智能電網環境下繼電保護技術分析

高 駿，沈浩琦

（江蘇沙河抽水蓄能發電有限公司，江蘇 溧陽 213333）

1 引言

隨著我國對智能電網提出“軟硬一體化的智能電網服務平臺”的概念，未來在智能電網深入布局、電力物聯網加速建設的背景下，電網對數據分析與應用、運維等信息技術服務將提出更高的要求。智能電網將徹底改變電力系統的整體形態，智能電網系統中采用了更多的先進技術來保證其高效安全的運行，比如電子式互感器、交直流輸電、數字化變電等先進控制技術，正是這些新興技術的加入才為智能電網提供了更完善的保護。我國電網有望進一步提升電力系統信息化方向的投入，為電力信息技術服務行業營造更為廣闊的市場空間。為了盡可能提高對電力能源的利用率，首要前提就是保證電網高效安全的運轉，從這個角度來看，繼電保護所發揮的作用是無比重要的。因此，在建設現代化智能電網的過程中，繼電保護就是智能電網高效且安全運行的安全屏障。

2 智能電網系統中繼電保護的基本構成

相對比傳統電網的結構，智能電網的結構組成要更加復雜。發電系統與供電系統采用的是分布式和交互式，這種特殊的結構形式保證了智能電網可以更加高效的運行，大幅度提升系統整體的運行速率。目前，智能電網在遙感等技術的基礎上結合傳統電網優勢達到了對整個電流運轉環節的控制，從發電到輸電，甚至到配電與用電都可以進行精準的控制。在既保證通信流暢性與測量精準性的同時，也將系統安全性上升了一個新臺階。這促進了繼電保護裝置的發展，并使其在反應速度與安全性上有了巨大提升。

圖1 智能電網系統基本結構圖

繼電保護主要通過通感技術和網絡技術來實現對電網系統內部的實時監控，及時地對收集信息進行整理和分析，然后將分析結果通過網絡輸送到控制中心，由控制中心給予及時地解決。繼電保護裝置的工作原理是通過收集電網的內部信息，并將信息反饋給控制中心，然后由控制中心根據反饋信息對故障點進行及時修復，從而保證整個電網的安全運轉。另外，繼電保護裝置的功能不僅僅只保護特定結構，在部分情況下也可以對非特定結構進行保護，對故障點發出聯跳命令保證故障點及時被修復。同時此裝置也可以選擇對故障點進行隔斷，保證電網正常運轉的同時，將故障信息傳遞給故障修復人員。

3 智能電網環境下繼電保護的應用

智能電網的普及是大勢所趨，而人們關注的焦點便是其安全性如何才能得到保障。因此當務之急是研發出性能更加強大的繼電保護裝置?，F如今可從以下幾個技術層面的升級換代來實現這個目標：

3.1 數字化升級

隨著信息技術的日益發展，數字化開始遍及每一個行業。越來越多的智能設備開始投入使用，尤其是用于智能電網的改善優化方面。改善方式有以下2種，①利用電子互感器實現測量的數字化，②利用光纖獨一無二的信息傳遞速度來實現信息傳輸數字化。因此在繼電保護裝置的未來發展歷程中，其創新重點就在于如何提升其信息數字化程度，從而增強對繼電的保護。

3.2 網絡化升級

智能電網在實現信息自動化的同時，將會影響傳統繼電保護人員的工作形式與信息共享速度，而這將在一定程度上促進繼電保護系統的網絡化。網絡化升級所帶來的好處主要在于信息的獲取過程與發送過程，網絡化使得電網的運行信息可以更加高效的進行傳遞，同時使得變電站的所有設備實現信息互通，大大減少信息傳遞的失誤率，保證每一個控制信息都能夠快速精準的到達受控部位，從而提升繼電保護裝置的安全性與高效性。

3.3 自動整定技術升級

繼電保護技術在應用了自動適應保護方法后取得了重大的進展和突破。在對電網進行智能自適應保護升級后，其能夠根據電力系統分布和設備的關聯性實現更為精準和體系化的保護，并能夠依靠該系統反饋的實時信息調整對被保護線路的值域，這突破了傳統模式下僅能對其定值進行調整的弊端，也因此被廣泛運用。

4 電網智能化升級中關鍵技術分類及其作用

繼電保護系統是智能電網中一系列核心技術的統稱。由于電網的組成復雜且其運行需要經過眾多流程節點，所以系統信息的實時監測、維護、反饋都需要得到保障，而這些都需要以下幾項關鍵技術來實現。

4.1 廣域保護技術

廣域保護技術需要將電網系統拆分子集單位電網，如果電網出現故障，該技術會同時進行故障分析以及各子集電網的設備信息搜集，之后將上述信息整理成相關軟件可以分析的數據，并利用軟件的分析結論找出故障位置。借用此項技術可以大大提升故障的處理效率，因此也廣泛地應用于電力的網絡子集中，其中還包含2項主要技術：①繼電保護技術，通過對故障成因的分析處理，幫助運維人員進行系統修復，該項技術應用大大加強了電網的安全水平。②安全自動控制技術，面對電網系統的非正常運轉，該技術可以運用不同方法解決其故障。

4.2 保護重構技術

保護重構技術的亮點是使得升級后的智能電網既有靈活性的同時又兼具穩定性。下面將具體展開其應用過程，分析其相對于傳統系統的優勢：①傳統繼電保護系統運行模式固定單一，修改整定值需要花費巨大的工作量，而使用該項技術后，提高了其靈活性，能夠應對不同電網的運作模式。②該技術實現應對電網結構變化的方式是，通過在線的形式對保護系統配置與重組。③除了對電網整體的重構保護，該技術也能夠細化至設備的內部，時刻關注元件的狀態并及時反饋，排查可能存在的隱患，實現對風險的及時控制。④即使在繼電保護不能正常工作的狀況下，保護重構也能發揮作用，用可正常工作的系統替代故障系統，使其保護功能繼續運轉，免去了人工維護檢修的流程。其自我修復功能的完善減少了整體電網癱瘓的可能性，大大提高了電網的穩定性。

4.3 智能傳感技術

傳感技術能夠幫助分析整體電網系統的狀態，其運行機制是先根據運行的性質不同進行單元分類，再搜集其中各單元的運行數據，然后運用智能分析程序實現全面的信息數據匯總，最終實現判斷整體系統狀態的目標。該技術是智能化設備的實際運用體現，不僅能夠實施監控系統內各流程節點，還能通過分析技術的數據反饋結果維護系統運行，能夠極大地保障相關保護設備運行的安全性，因而也使得整體系統更為靈活健全。

5 結束語

隨著現代社會的飛速發展，智能電網得到了進一步的應用。其本身具有的靈活性、安全性、清潔性等特點越來越多的被業內接受，同時也為國家節省了資金。所以智能電網將成為中國電力發展當中一個重要方向。自2009年以來，在全國范圍內開展了多個試點項目，從提出智能電網關鍵技術框架再到多項技術攻關，智能電網系統的發展和建設離不開繼電保護技術跨越式進步。當前為了進一步促進電力系統各領域新技術的布局，繼電保護裝置發揮著至關重要的作用。與此同時，以科學發展為指導方向，在總結現有的工作成就和經驗的基礎上，繼電保護裝置在變電站自動化、線路保護和勵磁控制等各領域通過自動整定技術、網絡化以及數字化等方面升級，加強繼電保護專業建設是確保智能電網系統安全運行的關鍵。