化的網絡裝置也逐漸建立，信息通信運營平臺的標準逐漸完善，對信息資源可以實施更好的保護，同時起到共享作用。對傳統繼電保護中已經發生的問題進行改正，使機電部變得更加可靠。

3.結論

智能電網的建設對我國電力系統的穩定運行產生了重要影響，同時對繼電保護也提出了更高的要求，因此我國相關工作者應建立完善的繼電保護系統，從多角度對繼電保護進行研究，充分發揮繼電保護在智能電網中的作用，從而保障電網的安全、穩定運行，筆者認為通過對智能電網環境下的繼電保護的不斷探討，未來一定會促進我國電力事業的可持續發展。

參考文獻

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（作者單位：湖北省孝感市孝南區孝南供電公司調控中心）