繼電保護技術在智能電網(wǎng)中的應用研究

楊涵鼎

（寧夏送變電工程有限公司，寧夏 銀川 750001）

0 引 言

隨著科技進步及智能化發(fā)展的需要，智能電網(wǎng)的優(yōu)良穩(wěn)定性能在實際應用中逐步凸顯，同時在電氣行業(yè)被定為未來發(fā)展趨勢[1]。繼電保護技術在智能電網(wǎng)中的應用為電網(wǎng)的正常運行提供了保障。提升繼電保護系統(tǒng)評定的精準性，并及時補救存在的問題，提高其保障作用的穩(wěn)定性，對智能電網(wǎng)的穩(wěn)定運行具有重要意義[2]。

1 智能電網(wǎng)框架分析

當前，由于智能化電網(wǎng)框架的不同，導致各國在智能化電網(wǎng)的應用及發(fā)展水平上存在一定差距，但共性為均將電網(wǎng)的用戶用電、輸配電、發(fā)電轉(zhuǎn)換以及電力資源開發(fā)等環(huán)節(jié)融入到信息化管理系統(tǒng)，實現(xiàn)各區(qū)域、各環(huán)節(jié)統(tǒng)一于信息化管理系統(tǒng)控制，同時發(fā)揮智能化減損、精準供電、高效供電、互補供電、安全供電及智能交流等作用[3]。智能化電網(wǎng)系統(tǒng)如圖1所示，其在一定程度上實現(xiàn)了范圍指向性、實踐性及技術性等要求，為復雜的電網(wǎng)框架提供了信息化和系統(tǒng)化的管理方式。

圖1 智能化電網(wǎng)系統(tǒng)結構

1.1 運行方式分析

智能電網(wǎng)運行方式具有特殊性，一方面是電網(wǎng)線路具有雙向流向，另一方面是具有多重運行方式。其中，獨立運行方式具有較強的變化性和不穩(wěn)定性，易導致系統(tǒng)運行過程中產(chǎn)生大幅阻抗變化，造成傳統(tǒng)控制中的距離保護及過流保護的定值計算失準。為確保電網(wǎng)系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行，需將智能電網(wǎng)標準要求作為電網(wǎng)的重要依據(jù)[4]。通過有效的測試計算及管理方法，確保各指標和參數(shù)處于嚴格的管理與監(jiān)督中，保障各設備運行的高效性和穩(wěn)定性。此外需增強設備巡檢及維護，確保供發(fā)電設備處于最佳運行狀態(tài)，發(fā)生問題時可及時處理，以降低損失。

1.2 繼電保護構成分析

傳統(tǒng)繼電保護系統(tǒng)電源點具有確定的流向，結構較簡單。繼電保護僅與輸入端電氣量相關，只需判別輸入側(cè)電氣量即可實現(xiàn)相應保護。智能電網(wǎng)繼電保護系統(tǒng)相對復雜，需通過傳感器采集設備運行信息，進而進行分析判斷，實現(xiàn)重要設備的實時監(jiān)控，且通過采集數(shù)據(jù)的計算分析，預測設備將來特定時間內(nèi)的運行情況[5]。綜上所述，智能化及信息化在電網(wǎng)中的應用，高效且嚴謹?shù)卮_保了智能電網(wǎng)繼電保護系統(tǒng)的正常運行。

2 智能電網(wǎng)繼電保護優(yōu)勢分析

2.1 繼電保護網(wǎng)格化

全新數(shù)字化技術的應用使得傳統(tǒng)繼電保護系統(tǒng)信號的信息采集方式及傳輸媒介發(fā)生了變化[6]。先進地通信網(wǎng)絡提高了電網(wǎng)信息采集、對比分析以及處理判斷的便捷性，提升了繼電保護系統(tǒng)能力，簡化了電網(wǎng)設備體系及繼電保護系統(tǒng)。智能化終端的應用不僅實現(xiàn)了繼電保護系統(tǒng)采集被保護部件的數(shù)據(jù)信息，而且可通過網(wǎng)絡獲得故障狀態(tài)信息，并對當前運行狀態(tài)進行判斷，為控制中心提供提示及預警。

2.2 繼電保護自動調(diào)整

智能電網(wǎng)中，自適應繼電保護系統(tǒng)可在不同故障狀態(tài)及運行方式下調(diào)節(jié)保護定值、模式及性能，擴大了繼電保護系統(tǒng)的應用范圍，優(yōu)化了繼電保護性能。綜合來看，自適應控制技術解決了當前電網(wǎng)系統(tǒng)存在的過渡電阻變化、單相接地短路以及頻率變化等問題。

2.3 繼電保護數(shù)字化

智能電網(wǎng)選取傳輸性能優(yōu)良的互感器，以確保傳輸電氣量的精準性和真實性，繼電保護輔助功能的優(yōu)化和數(shù)字化傳感器利用的強化必定為繼電保護技術的發(fā)展趨勢。

3 繼電保護應用

3.1 關鍵技術優(yōu)化

智能電網(wǎng)中，關鍵技術優(yōu)化作為繼電保護技術運用的前提，需確保自動化控制、通信傳輸及信息收集有機融合于智能電網(wǎng)繼電保護技術。關鍵技術優(yōu)化中，F(xiàn)ACTS部件安裝時需確保參數(shù)調(diào)整及裝配位置的合理性，同時FACTS部件可記錄運行過程中的相關數(shù)據(jù)。FACTS部件基本結構如圖2所示[7]。通過數(shù)據(jù)記錄一方面為關鍵技術優(yōu)化提供服務，處理當前存在問題；另一方面可校正繼電保護系統(tǒng)，提升電網(wǎng)自愈系統(tǒng)運行效率，進而提高繼電保護技術水平。

圖2 FACTS部件基本結構

3.2 提高數(shù)據(jù)精準度

智能電網(wǎng)通過數(shù)據(jù)信息控制相關設備，因此數(shù)據(jù)信息精度對智能電網(wǎng)繼電保護技術的應用具有直接影響。參數(shù)測量技術作為智能電網(wǎng)的重要組成部分，通過其可實現(xiàn)智能電網(wǎng)所需數(shù)據(jù)的采集及轉(zhuǎn)換[8]。此外，數(shù)據(jù)支撐的完善性對繼電保護系統(tǒng)的停電確認、重要部件溫度、線路及變壓器載荷、故障定位、設備運行狀況、相位關系、電能質(zhì)量以及功率因數(shù)等保障具有重要意義。重要的是，需記錄不同周期的繼電保護數(shù)據(jù)信息，以提高繼電保護技術的運行效率。

3.3 設備運行效率強化

提升設備運行效率的關鍵在于提升電力電子部件的電能控制、傳輸及變換能力，通過融合智能化控制技術與電力電子技術實現(xiàn)提升設備運行效率的目的[9]。當前，智能電網(wǎng)通常采用傳感器監(jiān)控輸電、配電及發(fā)電等工序，利用網(wǎng)絡系統(tǒng)采集、分析并判斷數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)對設備運行情況的實時監(jiān)控，以遠程修正和監(jiān)控保護定值及保護功能。系統(tǒng)框架示意如圖3所示[10]。繼電保護系統(tǒng)具有故障位置判定、故障自我修正以及自動化干預等功能，確保了電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和連續(xù)性[11]。

圖3 系統(tǒng)框架示意圖

3.4 提高控制強度

智能電網(wǎng)中，繼電保護作用的關鍵為控制強度。提高控制強度時，一方面需考慮電能質(zhì)量及供電終端的影響，采取措施降低干擾；另一方面采用專家系統(tǒng)的自動化控制增強智能電網(wǎng)控制水平，以確保自愈能力[12]。同時，需強化工作人員處理緊急事件能力，以進一步提升智能電網(wǎng)控制水平。日常工作中，通過相關案例分析掌握必備技術，方可在產(chǎn)生問題時做出正確決定，保證繼電保護技術在智能電網(wǎng)中發(fā)揮應有的高效性、精準性及穩(wěn)定性[13]。

4 結 論

隨著智能化水平的提高，智能電網(wǎng)逐漸在電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、配電、用電及保護等多個環(huán)節(jié)體現(xiàn)先進性，同時給電網(wǎng)安全的繼電保護系統(tǒng)帶來了機遇及挑戰(zhàn)。應積極應對傳統(tǒng)繼電保護技術中的問題，提升繼電保護系統(tǒng)在智能電網(wǎng)應用中的精準性和穩(wěn)定性，推進電力系統(tǒng)智能化水平的提升。