探討智能電網(wǎng)對繼電保護(hù)的影響

趙會瑩

摘要：智能電網(wǎng)的建設(shè)是電力系統(tǒng)的一次重要變革，是電網(wǎng)未來的發(fā)展方向。文章針對智能電網(wǎng)對繼電保護(hù)技術(shù)的影響進(jìn)行了探討，并介紹了智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù);智能電網(wǎng);電網(wǎng)建設(shè)

隨著電力系統(tǒng)的高速發(fā)展和計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)的進(jìn)步，繼電保護(hù)技術(shù)面臨著進(jìn)一步發(fā)展的趨勢。其發(fā)展將出現(xiàn)原理突破和應(yīng)用革命，由數(shù)字時代跨入信息化時代，發(fā)展到一個新的水平。繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀繼電保護(hù)技術(shù)是隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展而發(fā)展的它與電力系統(tǒng)對運行可靠性要求的不斷提高密切相關(guān)。而微機(jī)保護(hù)的發(fā)展使變電站自動化和無人值班進(jìn)入了實用化的階段。

1、智能電網(wǎng)對繼電保護(hù)的影響

智能電網(wǎng)是以物理電網(wǎng)為基礎(chǔ)，充分利用先進(jìn)的傳感測量技術(shù)、通信技術(shù)、信息技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、新能源技術(shù)，把發(fā)、輸、配、用各環(huán)節(jié)互聯(lián)成一個高度智能化的新型網(wǎng)絡(luò)。作為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定第一道防線的繼電保護(hù)，按傳統(tǒng)電網(wǎng)進(jìn)行設(shè)計和配置不能適應(yīng)于智能電網(wǎng)。智能電網(wǎng)的技術(shù)特點將影響現(xiàn)有繼電保護(hù)的應(yīng)用。

智能電網(wǎng)的一個重要特征是數(shù)字化，對繼電保護(hù)而言：一是測量手段的數(shù)字化，廣泛采用電子式互感器和數(shù)字接口;二是信息傳輸方式的數(shù)字化，傳統(tǒng)變電站采用的模擬量電纜傳輸和狀態(tài)量電纜傳輸方式將被以光纖為媒介的網(wǎng)絡(luò)數(shù)字傳輸所代替。電子式互感器的優(yōu)越性在于其采用光電轉(zhuǎn)換原理進(jìn)行測量，體積小、絕緣性能好。對繼電保護(hù)其最大的優(yōu)勢是傳輸頻帶寬、暫態(tài)性能好，不存在電磁式互感器和電容式電壓互感器等傳統(tǒng)互感器的測量誤差和暫態(tài)特性，能很好地將電力系統(tǒng)運行狀態(tài)信號傳N-次側(cè)。隨著智能電網(wǎng)的建設(shè)及智能化儀器、設(shè)備的推廣，傳統(tǒng)的互感器將逐步退出運行。電子式互感器采用網(wǎng)絡(luò)接口，通過網(wǎng)絡(luò)保護(hù)裝置和智能斷路器連接，大大簡化了二次回路接線，易于維護(hù)。

1.1 數(shù)字化智能電網(wǎng)的一個重要特征是數(shù)字化，對繼電保護(hù)而言， 一是測量手段的數(shù)字化， 二是信息傳輸方式的數(shù)字化。隨著智能電網(wǎng)的建設(shè)及智能化儀器、設(shè)備的推廣， 傳統(tǒng)的互感器將逐步退出運行。電子式互感器采用網(wǎng)絡(luò)接口， 通過網(wǎng)絡(luò)保護(hù)裝置和智能斷路器連接，大大簡化了二次回路接線，易于維護(hù)。

1.2 廣域化?近年來，隨著我國電網(wǎng)信息化進(jìn)程不斷推進(jìn)， 繼電保護(hù)信息專用網(wǎng)絡(luò)也已初步建成，將成為智能電網(wǎng)控制的重要環(huán)節(jié)。雖然WAMS網(wǎng)絡(luò)和繼電保護(hù)信息系統(tǒng)建設(shè)的初衷不是為繼電保護(hù)服務(wù)，但利用其提供的廣域信息來提高后備保護(hù)的性能、提高安全自動裝置的性能卻值得思考。

1.3 網(wǎng)絡(luò)化?對繼電保護(hù)來說， 數(shù)字化變電站的網(wǎng)絡(luò)化帶來了兩個方面的變革，一是信息獲取， 雖然繼電保護(hù)主保護(hù)的功能仍然是 “自掃門前雪” ，但由于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓蚕硇裕梢垣@取全站 相關(guān)設(shè)備元件的信息（電氣量信息）。二是信息發(fā)送， 由于采用帶數(shù)字接口的智能斷路器， 跳合閘等控制信號的傳輸方式也由二次電纜改為數(shù)字信號的網(wǎng)絡(luò)傳輸。

1.4 輸電靈活化智能電網(wǎng)的一個最大特點就是輸電效率的提高， 控制手段的靈活。智能電網(wǎng)中必然大量采用諸如可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置、靜止無功補(bǔ)償裝置、電能質(zhì)量控制裝置、統(tǒng)一潮流控制器及 STATCOM等交流靈活輸電技術(shù)。另外，我國電網(wǎng)的交直流混合輸電的特征也使電網(wǎng)中非線性可控電力元件數(shù)量大大增加。

2、智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護(hù)需注意的幾個問題

近年來，由于信息技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展，繼電保護(hù)專業(yè)也得到了較大的發(fā)展， 繼電保護(hù)裝置的可靠性、功能的完善性、操作的方便性及操作界面的人性化等要求已基本滿足。我國 繼電保護(hù)在原理上能夠滿足我國電網(wǎng)運行的要求。 智能電網(wǎng)的規(guī)劃和發(fā)展改變了電能傳輸?shù)哪承┨攸c， 信息化和數(shù)字化的特征使智能電網(wǎng)與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)產(chǎn)生了本質(zhì)的差別， 作為繼電保護(hù)專業(yè)， 也需要適應(yīng)其發(fā)展，進(jìn)行相關(guān)的研究工作。

2.1 利用數(shù)字化提高保護(hù)性能

互感器傳輸性能的提高和互感器故障的減少使繼電保護(hù)不需要再考慮電流互感器飽和、二次回路斷線、二次回路接地等互感器故障問題。電氣量信息傳輸?shù)恼鎸嵭砸矠槔^電保護(hù)裝置性能的提高帶來了便利條件。如何簡化繼電保護(hù)的輔助功能，利用數(shù)字化傳感器提高繼電保護(hù)的整體性能，是未來繼電保護(hù)發(fā)展需要研究的核心問題。

2.2 網(wǎng)絡(luò)化將改變繼電保護(hù)的配置形態(tài)

基于IEC61850網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化變電站改變了傳統(tǒng)繼電保護(hù)信息獲取和信號發(fā)送的媒介，利用網(wǎng)絡(luò)上共享的站內(nèi)其它相關(guān)電氣元件的信息提高主保護(hù)的性能，利用共享的控制信號網(wǎng)絡(luò)簡化繼電保護(hù)配置，是智能電網(wǎng)中繼電保護(hù)研究的前沿性問題。網(wǎng)絡(luò)化帶來共享信息的同時，也帶來基于網(wǎng)絡(luò)信息傳輸?shù)目煽啃院桶踩詥栴}。與傳統(tǒng)二次電纜的傳輸方式不同，控制信號傳輸網(wǎng)絡(luò)的可靠性必須得到保證。數(shù)字化變電站條件下繼電保護(hù)的可靠性問題及如何進(jìn)行保護(hù)配置保證可靠性是網(wǎng)絡(luò)化二次回路的關(guān)鍵問題。

2.3 提高安全自動裝置性能PMU和WAMS網(wǎng)絡(luò)為電力系統(tǒng)防御和緊急控制提供廣域信息，能夠利用其已建成的網(wǎng)絡(luò)，提高對時間敏感性不強(qiáng)的后備保護(hù)和安全自動裝置的性能，改變現(xiàn)有保護(hù)和安全自動裝置的延時整定原則，使其能夠在某些情況下及時判斷系統(tǒng)故障，采取措施避免大停電等惡性事故的發(fā)生。

2.3 在線整定技術(shù)

自適應(yīng)保護(hù)的思想在繼電保護(hù)領(lǐng)域已被廣泛應(yīng)用，限于條件，傳統(tǒng)的自適應(yīng)保護(hù)僅能根據(jù)被保護(hù)線路的運行情況對定值進(jìn)行調(diào)整，不能利用全網(wǎng)信息準(zhǔn)確、實時地判斷運行方式來調(diào)整定值。智能電網(wǎng)的發(fā)展有望改變這一現(xiàn)狀，從而實現(xiàn)在線整定。

2.4 繼電保護(hù)新原理與新技術(shù)

風(fēng)能、太陽能、生物能等新能源接人的隨機(jī)性，使電網(wǎng)接人安全問題日益受到重視，相應(yīng)的調(diào)度方式在智能電網(wǎng)背景下將更快、更靈活地調(diào)整傳輸方式和潮流方向。以電力電子控制為依托的電網(wǎng)靈活控制方式將改變傳統(tǒng)電網(wǎng)的故障暫態(tài)特征，研究適應(yīng)智能電網(wǎng)靈活控制的繼電保護(hù)新原理與新技術(shù)是智能電網(wǎng)中繼電保護(hù)相關(guān)研究的一個關(guān)鍵問題。

3、結(jié)束語

綜上所述，作為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定第一道防線的繼電保護(hù)，按傳統(tǒng)電網(wǎng)進(jìn)行設(shè)計和配置不能適應(yīng)于智能電網(wǎng)。智能電網(wǎng)的技術(shù)特點將影響現(xiàn)有繼電保護(hù)的應(yīng)用。

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