電氣設備保護控制分析

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在氣象沖擊、電網擾動、設備缺陷等風險因素的影響下，以三道防線為主的傳統電網的安全防御系統已逐漸演變為多維度的安全風險防控體系。未來電網安全風險防御體系將在不同的時間尺度上對設備級與系統級層面，實施靜態、動態、暫態等各種保護措施以達到穩定控制的目的。在這一系列的措施之中，讓保護與控制系統變得“主動”、“智能”和“協調”則是重中之重，也是未來繼電保護技術新的發展趨勢。

1構建主動保護與控制的技術支撐

1.1主動感知與預測技術相結合

關注和感知各種不確定性因素下的狀態變化特性是主動保護與控制需要考慮的關鍵因素。電網網架結構改變、元件切除或投入等帶來的擾動、外部災害等諸多因素會引起何種狀態變化，其特性是什么，是需要考慮的問題所在。傳感器技術、數據采集與通信以及設備故障預測技術是主動感知與預測技術的重要組成部分。

1.2安全域建模與動態辨識技術相結合

設備安全域與動態安全裕度建模技術。做好“三法”的研究工作：尋找輸變電設備安全域表征方法，采用特征量量化分析方法，分析輸變電設備電-磁-熱-力等物理因素，對其進行建模，探討輸變電設備安全域演變規律及預測其發展趨勢。安全域動態辨識與跟蹤技術在復雜條件下的應用。快速分析計算技術的特點是多源、異質、廣域、信息量大，以此為契機，依托高科技可實現模型的快速辨識與跟蹤。

1.3主動保護與協同控制技術相結合

主動保護可以通過預測故障，主動采取控制措施，以降低故障發生的概率。但針對有些無法預測的故障或者是己發生的故障，主動保護可以依靠設備本體安全承載能力與系統安全承載能力之間的關系，自動識別，通過主動調節來阻斷故障蔓延或縮小故障影響范圍。有效阻斷故障蔓延的可行性措施是在己知設備安全承載能力基礎上，采用協同控制手段。隨著科技的發展，很多電子設備投入到電力系統的安全防御體系中，為其實施廣域協同控制提供了硬件保證。

2主動保護與控制的可操作性分析

輸變電設備狀態監測技術的快速發展為其提供了技術保證：在線監測技術可以為輸變電設備運行提供參量。涉及到電、磁、熱、聲、光、力、化學等多種類型的參量，為評定輸變電設備的電氣、機械性能提供了準確數據。目前有較全面的監測方式的設備涉及到變壓器、斷路器、氣體絕緣金屬封閉開關設備(UIS)、電纜等主要一次電力設備；對繼電保護測量回路、通信網絡等二次設備的在線監測技術也隨著變電站向智能化方向的發展也得到快速發展。現代電力系統存在的供電冗余性與調控靈活性為其提供了改革的必要性：輸變電設備內部狀態感知是通過狀態評價與故障診斷技術而得知的。輸變電設備的狀態評價及故障診斷隨著處理非線性問題的神經網絡、適應于小樣本條件的支持矢量機、針對不確定性問題的模糊理論方法、可描述系統動態行為的Petri網等在內的各類智能算法與計算機技術的發展也在不斷得到提升。這種發展性的進步可以主動感知輸變電設備的內部狀態。電力系統高級預測技術為其發展提供了可能性：輸變電設備外部環境變化趨勢預測得益于精細化氣象預報。以生產、運行為主的電網在能源互聯技術蓬勃發展的催生下，其規模在日益擴大，而它在各個階段對氣象信息的需求也在隨之增加。精細化氣象預報已經成為電力、氣象兩個領域的相互連接的重要紐帶。隨著數值預報、降尺度、滾動更新訂正等氣象技術和計算機技術的不斷發展，氣象預報服務由傳統的面向公眾逐步過渡到面向電網行業，現有地面氣象觀測網也在隨之不斷完善。

3電力系統的冗余性提供了空間保障

輸變電設備存在供電冗余性：電力設備具有一定的過載耐受能力是因為在輸變電設備投運前的設計階段，大多充分考慮了極端運行環境等影響。因而大部分電力設備供電能力都有著一定裕度的預留。例如，70℃是中國架空輸電線路設計出的額定載流對應的容許溫度，而實際上，可容許的載流能力可能在不同運行環境里遠超其設計載流能力。輸電網絡存在冗余性，具有調控靈活性：中國電網網架結構得到很大增強得益于多年持續的電網建設。在元件故障風險高時，若短時退出則不會影響用戶供電的可靠性。大規模電力電子裝備應用于電力系統在很大程度上與直流輸電、靈活交流輸電裝備的應用有關。執行主動保護與控制任務的有效性是與電力電子器件開關速度快、控制能力強分不開的。因此投入大容量的備用電源、調峰調頻電廠、分布式微電網，極大程度的提高了緊急狀態下的供電冗余性和調控裕度。

4結語

設備種類數量繁多、運營環境多變、網架結構復雜是現代電力系統所具有的特點。若無正確應對意外擾動的措施，有可能導致事故擴散，進而蔓延到全系統造成一系列重大損失。因而主動保護既需要關注預測故障，同時也需要關注預測設備本體的安全裕度。未來的電氣設備主動保護與控制策略可操作性得益于快速發展在線監測技術、通信技術、人工智能技術、保護與控制協調技術的發展。