楊水其

（廣東電網(wǎng)公司江門恩平供電局,廣東 恩平 529400）

1 智能保護研究的背景

1.1 繼電保護的發(fā)展歷史

近年來，電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)的發(fā)展取得了很大的發(fā)展，而其大概經(jīng)歷了以下幾個歷史時期：首先是從上世紀50年代開始的晶體管繼電保護研究，然后是70年代中期開始的集成電路型繼電保護研究，隨之而來的是80年代初進行的微機繼電保護研究、最后是從上世紀末開始的伴隨著國內(nèi)微機保護的軟硬件的發(fā)展而進入的微機保護時代。國內(nèi)目前使用的多數(shù)線路保護機制依然是微機保護。

繼電保護的發(fā)展朝著計算機網(wǎng)絡(luò)化，保護、控制、數(shù)據(jù)通信一體化和人工智能化的方向發(fā)展。計算機網(wǎng)絡(luò)化繼電保護指的是以數(shù)字式計算機為基礎(chǔ)而構(gòu)成的繼電保護，并使得裝置能夠以網(wǎng)絡(luò)為媒介令每一個保護單元和重合閘裝置都能夠共享整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運行和故障數(shù)據(jù)，并保證這些單元和重合裝置的協(xié)調(diào)正常運作。在網(wǎng)絡(luò)和計算機日益發(fā)展的條件下，微機保護裝置能夠完成數(shù)據(jù)通信、控制、測量等等相關(guān)功能。到90年代，隨著人工智能化諸如模糊邏輯、遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在電力系統(tǒng)方面的發(fā)展，使得電力系統(tǒng)開始轉(zhuǎn)向人工智能方向研究，為繼電保護解決許多常規(guī)問題提供新的解決方法。

1.2 常規(guī)微機保護局限性

微機保護的局限性通常有以下幾點：微機保護技術(shù)優(yōu)勢的發(fā)揮在于產(chǎn)品的質(zhì)量，所以，應(yīng)嚴格篩選質(zhì)量高的廠家生產(chǎn)的微機保護裝置；微機保護的操作過程復(fù)雜，需通過鍵盤輸入很多項定值，不容易被運行人員接受，這一方面需簡化；微機保護的價格較高，遠大于常規(guī)保護，因適當調(diào)低價格，增加推廣；同時，微機保護裝置一般采用一臺微機保護裝置一臺打印機的輸出方式，隨著微機保護的廣泛使用，打印機數(shù)量增加，所以，一旦出現(xiàn)電網(wǎng)出現(xiàn)不平衡，很可能都處于緊張的打印輸出信息狀態(tài)，而無論該信息是否需要，這樣既浪費，又不便于管理。

1.3 通信技術(shù)的發(fā)展

隨著國內(nèi)科技實力的不斷提升，通信技術(shù)的發(fā)展為基于網(wǎng)絡(luò)通信的智能化、區(qū)域化保護及控制系統(tǒng)的發(fā)展提供了基礎(chǔ)。

2 智能保護原理研究

2.1 智能電網(wǎng)的技術(shù)內(nèi)涵

智能電網(wǎng)涵蓋了電力系統(tǒng)的幾乎所有領(lǐng)域，它以智能一次設(shè)備和二次設(shè)備為基礎(chǔ)，并且與計算機、通信技術(shù)等技術(shù)結(jié)合。并從技術(shù)角度來講，未來的智能電網(wǎng)在電力市場化、新能源發(fā)電以及電網(wǎng)自愈能力等方面都有各自的發(fā)展方向。圖1所示為智能電網(wǎng)的研究與實施內(nèi)容。

圖1 智能電網(wǎng)的技術(shù)解析圖

智能電網(wǎng)的建立，是以電力系統(tǒng)和通信系統(tǒng)高度發(fā)展集成為基礎(chǔ)而實施進行的。智能電網(wǎng)主要包括倆大部分：智能的輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)。

智能變電站是實現(xiàn)電網(wǎng)智能化控制和運行的要點所在。以此為前提，電網(wǎng)智能化的目標包括：建立一個基于同步信息的廣域保護和緊急控制一體化理論與技術(shù),緊急控制系統(tǒng)、區(qū)域穩(wěn)定控制系統(tǒng)等具有多道安全防線的綜合防御體系。

2.2 智能電網(wǎng)的運行特點

未來智能配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和功能是現(xiàn)有的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的擴展,是建立在此基礎(chǔ)之上的，且從功能上必須完成兩個目前結(jié)構(gòu)所無法達成的兩個要求：（1）支持高比重的分布式能源接入電網(wǎng),以達到提高系統(tǒng)運行的靈活性、整體性以及效率提高的目的；（2）支持綜合考慮終端用戶和配電系統(tǒng)的控制任務(wù)，以完成系統(tǒng)性能的優(yōu)化、預(yù)期的安全穩(wěn)定性與設(shè)想的電能質(zhì)量的工作目標。

智能配電網(wǎng)務(wù)必擁有分層分塊的結(jié)構(gòu)體系，因為只有這樣才能夠使得每個微型電網(wǎng)模塊都擁有其自身所具有的所謂的孤島運行能力，最終達到提高城市電網(wǎng)的健壯性、保證電網(wǎng)運行的安全性和系統(tǒng)運行的靈活性的終極目標。

3 智能電網(wǎng)的保護控制系統(tǒng)

如圖所示，為一智能電網(wǎng)保護控制系統(tǒng)的設(shè)計原理。

圖2 智能電網(wǎng)保護控制系統(tǒng)設(shè)計圖

由圖2所示設(shè)計圖能夠得出，其結(jié)構(gòu)是符合人工智能的多代理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，各個保護控制單元都具有自身的通信和智能判斷功能。保護控制單元采用多代理智能體結(jié)構(gòu)，各個保護代理間實現(xiàn)信息交換和協(xié)調(diào)配合，從而能夠使得基于微電網(wǎng)保護的配電系統(tǒng)保護控制擁有分布計算和分布式控制的能力。就目前國內(nèi)外的研究情況來看，關(guān)于微電網(wǎng)控制模式方面的研究主要有3種：主從控制模式、對等控制模式和基于多代理系統(tǒng)的分層控制模式。而從發(fā)展角度來說，后者更符合未來微電網(wǎng)的發(fā)展,但是，其在實現(xiàn)方式上具有一定的難度。

包含微電網(wǎng)的配電系統(tǒng)在受到一定的外界擾動后，其正常工作的過程可能會出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象等其他干擾情況。若在擾動影響以后，系統(tǒng)無法再重新建立穩(wěn)定的運行狀態(tài)，則會使得微電網(wǎng)與配電網(wǎng)主系統(tǒng)之間發(fā)生失步現(xiàn)象。失步的發(fā)生通常會比較復(fù)雜，從以往的研究情況來看，是假設(shè)發(fā)電機的暫態(tài)電勢能夠保持恒定，但是這種假設(shè)并不是適用于任何場合，很多情況下是不滿足條件的，所以，避免微電網(wǎng)的失步現(xiàn)象發(fā)生也是必須重點解決的問題。

4 智能保護應(yīng)用難點及未來發(fā)展趨勢

4.1 智能保護應(yīng)用難點

智能變電站運用先進、可靠、環(huán)保、低碳的智能設(shè)備，并以全站信息數(shù)字化、通信網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標準化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監(jiān)測等功能，并根據(jù)需要支持電網(wǎng)實施自動控制、協(xié)調(diào)互動、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策等高級功能的變電站。

智能變電站由三個部分組成：分別是變電站的數(shù)字化和信息化、智能一次設(shè)備和一個高級應(yīng)用。其中，真正關(guān)鍵的比較難的點是智能一次設(shè)備。這些方面，還是體現(xiàn)在廠家的產(chǎn)品監(jiān)督工作沒做好導(dǎo)致裝置可靠性不夠。比如說，部分電子式互感器可靠性問題有待改善。伴隨此類可靠性出現(xiàn)的問題通常是由于抵抗環(huán)境變化的能力問題，而裝置的設(shè)計和制造是實現(xiàn)此項能力的重點。由于原控制單元的主要工作是控制，現(xiàn)在將其下放到產(chǎn)品后，會擁有比原來更加惡劣的一次側(cè)環(huán)境，從而導(dǎo)致這種情況發(fā)生。就目前來說，智能變電站的問題還是較多的，所以，這個研究過程是個比較長期的推進過程，需更多改造。

4.2 智能保護的未來發(fā)展趨勢

數(shù)字化、信息化一定是未來智能電網(wǎng)發(fā)展的重點。首先，毋庸置疑是從數(shù)字化和信息智能化。其次，務(wù)必保證產(chǎn)品的可靠性。再次，要求產(chǎn)品的可視化方面工作做好。關(guān)于可視方面，因可視化中壓產(chǎn)品中的應(yīng)用有限，而且中壓產(chǎn)品本身得可靠性就比較高，價格而且還比較便宜，如果投入復(fù)雜的東西進去就會不恰當。

智能電網(wǎng)要在國內(nèi)可能解決幾個問題：一是可再生能源的接入問題，二是電網(wǎng)自身利用效率低的問題。而可再生能源的接入和用戶都是在配網(wǎng)側(cè)，所以只輸電而不做配網(wǎng)是無法完成要求的。

5 結(jié)束語

智能電網(wǎng)的研究涉及了電力系統(tǒng)的各個領(lǐng)域，是未來電力系統(tǒng)的發(fā)展方向。文章給出了智能保護建立理論的基礎(chǔ)，對于真正需要完成的目標，需要采取應(yīng)對措施，積極面對智能電網(wǎng)工作過程中帶來的困難，攻堅克難，保證電力系統(tǒng)更加有效合理的運作，保證電網(wǎng)運行更加有效地進行。

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