繼電保護在配網自動化系統的應用

沈昊陽

摘要：隨著經濟發展，電能需求日益增加，對供電可靠性和經濟性的要求也更加突出，繼電保護作為電網安全重要防線受到了高度重視。國家提出了智能、堅強、大電網的現代電網建設構想，給電網發展指明了方向，這主要依賴于特、超高壓技術突破以及網絡通信技術的應用，但在系統規模增大、新能源接入以及智能配網建設的同時帶來了繼保技術方面的問題，使傳統保護的缺陷逐漸顯露。同時，還要認識到現代電網發展，特別是信息系統的構建，為實現保護的智能化打好基礎。繼電保護是現代電網建設的關鍵，直接影響系統穩定及安全，但存在滯后于現代電網建設速度的問題，嚴重制約電網發展。所以，相關企業要做好繼保技術創新，加大繼保裝置研發和維護投入，積極構建更加科學可靠的保護系統，這樣繼保裝置能夠以更優異、更穩定的性能為電網提供更安全的保證，促進電力事業發展。

關鍵詞：繼電保護;配網;自動化系統;應用

一、繼電保護與配網自動化概述

繼電保護是運用繼電裝置避免電力設備受到損壞的一種保護系統。配電網正常運行中可能會因為各種突發因素而出現供電困難的問題，如果問題比較嚴重還可能引發配網系統和線路的安全問題，不僅會影響電力的穩定輸送，更可能對配網工作人員的生命安全產生嚴重威脅。這就需要繼電裝置對電力系統的故障位置進行快速隔離，從而避免電力設備遭受破壞，維持配網系統的正常運轉。

配網自動化是在供電系統中通過先進的設備和技術對配網系統的運轉情況進行監測，實時掌控電力系統中各種零件的運行情況。配網的自動化有利于提高配網故障的排除、分析、處理和修復速率，對于強化配網系統的管理效益具有重要作用。

二、現代電網繼電保護所面臨問題

（一）大電網問題

我國特高壓/特高壓建設是由客觀因素決定的，這主要與資源分布不均有關，特別是能源集中區與高負荷消耗區相隔數百公里甚至數千公里。大電網概念是解決能源資源配置問題的關鍵。目前，長距離特高壓/特高壓電網結構已初具規模，電網結構的完整性和復雜性日益顯現，電網安全問題成為人們關注的焦點。隨著電網規模的增大，故障發生的概率也隨之增大。與此同時，區域電網互聯已趨于正常，這無疑為大面積停電提供了可能。從國外幾次大停電事故可以看出，電網穩定策略的實現對繼電保護提出了更高的要求。此外，隨著直流輸電技術的成熟，輸電效率更高，布線面積更小，綜合效益顯著。然而，保護和直流控制也帶來困難。

（二）新能源大規模接入

近年來，新能源的發展取得了長足的進步。能源危機雖有所緩解，但也對電網安全構成威脅。因此，有必要對繼電保護裝置的配置進行優化。首先，新能源的接入將改變原有電網的潮流分布，使電網更加難以控制。如果保護方向性和整定值不及時調整，容易造成保護失靈或誤動;其次，電力電子設備的應用給電網帶來了大量的諧波分量，不僅降低了電能質量，但也會誤觸發繼電保護裝置，最終損害社會和經濟，出現互補能源不足的情況。傳統水電裝機容量和火電裝機容量增長的不確定性以及傳統水電裝機容量的不確定性。當新能源產能下降時，需要常規能源及時填補缺口。如果新能源缺口過大，互補能源不能滿足需求，則會影響電網整體穩定。

（三）配電網發展相對落后

在現代電網中，智能配電網也是電網建設的重點內容。由于傳統配電網缺乏自動化應用，采用單向供電方式。用戶與電網之間沒有信息交互。電力供應缺乏可預測性和計劃性。同時，配電網故障缺乏自動恢復功能，增加了電能損耗，降低了供電可靠性。網絡信息和自動化技術的發展為智能配電網的建設奠定了基礎。要優化傳統配電網配置，建立互動渠道，使電網能夠獲取用戶的用電信息，為用戶提供更好的用電體驗。在智能配電網中，繼電保護裝置是實現配電網智能控制的關鍵。為適應復雜配電網和新能源接入帶來的問題，必須加大引進先進繼電保護技術的力度。還要突破用戶反供電網絡的限制，及時調整繼電保護裝置，確保電能相互作用的安全。

三、繼電保護在配網自動化系統的應用

（一）采取廣域保護措施

所謂廣域保護主要指的是智能電網的運行環境下，用繼電保護方式分析電網子集，按照其運行狀態，篩選數據展開分析，掌握電網整體系統的運行狀態。將整個電網劃分成各個區域，分區開展繼電保護措施，關注保護、控制兩部分。其中，保護主要是保證電網的運行安全，提高保護裝置對故障的判斷能力，進而制定解決措施。控制主要是保證電網運行時對故障的修復能力。使用廣域保護措施，對于繼電保護相關工作十分重要，為智能電網下確保電網穩定運行的前提條件。

（二）繼電保護多元化發展

現代智能電網的發展對繼保工作提出了功能多樣化和保護智能化的新要求，這也是電網發展趨勢，需要在繼保技術創新上做出努力，不斷推進繼保多元化發展，從而為電網運行的質量和效益提升保駕護航。首先，隨著數字技術在現代電網中的應用增多，也為繼保技術發展提供了新的契機，特別是繼保裝置關鍵器件數字化傳感器的研發升級，使數據傳輸效率和精度有較大提升，避免了傳感器頻繁發生異常的情況，傳感器工作更加穩定。其次，在繼保裝置中，大數據同網絡技術的結合，使繼保裝置能夠接收到更多的電網運行或者故障相關信息，經相應算法使繼保裝置能加智能，故障處理更加精確和高效，在維護電網穩定上可發揮更大作用。最后，還要注重發電機、變壓器等電網單元的保護，對原有保護進行優化。對發電機來說，不僅要提高電機主保護的設計、整定以及校驗的精確性，而且在后備保護和失磁失步保護的配合方面也應加強研究，此外定轉子的接地保護也是重點內容。對變壓器來說，如何準確的區分故障電流和勵磁涌流是保護正確動作的關鍵，應積極研發變壓器內部故障保護新原理，降低勵磁涌流所帶來影響。

（三）建設智能平臺，多元化發展

利用智能化的繼電保護信息平臺可快速收集電網運行數據，幫助運維人員掌握電網運行狀態，利用統計學相關理論，使用大數據展開計算和分析，以數據協調相關技術的運用，為智能電網的穩定運行提供準確的數據信息。在信息平臺中，還可利用動態監控，開展系統升級與保護工作，構建動態的交互平臺，不斷適應電力網絡實際保護需求，保證智能電網的主體構建以及繼電保護的同步發展。在智能電網下，將繼電保護相關工作和互聯網、電氣計技術等相互融合，完成智慧交互，解決繼電保護面臨的各項問題，實現針對性以及多維度的升級與發展。

智能電網的運行過程，使用大量數字化技術，推動繼電保數字化發展。應用的傳感器逐漸向數字化方向升級和轉型，解決了傳感器存在的問題，提升其運行穩定性，進而保證電網信息傳輸的穩定性。同時提升了傳感器的輔助功能。在繼電保護當中，將大數據技術應用其中，依靠此技術采集保護裝置的運行數據以及故障信息，優化保護性能，改進保護邏輯，促使繼電保護向智慧方向發展。

此外，在繼電保護網絡化進程加快的過程中，需要重點關注資源共享以及信息傳遞兩方面內容。在信息共享方面，需整合其運行數據、參數等，向電網設備中傳送，對智能電網整體運行安全進行全方位監督。在信息傳遞方面，需要繼電保護人員對裝置輸出信息進行及時反饋，保證繼電保護過程信息雙向流通、實時交互。為保證繼電保護信心的精準性，還需將網絡安全層面的問題考慮其中。

四、結論

總之，智能電網的運行過程，繼電保護為重要防線，對于智能電網建設有重要意義。但同時，對于繼電保護也提出更高的要求，針對繼電保護過程存在的問題，需要運用先進的理論和技術，改進設備性能，打造智能平臺，促使繼電保護多元化發展，維持智能電網的安全運行。

參考文獻：

[1]董子儒.智能電網背景下的繼電保護技術思路構建[J].智能城市，2019，5（10）：63-64.

[2]范臻.智能電網背景下繼電保護的關鍵問題及對策分析[J].自動化應用，2018（9）：104-105.

[3]王欣穎.智能電網環境下繼電保護面臨的問題和機遇探討[J].南方農機，2018，49（7）：153.