智能電網背景下繼電保護的關鍵問題及對策

文/樊曉春 何浩

近年來，由于我國社會經濟發展尤為迅猛，致使各個行業領域對電力系統的要求也越來越高。在社會經濟飛速發展的背景下，我國的互聯網和網絡通信技術也獲得了較大的進步，而智能電網也由此產生，并被廣泛應用于電力系統中。智能電網是國家電力事業發展的主流趨勢，隨著社會用電需求的不斷增長，新時代越來越多的先進技術逐漸應用在其中，并以此大大促進了我國電力事業的持續發展。繼電保護是智能電網中的關鍵技術，與電力系統的安全運行關系密切，其重要性不言而喻。然而，我國當下的智能電網由于與繼電保護發展速度不匹配的情況而引發諸多問題。因此，為了更好地突出智能電網自身的各項優勢，繼電保護工作人員應不斷創新改進繼電保護設備裝置，并以此為工作重點，進而不斷提高繼電保護設備的安全運行，以推動我國電力事業不斷向前發展。

1 智能電網環境下繼電保護的定義

1.1 智能電網繼電保護的組成

智能電網主要以物理性電網為基礎條件，并通過將現代化多種信息技術和新型傳感器測量技術與現階段物理電網相結合而形成的一種新形勢電網。智能電網的形成與發展較好地解決了我國當前存在能源不足的這一問題，并使生態環境也得到了一定的改善。智能電網分別包含了輸配電系統中全部節點信息、電廠直接過渡到用戶、以及電能間雙向流動所出現的傳輸網絡。由于智能電網發展較為迅速，人們對于繼電保護工作的要求也日漸升高，然而智能電網在供、發電上的流程與傳統電網有所不同，因此關于繼電保護的工作方式也有所不相同。智能電網繼電保護的工作原理為經傳感器監控電網設備，后再通過互聯網整理分析所獲得的信息，以這種方式來減少外界的干擾，從而避免出現大范圍停電的現象。

1.2 智能電網環境下對繼電保護工作的新要求

在當前智能電網的環境下，要求智能電網必須與繼電保護共同發展，做到相輔相成。智能電網是我國基礎建設的主要環節之一，必須具備較強的自我修復能力，而對于智能電網環境下繼電保護的要求同樣是具備較強的故障診斷能力以及自愈能力，同時還要具備自我隔離能力，防止在故障發生后出現大面積停電的問題。

2 智能電網下繼電保護工作的存在問題

2.1 大電網問題

大電網是指我國現有的資源與負荷整體呈現出一種逆向分布的形勢，其主要能源多分布在我國西北部，包括煤礦資源、水力資源、風能型城市等，且我國用電負荷較集中的地方又在南部及一些沿海地區，地域相距都比較遠，由此可以看出我國電網的分布形式十分特殊。因此為了能更好的滿足大部分地區的需求，國家電網不得不通過超高壓、特高壓、遠距離等輸電形式來優化資源。但是隨著用電負荷一天天的加大和電網模式的錯綜復雜，電網系統的運行壓力逐漸增強，且系統運行的安全隱患也越來越明顯。故國家的電力有關部門應給予直流輸電大容量、社會綜合效益明顯特征、高利用率足夠的重視。

2.2 新能源電力互補電源問題

就我國目前新能源的發展形勢來看，水電站、燃氣站等資源總體還是偏少，無法與新能源互補。因新能源電力存在穩定性差、波動大等問題，故而難以使電力穩定的輸出，加上互補資源的欠缺，更進一步加劇了已建好能源裝機無法并網的問題。若是新能源無法并網則會使系統調峰容量降低，甚至會降低電網安全裕度。因此，如果不能及時解決新能源電力的就地平衡問題，必然會嚴重影響整個電力系統的安全運行。

2.3 配電網發展滯后

電力供應的單向消費模式會使電網與用戶之間欠缺互動，并使負荷峰谷差額變大，同時也會降低階段性的用電負荷率。要想有效控制節約成本和提高用戶的用電效率，就必須不斷優化加強電網系統裝置，增加與用戶間的互動。智能電網的首要任務是盡可能滿足用戶在用電方面的需求，而配網則需不斷調整繼電保護技術，特別是在當前多種可再生資源不斷涌入網內的情況下，對用戶終端輸電入網繼電保護設備的功能、性能不斷強化，保障負荷與電源交互的安全性。

2.4 設備裝置保護未得到完善

設備裝置保護的完善與否對智能電網環境下的繼電保護工作具有重要的意義，而繼電保護的設備裝置也應具備跟隨智能電網更新與發展的能力。與此同時，國家相關電力企業也應該將智能電網的運作環境與機電保護的實際運作狀況相結合，從而制定出相應的設備完善計劃，是繼電保護系統的整體性不斷得到優化。由于智能電網對繼電保護的要求較高，故對于繼電保護設備裝置方面的要求也同樣較高，因此我國當前各電力企業最主要的發展目標及研究重點應該是不斷優化完善繼電保護設備。但是有關于繼電保護系統設備采樣集處理的適應性及更新速度卻受到一定限制，并且基礎零件的性能也不是最佳，從而影響系統的安全運行。

3 智能電網背景下繼電保護控制對策

3.1 廣域保護

廣域保護是指智能電網在運行中，通過對電網子集以繼電保護形式為分析對象的運行單位，并根據子集的運行情況從中選擇合適的數據信息進行分析，以此掌握了解智能電網系統的整體運行狀況。廣域保護在實際工作中就是把整個電網按照不同區域來劃分，再對已劃分的區域實施繼電保護，其主要分為控制、保護兩個組成部分。控制是指電網在運行時具有故障自我修復能力，保證電力系統在運行時能進行自我保護；保護是指對整個電網的安全運行進行保護，并具有判斷故障發生原因的能力，進而制定相應的解決策略。廣域保護對整個繼電保護工作十分重要，是可以保證智能電網安全穩定運行的重要組成部分。

3.2 應用系統重構技術

系統重構技術是一項維持電網智能發展不可或缺的技術，智能電網的核心系統與傳統電網不同，先進的電網系統是引進新設備、新技術的主要前提。但智能電網中具有多處重新構制過的系統，致使其結構與性能都發生了嚴重變化，因此，對系統重構技術應合理使用，如此才能滿足智能電網環境下繼電保護的工作新要求。繼電保護工作要求包括繼電保護中的維修、診斷故障等，例如，電網在運行過程中某一零件發生了問題，那么系統重構技術就可以幫助其自動修復，并及時解決出現的問題，這是系統重構技術自身優勢之一。而傳統的電網則不能使用系統重構技術，也無法自行維護。因此，相比傳統電網，智能電網應用系統重構技術更能提高電網的工作質量。

3.3 繼電保護多元化發展

為了更好地提升繼電保護設備的質量與效益，繼電保護的發展必須與智能電網應用過程中的實際狀況相結合，并從中找出其“智慧性”與“功能性”之間的契合點，進而推動繼電保護多元化的發展與創新改進。例如，智能電網中融合了大量的數字技術，繼電保護可朝著數字化方向發展，將傳感器不斷往數字化方向升級，不但能增強網絡信息傳輸，還能減少傳感器出現的不良事件，使其穩定性更高。此外，數字化也可將大數據網絡技術引進繼電保護工作中，而在大數據的支撐下，繼電保護設備裝置可將采集到的各種正常或故障信息不斷“智慧化”改進，以提升繼電保護裝置的性能。

3.4 完善、增強設備與系統功能

在繼電保護設備裝置中應合理使用傳感器，利用其自身優勢完善設備運行系統，并從中獲取一定的信息，將信息參數轉化為繼電保護系統中功能技術的依據，從而保證繼電保護裝置的安全性與可靠性。繼電保護裝置在系統運行過程中，需格外注重自然環境因素和整個運行中產生的影響因素，如雨雪天氣、大風天氣等都會造成傳感器出現震動、接線松動等不良事件。因此，電力企業相關部門應對繼電保護裝置設備狀態進行嚴密監測，并對整體特征進行綜合性分析。此外，繼電設備的應用還能使電網系統的運行情況更加全面，并能保證傳感器獲取的信息更加準確，從而緩解系統數據處理的壓力。

4 結束語

綜上所述，繼電保護是智能電網運行中的首要防線，大力建設智能電網對于我國電力事業發展具有十分重要的意義。因此，對于維持智能電網正常穩定運行的繼電保護系統的要求與標準也更加嚴格。現階段中，繼電保護系統運行存在的問題將會是繼電保護工作人員關注的重點，要求必須要應用各種科學理論、新技術、高性能信息化設備來對這些問題進行解決，本著自主創新原則，切實打造出安全可靠的智能電網。