摘 要：高速發(fā)展的世界經(jīng)濟模式下，動力都是電力提供的，可以說經(jīng)濟和社會的發(fā)展離不開電力。在我國，經(jīng)濟發(fā)展突飛猛進，傳統(tǒng)的電網(wǎng)已經(jīng)不能滿足未來經(jīng)濟的需求，文章基于目前我國電網(wǎng)的運行和發(fā)展狀況，從而提出建設未來高效能的電網(wǎng)的幾點建議。智能電網(wǎng)在配電、用電或是發(fā)電、輸電等過程中運用了較多的新型技術，并且隨著技術的發(fā)展和升級，可以使電力系統(tǒng)更加完善，使其優(yōu)于傳統(tǒng)電網(wǎng)的方面充分展現(xiàn)出來。

關鍵詞：繼電保護；智能電網(wǎng)；電子互感器

21世紀電力工業(yè)的重大創(chuàng)舉就是智能電網(wǎng)的出現(xiàn)和迅猛發(fā)展，對于世界區(qū)域內能源問題、環(huán)境問題的出現(xiàn)也有很好的抵制作用，同時也是一種有效提升電網(wǎng)運行質量的措施。智能電網(wǎng)的投入和使用在中國電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電、配電和用電的各個環(huán)節(jié)都有廣泛影響，它為電網(wǎng)安全首要防線的繼電保護系統(tǒng)帶來了新的機遇和挑戰(zhàn)。在這樣的對比下，傳統(tǒng)的保護系統(tǒng)的弊端逐漸暴露出來，但是，先進的信息系統(tǒng)也讓繼電保護有了更好的發(fā)展，我們對此的態(tài)度應該是積極的，力求逐漸變革電力網(wǎng)絡，建立更加合理可靠的保護系統(tǒng)。

1 智能電網(wǎng)概況

智能電網(wǎng)的基礎是物理電網(wǎng)，將先進的計算機技術、傳感測量技術和信息技術同決策者與電網(wǎng)集成，然后建立在高速運轉的雙向通信網(wǎng)絡基礎上，最終達到可靠、安全的電網(wǎng)運行。兼容利用和能源替代是智能電網(wǎng)的本質，必須創(chuàng)建開放系統(tǒng)和建立信息共享的模式，使數(shù)據(jù)得到最大的整合，優(yōu)化其運行和管理。就我國而言，基于能源的特征，發(fā)電裝機中占主要比例的還是燃煤火電機組，但是化石能源所引起的環(huán)境問題日益受到重視，開發(fā)風能、太陽能以及其他可再生能源是日后發(fā)展的主要方向。

網(wǎng)絡拓撲模型是傳統(tǒng)電網(wǎng)當中最多見的，包括總線型、環(huán)形和星形路線等，但是這些模型都可以總結為線型模型，每個電源點都是同方向的流動，這對于電流和距離和保護的實現(xiàn)比較輕松，這也是得到一致認可的。對于網(wǎng)狀結構，因為沒有起點終點之分，線路的流向都是雙向的。

2 智能電網(wǎng)的繼電保護構成

自我修復故障的能力和智能化的故障診斷能力是智能電網(wǎng)中繼電保護部分所必須具備的，在故障發(fā)生時可以快速準確地隔離，從而避免運行中事故的發(fā)生。繼電保護的裝置圖如圖1所示：

圖1 繼電保護的裝置圖

3 智能電網(wǎng)中繼電保護技術所具備的特點

3.1 繼電保護的數(shù)字化

在智能電網(wǎng)中，互感器的傳輸性能會增強，與此同時故障幾率會有很大的降低。信息傳輸?shù)恼鎸嵭允估^電保護裝置的性能提高了，在以后的技術升級中，需要考慮怎樣使繼電保護的輔助功能簡單化，利用數(shù)字化的傳感器提高它的性能，這也是這篇文章中主要提到的方法。

3.2 繼電保護的網(wǎng)絡化

將智能電網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)進行對接，用戶可以將信息或數(shù)據(jù)共享，利用其它組件提高其保護能力，簡化繼電保護裝置（實際上就是智能終端，將被保護的原件的數(shù)據(jù)或信息傳送到網(wǎng)絡控制中心，使其可以利用運行故障中的數(shù)據(jù)信息）。

3.3 繼電保護的自動整定技術

該特點是指依據(jù)電力運行方式和故障變化改變保護性能、定值和特性，盡可能地適應電力系統(tǒng)的變化，改善其性能。

4 電子互感器在智能變電站中的實踐應用

智能電網(wǎng)中的智能變電站主要實現(xiàn)網(wǎng)絡控制化、功能一體化、狀態(tài)可視化、測量數(shù)字化、信息互動化。這些要求都是基于對電流電壓的精確測量，所以電子互感器有了廣泛的應用。

4.1 電子互感器的分類

電子互感器可以模擬電壓輸出，可供15-100hz的電氣測量儀器和繼電保護裝置使用。它分為電子式電流互感器和電子式電壓互感器兩種，文章主要以前者為例。

4.2 電子式電流互感器的原理

無源式電子式電流互感器：原理即磁致旋光效應，也就是通常所說的Faradary效應。LED發(fā)出的光徑起偏器后為一線偏振光，它在電流產(chǎn)生的磁場作用下通過磁光材料時，會發(fā)生偏轉，旋轉角正比于磁場H沿著線偏正光通過材料路徑的線積分，公式如下：

θ=V∫·Hdl

若光路設計為N圈的閉合回路，根據(jù)全電流定律可得：

θ=V∫·Hdl=V·N·i

其中，V為Verde常數(shù)，N為光路和電流交鏈的匝數(shù)，i為導體中流過的電流。故得出結論：電流i與θ角成正比，通過測量偏振光旋角θ即可得到電流i。

光學材料一般用于無源式電子式互感器，所以環(huán)境的因素對它的性能影響很大，比如穩(wěn)定性方面或溫度的漂移，所以能否解決這兩個問題是能否推廣的必要前提。

有源式電子式互感器的原理也是Faradary電磁感應原理，有Rogowski線圈型和低功率線圈型。前者亦稱為空心線圈，是把漆包線纏繞在環(huán)形骨架上制成的，因此不會出現(xiàn)磁滯和磁飽的問題。當載著電流的導線從線圈中心穿過時，因為導線有電流，線圈的兩端會產(chǎn)生電勢e。Rogowski線圈型對電流的測量依據(jù)互感系數(shù)，并將所測得的電勢e進行積分處理后，即可得到被測電流的大小，但是，F(xiàn)aradary電磁感應原理對它的一個限制就是不能測量恒穩(wěn)直流，對于那些變化比較緩慢的非周期分量的測量也有一定的局限性，有測量信號頻帶的限制。

5 結束語

我國自2009年提出智能電網(wǎng)以來已經(jīng)建立了21個項目點，其中電子式互感器在智能變電站中的使用體現(xiàn)在電網(wǎng)的動態(tài)觀測和提高繼電保護的可靠安全性運行方面：一方面，它的接口方便，通訊能力強，采用的是數(shù)字輸出，在使用后可以實現(xiàn)多點對一點或一點對一點的過程，可取代二次電纜線，解決二次接線的問題，簡化測量和保護系統(tǒng)的結構，最大化信息共享；另一方面，電子互感器的輸出采用電纜傳輸，光纜數(shù)較少，傳統(tǒng)的互感器維修頻率較大，壽命較短約30年左右，電子式互感器在使用壽命內基本不需要維護，大大減少了工作量。

參考文獻

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[2]郝文斌，洪行旅.智能電網(wǎng)地區(qū)繼電保護定值整定系統(tǒng)關鍵技術研究[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2011（02）.

作者簡介：張家森（1976，9-），男，山東壽光人，本科學歷，工程師，現(xiàn)工作于國電南瑞科技股份有限公司，研究方向：電力系統(tǒng)繼電保護。