繼電保護智能整定技術應用于110 kV電網系統中的研究

摘要：在電力系統中，110kV電網作為重要組成部分，承擔著區域電力輸送、電力分配等任務。為了確保110kV電網運行的安全性和可靠性，必須要充分發揮繼電保護裝置的積極作用。傳統繼電保護整定方法存在計算復雜、適應性差等問題，難以應付復雜工況情況。而借助繼電保護智能整定技術，可進一步加強110kV電網繼電保護運行可靠性。基于此，闡述了繼電保護智能整定技術相關內容，分析了110kV電網特點與要求，進而探究繼電保護智能整定技術在110kV電網系統中的應用措施，包括系統架構、數據采集與處理、智能算法等，旨在提升110kV電網運行的綜合效益，保障電力系統運行安全。

關鍵詞：110kV電網繼電保護整定技術電網安全性

ResearchontheApplicationofIntelligentTuningTechnologyforRelayProtectionin110kVPowerGridSystem

CHENXingyan

ChengxiPowerSupplyBranchofStateGridTianjinElectricPowerCompany，Tianjin，300100China

Abstract：Inthepowersystem，the110kVpowergrid，asanimportantcomponent，undertakestaskssuchasregionalpowertransmissionanddistribution.Inordertoensurethesafetyandreliabilityoftheoperationofthe110kVpowergrid，itisnecessarytofullyleveragetheactiveroleofrelayprotectiondevices.Thetraditionalrelayprotectiontuningmethodhasproblemssuchascomplexcalculationandpooradaptability，makingitdifficulttocopewithcomplexworkingconditions.Withthehelpofintelligenttuningtechnologyforrelayprotection，thereliabilityofrelayprotectionoperationinthe110kVpowergridcanbefurtherenhanced.Basedonthis，thisarticleelaboratesontherelevantcontentofintelligenttuningtechnologyforrelayprotection，analyzesthecharacteristicsandrequirementsof110kVpowergrid，andfurtherexplorestheapplicationmeasuresofintelligenttuningtechnologyforrelayprotectionin110kVpowergridsystem，includingsystemarchitecture，dataacquisitionandprocessing，intelligentalgorithms，etc.，aimingtoimprovethecomprehensiveefficiencyof110kVpowergridoperationandensurethesafetyofpowersystemoperation.

KeyWords：110kVpowergrid;Relayprotection;Tuningtechnology;Powergridsafety

在電力產業不斷發展背景下，隨著電網規模持續擴大，其內部結構復雜性更高。繼電保護系統作為保護電網安全運行的重要設施，一旦電網出現故障問題，繼電保護會自動切斷故障線路，以免影響到其他區域正常運行，避免故障蔓延。若缺少科學的繼電保護系統作為支撐，可能頻繁發生故障問題。繼電保護智能整定技術有效解決了傳統繼電保護整定方法的弊端，將其應用于110kV電網中，可有效提升電網運行安全性和可靠性。

1繼電保護智能整定技術的原理與優勢

1.1技術原理

繼電保護智能整定技術融合了計算機技術、數據分析技術、智能算法等，通過實時采集電網運行數據信息，包括電壓、電流、相位、功率等，結合電網拓撲結構、設備參數等數據，以特定算法模型計算出最佳的繼電保護定值[1]。智能整定技術可根據電網運行狀態實時調整定值，從而適用于各類工況條件，保證各類工況條件下均可以實現可靠和精準動作。其整定流程如圖1所示。

智能整定技術可分為基于模型的方法和基于數據驅動的方法。（1）基于模型的方法通過建立電網數學模型，通過模型的分析計算確定定值。該方法需要提前掌握電網特性，整個計算過程相對復雜。（2）基于數據驅動的方法則憑借大量歷史運行數據參數，通過分析實時監測數據變化，借助深度學習、機器學習等方法，找出數據規律和特點，從中得出最佳的保護定值。該方法計算過程簡單，但對數據質量、數據數量要求很高。

1.2技術優勢

繼電保護傳統整定方法是基于固定電網模型和經驗公式，由人工計算出最終的保護定值。該方法具有明顯的局限性，難以適應電網動態變化，受人為因素影響大，計算精度較低[2]。相比傳統繼電保護整定方法，智能整定技術的優勢十分明顯，主要表現在以下幾個方面。

1.2.1更強的實時性

智能整定方法可實時對電網運行狀態展開監測，根據最新采集數據，實時調節保護定值參數。傳統方法更多是定期計算整定值，無法根據電網變化做出反應。

1.2.2計算機精度更高

智能整定方法應用了先進的算法和海量數據，從而精準計算出保護定值數據，在技術和數據的支持下，計算誤差非常小。

1.2.3靈活性、適應性更好

智能整定方法可根據不同電網結構、運行方式和故障類型對保護策略自動調整。傳統方法由于是非動態調節定值，因此無法應對復雜多變的電網環境。

1.2.4減少人工干預

人工干預減少代表降低了人為風險的影響，工作效率也有所提升。

2110kV電網系統的特點與要求

2.1電網結構與運行特性

作為電力系統的重要組成部分，110kV電網主要具備以下特點與運行特性。

1. 電網結構呈現輻射狀或環網狀分布形式，從而滿足絕大部分區域的供電需求。110kV電網的負荷分布存在不均勻性，部分區域負荷相對較重，部分區域負荷相對較輕。
2. 110kV電網可能與其他電壓等級的電網相互連接和交互，共同組成更加復雜的電網格局。
3. 110kV電網的電壓和電流水平相對較高，因此對設備性能和絕緣性提出了更高要求；其功率傳輸能力強，可能會受到各類故障與干擾如過負荷、短路、雷擊等的影響，從而降低電網運行的穩定性。同時，還要重點關注無功功率平衡、電壓穩定性等[3]。

2.2對繼電保護的要求

結合上述110kV電網的特點與運行特性，對繼電保護也提出了相應要求。

（1）需要保證繼電保護裝置具備快速響應能力，一旦電網出現故障，可在極短時間內精準完成動作，避免故障問題蔓延。

（2）必須要保障動作的精準度，精準識別故障類型與具體位置，以免出現拒動、誤動等情況。發生故障后，做出精準選擇，將故障部分切除，以免對其他區域正常供電帶來影響。

為了滿足110kV電網繼電保護的要求，必須要提升繼電保護裝置的可靠性，使其可適用于各類惡劣環境和復雜工況，具備較強的適應能力，能根據電網變化實時做出調整。與其他系統相互協調，如與調度自動化系統、故障信息系統等協同，對110kV電網整體展開優化，保證運行安全性。可見，110kV電網對繼電保護有著很高要求，必須要保證設計的科學性，以及整定的實時性和精準性，才能夠充分發揮繼電保護在110kV電網中的作用和價值。

3繼電保護智能整定技術在110kV電網中的應用

3.1系統架構

想要在110kV電網中合理應用智能整定技術，必須要搭建一個完整的系統架構。智能整定的系統架構主要包括采集層、智能計算層和保護控制層。

數據采集層中集成了各類傳感器和監測設備，用于實時采集電網運行參數信息，包括電壓、電流、功率等。保證數據采集的精準度和實時性對后續智能計算和保護控制十分重要。例如：智能電流互感器可實時測量電流參數信息，一些新型設備的檢測精度可達到0.2級以上，保證了電流數據的精準度[4]。

智能計算層作為整個系統架構的核心，其主要采用了智能算法和大數據分析技術，可對所采集的數據進行分析、處理和計算。智能算法可選擇神經網絡算法、遺傳算法等。例如：在遺傳算法應用中，該算法可通過模擬生物進化的方式找出最佳的保護定值。假設在某個計算過程中，通過多代的篩選和進化所得出的最佳定值，可讓保護裝置在多種工況下均實現性能指標最優，將故障判斷錯誤率降低到0.5%以內。

保護控制層主要是根據計算層得出的保護定值實施繼電保護動作，其中包含了過流保護裝置、距離保護裝置等各類設施，這些保護裝置在接收到指令信息后即快速和精準完成動作，從而保護電網運行的穩定性與安全性。

3.2數據采集與處理

在110kV電網中，數據采集與處理非常重要，其也是智能整定的基礎環節。采用智能傳感器和先進通信技術，可實時采集電網運行數據信息，在變電站和輸電線路的關鍵部位設置傳感器，各個區域均可以采集信息，以保證故障判定精度。例如：變電站中，安裝溫度傳感器以實時監測設備運行溫度；壓力傳感器用于檢測變壓器的油壓。將所采集的原始數據進行預處理，將數據中的異常值和噪聲去除，提取有價值信息。例如：可借助數據清洗技術將傳感器故障和通信干擾產生的錯誤數據信息進行清洗；還可以借助數據分析技術（數據挖掘、機器學習等）對海量數據信息進行挖掘和分析，找出數據變化規律，通過對比歷史數據，從中找出某個時間段和某個季節的特定故障問題，并提前采取有效的預防對策[5]。

3.3智能算法

在智能整定技術中，智能算法發揮著核心作用。例如：遺傳算法通過模擬生物迭代和進化過程，對保護定值進行pZy5R97byWUQna9b9PdrZJb3P1spBg3Bax/H8qWw7uA=持續優化和優化調整，具備全局搜索能力與良好適應性。在具體應用中，通過設置適應度函數，引導遺傳算法向最優解方向發展。例如：適應度函數根據保護裝置動作精度、靈敏度、可靠度等因素綜合設定。而神經網絡算法則具備非常強的學習能力和泛化能力，通過學習海量數據信息，建立輸入數據和輸出數據間的映射關系，如110kV電網運行參與和保護定值的關系等。在實際應用中，可采用已經訓練完成的網絡模型快速完成保護定值計算，將電網運行參數輸入神經網絡模型，即可快速輸出對應的保護定值[6]。

3.4與其他系統協同

將智能整定技術和跳讀系統、監控系統等進行協同設計和運行。監控系統用于實時監測110kV電網運行狀態，將所采集的數據傳遞給整定系統，便于在電網發生故障時快速調節定值，并完成保護動作。調度系統用于110kV電網整體調度與管理，根據電網運行情況和負荷變化，動態調整保護定值。在高負荷階段，適當提高保護定值，以免頻繁誤動；在低負荷階段，適當降低保護定值，以提高保護裝置動作的靈敏性。還可以與其他智能技術相結合，如儲能技術、分布式能源管理系統等，讓110kV電網運行更加高效和智能。

4結語

綜上所述，繼電保護智能整定技術在110kV電網系統中的應用具有重要意義。通過以上系統架構、數據采集與處理、智能算法應用及與其他系統的協同等方面的應用，智能整定技術能夠在110kV電網中發揮出重要作用，提高繼電保護的性能和可靠性，保障電網的安全穩定運行。同時，隨著技術的不斷發展和進步，智能整定技術將不斷完善和優化，為110kV電網與整個電力系統的發展提供更強大的支持。

參考文獻

[1]馮寶成，金震，侯煒，等.花瓣型配電網區域備自投系統控制策略優化研究及應用[J].中國電力，2024，57（1）：244-254.

[2]焦飛，宋睿，張鋆，等.存算一體技術研究進展及其在電網中的應用探索[J].電網技術，2024，48（1）：300-314.

[3]王克江，李海霞.智能超表面技術于通信系統中的應用研究[J].長江信息通信2024（3）：37.

[4]張秋怡，李夢娜，胡珩.新能源電廠接入對電網繼電保護的影響[J].農村電氣化，2024（1）：41-44.

[5]馮翔.復雜環網后備保護在線整定方法研究[D].成都：電子科技大學，2022.

[6]王憶南.配電網繼電保護整定系統研究[D].西安：西安石油大學，2020.