智能電網下的繼電保護技術分析

王博

摘要：隨著我國社會經濟和科學技術的飛速發(fā)展，促使我國電力行業(yè)領域取得卓越的成就。而人們對于電量的需求也在直線上升，從而致使我國投入大量資金、人力和物力在電力建設方面，促使我國電網逐步向著智能化的方向發(fā)展。在智能電網實際運行的過程中，繼電保護技術是最為關鍵的核心部分。為促進智能電網正常有序的運行，必須對繼電保護技術進行逐步完善。因此，本文主要針對智能電網下的繼電保護技術進行詳細的分析說明。

Abstract： With the rapid development of China's social economy and science and technology， it has made outstanding achievements in the field of China's power industry. And people's demand for electricity is also rising， which has caused China to invest a lot of money， manpower and material resources in power construction， and promote the development of China's power grid in an intelligent direction. In the actual operation of the smart grid， relay protection technology is the most critical core part. In order to promote the normal and orderly operation of the smart grid， the relay protection technology must be gradually improved. Therefore， this paper focuses on the detailed analysis and description of the relay protection technology under the smart grid.

關鍵詞：智能;電網;繼電保護;技術

Key words： intelligence;power grid;relay protection;technology

中圖分類號：TM77? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）17-0203-03

0? 引言

智能電網主要是合理運用現代化的傳感技術和測量技術，從而實現變電站數據信息的數字化傳輸，然后結合現代化的通訊技術以及計算機技術于一體的繼電保護、工作的一種新型電網。智能電網與傳統(tǒng)電網大不相同，其具有實時、在線、連續(xù)的安全評估以及能力分析，預警和預防的控制能力、系統(tǒng)自我恢復等諸多能力。同時，具備可靠性、實用性以及環(huán)保節(jié)能等優(yōu)勢特點，大大提升電力系統(tǒng)實際運作的效率。

1? 繼電保護技術在智能電網中的重要性

目前，我國經濟發(fā)展正處于轉型階段，并且在轉型過程中對于電力能源的需求量相對比較大，從而致使供電企業(yè)面臨巨大的壓力和困難挑戰(zhàn)，特別是一些人口比較密集的城市，正面臨著嚴重的供電危機，為了有效解決這些問題，供電企業(yè)需要結合自身和當地的實際情況，制定科學合理的解決方案。例如，采用科學合理的停電以及限制用電等措施，同時，還要對智能電網的建設和維護力度加強重視，在這樣形勢背景下，繼電保護就顯得尤為重要。在智能電網中合理運用繼電保護技術，不僅保證電網系統(tǒng)正常運轉，同時還可以自動切除發(fā)生故障的設備，并發(fā)出故障相應的警報，促使工作人員及時做出反應，并運用合理的解決措施進行處理，盡快恢復供電，從而將企業(yè)的經濟效益損失降到最低。

2? 我國智能電網現階段的發(fā)展狀況

隨著智能化技術的飛速發(fā)展，促使其在社會各個領域內得到廣泛運用，尤其是在工業(yè)以及基建設施領域等運用智能化技術，并取得卓越的成就。通過建設完成之后，智能化水平得到有效的提升，而電力網絡系統(tǒng)的智能化成為現階段以及日后電網建設與改造的基本前提。由于智能電網建設涉及范圍相對比較廣，并且對專業(yè)技術要求非常高，耗費巨大，從而致使其成為整個行業(yè)領域的矚目。智能電網具有廣闊的市場發(fā)展空間，尤其是西方一些發(fā)達國家，早已開始搶占智能電網的市場。例如，美國不斷推動智能電網發(fā)展，進而促使國內經濟得到相應的增長，而歐盟也針對電網制定相應的規(guī)劃和制度，并且在未來發(fā)展的道路上，能夠建立一套完善且適用各國的智能電網，以此滿足于供電的實際需求，促使各國經濟得到相應的發(fā)展。

3? 智能電網的網格結構模型

傳統(tǒng)電網的網格結構設計主要分為總線型、星型以及環(huán)狀型三大類。但本文主要以直線形式為主的電網結構進行介紹，其在實際運行的整個過程中，操作相對比較簡單，并且運行的主要原理也很簡單。除此之外，傳統(tǒng)電網中的每個電源點所進行的流向相一致，朝向同一方向輸出或輸入電流，并且在實際操作過程中比較容易運作。同時，大大增加對電流的保護作用。

由于智能電網結構的設計，從而致使電網中的每個點成為電源點的同時，還可以供用戶所使用，換言之，整個電網線路處于雙向運行的狀態(tài)。另外，智能電網結構還有一種分布式電源，其本質上是電網系統(tǒng)中的一個電源點，是一個相對獨立的個體，可以不必依靠整個電網整體，單獨使用。如圖1所示。這種電網運用方式具有較強的靈活性和變化性。在保護系統(tǒng)正常運行的過程中，一旦阻抗的阻值發(fā)生變化，其電網的運行方式也會隨之發(fā)生變化。傳統(tǒng)的保護系統(tǒng)根本無法滿足于現有智能電網的需求，因此，必須研究新的保護方案，對電網發(fā)展進行更新和完善。

4? 針對智能電網的繼電保護解決方案

繼電保護作為電力網絡以及相關設備監(jiān)測保護運行的基本前提，逐步朝著計算機化、網絡化以及智能化的方向發(fā)展，促使保護、控制、測量和數據通信于一體。在智能電網中不斷引進先進的技術，并且合理運用新技術，但是這些新技術中有部分技術會嚴重影響繼電保護的發(fā)展，導致繼電保護技術的可靠性大大降低;而合理運用新技術，促使繼電保護迎來新的發(fā)展機遇和挑戰(zhàn)，如果使用得到，繼電保護發(fā)展步伐會更上一層樓。對此，必須對智能電網的故障診斷功能以及自我修護功能加強重視和關注。智能電網繼電保護的構成示意圖如圖2所示。

4.1 廣域保護技術

廣域保護技術結合電力網絡子集，對進行點電網運行阻礙因素進行全面的處理和分析，將子集作為一個相對獨立的個體單位，在事先劃定好的區(qū)域范圍內對這種子集的繼電保護技術相關信息進行合理的采集，然后對其進行全面的分析處理，從而找到產生故障的根本原因，并采取相應的措施針對故障進行解決。在智能電網中，繼電保護主要包括安全自動控制和繼電保護兩個部分，安全自動控制主要是對電網自身存在的故障問題進行解決處理，并且提供諸多方面的措施對故障進行解決;而繼電保護技術是針對現有的繼電保護的復雜故障進行全面的診斷、確定以及配合，從而盡快漲到故障問題的有效解決辦法，進而促使繼電保護的適應能力得到提升。廣域保護功能主要是建立在信息交互與整合判斷的基礎之上，如果將該功能當做主保護，但是其與主保護快速性的實際需求并不相符?，F階段，電網主保護一般采用電流差動保護方式和縱聯(lián)保護方式兩種，這些保護方式在應用的過程中具備一定的選擇性，從而促使保護功能得到最大化的發(fā)揮，因此，在主保護區(qū)域范圍內不需要使用廣域保護方式。電網傳統(tǒng)后背保護主要是通過單端量對電網故障進行判斷，保護動作延時較長，致使電網運行方式變化的應對能力與之相互交叉，在過負荷或者是震蕩環(huán)境下，極其容易發(fā)生保護舞動，最終造成電網無法正常供電。對電網應用的必要性以及可行性進行充分的考慮，在后備保護中不斷引進廣域繼電保護技術，促使電網正常運行。一旦主保護在檢修的狀態(tài)下，廣域保護即可充分發(fā)揮自身的主保護作用。

4.2 保護系統(tǒng)的自身重構技術

近些年來，伴隨著智能電網的不斷發(fā)展與進步，促使其對機電保護提出更多更高的要求標準。繼電保護在一定程度上具有較強的適應性，并且根據電網的運行方式以及結構的改變發(fā)生改變。與此同時，繼電保護自身還具有自我診斷和修復的功能。例如，一旦繼電保護裝置的結構部件無法正常運作時，智能電網會自動找到合適的元件進行替換，從而達到自動修復和恢復的目的。對于智能電網的現狀，原來的繼電保護系統(tǒng)早已無法滿足于智能電網的能力。因此，必須對繼電保護系統(tǒng)進行科學合理的構建。

4.3 智能電網的通訊技術

在智能電網繼電保護正常運作的過程中，合理運用通訊技術，從而有效保證電網各項數據信息的及時性和有效性，真正實現通信技術的互動性，促使信息得到及時傳遞。一旦通訊系統(tǒng)尚未得到完善，或者是通信系統(tǒng)依靠單向進行信息傳遞，那么電力系統(tǒng)的職能電網繼電保護就無法得到完善，一直停滯不前。因此，必須建立完善的高速、雙向、實時、集成的通信系統(tǒng)，為職能電網快速發(fā)展奠定良好的基礎。在高速雙向通信系統(tǒng)建設完成之后，智能電網通過多次反復的自我監(jiān)測以及校正，合理運用先進的信息技術，從而充分實現自愈功能。智能電網的通信技術可以對各種擾動進行實時監(jiān)測，并進行相應的補償，對潮流進行科學合理的分配，避免事故擴大。在高速雙向通信系統(tǒng)中合理運用智能電子設備、智能表計、電力電子控制器等相關設備，促使智能電網的駕馭能力以及優(yōu)質服務水平得到提升。

4.4 智能電網差動保護技術

對于電網中的電氣設備，相關工作人員不僅要對其進行全面了解，還要熟練掌握電氣設備操作，從而對智能電網進行保護。在智能電網中，廣域性保護充分發(fā)揮后背保護作用，而差東興保護主要是針對電氣保護進行主保護。它是主保護中的重要核心部分，對差動性保護技術進行深入的研究，并且將其普遍應用在發(fā)電機、電動機以及變壓器等主要電氣設備之中。在智能電網應用之中，合理運用差動保護措施，將智能電網和使用端進行銜接，并且多個接口可以同時插入，從而對工作效率進行提升。另外，差動保護一起相關設備的接口對著另一側電網用戶的數量變化而變化。

5? 應用分析

系統(tǒng)主要為電網調度、變電運行、繼保等專業(yè)人員運行分析和故障分析提供服務。從實現系統(tǒng)功能、管理手段、系統(tǒng)安全角度看，整個系統(tǒng)由設在網、省調端的主站和設在變電站端的子站組成，主站與子站間通過電力系統(tǒng)的通信網絡連接。系統(tǒng)結構如圖3所示。

5.1 系統(tǒng)主站硬件設備

5.2 應用優(yōu)化措施

①對電網數據進行實時性的控制。在智能電網中合理運用繼電保護裝置，必須對實時性的控制進行綜合的考慮，如果繼電保護裝置數量越多，其控制性則會越低，二者之間呈反比例。因此，在智能電能正式開始運行的過程中，必須合理運用同步交互的方式，從而對數據信息進行有效的控制。

②對機電保護建模參數進行合理的優(yōu)化。為了保證繼電保護建模參數得到優(yōu)化和完善，必須嚴格控制變量，結合電網的實際情況，對配置進行合理的調整，采取建模對后備保護的方式對配置進行設計，同時還要對配置進行合理的規(guī)劃，從而保證實施策略的智能化特征。

6? 結束語

綜上所述，智能電網建設其實是對我國電力系統(tǒng)進行更新和完善，同時也是我國電網快速發(fā)展的必然趨勢。繼電保護裝置在電網運行過程中扮演衛(wèi)士的角色，并且對故障電網以及系統(tǒng)進行有效隔離，以免事故被無限擴大。智能電網下的繼電保護技術必須與最新的智能電網的一系列技術革新要求相一致，對繼電保護技術的發(fā)展進行深入的研究，以此維護智能電網的穩(wěn)定運行。因此，必須結合實際情況，進行突破與創(chuàng)新，還要培養(yǎng)大批優(yōu)秀人才，從而保證繼電保護技術的進步與發(fā)展，進而促使智能電網安全、可靠、穩(wěn)定的運行。

參考文獻：

[1]胡欣.智能電網下的繼電保護技術分析[J].數字化用戶，2018，24（35）：137.

[2]包志鵬，方達.智能電網背景下的繼電保護技術分析[J].中外交流，2018（12）：94.

[3]徐紅瑞.智能電網背景下的繼電保護技術分析[J].百科論壇電子雜志，2018（1）：449.

作者簡介：王博（1984-），男，山東武城人，研究方向為電氣工程及其自動化。