智能電網中繼電保護技術的應用

王文強 盧熠然 周奕婷

（華能（福建）能源開發有限公司福州分公司，福建福州 350299）

0.引言

對于智能電網而言，接線方式較普通電網更加復雜多樣，在一定響度上加大了電網交錯連接現象的發生概率。在解決此類問題的過程中，必須充分發揮出繼電保護裝置在智能電網當中的作用。但是，由于智能電網運行狀態還不夠穩定，給繼電保護技術的應用帶來諸多阻礙，有必要結合智能電網的運行特點制訂出科學有效的繼電保護措施，以此來促進繼電保護效果和智能電網運行質效的全面提升。

1.智能電網的應用特征

與傳統配電網相比，智能電網在智能化程度和運行控制性能方面實現了大幅度提升。雖然我國智能電網正處在起步階段，但其應用特征已經表現得較為明顯，大致分為幾個方面：首先，防干擾性能。這一特性主要來自智能電網線路當中增設的傳感器設備。安裝于電網線上當中的傳感器可以持續觀測外部情況，一旦遇到干擾因素，與傳感器相連接的管理系統會自動發出報警。提示線路維護人員消除干擾因素，將其負面影響降至最低。其次，安全評估性能。智能電網可以針對線路行狀態進行連續安全評估與分析，當遇到電網故障時，系統不僅使故障問題得到自行診斷與自我隔離，還可以結合故障原因對其進行自我修復。從而最大限度降低故障影響及線路維修成本，促進供電質量和線路性能的全面提升[1]。最后，兼容性。在智能電網當中，可以容納可再生能源所生成的分布式電源和微電網接入，在整個線路當中，實現多種電能資源的更高效交流與互動，從而更好地滿足電力用戶的供民需求。并且使整個電網呈現出更高經濟性與節能性，實現資源的最合理分配，提高可再生資源的利用率，全面降低傳統發電方式對于自然資源的消耗，使供電過程呈現出更強的節能環保效益與經濟效益[2]。

2.繼電保護技術的價值

通過對以往的電力系統故障原因進行統計與分，發現短路現象是主要故障原因之一。一旦發生短跑故障，就會對供電線路當中的各種元件造成不同程度的損傷。當情況嚴重時甚至會引發火險、爆炸等重大安全事故，這勢必會對周邊居民的人身財產及生產設施安全造成巨大威脅。因此，希望借助繼電品的保護作用減少短路故障，降低此類故障對供電線路的損傷。在繼電保護技術的支持下，即便電氣設備發生短路故障，也可以通過機電系統的調控作用，將受損元件從電力系統當中迅速撤出，避免線路及相關供電設備受到更大的損害，從而保證其他元件的正常運行。但是，在使用繼電器對供電線路進行保護時，要結合結合線路實際情況以及電力系統元件易受損程度等因素，采用適合的保護方法。只有這樣，才能充分發揮出繼電保護的作用價值，為電力系統的穩定運行提供有效保障[3]。

3.智能電網對繼電保護系統的新要求

由于智能電網本身具備自動化故障維修與診斷功能，所以對線路當中的繼電保護系統也提出了很高的要求，具體包括：

（1）運行方式要求。在智能電網的運行方式上，具有多變性、不穩定性等特點，導致在系統運行過程中，因為距離保護和過流保護等問題導致定值計算結果不夠準確。為了消除這一影響，確保智能電網的平穩運行，必須基于智能電網相關標準進行相關定值計算，確保各項指標及參數的精準性與科學合理性，從而保證所有供電設備在運行過程中的高效性和安全穩定性[4]。（2）對線路檢修的要求。線路巡檢人員要定期針對管轄范圍內的所有供電設備進行巡檢與維護，及時發現和消除故障隱患，更換掉存在老化跡象、磨損嚴重的設備元件，確保所有供電設備均處于最佳運行狀態之中，從根本上降低供電故障的發生概率。（3）繼電保護構成要求。傳統的繼電保護電源結構比較簡單。而智能電網繼電保護系統主要通過傳感器對供電系統當中的重要設備進行動態監控，并且完成數據的采集、計算以及分析工作，并且針對設備運行情況進行有效預測。因此，智能繼電保護系統結構相關而言更加復雜，但對于供電系統的保護作用也更加突出[5]。

4.智能電網繼電保護技術的優勢

4.1 自動調整保護功能

對于智能電網中的繼電保護系統而言，可以根據具體的故障狀態及運行方式對保護定值及保護模式做出相應的調整。這樣一來，便擴大了繼電保護的范圍，充分顯現出繼電保護性能及其作用價值。具體而言，通過運用繼電保護技術，大大減少了過渡電阻變化、單相接地短路以及頻率變化等一系列智能電網故障誘發因素。另外，繼電保護技術使智能電網的自控能力和自愈能力獲得有效保證。即使遇到出現系統無法自愈的故障問題，也可以將故障信息第一時間提供供給線路檢修人員，從而爭取更多的故障搶修時間，使線路檢修工作效率及應急事件處理能力獲得整體提升[6]。

4.2 關鍵技術優化

通過繼電保護技術，可以使智能電網當中的關鍵技術得到優化，實現多項功能的自動化控制，并且使通信傳輸及信息收集等功能融入智能電網系統當中。FACTS部件安裝，就屬于智能電網當中的一項關鍵技術。在安裝過程中，借助繼電保護技術，不僅可以保證各項技術參數及裝配位置的科學合理性，還可以記錄FACTS部件的運行數據，再借助這些數據對其他關鍵技術進行優化，最大限度提高智能電網系統的自愈能力[7]。

4.3 提高數據精準度

通過繼電保護技術，可以有效保證智能電網傳輸電氣量的精準性，針對那些重要部件的溫度，掌握線路及變壓器載荷情況進行實時動態監測，并且針對線路故障進行精準定位，了解各項供電設備的運行狀況，從而更加及時地捕捉到線路故障隱患問題，協助運維人員實施線路檢修工作[8]。

4.4 提高設備運行效率

對于當前的智能電網而言，已經實現了數據信息的實時采集、計算以及判斷分析。在這些模式下，一旦監測到電網線路存在故障問題，系統便會自動啟動遠程修正、監控保護定值以及電網保護等多項功能。如果無法通過系統自俞功能消除故障，還可以針對故障位置進行精準定位，并且將故障信息信息提供給配電線路運維人員，以便于盡快展開故障搶修工作，使故障搶修效率獲得大幅提升，使智能電網運行質量獲得有效保障。

5.智能電網中繼電保護技術的實際應用

5.1 超高壓交直流電混輸技術

伴隨著我國用電需求量的大幅增加，加快了智能電網的普及速度，凸顯出電網繼電保護技術的重要價值，這無疑為超聲高壓交直流混輸技術應用提供了機遇。比如當智能電網出現故障時，通過應用超高壓交直流混輸技術，可以使繼電保護系統當中的互感器發揮出強大的作用功能。但是，由于智能電網的結構具有較強的復雜性，有必要將諧波作用繼電保護的一項重要依據，針對系統當前的正常運行狀態進行有效判斷。幫助相關工作人員及時了解智能電網的運行狀態，賦予智能電網更高的安全可靠性[9]。

5.2 智能傳感技術

通過智能傳感技術的運用，可以最大限度提高繼電保護系統的信息采集功能，并且使系統呈現出更高的便捷程度，需要針對繼電保護系統的運行性能進行確認，確保其作用價值的有效發揮。以變壓器為例，可以針對振動傳感器、溫度、傳感器與流量傳感器的應用裝置進行實時動態監測，充分發揮出傳感器的監測功能價值與控制作用，確保繼電保護作用的有效發揮。同時，通過傳感器對智能傳感器進行監測，使相關數據得到實時監測，及時掌握相關設備的運行情況。在此基礎上，采取有效措施避免外部環境對設備及系統運行情況的干擾，并且為其他相關儀器提供必要的保護與支持。由于智能傳感技術本身具備較訓的效率，所以在收集繼電保護相關數據信息方面，發揮非常重要的作用與價值。

5.3 廣域保護技術

傳統的繼電保護系統數據的采集工作主要憑借單端量或雙端量這2種模式來完成。但是，不論單端量模式還是雙端量模式，在數據信息集采的過程中都存在較大的局限性，甚至導致傳統繼電保護系統無法適應智能電網的運行需求。而對于新型繼電保護系統的廣域保護技術而言，首先以電網的子集作為數據分析和處理最小單位。其次在整個電網域的范圍內，可以同時針對多個子集信息進行數據匯總與分析。這樣一來，確保可以針對電網故障位置及其原因進行準確判斷，并且有針對性地提出解決問題的方法與途徑。廣域保護技術最大的優勢在于可以針對整個智能電網系統進行安全自動控制。比如針對故障進行自動處理以及自動復位，繼電保護裝置具備較強的適應能力和工作效率，使智能電網的安全穩定性得到有效保障[10]。

5.4 保護系統重構技術

通過運用此項技術，可以針對電網系統進行在線配置與重組，呈現更加科學合理的電網結構，并且使繼電保護功能得到優化，使其具備更強的適應能力。重構技術具有較高的靈活適應性，當其針對繼電保護定值進行調整時，能夠適應不同電網的運行需求，并且針對繼電保護裝置進行實時動態監測與故障診斷。一旦檢測到繼電保護裝置存在故障或者相關隱患問題時，還可以自動搜索能夠替代故障問題的保護裝置或系統，使故障問題得到快速修復，以免對智能電網正常運行造成不良影響。

5.5 通信技術

基于智能電網的雙向通信功能，繼電保護系統的實時監測和校正功能才能得以實現。比如當電網出現故障時，通過通信技術實現自動復位。并且借助于通信技術，可以實現絕大多數智能電子設備之間的通信，這也是繼電保護器實現監測功能的必要條件。通信技術可以雷傲繼電保護系統發揮出無功補償、潮流分配等功能作用，避免智能電網出現大面積停電故障。

5.6 參考量測技術

此項技術是將系統測量數據進行整合，并且生成相應的數據信息，再將數據信息傳遞到智能電網的各個方位，發揮應有的價值。此項技術可以為繼電保護系統和電網運維人員提供大量有效的數據信息，如電能質量、相位關系、變壓器及線路負荷、故障位置、故障原因、停電確認、設備健康狀況等，協助電網運維人員更及時、更精準地開展線路及設備檢修保養工作。另外，將相關數據錄入計算機程序當中，在廣域管理系統和控制系統的作用控制之下，可以在多個電力系統之間進行信息互通，使繼電保護系統的作用價值得到更大限度的發揮。

5.7 決策支持技術

智能繼電保持系統具有較強的控制技術，使繼電保護系統運行狀態得到有效的分析、判斷與預測。針對故障部位，第一時間作出隔離、切除等決策，使智能配電線路得到有效保護。另外，還可以第一時間連接專家系統，在專家系統所能控制的范圍之內進行遠程控制，使故障問題得到快速處理，使智能電網故障得以自愈。

6.結語

隨著我國智能電網建設規模的不斷擴大，需要一套先進科學的繼電保護技術與之相匹配，使智能電網呈現出更高的安全穩定性。對此，需要給傳統的繼續保護技術提供巨大挑戰，但也帶動了各項新技術的生成與運用。在今后的智能電網發展中，繼電保護技術將發揮出更加強大的作用與優勢，促進智能電網安全穩定性以及智能化水平的全面提升。