田楊裔

摘 要：在我國，雖然智能電網(wǎng)建設(shè)仍處于起步階段，但隨著國家用電量需求的持續(xù)增大，智能電網(wǎng)技術(shù)也得到了快速的發(fā)展推動和廣泛應(yīng)用。文章在當(dāng)前常規(guī)電網(wǎng)繼電保護(hù)的運(yùn)行特性基礎(chǔ)上，總結(jié)并提煉了智能電網(wǎng)框架下繼電保護(hù)運(yùn)行技術(shù)的新特性，基于未來智能電網(wǎng)運(yùn)行需求角度和我國新推出的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)計劃，探索了關(guān)于繼電保護(hù)技術(shù)及其相關(guān)的動態(tài)整定軟件目標(biāo)功能的新應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；繼電保護(hù)；智能傳感器；動態(tài)整定軟件

中圖分類號：TM774 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）11-0039-02

智能電網(wǎng)模式的普及應(yīng)用改變了我國電網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)和功能特性，它讓傳統(tǒng)電網(wǎng)系統(tǒng)朝著綜合功能性配置能源、產(chǎn)業(yè)信息多元網(wǎng)絡(luò)化的方向持續(xù)發(fā)展。所以為了保障智能電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，一定要以不斷強(qiáng)化繼電保護(hù)技術(shù)，提升智能電網(wǎng)系統(tǒng)的保障性為基本原則。

1 智能電網(wǎng)框架分析

1.1 智能電網(wǎng)框架概述

進(jìn)入21世紀(jì)以后，世界上大部分國家都已經(jīng)開始結(jié)合自身國情，在傳統(tǒng)電網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)上建立了基于智能化技術(shù)的電網(wǎng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對電力控制的高效化。而由于各國之間自身?xiàng)l件的差異，智能電網(wǎng)的框架構(gòu)建對于不同國家的定義也是不同的，這其中較有共性的觀點(diǎn)就是通過現(xiàn)有的信息化手段，利用電力能源開發(fā)、發(fā)電轉(zhuǎn)換、輸配電、供售電以及用戶用電實(shí)現(xiàn)一個全流程、全范圍的統(tǒng)一管理系統(tǒng)，也包括精確供電、互補(bǔ)供電、智能交流、安全供電和提升電能利用率、降低智能電網(wǎng)損耗等技術(shù)環(huán)節(jié)，所以這種技術(shù)性、應(yīng)用性和范圍指向性都較為復(fù)雜的電網(wǎng)框架就構(gòu)成了如今的智能電網(wǎng)系統(tǒng)。

1.2 智能電網(wǎng)系統(tǒng)的七大特性

2014年，美國能源局針對現(xiàn)代智能電網(wǎng)作出了研究性報告，以總結(jié)美國國內(nèi)電網(wǎng)及電力產(chǎn)業(yè)正在經(jīng)歷的巨大變革，這其中就總結(jié)了智能電網(wǎng)的七大特征：

①智能電網(wǎng)照比傳統(tǒng)電網(wǎng)擁有一定的自愈性，即自我修復(fù)能力。

②它激發(fā)了用戶去主動參與到電網(wǎng)的運(yùn)作當(dāng)中，具有很強(qiáng)的激勵性質(zhì)。

③安全防御性能高。

④可以為用戶提供比傳統(tǒng)電網(wǎng)更高質(zhì)量的電能。

⑤具有多種類型發(fā)電與蓄電形式，提高了對新能源發(fā)電的包容性。

⑥可以為電力市場提供更多機(jī)會和活力。

⑦可以最大限度的優(yōu)化電力設(shè)備的高效穩(wěn)定運(yùn)行，而且也能根據(jù)國家電力的一些規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行電網(wǎng)運(yùn)行損耗和費(fèi)用的降低。

在我國，國家電網(wǎng)將智能電網(wǎng)的未來發(fā)展定義為“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，充分利用信息科技化?！彼栽趯σ恍┨馗邏弘娋W(wǎng)、骨干網(wǎng)乃至各級電網(wǎng)的協(xié)調(diào)管理與技術(shù)發(fā)展方面也做到了全部以智能電網(wǎng)框架為基礎(chǔ)，以信息技術(shù)平臺為支撐的未來國家電網(wǎng)發(fā)展趨勢，形成了電能電力流、互聯(lián)信息流、多類型客戶業(yè)務(wù)流三位一體化高度融合的現(xiàn)代電網(wǎng)體系[1]。

1.3 中國堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)

在中國國家電網(wǎng)“2009特高壓輸電技術(shù)國際會議” 上，國家電網(wǎng)公司提出了“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”的長期發(fā)展計劃，它的核心技術(shù)就是智能傳感技術(shù)與動態(tài)整定軟件，希望通過新時代信息化技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)快速高效收集、整合、分析和挖掘，達(dá)到對國家電力系統(tǒng)的全面優(yōu)化管理。

堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的主要技術(shù)包括了可以對智能電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行全自動化有效控制和觀測的智能感應(yīng)技術(shù)，它其中就涵蓋了智能感應(yīng)器、無線感應(yīng)器、光纖感應(yīng)器等等，它作為堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的重要網(wǎng)絡(luò)支撐技術(shù)而存在；廣域測量技術(shù)則借助了GPS（全球定位技術(shù)）、PMU（同步相量測量技術(shù)）和GIS（地理信息系統(tǒng)）進(jìn)行高精度脈沖、同步時標(biāo)和控制電壓，其中PMU的同步相量測量能使電流與電壓信號達(dá)到微秒級別的同步精度，實(shí)現(xiàn)對電能的高精度化測控；而信息與通信技術(shù)則是憑借智能設(shè)備與控制決策來進(jìn)行高速通信，確保為智能電網(wǎng)提供即插即用的技術(shù)保障?？傮w來說，堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)所提供的功能服務(wù)已經(jīng)涵蓋了我國智能電網(wǎng)領(lǐng)域的各個層面，并滿足了電力系統(tǒng)從發(fā)電、輸電、變電、配電到用電各個環(huán)節(jié)的保護(hù)及管理應(yīng)用技術(shù)需求。

2 基于智能傳感器裝置性能的繼電保護(hù)技術(shù)應(yīng)用

智能傳感器裝置是我國堅(jiān)強(qiáng)智能網(wǎng)絡(luò)中的重要技術(shù)系統(tǒng)，它可以為智能電網(wǎng)的繼電保護(hù)提供多方信息，對繼電保護(hù)作用的發(fā)揮起到了至關(guān)重要的作用。如圖1所示。

圖1所展示的是電流變壓器的一、二次電壓電流，基于智能傳感技術(shù)在變壓器的一、二次側(cè)裝配了智能傳感器，安裝目的是為了實(shí)現(xiàn)對變壓器的即時繼電保護(hù)功能，同時也能夠?qū)ψ儔浩鬟M(jìn)行實(shí)時的數(shù)據(jù)監(jiān)控與測量，所以基于智能傳感器中的繼電保護(hù)就輕松獲取相關(guān)信息，達(dá)到對繼電保護(hù)技術(shù)作用的最大限度發(fā)揮，見表1。

如表1，在對變壓器進(jìn)行一次側(cè)、二次側(cè)的智能振動傳感器安裝設(shè)置時，也要考慮由于外部接線與室外運(yùn)行環(huán)境所造成的局部振動影響，所以需要對這些外界因素進(jìn)行綜合性考慮，確保變壓器本身的振動傳感器不會發(fā)生較大振動，同時避免由于惡劣環(huán)境所造成的振動傳感器越限報警的情況發(fā)生。在一般環(huán)境下，智能振動傳感器會在變壓器等設(shè)備發(fā)生繼電保護(hù)故障時發(fā)出警報聲。而在溫度和濕度信息方面，則利用到了復(fù)數(shù)個傳感器對溫濕度數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時分析和處理。比如說變壓器可能由于位置、時間和負(fù)荷的不同而出現(xiàn)不同的溫度和濕度。智能溫度及濕度傳感器所采用的是人工智能的專家分析系統(tǒng)，它會將過往的溫濕度數(shù)據(jù)提取出與實(shí)時監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，最終為變壓器提供合理的繼電保護(hù)調(diào)試。而如果電力設(shè)備出現(xiàn)局部放電或者漏油等狀況，通常情況下都會產(chǎn)生氣體，這時液面?zhèn)鞲衅骱土髁坑|感器就可以通過判斷氣體、液體流量及油面的變化來對比數(shù)據(jù)，并作出正確的保護(hù)性選擇[2]。

3 基于智能傳感器裝置性能的繼電保護(hù)動態(tài)整定軟 件目標(biāo)功能應(yīng)用

堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的另一個顯著優(yōu)勢就是充分應(yīng)用了現(xiàn)有的通信量測技術(shù)，比如在智能電網(wǎng)系統(tǒng)的繼電保護(hù)定值整定應(yīng)用方面就采用了動態(tài)整定軟件的目標(biāo)功能，它降低了供電中斷可能帶來的電能質(zhì)量擾動，為智能電網(wǎng)框架下的繼電保護(hù)提供了更高級的技術(shù)應(yīng)用。

3.1 在拓?fù)渥兓谋Ｗo(hù)定值動態(tài)判斷調(diào)整

在對電力設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行檢修時，就會由于元件停止工作而出現(xiàn)解環(huán)合環(huán)現(xiàn)象，使系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化。所以要針對該變化進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)定與元件參數(shù)的改變，提升對系統(tǒng)元件校驗(yàn)快速保護(hù)的靈敏度。比如說對工頻變化量的啟動值保護(hù)等等。而在臨時性線路跨接施工過程中，則要通過拓?fù)渥兓谋Ｗo(hù)定值動態(tài)來重新判斷和調(diào)整拓?fù)湓男聟?shù)，在進(jìn)行快速保護(hù)靈敏度校驗(yàn)之后，再根據(jù)工期長短來確定繼電后備保護(hù)、配合計算和分析數(shù)據(jù)。

3.2 自愈性自適應(yīng)準(zhǔn)則的應(yīng)用

也可以通過對繼電保護(hù)定值方案的編制，同時借助N-X原則來控制電網(wǎng)系統(tǒng)的局部停役系統(tǒng)元件，確保繼電保護(hù)定值的校驗(yàn)計算與快速整定。這也是利用動態(tài)整定軟件提升系統(tǒng)定值適應(yīng)性與健壯性的主要手段，它實(shí)現(xiàn)了對電力事故的預(yù)估性和適應(yīng)能力，也是對智能電網(wǎng)自適應(yīng)原則的最直觀體現(xiàn)。在某些局部地區(qū)由于存在多種繼電保護(hù)切換方式，所以也可以為它們設(shè)立具有相關(guān)類型元件的繼電保護(hù)定值，建設(shè)常用繼電保護(hù)方式定值區(qū)，確保該區(qū)域能夠在遇到問題時以最快捷便利的原則切換適應(yīng)于當(dāng)時情況的繼電保護(hù)方式，讓智能電網(wǎng)擁有自主管理性能。這種對繼電保護(hù)裝置的多重化配置和對高科技通訊技術(shù)的利用，也迎合了智能電網(wǎng)繼電保護(hù)系統(tǒng)的自愈性原則[3]。

4 結(jié) 語

總體而言，智能電網(wǎng)的建設(shè)已經(jīng)與時俱進(jìn)的引入了大量的新能源和新技術(shù)，基本實(shí)現(xiàn)了以柔性交流輸電、動態(tài)軟件整定和智能傳感設(shè)備來控制電網(wǎng)設(shè)備，調(diào)試和檢測繼電保護(hù)的新型技術(shù)。正是在這些技術(shù)的支持下，基于智能電網(wǎng)框架的繼電保護(hù)才擁有了更廣闊的發(fā)展空間，確保了智能電網(wǎng)能力的高效率發(fā)揮，直接提升了國家電網(wǎng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性和社會經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李鋒，謝俊，蘭金波，等.智能變電站繼電保護(hù)配置的展望和探討[J].電力 自動化設(shè)備，2012，（2）.

[2] 王向東，吳立志.淺析智能電網(wǎng)框架下的繼電保護(hù)技術(shù)[J].機(jī)電信息，2011，（18）.

[3] 王棟.智能高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)動態(tài)整定技術(shù)研究[D].北京：華北電力大 學(xué)，2011.