對智能電網環境下繼電保護技術的分析

刁昱

摘要：隨著智能電網建設的發展，給傳統電力系統繼電保護帶來了新的挑戰，繼電保護是保障電力系統安全穩定運行的重要手段，所以對智能電網環境下繼電保護的研究具有一定的現實意義，文章闡述了繼電保護為適應智能電網需要發生的相關變化，在分析智能電網環境下繼電保護構成的基礎上，對目前繼電保護的研究現狀進行探討，為相關研究和電力工作者提供借鑒。

關鍵詞：智能電網；繼電保護

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。電力系統繼電保護主要是研究電力系統在發生故障和危及安全運行的異常工況時，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，其繼電保護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。文章著重闡述了繼電保護為適應智能電網需要發生的相關變化，分析智能電網環境下繼電保護構成的基礎上，探討目前智能電網條件下繼電保護研究的新進展。

1 智能電網環境下繼電保護的重要意義

我國人口基數較大，且總體數量在上升當中，電力用戶數量也在不斷增加。同時，城市化發展速度越來越快，城市用電需求急劇增加，這樣一來，電力企業面臨的供電壓力也就空前巨大。為緩解供電網絡的巨大壓力，提升電網運行效率，電力企業著力于智能電網的開發應用，已經取得了較大突破。

然而，智能電網同樣存在故障和失效問題，通過繼電保護技術這一有效防御手段的保障，才能確保電網運行的安全性和穩定性。繼電保護技術會在電網發生故障時自動進行故障設備切除，并向相關工作人員發出報警信息，以提醒其盡快發現并解決故障，恢復智能電網的正常運行。繼電保護極大提升了智能電網的運行安全，使得用戶用電需求得到保障，電力企業也能最大限度避免巨大經濟損失。

2 智能電網系統中繼電保護的基本構成

繼電保護向保護、控制、測量和數據通信一體化發展，它是實現電力網絡及相關設備監測、保護的重要技術，計算機化、網絡化、智能化是未來該領域的長期發展趨勢。智能電網的分布式發電、交互式供電對繼電保護提出了要求。

第一，對保護裝置而言，保護功能一方面需要相關聯的其他設備的運行信息，另一方面還需要保護對象的運行信息。能夠快速隔離故障、自我恢復，避免大面積停電狀況的發生，但前提是在保證故障的準確、實時識別的基礎之上，同時還要保證在沒有人工干預的情況下。所以智能電網繼電保護裝置保護動作不一定只跳本保護對象，也有可能只發連跳命令跳開其他關聯節點，不跳開本保護對象，更有可能在跳本保護對象時還需發連跳命令跳開其他關聯節點。

第二，各行各業的日益普及也為探索新的保護原理提供了條件，通信和信息技術的長足發展，數字化技術及應用得到廣泛發展，智能電網中可對日常運行狀況進行實時監控。主要是利用傳感器對發電、輸電、配電、供電等關鍵設備的監控來完成的。利用這些信息可對運行狀況進行監測，把獲得的數據通過網絡系統進行收集、整合和分析，實現對保護功能和保護定值的遠程動態監控和修正。

3 智能電網環境下的繼電保護技術探析

3.1 廣域保護技術

所謂廣域繼電保護技術，指的是以子域作為分析單位，對子域內繼電保護信息進行有效采集，并對其進行域內和域外的綜合判定。廣域保護技術的主要優勢在于其能實現自動化控制，在確保智能電網運行安全性上有著巨大優勢。同時，廣域繼電保護技術極大加快了保護動作實施時間，且顯著提升了其與電網的保護配合，使得繼電保護效率大大提升。其較強的自適應判斷能力和保護能力，使得其在電網診斷和恢復上更加智能和高效。

3.2 保護重構技術

保護重構技術的主要作用是對繼電保護系統進行在線配置和重組，確保其與電網結構相符合，大大優化了繼電保護效果。同時，保護重構技術能夠對繼電保護系統元件進行實時監測和診斷，及時發現存在的隱性問題和故障，并在發現失靈故障后自動進行替代，以恢復繼電保護系統的運行，達到自我發現和自愈功能。這樣一來，有效避免了繼電保護故障問題導致智能電網故障，大大提高了智能電網運行的穩定性。

3.3 智能傳感技術

智能電網系統的構建是對基于信息技術的智能化技術和智能化設備的充分運用，智能化設備可對電網系統中的各個環節單元進行實時的智能控制，其中傳感技術就是一項重要的應用體現，智能傳感技術可實時采集電網系統中各運行單元的運行數據，并通過智能分析系統進行完整的信息數據分析，進而完成對整個電網系統的狀態分析。通過數據分析結果對電網系統提供技術維修服務，從根本上提升繼電保護裝置的運行保護功能。

4 智能電網環境下繼電保護的相應變化

智能電網與傳統電力系統產生了本質的差別，主要是由于信息化和數字化的不同特征造成的，智能電網應用，使得電能傳輸某些特點也發生了較大的改變，所以為了與智能電網的發展相適應，在電力系統繼電保護方面也需要發生相應變化。

4.1 安全自動裝置性能的提高

為電力系統防御和緊急控制提供了廣域信息的是先進的相量測量（PMU）和廣域測量技術（WAMS），可以利用其已建成的網絡來進行安全自動裝置性能的提高以及對故障敏感性不強的設備保護，從而使得大停電等惡性事故的發生得以避免，同時現有保護和安全自動裝置的延時整定原則得以改變。

4.2 繼電保護功能的發展

隨著單個電力元件容量的增加，減少元件故障率越來越重要，目前的繼電保護性能再優越也不能減少故障的發生。內部故障的發生往往是多種因素積累、絕緣性能下降造成的，對于一些集中參數的元件如變壓器、發電機等，繼電保護預保護功能的發展，能夠使事故的發生減少，這樣很可能滿足智能電網的新要求，做到預警、保護為一體，提高防護的功能。

5 智能電網條件下繼電保護新進展

5.1 數字化

當前智能電網系統中繼電保護技術加快了數字化發展進程，特別是在數據測量接口和光纖電網信息傳輸方面數據化程度不斷提升，利用電子式互感器與數據測量接口之間有效結合，全面提升了繼電保護系統測量數字化的水平。而且利用光纖電網來實現數據信息的傳輸，全面提升數據信息傳輸的質量和傳輸的速度。

5.2 網絡化

隨著我國數字化變電站的不斷擴建以及普及應用，繼電保護在智能電網背景下的發展也體現出網絡化的特色，有了明顯的進步。進步與變革主要通過以下幾個方面表現出來：① 信息被共享。變電站的網絡化使繼電保護信息共享成為可能，變電站中全部的機械設備都是互相連通的，變電站的網絡化加強各種設備之間的聯系，這也在無形中加大了繼電保護的范疇。 ② 信息傳遞方面的快捷程度有所提高，其準確性也有了進一步的加強，有了網絡背景的支撐，繼電保護人員能夠利用數字接口將繼電保護信息準確且及時的進行傳輸，智能電網也被全面監控起來，進而，電網在運行過程中，其效率有了提高，準確性也有了保障。

5.3 廣域化

近年來，廣域保護早已是繼電保護技術中備受關注的話題。在傳統繼電保護中，采集信息的方式是通過單端量與雙端量來完成，在現在的廣域保護中，信息采集的方式更為廣泛，多點以及各種不同類型的信息均可采集，完成控制繼電保護的工作，并最終在告警或者跳閘方面起到關鍵性的作用。廣域保護的模式有集中模式，以及分布模式，再就是有一種將兩者相互結合的站域集中與分布模式。廣域保護能夠將故障無遺漏的檢測出來，并且其適應性較強，面對不斷改變的電力系統運行方式，它能夠隨時應對，避免了繼電保護裝置過于依賴保護整定值，也使系統抗震蕩與抗超負荷的能力得到了提升。

5.4 整定自動化

傳統電網中繼電保護裝置所保護的范圍局限性較強，保護的內容僅限被保護的線路，最為重要的保護整定值的準確性也得不到保證，這使繼電保護不能適應當前的需求。智能電網中的繼電保護剛好克服了傳統繼電保護的缺陷，它將整個電力系統內被保護的線路和相關設備緊密相連，不僅保護了線路，還保護了設備，實現了保護的分布協同，繼電保護因而增加了其保護的范圍，保護工作更加及時準確。

5.5 采納新技術、新原理

近年來，新能源的出現以及對新能源的有效利用對我國的電網系統也帶來了諸多方面的挑戰。新能源接入配電網后，對電網系統的安全運行情況造成一定的影響。在這種情況下，將會實現以電子控制技術為基礎的電能傳輸，所以說，對新技術和新原理的應用將會是未來主要的發展趨勢。

6 結束語

繼電保護裝置在智能電網系統建設和發展過程中發揮著不可或缺的重要作用，有效的保障了智能電網系統正常、安全的運行，因此需要針對繼電保護技術進行深入分析，并加快推動繼電保護技術數字化、網絡化、整定自動化的發展步伐，加快對繼電保護技術和原理的更新，全面提高繼電保護技術的水平，為智能電網系統安全、穩定的運行提供重要的保護。

參考文獻

[1]黃興平.智能電網環境下的繼電保護技術[J].科技與創新，2016（15）：156.