智能電網環境下的繼電保護

楊欣

國網甘肅省電力公司慶陽供電公司 甘肅 慶陽 745000

引言

在這一階段，電力系統的安全運行已成為確保社會穩定發展和經濟價值持續增長的重要基礎，對人民的生產和生活產生重大影響。在先進科學技術的支持下，電網建設逐步實現了智能化運行應用。利用計算機技術和數字技術來實現一次和二次設備的信息管理，并構建一個智能平臺，以提高智能電網系統運行的穩定性和安全性。

1 智能電網

傳統的電網設計主要采用母線、環形和星形三種方式，設計內容比較煩瑣，對電網的穩定運行具有一定的影響。線性設計智能電網原理非常簡單，運行效率很高。智能電網的每個節點都可以作為向用戶提供服務的電源，可以真正實現電網線路的雙向運行。分布式電源作為智能電網的運行節點，具有很寬的配電范圍，可以形成整個電網結構，達到真正獨立使用的目的。在智能的實際操作中，可變性和靈活性是不可接受的[1]。

2 繼電保護的重要性

在智能電網環境中，繼電保護有其自身的意義。當前，我國人口具有基數大、增長快、總量大的特點，人民實際用電需求不斷增加。此外，隨著我國城市化進程的逐步加快，城市各地區對電力的需求也日益增加。這無疑給現有的供電企業帶來了巨大的挑戰和壓力，智能電網應運而生，可以有效滿足這些要求。目前，我國的智能電網建設經過不斷的發展和研究，取得了良好的效果。但是，在智能電網建設的不斷創新和突破中，也發現了一些問題。由于智能電網與傳統電網相似，故障也會發生。繼電保護技術作為改善這種狀況的有效技術手段，可以保證智能電網實際運行的安全。當智能電網出現故障時，繼電保護技術可以立即發出預警并自動關閉故障設備。當相關工作人員聽到警報時，可以及時解決問題，智能電網可以恢復正常，準時工作。在智能電網環境中，繼電保護技術的本質含義是保障智能電網運行的安全，保障用戶用電安全，降低供電公司實際供電時可能出現的風險。因此，繼電保護技術對于智能電網建設非常重要[2]。

3 我國智能電網建設面臨的特殊問題

3.1 輸電方式的影響

中國的煤炭、水能和風能資源主要分布在西部和北部地區，電力負荷主要分布在東部、中部和南部沿海地區，交直流混合、超/特高壓輸電方式，在輸電過程中容易發生安全事故，因此，電力系統，特別是直流輸電的穩定發展，輸電方式以及交直流系統之間的相互作用，不僅會影響對交流電的控制。交流和直流線路，也會對繼電保護產生不利影響。

3.2 揮發性新能源的使用問題

隨著我國能源供應結構的不斷優化，不斷開發新能源以減少化石能源的消耗，目前，我國主要使用風能、太陽能等新能源。但是，這些新能源具有隨機性、可調度性、間歇性等特點，一旦電網容量不足，將影響電網的穩定運行和新能源發電。運行控制與常規的能量功率控制方法之間的差異較大，這在一定程度上增加了控制電力系統運行的難度。

3.3 新能源電力缺乏在現場平衡的互補電力

當前，我國水力發電廠，燃氣發電廠等動力源仍然不足，無法補充新能源，造成了以下問題。①連接新能源后，需要調整燃煤點火裝置的工作條件，使設備的工作壓力降低，設備的老化加速。②新能源并網時，不僅會降低系統的調峰能力，而且會降低電網運行的安全性，因此有必要加強新能源與電網的平衡。優化能源和動力補充系統，以實現整個系統的安全、穩定運行[3]。

4 構建智能電網環境下的繼電保護系統

隨著智能電網技術的發展，伴隨著智能電網模型的發展，繼電保護也不斷得到完善。例如，取消了傳統的集成電路式繼電保護方式，取而代之的是微機式繼電保護，模型也在大數據技術下不斷創新和演進。由于智能電網的發展，現有的繼電保護模型已不能滿足實際工作需要。因此，繼電保護系統的建設就是要加強繼電保護評估的可靠性。根據實踐經驗，在各種電網環境下，繼電保護測量數據具有較高的不連續性，采用平均值計算削弱了繼電保護的可靠性，需要基于大數據技術的監控時間設置繼電保護系統。

在智能電網環境下，智能變電站的結構發生了變化，實現了“三層兩網”，即過程層、間隔層和站控層。使用Internet 可以實現所有級別的實時控制，可以實時控制平臺和智能變電站的結構。常規繼電保護與智能繼電保護存在很大區別。常規繼電保護采樣值主要是直接從傳感器傳輸到保護裝置。智能繼電保護將采集到的信息通過合并裝置傳輸，同時采集后的開關傳遞給保護裝置，消除二次電纜中的障礙，提高信息傳輸效率。綜合考慮智能電網發展對繼電保護的影響如下：①隨著智能電網系統中元器件數量的增加，尤其是元器件的精度和技術含量越來越高，繼電保護的難度越大，繼電保護的可靠性也隨之增加。例如，在智能電網環境中，微小的故障會影響電網的安全運行，因此需要繼電保護系統來提高可靠性，構建完整的建模系統，準確識別智能電網中的故障。②繼電保護結構變得更加復雜。傳統繼電保護是點對點連接，智能電網的普及實現了以太網連接，拓撲變得更加靈活，因此繼電保護結構應該更加靈活。③提高了自動化裝置的功能要求。例如：智能電網中的PMU和WAMS網絡可以為電力系統提供防御和應急控制，以達到智能電網的控制目的。但是，由于構建智能電網時還必須考慮與現有電網模型的連接，繼電保護也必須考慮與傳統繼電保護的協調，具體可以在線路的一側使用電子式電流互感器，線路的另一側使用電子式互感器，以防止出現故障[4]。

5 智能電網環境下的繼電保護技術

5.1 系統重構

與過去的電網應用中的繼電保護技術相比，智能電網環境中使用的繼電保護技術具有獨特的優勢。主要區別在于智能電網應用中的繼電保護技術可以實現系統的重新配置。在現階段，我國智能電網所使用的設備和程序與舊電網的應用之間存在一些差異，在這種背景下，繼電保護技術也有新的要求，但繼電保護技術的設備方案有所不同，無法從過去和現在的應用中刪除。如果這不匹配，則必須重新構建系統。通過重新配置繼電保護技術系統并更改線路的結構和性能，不同的系統可以在智能電網環境中實現更穩定地運行，并在大數據環境中實現安全保障。

5.2 廣域保護

為了在智能電網環境中進行繼電保護，有必要確定廣域保護的關鍵要素。廣域保護的作用是實現電網與輸電系統之間高效，及時的信息傳輸，是保護信息傳輸的準確性和及時性的重要基礎。智能電網的每個系統中都存在各種信息和數據。只需更改繼電保護的實際配置，就可以大大提高電網的運行水平和容量。可以看到廣泛在智能電網中的重要性。保護環境中的區域。廣域保護實施系統一般分為廣域集中式，IED分散式，站區集中式和區域分布3種，由于這3種系統模式不同，電氣設備設置也不同。在實際運行中，有必要結合受保護的電氣設備在運行過程中的運行，確定正確的應用模式，提高廣域保護的強度，并最終顯著提高智能電網中信息的傳輸效率。

5.3 保護裝置

在智能電網環境中應用電氣設備的重要部分是保護單一電源。在智能電網運行期間保護電氣設備可以發揮作用，并且設備的應用會影響智能電網運行，因此應注意單一源保護。市場上通常使用許多類型的電氣設備，例如變壓器、發電機組、AC線和DC線。在實際操作中，有必要保護現有的單一手稿，提高效率，并將其應用于智能電網環境，以發揮良好的作用。勵磁涌流的類型多種多樣，容易混淆、隨機、非線性等，因此在操作中最重要的是識別勵磁涌流，并注意保護勵磁涌流，了解單一來源保護的優勢和進展[5]。

6 基于智能電網的智能保護技術設計

操作盒不需要發布該規范，而只需使用GPS進行時間同步（接口為B代碼或1EEE1588，時間同步信號可以通過光纖傳輸）。功能和技術指標變得清晰。更容易完成制造商的生產。但是，操作箱的溫度，濕度和電磁干擾必須滿足測試要求。操作箱必須根據某些條件執行一套完整的雙工設計，以一種方式切斷電路，并保留觸點以供間隔刀操作使用。這時，必須考慮5個防抱死觸點，并根據現有模型處理浙江模型。母線聯絡斷路器通常是分開的，并且在兩側都連接有不同的變壓器。如果一個變壓器不能正常工作，則合上斷路器可以使另一變壓器繼續用于供電。必須將操作箱安裝在電源之間的間隙中，并且并聯設備的電壓構成并聯回路。無須在主變壓器的主體空間中安裝操作箱，主體的保護以及測量和控制的安裝可直接在現場完成，也可采用傳統方式進行。

7 繼電保護裝置發展趨勢

7.1 繼電保護的多樣化

為了充分發揮繼電保護裝置的優勢，提高繼電保護裝置的質量，同時需要在繼電保護裝置的開發中充分結合智能電網的實際應用。繼電保護的各項發展，準確識別和促進智能與功能的結合，推動繼電保護的創新和優化。繼電保護一方面應具備傳統功能，另一方面應利用監測和調節輸電效率和雙向輸電指標的靈活優勢，有效降低能耗，提高經濟效益。

7.2 數字化智能繼電保護

智能電網涵蓋了不同類型的數字化技術，這也意味著繼電保護數字化已成為繼電保護發展的一大趨勢。數字傳感器的發展水平在不斷提高。一方面優化了網絡信息傳輸功能，另一方面在一定程度上減少了現有傳感器應用的諸多不足，有效保持了傳感器的穩定性，提高了傳感器的科學性。當傳感器升級后，傳感器的輔助功能會比以前更加完善。不僅如此，數字化還可以大數據技術融入繼電保護中。大數據支持的繼電保護裝置可以采集各類正常和故障信息，因此繼電保護的性能具有很強的邏輯性和智能化特征。

8 結束語

綜上所述，根據我國智能電網保護業務的現狀，我國智能電網繼電保護業務將繼續朝著更完整、更智能的方向應用，網絡發展和通信集成的方向發展。工作人員必須認真分析繼電保護裝置的常規故障，以科學，迅速的方式準確找到故障的位置，并提出相應的故障排除措施，以促進繼電保護裝置的正常運行，提高其性能。