智能電網(wǎng)下繼電保護(hù)研究

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分析智能電網(wǎng)下繼電保護(hù)是有必要的，結(jié)合當(dāng)下智能電網(wǎng)下存在的不足和繼電保護(hù)技術(shù)，進(jìn)一步完善優(yōu)化提高智能電網(wǎng)環(huán)境。接下來，筆者結(jié)合實(shí)踐研究，對智能電網(wǎng)下繼電保護(hù)進(jìn)行簡要分析。電力企業(yè)的快速發(fā)展?jié)M足了人們用電需求，擴(kuò)大電網(wǎng)建設(shè)范圍與資金投入。這是基于這一背景下，推動了智能電網(wǎng)的發(fā)展。智能電網(wǎng)中，繼電保護(hù)作為重要組成部分引進(jìn)繼電保護(hù)技術(shù)進(jìn)一步推動了智能電網(wǎng)功能發(fā)揮，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。

1智能電網(wǎng)概述

智能電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，智能電網(wǎng)具有電能管理與輸送功能，通過通訊技術(shù)確保電力企業(yè)實(shí)時(shí)監(jiān)控電力系統(tǒng)運(yùn)行，保證電網(wǎng)信息準(zhǔn)確與高效搜集。智能電網(wǎng)還可以將搜集的數(shù)據(jù)資料集成并分享，提升信息資源使用率。智能電網(wǎng)環(huán)境下，通過自動化控制技術(shù)達(dá)到電網(wǎng)智能化，提升企業(yè)技術(shù)水平，讓電網(wǎng)、電力來源、用戶實(shí)現(xiàn)有效交互，推動和諧發(fā)展。智能電網(wǎng)系統(tǒng)重視智能服務(wù)體系的建設(shè)和管理，提升服務(wù)質(zhì)量，為廣大用戶提供高質(zhì)量用電服務(wù)，提高增值性服務(wù)。智能電網(wǎng)特點(diǎn)：（1）自愈性。智能電網(wǎng)具有實(shí)時(shí)、線上、連續(xù)的安全評估與分析能力，提升報(bào)警與防控能力、自動故障診斷、故障隔離、系統(tǒng)自我恢復(fù)能力。（2）兼容性。兼容可再生能源的有序、科學(xué)接入，分布式電源與微電網(wǎng)接入實(shí)現(xiàn)與用戶的交流互動，適用用戶多元化電能需求并提供用戶增值服務(wù)。（3）經(jīng)濟(jì)性。兼容電力市場運(yùn)行與電力交易，資源分配、節(jié)約電網(wǎng)消耗、實(shí)現(xiàn)能源的高效利用。第四，集成化。電網(wǎng)信息的高度集成與共享，統(tǒng)一的平臺與模型實(shí)現(xiàn)規(guī)范化、精細(xì)化控制。（4）相同裝置環(huán)境下，以往變電站繼電保護(hù)多采取接點(diǎn)直接跳閘，智能變電站選擇GOOSE網(wǎng)絡(luò)，信號通過網(wǎng)絡(luò)輸送至智能終端后跳閘。系統(tǒng)穩(wěn)定性越高，運(yùn)行檢測擴(kuò)建則更強(qiáng)。（5）以往變電站保護(hù)設(shè)備，輸送信號是通過GOOSE協(xié)議展開網(wǎng)絡(luò)輸送。而智能變電站設(shè)置優(yōu)先級別，通過GOOSE報(bào)文輸送。保護(hù)人員能夠經(jīng)過全組傳動實(shí)驗(yàn)，檢測變電站保護(hù)裝置輸送信號準(zhǔn)確度并實(shí)時(shí)輸送。（6）光纖數(shù)字電流、電壓信號輸送影響著檢測數(shù)據(jù)同步性測驗(yàn)，具有重要作用，例如：變壓器差動保護(hù)、母差保護(hù)等，應(yīng)對各種同步間隔數(shù)據(jù)展開檢驗(yàn)。（7）光纖以太網(wǎng)通過對誤碼率與光收發(fā)構(gòu)件功率展開檢測，從根本上確保物理連接準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性。檢測時(shí)能夠進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分析儀、網(wǎng)絡(luò)負(fù)載模擬設(shè)備等展開。第八，合并單元檢測的目的是檢查能否有效輸送一次電流與電壓信號。智能終端檢測的目的是是否正確輸送信息、控制設(shè)備、保護(hù)報(bào)文等，從而展開相關(guān)處理。

2智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護(hù)的重要性

我國人口數(shù)量多、各項(xiàng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，電力需求大，加之城市化發(fā)展各地區(qū)用電需求越來越高，這給我國企業(yè)帶來巨大供電負(fù)擔(dān)，而智能電網(wǎng)的出現(xiàn)幫助企業(yè)有效解決了這一問題，提升電網(wǎng)運(yùn)行效果、滿足用電需求。現(xiàn)如今，我國電力企業(yè)已經(jīng)取得了長足進(jìn)步。不過，智能電網(wǎng)發(fā)展中也存在一些問題，例如：故障處理、失效等，這時(shí)繼電保護(hù)就發(fā)揮了作用，確保電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定。繼電保護(hù)能夠在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)及時(shí)報(bào)警，工作人員收到信號后立即處理，恢復(fù)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。繼電保護(hù)主要功能是保護(hù)電網(wǎng)運(yùn)行，保障用電安全、降低損失，在智能電網(wǎng)中發(fā)揮著重要作用。

3智能電網(wǎng)繼電保護(hù)面臨的挑戰(zhàn)

智能電網(wǎng)的推廣應(yīng)用在滿足中社會需求方面發(fā)揮了極大的作用，特別是超特高壓電網(wǎng)投運(yùn)、大范圍能源并網(wǎng)、智能配用電等應(yīng)用廣泛。與此同時(shí)，也存在一些問題有待解決。

3.1大電網(wǎng)

大電網(wǎng)將我國能源與負(fù)荷呈逆向分布形態(tài)，水利、煤礦、風(fēng)能型城市主要集中于西北地區(qū)，而我國用電負(fù)荷主要集中于南部與沿海區(qū)域。結(jié)合地勢分布上分析，距離較遠(yuǎn)，凸顯了我國電網(wǎng)分布的特殊性。對此，提出遠(yuǎn)距離、交直流混合、超高壓、特高壓輸電形式達(dá)到資源科學(xué)分配。不過，伴隨著用電荷載的增加與電網(wǎng)范圍的擴(kuò)大，進(jìn)一步增加了電力系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)擔(dān)，難以保障運(yùn)行穩(wěn)定性。

3.2新能源發(fā)電技術(shù)

目前，我國新能源發(fā)電技術(shù)處于發(fā)展階段，一些水電站、燃?xì)怆娬镜男滦湍茉聪∪保滦湍茉丛诨パa(bǔ)性占據(jù)一定優(yōu)勢，有助于電源調(diào)控。不過，受外部環(huán)境影響電力運(yùn)行，輸出不穩(wěn)。此外，在新能源補(bǔ)給方面就地互補(bǔ)電源具有一定困難性，已經(jīng)縣城的能源設(shè)施難以接入電網(wǎng)導(dǎo)致能源浪費(fèi)。而且，新能源并入導(dǎo)致設(shè)備老化，例如：火力供電為保證電力需求穩(wěn)定需要調(diào)節(jié)燃煤機(jī)，并網(wǎng)導(dǎo)致系統(tǒng)風(fēng)容量降低，電網(wǎng)安全裕度降低，新能源電力平衡問題有待進(jìn)一步研究。

3.3配電網(wǎng)發(fā)展緩慢

單相供應(yīng)形式使電力網(wǎng)絡(luò)與人們之間缺少交互，電力配電網(wǎng)絡(luò)直接面向用戶，確保供電效果、提升運(yùn)行效果。單相供電使得負(fù)荷峰谷差額大，用電負(fù)荷率降低。現(xiàn)如今，我國各項(xiàng)能源資源緊張，隨著可持續(xù)戰(zhàn)略目標(biāo)的提出，怎樣減少投資、提高輸電效果需要我們進(jìn)一步整改電力網(wǎng)絡(luò)，智能型配電系統(tǒng)促進(jìn)電網(wǎng)系統(tǒng)與用戶的交互，更好的滿足用電需求，從單電源轉(zhuǎn)向多電源，優(yōu)化控制技術(shù)與配網(wǎng)保護(hù)。

4智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

4.1保護(hù)系統(tǒng)重構(gòu)技術(shù)的應(yīng)用

智能電網(wǎng)環(huán)境下對繼電保護(hù)工作提出了新的要求，傳統(tǒng)的繼電保護(hù)已經(jīng)難以滿足智能電網(wǎng)發(fā)展需求。對此，優(yōu)化繼電保護(hù)能力從而在短期內(nèi)順應(yīng)智能電網(wǎng)變化發(fā)展，例如：優(yōu)化運(yùn)行模式與結(jié)構(gòu)變化，通過有效的途徑提高繼電保護(hù)適應(yīng)性。繼電保護(hù)適應(yīng)能力的提高需要依靠保護(hù)系統(tǒng)重構(gòu)技術(shù)的支持，以這種形式讓繼電保護(hù)順應(yīng)智能電網(wǎng)環(huán)境，確保電網(wǎng)安全運(yùn)行。

4.2推動信息技術(shù)發(fā)展

科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步推動了電力事業(yè)的發(fā)展，使之走向智能化、自動化方向，推動了智能電網(wǎng)建設(shè)與發(fā)展。智能電網(wǎng)環(huán)境中，繼電保護(hù)容易受到電網(wǎng)環(huán)境影響而難以發(fā)揮有效作用。對此，通過創(chuàng)建信息平臺便于及時(shí)獲得智能電網(wǎng)動態(tài)，了解數(shù)據(jù)信息。以該種形式實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)順應(yīng)智能電網(wǎng)環(huán)境，更好的發(fā)揮保護(hù)功能。

4.3廣域保護(hù)

智能電網(wǎng)運(yùn)行中，電網(wǎng)子集根據(jù)繼電保護(hù)分析目標(biāo)運(yùn)行單位，根據(jù)子集運(yùn)行選擇符合要求的數(shù)據(jù)資料從而掌握電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)。廣域保護(hù)是由控制與保護(hù)組成，在運(yùn)行過程中將電網(wǎng)根據(jù)各區(qū)域劃分，對各區(qū)域進(jìn)行繼電保護(hù)。控制室在電網(wǎng)運(yùn)行過程中的自愈方案實(shí)現(xiàn)自我保護(hù)，保護(hù)是對電網(wǎng)運(yùn)行情況整合評估，分析故障原因、制定解決方案。保護(hù)則是對一些難以處理的問題進(jìn)行檢修，起到保護(hù)效果，在繼電保護(hù)中占據(jù)重要影響。廣域保護(hù)保證智能電網(wǎng)相互適應(yīng)，實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行。

4.4優(yōu)化繼電保護(hù)參數(shù)

繼電保護(hù)中創(chuàng)建模型參數(shù)指的是結(jié)合控制變量分析繼電保護(hù)的配置，通過繼電保護(hù)建模設(shè)計(jì)出后備保護(hù)形式，科學(xué)配置讓繼電保護(hù)具有智能化特點(diǎn)。繼電保護(hù)方案在建模參數(shù)下兼容后備保護(hù)，能夠在電網(wǎng)出現(xiàn)故障后快速隔離，保護(hù)繼電保護(hù)嚴(yán)謹(jǐn)性。因?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)中電氣信息諸多難免對繼電保護(hù)造成影響，使得繼電保護(hù)中存在異常數(shù)據(jù)信息制約繼電保護(hù)技術(shù)的運(yùn)用。因此，完善繼電保護(hù)建模參數(shù)，結(jié)合建模信息分析電網(wǎng)運(yùn)行情況，以此制定繼電保護(hù)方法實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)在智能電網(wǎng)的有效應(yīng)用。

4.5穩(wěn)定傳統(tǒng)繼電保護(hù)基礎(chǔ)

以往繼電保護(hù)需要依靠智能電網(wǎng)下繼電保護(hù)技術(shù)支持，通過擬合的形式提升繼電保護(hù)主動性。智能電網(wǎng)繼電保護(hù)具有復(fù)雜性，其中包含差動保護(hù)、微機(jī)保護(hù)等，需要穩(wěn)定傳統(tǒng)繼電保護(hù)采取擬合形式并調(diào)節(jié)繼電保護(hù)策略，從而滿足智能電網(wǎng)狀態(tài)要求。比如：繼電保護(hù)策略中差動保護(hù)的運(yùn)用，在智能電網(wǎng)兩側(cè)展開繼電保護(hù)，安裝傳感器避免發(fā)生誤動。此外，還能夠調(diào)節(jié)繼電保護(hù)策略形式，利用傳統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)優(yōu)勢提升智能電網(wǎng)下繼電保護(hù)策略高效性。

5繼電保護(hù)技術(shù)升級

繼電保護(hù)技術(shù)穩(wěn)定智能電網(wǎng)運(yùn)行，智能電網(wǎng)中蘊(yùn)藏了多項(xiàng)技術(shù)逐漸走向數(shù)字化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展方向，對保護(hù)智能電網(wǎng)安全具有重要意義。同時(shí)，全面落實(shí)繼電保護(hù)技術(shù)、確定智能電網(wǎng)運(yùn)行目標(biāo)，發(fā)揮繼電保護(hù)技術(shù)效益。繼電保護(hù)技術(shù)在智能電網(wǎng)中具有重要意義，有助于推動電網(wǎng)智能化發(fā)展，電力事業(yè)走向更高領(lǐng)域。

5.1數(shù)字化

智能電網(wǎng)數(shù)字化特征決定著其與傳統(tǒng)電網(wǎng)的不同，繼電保護(hù)順應(yīng)智能電網(wǎng)發(fā)展。在今后發(fā)展中，數(shù)字化將成為繼電保護(hù)新的技術(shù)導(dǎo)向，走向手段數(shù)字化、信息傳輸信息化方向。現(xiàn)階段，互感器的傳輸性能不斷提升、故障發(fā)生率降低，無需考慮電流互感器飽和、二次回路斷線等問題。

5.2網(wǎng)絡(luò)化

智能電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展中打破了傳統(tǒng)人工操作形式，創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)平臺實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化繼電保護(hù)。以往繼電保護(hù)資料搜集與信息傳輸主要依靠iec61850網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化變電站變化。在信息搜集形式上借助網(wǎng)絡(luò)信息傳輸共享性能夠搜集站內(nèi)的所有設(shè)備元件的電氣量信息。在傳輸形式上不僅帶數(shù)字接口的智能電路器通過數(shù)字信號網(wǎng)絡(luò)傳送，跳合閘等監(jiān)控資料也通過數(shù)字信號網(wǎng)絡(luò)傳輸。

5.3廣域化

互聯(lián)網(wǎng)推廣應(yīng)用擴(kuò)大了交換容量，電網(wǎng)電壓等級提升，故障率提高。電網(wǎng)信息化發(fā)展中通過廣域測量技術(shù)提高自動裝置性能，維護(hù)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定，降低停電率，滿足用電需求。

5.4自整定技術(shù)

繼電保護(hù)機(jī)構(gòu)為剛性結(jié)構(gòu)，在連接形式、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、保護(hù)目標(biāo)上需要提前設(shè)定，自適應(yīng)性較差，難以順應(yīng)一次系統(tǒng)環(huán)境。以往保護(hù)技術(shù)是結(jié)合保護(hù)線路運(yùn)行狀態(tài)整合定值，現(xiàn)代智能電網(wǎng)下繼電保護(hù)通過搜集信息資料監(jiān)控運(yùn)行實(shí)現(xiàn)整定，把分散獨(dú)立的保護(hù)轉(zhuǎn)為系統(tǒng)分布協(xié)同保護(hù)，達(dá)到全網(wǎng)自動整定與自動配置。

6結(jié)語

總而言之，電網(wǎng)的智能化發(fā)展，繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)揮了重要作用。繼電保護(hù)技術(shù)有助于確保電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定、安全，確保智能電網(wǎng)走向高質(zhì)量發(fā)展。在今后發(fā)展中應(yīng)加大對繼電保護(hù)技術(shù)研究，進(jìn)一步保證智能電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，提高電網(wǎng)智能化水平。筆者分別從智能電網(wǎng)、智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護(hù)的重要性、智能電網(wǎng)繼電保護(hù)面臨的挑戰(zhàn)、智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用、繼電保護(hù)技術(shù)升級多方面進(jìn)行分析，希望對智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展起到幫助性作用。

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作者:苗辰 單位:山東泰開高壓開關(guān)有限公司