智能電網(wǎng)環(huán)境下電力系統(tǒng)保護(hù)新技術(shù)的研究與探討

冀曉俊

摘?要： 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，電力工業(yè)也在不斷進(jìn)步，但繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)不可缺少的組成部分，要實(shí)現(xiàn)安全穩(wěn)定運(yùn)行，必須堅(jiān)持應(yīng)用新技術(shù)，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，不斷創(chuàng)新繼電保護(hù)的應(yīng)用，為電力系統(tǒng)的發(fā)展和完善提供重要保障，我們也在為社會(huì)發(fā)展而努力。

關(guān)鍵詞： 智能電網(wǎng);電力系統(tǒng)保護(hù);新技術(shù)

【中圖分類(lèi)號(hào)】TP863?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A?【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.41.150

1?智能電網(wǎng)基本闡述以及現(xiàn)狀

所謂智能電網(wǎng)實(shí)際上是指智能電網(wǎng)，其本質(zhì)是能源兼容和替代利用。現(xiàn)階段，雖然智能電網(wǎng)的概念已經(jīng)在電力行業(yè)廣為人知，近年來(lái)也有了質(zhì)的飛躍，但事實(shí)上，我國(guó)這一領(lǐng)域的起步時(shí)間比其他國(guó)家，特別是西方一些發(fā)達(dá)國(guó)家要晚一些。2009年，智能電網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)被視為我國(guó)電力企業(yè)新的發(fā)展目標(biāo)自2011年起，我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)開(kāi)始從原來(lái)的試點(diǎn)城市向全國(guó)擴(kuò)展。至此，以特高壓電網(wǎng)為重點(diǎn)、各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)的智能電網(wǎng)結(jié)構(gòu)基本形成。借助頂級(jí)的信息控制和優(yōu)秀的通信技術(shù)，構(gòu)建信息化、自動(dòng)化、協(xié)同化的智能電網(wǎng)系統(tǒng)，對(duì)我國(guó)電力企業(yè)的發(fā)展具有不可替代的意義。雖然智能電網(wǎng)的概念與上述有所不同，但從掌握技術(shù)的角度來(lái)看，兩者基本相同。總之，所謂智能電網(wǎng)，實(shí)際上就是借助新技術(shù)，對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)企業(yè)的管理和服務(wù)形式進(jìn)行創(chuàng)新和優(yōu)化。

2?電力保護(hù)新技術(shù)在電力系統(tǒng)保護(hù)中的實(shí)際應(yīng)用

2.1?特高壓交流以及直流式輸電技術(shù)

2.1.1?大容量的特高壓型開(kāi)關(guān)

雖然近年來(lái)我國(guó)科技進(jìn)步顯著，但我國(guó)是世界上第一個(gè)建立63kA特高壓開(kāi)關(guān)試驗(yàn)?zāi)芰Φ膰?guó)家，也是世界上第一個(gè)成功研制出功率等級(jí)最高、電流分?jǐn)嗟燃?jí)最強(qiáng)的特高壓開(kāi)關(guān)的國(guó)家，為世界高壓開(kāi)關(guān)的實(shí)驗(yàn)和制造提供了豐富的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

2.1.2?特高壓升壓變壓器

借助特高壓升壓變壓裝置，能源基地內(nèi)的大型發(fā)電機(jī)組可直接接入電網(wǎng)，從而有效提升輸電通道的輸電能力，進(jìn)而充分發(fā)揮特高壓大容量輸電的優(yōu)勢(shì)。研制特高壓升壓變壓裝置在世界上尚屬首次。為保證開(kāi)發(fā)效率和質(zhì)量，國(guó)家電網(wǎng)公司統(tǒng)一組織三個(gè)變壓器廠，最終成功研制出額定容量100萬(wàn)KVA的雙列式特高壓升壓變電裝置，是目前世界同類(lèi)設(shè)備制造標(biāo)準(zhǔn)中最高的。

2.2?智能化輸變電裝備技術(shù)

2.2.1?變壓器

在當(dāng)今時(shí)代背景下，可持續(xù)發(fā)展已成為社會(huì)企業(yè)轉(zhuǎn)型的目標(biāo)，發(fā)電機(jī)組也應(yīng)以高安全性（即不燃、低噪聲）、低損耗、緊湊、智能化為進(jìn)一步發(fā)展目標(biāo)。如果電力企業(yè)把上述目標(biāo)作為新的發(fā)展方向，那么其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)必然會(huì)有明顯的提高，而且由于近年來(lái)科技和新材料的發(fā)展，變壓器在未來(lái)必然會(huì)發(fā)生很大的變化。

2.2.2?斷路器

目前，SF6斷路器仍在向高壓、可選擇控制、高可靠性、大電流方向發(fā)展，而真空斷路器仍在向高壓方向發(fā)展。另外，固態(tài)斷路器主要應(yīng)用于高性能輸入和高中斷的環(huán)境中。高壓直流斷路器在直流輸電領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，將有助于多終端直流輸電的進(jìn)一步發(fā)展，進(jìn)一步促進(jìn)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改造。

2.2.3?在線監(jiān)測(cè)與故障診斷

在變電站和輸電線路中，智能維護(hù)和在線監(jiān)測(cè)技術(shù)將得到快速發(fā)展，同時(shí)智能傳感器技術(shù)和自動(dòng)實(shí)時(shí)預(yù)警機(jī)制將得到充分應(yīng)用。通過(guò)以上技術(shù)，逐步實(shí)現(xiàn)了變電站一次設(shè)備的全息監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)狀態(tài)評(píng)估。此外，監(jiān)測(cè)塔和電線，以及電、熱、力、圖像等絕緣傳感器也可以實(shí)現(xiàn)智能在線監(jiān)測(cè)。

2.3?新電子元器件及應(yīng)用技術(shù)

在交直流輸電系統(tǒng)中，電力電子技術(shù)及相應(yīng)設(shè)備的應(yīng)用可以顯著提高電網(wǎng)發(fā)電、輸電和配電的可控性。同時(shí)，也能在一定程度上促進(jìn)風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用，對(duì)實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)具有重要作用。

3?智能電網(wǎng)背景下我國(guó)電力系統(tǒng)保護(hù)新技術(shù)應(yīng)用的途徑

3.1?對(duì)各種可再生能源進(jìn)行有效的整合

雖然可再生能源在智能電網(wǎng)的發(fā)展中起著非常重要的作用，有著良好的發(fā)展前景，但不可避免地存在著一些缺陷，而造成這一問(wèn)題的根本原因在于并網(wǎng)技術(shù)還沒(méi)有得到很好的發(fā)展。同時(shí)，參考潮流分布和電流短路的實(shí)際特點(diǎn)，風(fēng)電并網(wǎng)時(shí)，需要提前對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行升級(jí)改造。這樣，可以增加小短路電流運(yùn)行時(shí)的電阻值，并且可以提高電流交互裝置中的相關(guān)值。此外，在此前提下，還應(yīng)在電網(wǎng)中采用大變幅電流互感器，以保證電網(wǎng)能長(zhǎng)期穩(wěn)定、安全地工作。

3.2?充分利用電子元器件優(yōu)化電網(wǎng)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子元器件在各種儀器中得到了廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，變頻器和無(wú)功補(bǔ)償裝置、智能電網(wǎng)單元可控串聯(lián)補(bǔ)償、潮流控制器等一系列電子元件得到了廣泛的應(yīng)用。由于上述電子元件的廣泛應(yīng)用，我國(guó)電力行業(yè)的電能質(zhì)量得到了極大的改善和優(yōu)化。同時(shí)，相應(yīng)控制策略的靈活性也大大提高。最后，從根本上優(yōu)化了電網(wǎng)的特性。然而，從其他角度來(lái)看，由于電子元件開(kāi)關(guān)頻率的增加，電網(wǎng)系統(tǒng)也會(huì)產(chǎn)生大量的諧波。此外，直流輸電和繼電保護(hù)裝置，以及光伏并網(wǎng)設(shè)備也應(yīng)協(xié)調(diào)一致。針對(duì)這種情況，相關(guān)人員在設(shè)計(jì)繼電保護(hù)技術(shù)時(shí)，必須綜合考慮電子元器件中諧波的影響，最終保證智能電網(wǎng)在未來(lái)能夠?qū)崿F(xiàn)安全穩(wěn)定的工作目標(biāo)。

3.3?合理使用電子電源技術(shù)

目前，發(fā)電機(jī)是電力系統(tǒng)中最重要的發(fā)電設(shè)備。在當(dāng)前智能電網(wǎng)的背景下，應(yīng)合理應(yīng)用電子功率技術(shù)，大型發(fā)電設(shè)備應(yīng)采用靜態(tài)勵(lì)磁控制技術(shù)，風(fēng)電和水輪發(fā)電機(jī)應(yīng)采用先前的變速恒頻技術(shù)，新能源（如太陽(yáng)能）應(yīng)用于發(fā)電。電力電子保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用，不僅可以從電力系統(tǒng)的根本上提供繼電保護(hù)，而且可以促進(jìn)新一代技術(shù)的發(fā)展，從而滿足節(jié)能和可持續(xù)發(fā)展的理念。

結(jié)論：在當(dāng)前智能電網(wǎng)環(huán)境之下，隨著電力保護(hù)技術(shù)不斷的完善和發(fā)展，人們?nèi)粘Ｉ钜惨虼耸艿搅艘欢ǖ挠绊?，相信隨著其長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展，在未來(lái)我們必將會(huì)進(jìn)入到生活、電力智能化和網(wǎng)絡(luò)化的時(shí)代。

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