智能電網(wǎng)繼電保護與分布式電源接入技術(shù)芻議

南京師范大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院 吳卓超 馬 剛

現(xiàn)階段國家電力系統(tǒng)希望改變傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的生產(chǎn)技術(shù)模式，化解傳統(tǒng)電網(wǎng)繼電保護中所存在的矛盾問題，建立真正的分布式電源接入技術(shù)應(yīng)用體系，有效緩解我國當(dāng)前所存在的分布式電源接入技術(shù)劣勢與電力資源短缺問題。當(dāng)前繼電保護系統(tǒng)容易出現(xiàn)各種系統(tǒng)誤動問題，在開發(fā)分布式繼電保護系統(tǒng)過程中希望體現(xiàn)更多智能技術(shù)內(nèi)涵，確保分布式電源技術(shù)被廣泛應(yīng)用。

1 智能電網(wǎng)繼電保護與分布式電源接入技術(shù)

1.1 智能電網(wǎng)繼電保護

智能電網(wǎng)是目前新興的龐大電力系統(tǒng)，它基于不同傳統(tǒng)電網(wǎng)優(yōu)化智能電網(wǎng)技術(shù)內(nèi)容，這些都為智能電網(wǎng)優(yōu)化建設(shè)創(chuàng)造了有利空間條件。智能電網(wǎng)繼電保護技術(shù)是在智能電網(wǎng)基礎(chǔ)上建立的，在重構(gòu)配電、追求網(wǎng)絡(luò)拓撲過程中就建立了具有整體性的智能電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)核心，這對智能電網(wǎng)繼電保護技術(shù)體系優(yōu)化是很有幫助的。在實際生產(chǎn)過程中，智能電網(wǎng)繼電保護技術(shù)體系中融入了分布式電源技術(shù)內(nèi)容，確保基礎(chǔ)設(shè)施建立過程中建立了系統(tǒng)保護方案，它希望滿足雙向電流需求，確保傳統(tǒng)電網(wǎng)輸入被保護線路電氣判別過程中發(fā)揮重要作用。

從繼電保護調(diào)試目的看，希望保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定安全運行，在保護裝置元件調(diào)配過程中建立具有科學(xué)性、嚴謹性的繼電保護調(diào)試模式。首先可實現(xiàn)對保護裝置元件的有效調(diào)試，對電力設(shè)備進行全方位調(diào)試過程中解決了插件質(zhì)量問題，深度分析設(shè)備直流回路絕緣狀況，確保在電源斷開狀態(tài)下進行，分析撥出邏輯插件背景下的系統(tǒng)保護裝置基礎(chǔ)，優(yōu)化實際零漂值。在上述設(shè)備檢查過程中，它希望對設(shè)備的保護定值進行校驗分析，而校驗對象中則涵蓋了設(shè)備檢查、斷線相過流以及零序過流定值等內(nèi)容。而在校驗保護定值過程中可保證系統(tǒng)運行穩(wěn)定安全；再者也需分析智能繼電保護調(diào)試中的光纖通道調(diào)試內(nèi)容，確保光纖通道調(diào)試指示燈被熄滅，在確認光纖通道連接正常基礎(chǔ)之上分析變電站繼電保護系統(tǒng)，體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信流暢性。

在通道調(diào)試方面，它希望確保智能繼電保護技術(shù)應(yīng)用過程中光纖通道連接流暢，結(jié)合設(shè)備整體工作狀態(tài)判斷設(shè)備中光纖通道的連接無誤且無警報。如指示燈顯示有異常狀態(tài)，則說明通道中狀態(tài)計數(shù)并不恒定，所以對變電站通道調(diào)試過程中需要清潔設(shè)備光纖頭，確保接口設(shè)備接地性表現(xiàn)良好。

在GOOSE調(diào)試方面希望對設(shè)備菜單欄進行調(diào)試，確保調(diào)試前配置大量GOOSE報文統(tǒng)計內(nèi)容，優(yōu)化通信狀態(tài)，保證在任何警告信號中都能合理利用GOOSE進行調(diào)試，對其發(fā)送功能進行研究，以求實現(xiàn)對現(xiàn)場模塊的有效調(diào)試。在這一過程中需要配送12個發(fā)送壓板，輔助GOOSE調(diào)試發(fā)送功能與接收功能，確保光纖通道與變電站繼電保護系統(tǒng)內(nèi)部通信機制建設(shè)到位。

1.2 分布式電源接入

對分布式電源接入技術(shù)的分析應(yīng)圍繞工作原理與儲電形式兩點來談。首先是對分布式電源接入工作原理的研究。分布式電源接入技術(shù)是不同于傳統(tǒng)配電保護系統(tǒng)的，當(dāng)分布式電源正常接入并網(wǎng)后，它所建立的配電保護系統(tǒng)是相對獨立的。在地區(qū)電力系統(tǒng)中，該系統(tǒng)與普通系統(tǒng)徹底分離開，如出現(xiàn)任何用電故障問題，則主要利用到了自動轉(zhuǎn)換裝置來保護用電設(shè)備，確保分布式電源技術(shù)被合理應(yīng)用于分布式電源技術(shù)體系中，建立并聯(lián)運行狀態(tài)機制。在地區(qū)電網(wǎng)獨立關(guān)聯(lián)運行模式過程中，需將電壓調(diào)整到適當(dāng)?shù)碾妷悍鼣?shù)上，且順利輸入到當(dāng)?shù)叵到y(tǒng)中。

在分布式電源儲電形式層面上，需建立分布式電源技術(shù)體系，實現(xiàn)連續(xù)性供電，在分布式繼電保護系統(tǒng)設(shè)置方面提出大容量電能儲備裝置，確保分布式電源持續(xù)性供電。在這一過程中希望基于3種儲能方式展開分布式繼電接入技術(shù)操作：首先是物理儲能，包括抽水、壓縮等等儲能方式；其次是化學(xué)儲能，其中對蓄電池儲能過程進行分析；再次是超導(dǎo)儲能，希望利用各種零件建立超導(dǎo)體電阻技術(shù)體系，確保不同儲能方式背景下建立連續(xù)性發(fā)電技術(shù)體系，分析超導(dǎo)儲能機制，滿足分布式電源接入技術(shù)的秒級技術(shù)應(yīng)用[1]。

2 分布式繼電接入技術(shù)對智能電網(wǎng)繼電保護系統(tǒng)的影響分析

2.1 對繼電保護系統(tǒng)的影響

傳統(tǒng)配電系統(tǒng)采用單電源、輻射狀結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，確保電能傳輸，建立對應(yīng)的繼電保護系統(tǒng)，優(yōu)化改變原有配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，形成分布式電源技術(shù)體系，建立持續(xù)性發(fā)電機制。在這一過程中，需要電路支路中的分散電流作用進行分析，了解線路中所出現(xiàn)的電路故障問題，保證繼電保護裝置電流有效減小。在分析繼電保護裝置過程中，對故障信息進行及時反饋，建立配電系統(tǒng)保護機制。分布式電源接入配電系統(tǒng)過程中，優(yōu)化線路相關(guān)問題，建立相鄰線路中的電流增大效應(yīng)，避免出現(xiàn)線路繼電保護系統(tǒng)中所存在的誤動現(xiàn)象，形成繼電保護系統(tǒng)過度保護機制。換言之，需分析分布式電源持續(xù)發(fā)電量技術(shù)內(nèi)容，建立繼電保護系統(tǒng)適應(yīng)當(dāng)前電源的基本運作技術(shù)模式，解決用電困擾問題。

2.2 對分布式電源發(fā)電質(zhì)量的影響

在采用分布式電源接入技術(shù)過程中，它希望圍繞智能電網(wǎng)繼電保護技術(shù)系統(tǒng)分析配電系統(tǒng)運行過程，對配電系統(tǒng)的發(fā)電質(zhì)量實現(xiàn)良性影響：首先，伴隨電壓調(diào)控難度有效加大，需考慮接入分布式電源技術(shù)內(nèi)容，最大限度提升配電系統(tǒng)發(fā)電量，結(jié)合持續(xù)性發(fā)電階段對系統(tǒng)電力壓力增大問題進行分析，了解其中所存在的電流不穩(wěn)定狀況。在配電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程中，需對電流過小問題進行分析，確保啟動分布式裝置重新發(fā)電，優(yōu)化電網(wǎng)中的電壓值浮動較大這一現(xiàn)實問題，對其中的高負荷電網(wǎng)線路進行有效處理，分析線路中所出現(xiàn)的電壓值超標現(xiàn)象；再次，要分析諧波異常問題，參考分布式裝置電子型電源進行分析，了解運行過程中所產(chǎn)生的諧波內(nèi)容。主要是對分布式電源直接連入配電系統(tǒng)電流進行分析，分析電磁元件中的磁飽和現(xiàn)象問題，這會在一定程度上縮短零件的使用壽命周期。

2.3 對智能繼電保護系統(tǒng)化的影響

在應(yīng)用分布式電源接入技術(shù)過程中，需分析配電系統(tǒng)中的電路電流過大問題，解決繼電保護系統(tǒng)中的現(xiàn)實矛盾。就傳統(tǒng)配電裝置應(yīng)用而言，希望建立電網(wǎng)鏈接式結(jié)構(gòu)，解決電流運行方向單一問題，分析智能繼電保護系統(tǒng)中的逆向功率。在分析電流分支方面，需加強分布式電源裝置來協(xié)調(diào)運行配電網(wǎng)絡(luò)，同時對繼電保護系統(tǒng)優(yōu)化研究方案，確保繼電保護系統(tǒng)的智能化發(fā)展技術(shù)有效優(yōu)化[2]。

3 分布式繼電接入技術(shù)在智能電網(wǎng)繼電保護系統(tǒng)的實踐應(yīng)用技術(shù)要點

分布式電源接入技術(shù)在智能電網(wǎng)繼電保護系統(tǒng)中發(fā)揮了重要作用，在解決配電系統(tǒng)電路電流過程中希望解決系統(tǒng)技術(shù)矛盾，優(yōu)化傳統(tǒng)配電裝置，分析電網(wǎng)鏈接式結(jié)構(gòu)內(nèi)容，例如要解決電流運行方向單一、運行過程中所出現(xiàn)的逆向功率問題。從現(xiàn)實角度考慮，分布式電源裝置中電流分支相對較多，在運行期間分析電流方向改變，強化分布式電源裝置，建立與傳統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)相互協(xié)調(diào)運行的分布式繼電接入技術(shù)內(nèi)容，滿足繼電保護系統(tǒng)的智能化有序發(fā)展[3]。

3.1 智能繼電保護系統(tǒng)中的特殊技術(shù)實踐應(yīng)用

先進設(shè)備技術(shù)。采用了諸多新型材料，希望基于此擴大傳統(tǒng)電網(wǎng)的電能傳輸性能，保證優(yōu)化分布式電源電流傳輸質(zhì)量水平提升。其中包括了網(wǎng)絡(luò)間隔合并單元，它對斷路器斷開過程中分析了繼電保護系統(tǒng)強行操作內(nèi)容，建立了雙套配套間隔故障，分析間隔合并單元的出口壓板強行運行機制，確保母線設(shè)備運行到位。該單元能夠解決智能終端故障，在智能終端變電站繼電保護過程中分析開關(guān)控制機制，確保智能終端問題被合理解決，建立終端出口的退出運行系統(tǒng)，避免跳閘失靈問題出現(xiàn)。

傳感控制技術(shù)。建立通信傳感技術(shù)，它需要智能電網(wǎng)采用各種新型材料，擴大傳統(tǒng)電網(wǎng)中的電能傳輸性能，保證分布式電源電流傳輸質(zhì)量有效提高。其能夠成為智能電網(wǎng)實現(xiàn)電網(wǎng)保護的最基本條件，在技術(shù)自愈性表現(xiàn)方面較強，可在實際運行過程中為智能電網(wǎng)建立電網(wǎng)感應(yīng)效應(yīng)，強化對電流運行的動態(tài)監(jiān)控機制。在這一過程中也希望做到對反饋電路故障數(shù)據(jù)的及時構(gòu)建，在采取相應(yīng)技術(shù)手段過程中處理電路故障問題表現(xiàn)效果良好。

參考量測技術(shù)。其技術(shù)本質(zhì)是對電路運行數(shù)據(jù)進行分析，綜合反饋到智能電網(wǎng)中，采用參考量檢測技術(shù)內(nèi)容測量數(shù)據(jù)，體現(xiàn)數(shù)據(jù)準確性與實效性。在這一過程中需對數(shù)據(jù)的綜合處理過程進行分析，進而建立完整的電路系統(tǒng)保護管理體系。

風(fēng)偏檢測技術(shù)。在配電網(wǎng)絡(luò)區(qū)域擴大過程中需分析智能繼電建設(shè)體系，分析其中所存在的諸多因素內(nèi)容，如氣象影響因素內(nèi)容。這其中采用到風(fēng)偏檢測裝置，結(jié)合配電網(wǎng)絡(luò)主導(dǎo)線分析所采集到的氣象參數(shù)內(nèi)容，確保所檢測結(jié)果能夠客觀反饋到指定技術(shù)部門（如電力部門），這也能為電路設(shè)計提供有價值參考依據(jù)。

3.2 智能繼電保護系統(tǒng)中的電力故障修復(fù)技術(shù)實踐應(yīng)用

考慮到智能繼電保護系統(tǒng)具有極高的靈敏性和安全系數(shù)，這些指標達成的基本條件就是建立故障的自動化管理體系，將故障電路隔離處理技術(shù)體系融入到系統(tǒng)裝置中并展開相應(yīng)檢測工作。在這里采用配電系統(tǒng)確保智能繼電保護系統(tǒng)分析分布式電源技術(shù)應(yīng)用內(nèi)涵，強化配電系統(tǒng)智能保護作用。在這一過程中，它希望減少繼電保護系統(tǒng)中的某些誤動現(xiàn)象，對電路中的諸多技術(shù)問題進行調(diào)整，采用到特殊計算模型，優(yōu)化電路故障分析機制，有效縮短故障處理時間[4]。

3.3 智能繼電保護系統(tǒng)中的保護技術(shù)實踐應(yīng)用

在針對智能繼電保護系統(tǒng)的諸多保護技術(shù)實踐應(yīng)用過程中，則希望對分布式電源接入技術(shù)的諸多表現(xiàn)進行分析，例如追求對電力故障的精確甄別。分布式電路出現(xiàn)任何故障，需分析其故障電路中電量的增大情況，對線路中的多個功率方向相同問題進行分析與調(diào)整，合理化甄別電流大小并實施故障甄別。另外也需對電流大小與功率方向進行分析，配合直流輸電線路端故障線路內(nèi)容進行針對性處理，這一過程中就采用到了平波對抗器建立高評分量阻抗界面，如此可實現(xiàn)對區(qū)域內(nèi)短路高頻分量的有效降低控制，建立單端高評分量直流線路，滿足配電系統(tǒng)保護要求。

如存在中性點分直接接地系統(tǒng)，則需對其接地狀態(tài)進行分析，解決故障電路中的電流補償不到位問題，了解單相接地故障中所存在的電路保護設(shè)置內(nèi)容。就這一點來講，需分析其相關(guān)實驗內(nèi)容，建立智能繼電保護系短期繼電保護檢測機制，對電路保護中的新型保護方式進行研究。例如分布式電源接入中的電路出現(xiàn)故障問題，就要基于電路最后電流值來測量最小參考依據(jù)，確保智能繼電保護滿足選擇性保護原理要求，同時對后備保護系統(tǒng)反饋信息實施針對性篩選，在后備保護系統(tǒng)中建立針對性故障解決機制，保護系統(tǒng)線路。

在增加智能電網(wǎng)繼電保護系統(tǒng)保護功能方面，主要需對故障線路中的斷閘技術(shù)點進行有效處理，避免相鄰電路出現(xiàn)過電流通過問題。換言之，就是要避免相鄰電路過分保護問題，結(jié)合這一問題，要確保分布式電源接入技術(shù)應(yīng)用到位，建立電路檢測裝置，保護跳閘功能聯(lián)合設(shè)計到位。另外也要對電路保護裝置中的電流過大狀況進行針對性檢測，如出現(xiàn)斷路保護問題則需完善傳統(tǒng)繼電保護基礎(chǔ)，采用差動保護原理。在這一過程中要設(shè)置電磁內(nèi)容，分析電流互感器，有效減少繼電保護裝置誤動內(nèi)容。要合理分析智能繼電保護系統(tǒng)中的保護功能內(nèi)容，有效規(guī)避分布式電源系統(tǒng)中所存在的電流功率不平衡狀態(tài)問題[5]。

最后要分析智能電網(wǎng)繼電保護系統(tǒng)中的分布式電源接入光伏并網(wǎng)方案，對新區(qū)公網(wǎng)配電網(wǎng)規(guī)劃內(nèi)容進行分析，建立新區(qū)光伏并網(wǎng)方案。例如居住區(qū)內(nèi)建筑采用屋頂光伏電源單元，則需同時配備智能電網(wǎng)繼電保護系統(tǒng)中的逆變器，并在建筑內(nèi)配置配電箱并網(wǎng)（0.4kV）。主要選擇在就近智能電網(wǎng)繼電保護系統(tǒng)位置安裝10kV箱式變電站，并配置低壓側(cè)內(nèi)容，如此可實現(xiàn)電能就近消納，滿足光伏發(fā)電網(wǎng)并網(wǎng)方案技術(shù)要求。如此設(shè)計可有效擴大光伏發(fā)電規(guī)模，要對示范工程內(nèi)容進行調(diào)整，保證建立利用太陽能電池板的分智能電網(wǎng)繼電保護系統(tǒng)，對光伏發(fā)電技術(shù)內(nèi)容進行有效調(diào)整，采用啟發(fā)式優(yōu)化方法。

在這一過程中，需結(jié)合分布式電源智能配電網(wǎng)滲透分布式電源接入光伏并網(wǎng)技術(shù)理念，提出更為先進的啟發(fā)式優(yōu)化技術(shù)方法。基于該方法可建立光伏發(fā)電分布式能源隨機性優(yōu)化算法，結(jié)合規(guī)劃年負荷構(gòu)建參數(shù)模型。這一過程中需對待選供電組合輸出功率狀態(tài)進行分析，比較滿足小時運行約束條件狀態(tài)下的啟發(fā)式優(yōu)化方法。大體來講要做好以下3點工作。

要設(shè)定分布式接入電源，對其裝機容量、裝機類型進行分析，同時設(shè)定不同類型的分布式電源最大投入量。在這一過程中要分析配網(wǎng)內(nèi)負荷需求，了解分布式能源分布特征；需計算出全年的小時負荷狀態(tài)，建立負荷模型，分析其中數(shù)據(jù)內(nèi)容，建立分布式電源接入技術(shù)基礎(chǔ)，構(gòu)建仿真分布式電源，分析仿真分布式電源輸出功率值；結(jié)合仿真計算結(jié)果對分布式接入電源運行狀態(tài)進行分析，了解其負荷情況與輸出功率狀態(tài)，基于各個數(shù)據(jù)初值來構(gòu)建分布式電源組合，如此可滿足運行約束條件組合。主要是參考每小時組件輸出功率計算投資運行狀態(tài)[6]。

綜上，就目前階段而言，智能電網(wǎng)繼電保護系統(tǒng)如若希望實現(xiàn)穩(wěn)定高效率運行，還需深度研究分布式電源接入技術(shù)，分析其在配電系統(tǒng)中的持續(xù)性運行時間，結(jié)合分布式電源對機電系統(tǒng)進行有效保護。當(dāng)然也需強化故障線路保護機制，了解系統(tǒng)配電應(yīng)用內(nèi)容，對傳統(tǒng)配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行調(diào)整，不斷加速我國綠色能源開發(fā)技術(shù)應(yīng)用進程。