智能電網中繼電保護技術的應用

石峰奇 王海濱 李松濤

摘要：電力行業是確保當前社會經濟發展中一個最為關鍵的行業，其內部的電力企業面臨著越來越嚴峻的發展競爭形勢以及更高的工作要求和標準，尤其是推動智能電網建設進程是國內全體電力企業共同努力的方向。智能電網建設的根本出發點立足于確保電網運行可靠性基礎上，但是其在實際運行中不可避免出現故障問題，此時如果可以有效利用先進繼電保護技術，那么可以快速切斷故障線路，并警示運維管理人員及時解決故障。由此可知，如何才能有效地發展與應用繼電保護技術是智能電網建設中需要重點關注的一個問題。

關鍵詞：智能電網;繼電保護技術;具體應用

1繼電保護技術概述

1.1繼電保護作用

繼電保護是維持電網正常供電的重要保障，在遇到設備故障時，可以自動、快速且有選擇的切除系統內故障設備，確保不會對其他設備與系統產生破壞，避免大范圍停電事故的發生如果供電系統處于異常狀態，繼電保護裝置還可以想值班人員發送告警信息，通知其及時采取對應措施處理，提高供電可靠性。傳統電力系統電源處潮流流向為單向，而繼電保護設備輸入的為本側電氣量，包括三相電流Ia.Ib與Ic，以及單相電壓Ua.Ub.Uc，保護裝置對上述電氣量進行判別，完成相應保護動作要求而如果面對的為復雜度更高的線路光線差動保護，輸入量則為被保護線路對側電流

1.2繼電保護原理

智能電網在運行過程中，想要實現對系統設備的全面監控，需要通過傳感器對發電、配電、供電以及輸電各環節信息的全面收集以及整合分析，完成整套電網系統運行狀況的實時監控與保護。繼電保護技術在智能電網中的應用，除了可以有效保護系統傳感器信息外，還可以對其他設備信息進行保護。這樣在共享信息時，就需要仔細核對各項信息，保證信息時效性與準確性另外，如果系統內保護裝置出現故障，繼電保護可以通過自身及時恢復的功能，將故障影響范圍最小化，來保證智能電網運行的穩定性。

2智能電網繼電保護關鍵技術

2.1廣域繼電保護的技術

廣域繼電保護系統的引入將繼電保護系統的信息流動范圍進一步擴大，該系統不僅能夠實現對變電站數據的收集與分析，同時又能夠對變電站附近的電力設備運行情況進行分析與反饋，通過這樣的機制使得電網數據區域化覆蓋，解決了區域內部不通電力設備數據傳送障礙的問題。廣域保護技術分為安全自動控制和繼電保護兩方面的內容，前者主要針對自身運行過程中出現的障礙，后者主要對區域內的電力運行矛盾給出解決策略。兩者相互配合，最終實現對區域內的電網保護。

2.2保護重構的技術

繼電保護系統主要是保護其重構技術，并對其進行資源配置，從而確保繼電保護技術與符合電網結構，增強繼電保護效果。同傳統電網環境相比較可以發現，具有重構功能的繼電保護技術具有非常明顯的優勢，可以概括成以下幾點：（1）繼電保護設備靈活性非常好的，并且可以整定值自適應，即使出現突發情況也可以在短時間內應對;（2）要切實將繼電保護設備的適配能力提升上去，即使電網結構出現變化也可以在最短時間進行改變，具有很好地適應變化能力;（3）定期對繼電保護內部的元器件進行維護和檢查并且對設備內部可能存在的安全隱患應該進行有效查看，如果存在問題要確保其可以自主消除，從而可以更好地保證繼電保護系統可以始終處于安全運行情況，將自我診斷能力以及自我修復能力提升上去。

2.3智能傳感的技術

智能電網較傳統電網相比，最大的優勢就是具備智能化，即可自動對電網實際工作情況進行綜合分析，出現電網故障時可對其進行適當處理及解決，進而對智能化設備進行全方位的管理。加之，目前智能設備在智能電網中應用越來越多，對于電能進行儲存、傳輸、使用等方面均可進行智能化操作。

而電壓智能傳感器作為智能電網中的重要構成之一，智能變電站在實際運行時，由于電壓智能傳感器的存在，可自行將變電站運行電壓進行收集，同時系統分析電力設備實際運行數據，不僅可對繼電保護進行強化，還可在進行電網故障修復時提供有效的數據支持。

2.4可再生清潔能源并網技術

可再生清潔能源面臨來源缺乏穩定性、開發應用技術不成熟等弊端，將其接入智能電網時會對電能質量以及電網運行帶來影響。直接將可再生清潔能源接入智能電網之中，并且繼電保護還需要對可再生清潔能源的問題進行分析與考慮，從而提出優化的具體措施，應用并網技術，充分研究新能源電力的隨機性、間歇性以及可調性，減少智能電網和新能源并網的潮流，同時有效監測所用逆變設備和電力電子元件形成的諧波。

3繼電保護技術在智能電網中的應用

在在智能電網當中，繼電保護是一項非常重要的技術措施，它能夠通過對電網中關鍵電力設備的實時監測，確保整個電網的安全、穩定運行。由于智能電網中應用了大量的新技術，雖然這些技術的應用在一定程度上他提高了智能電網的整體性能，但有些技術卻對繼電保護系統的運行造成了不利影響，由此使得電網中繼電保護的可靠性大幅度降低，同時，有些新技術對基繼電保護的發展起到了助推的作用，由此可見，智能電網中新技術的應用有利有弊，所以在對繼電保護技術進行應用時，應當降低智能電網中新技術對其的影響，從而使繼電保護的作用得以最大限度地發揮。

3.1繼電保護的構成

智能電網中，利用監控系統對保護對象的運行狀況進行分析，并根據結果，對繼電保護定值和功能進行優化調整，從而使保護裝置滿足電網運行工況的要求，最大限度地保護電網安全運行。

3.2繼電保護的核心技術

在智能電網中，繼電保護的核心技術包括廣域保護和保護系統重構兩項技術，前者針對的主要對象是電網子集，以此作為運行故障的分析單位，在“域”中對子集的繼電保護信息進行采集，通過分析處理之后，可判斷出引起電網故障的原因，據此便可對故障問題進行快速處理，從而恢復電網的正常運行。廣域保護技術包含以下兩個方面：一方面是安全自動控制，另一方面是繼電保護，其中安全自動控制可處理電網中出現的故障問題，為故障自愈提供相應的解決方案。該技術最為主要的作用是可以使復雜的故障問題得到根治，能夠使繼電保護的自適應能力得到顯著提升。保護重構技術指的是對繼電保護系統進行重新構建，對于智能電網而言，它的特殊性對繼電保護的自適應能力提出了較高的要求，因此，新的繼電保護必須有重構、自診斷以及自修復等功能，如果繼電保護系統中的某個元器件失靈，智能電網可以自動尋求替代元件，并對繼電保護進行快速恢復。

3.3繼電保護技術的應用

在智能電網中對繼電保護技術進行應用時，相關設備的合理配置是關鍵環節，只有這樣，才能使繼電保護的功能和作用得以最大限度地發揮。220kV以上電壓等級的繼電保護設備應按照雙重化的原則進行配置，每套繼電保護裝置應當能夠對可能發生的所有類型的故障進行處理，兩套保護之間不得存在任何電氣聯系，其中一套保護異常退出時，不得影響另一套保護的正常運行，兩套保護的電流或電壓采樣值應分別從獨立的MU中獲取，GOOSE網絡應按相互獨立的原則進行配置，一個網絡異常退出時，應當不會對另一個網絡的運行造成影響。智能電子設備之間的啟動、閉鎖、位置狀態等信息的交換，可以利用GOOSE網絡完成;110kV以下電壓等級的繼電保護采用就地安裝的方式時，保護裝置應集成智能終端等功能。

在智能電網中應用繼電保護技術時，變壓器保護的配置要點如下：220kV以上電壓等級的變壓器保護應當按照雙重化進行配置，分主保護和后備保護，同時，變壓器各側的MU全部按照雙重化進行配置;110kV變壓器保護可以采用雙套配置，一主一備，分開設置，后備保護可與測控裝置一體化。變壓器保護直接采樣，并對跳開各側斷路器，可通過GOOSE網絡對失靈保護跳閘指令進行接收;非電量保護可以采用就地直接電纜跳閘的方式。

4結論

綜上所述，繼電保護技術在智能電網中的應用，使電網的安全、穩定、可靠運行得到了保障，減少了電網故障給企業帶來的經濟損失，確保了電力用戶的電能供應。由此可見，在智能電網中，對繼電保護技術進行合理應用具有重要的現實意義。

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