王馳

（武漢晴川學(xué)院，湖北 武漢 430204）

智能電網(wǎng)的供配電繼電保護(hù)整定技術(shù)分析

王馳

（武漢晴川學(xué)院，湖北 武漢 430204）

智能電網(wǎng)技術(shù)在我國(guó)還處于初步發(fā)展時(shí)期，本文通過(guò)分析智能電網(wǎng)的基本特點(diǎn)和主要應(yīng)用模式，在當(dāng)前常規(guī)的供電網(wǎng)絡(luò)繼電保護(hù)運(yùn)行特性的基礎(chǔ)之上，指出了國(guó)內(nèi)繼電保護(hù)相應(yīng)技術(shù)中存在的問(wèn)題，并以智能電網(wǎng)運(yùn)行基本要點(diǎn)作為著眼點(diǎn)，分析了傳統(tǒng)繼電保護(hù)裝置與智能電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置的區(qū)別，提出了對(duì)智能電網(wǎng)繼電保護(hù)運(yùn)行技術(shù)發(fā)展的建議，并對(duì)新型的智能電網(wǎng)繼電保護(hù)動(dòng)態(tài)整定技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的敘述。

智能電網(wǎng) ;繼電保護(hù) ;動(dòng)態(tài)整定

1 國(guó)內(nèi)繼電保護(hù)整定技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

當(dāng)前，隨著我國(guó)電網(wǎng)裝機(jī)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，我國(guó)的智能電網(wǎng)正在以特高壓電網(wǎng)作為主要發(fā)展方向，依托特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架并應(yīng)用相應(yīng)的先進(jìn)通信技術(shù)和控制技術(shù)，進(jìn)一步加強(qiáng)數(shù)字信息化的智能創(chuàng)新電網(wǎng)。智能電網(wǎng)的發(fā)展也推動(dòng)了控制和通訊技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。正是在這種前提下，繼電保護(hù)裝置才有了新的發(fā)展空間與技術(shù)基礎(chǔ)。同時(shí)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的類型也隨著電力系統(tǒng)的不斷變化而發(fā)展，繼電保護(hù)裝置是否能夠適應(yīng)當(dāng)前電網(wǎng)的運(yùn)行特性并穩(wěn)定發(fā)揮作用是我們現(xiàn)在應(yīng)該考慮到的問(wèn)題。各級(jí)電網(wǎng)系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置的整定計(jì)算，也在面臨著更加數(shù)據(jù)精確化和控制嚴(yán)格化的要求。

面對(duì)新的電力系統(tǒng)的新型智能化要求，舊的傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)繼電保護(hù)整個(gè)系統(tǒng)已經(jīng)不能夠適應(yīng)新的要求，因?yàn)閭鹘y(tǒng)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)整定計(jì)算技術(shù)會(huì)受到計(jì)算機(jī)或者服務(wù)器計(jì)算性能和速度的限制，對(duì)于電力系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)定的響應(yīng)時(shí)間需求，不能夠保障其時(shí)準(zhǔn)確以及及時(shí)性，只能通過(guò)被動(dòng)的適應(yīng)來(lái)反映系統(tǒng)出現(xiàn)的故障和異常情況。傳統(tǒng)的計(jì)算系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)的偶然性故障采取的預(yù)處理機(jī)制不能夠滿足在極端情況下系統(tǒng)因故障需要停止兩個(gè)以上元件或一個(gè)大型元件的情況，必須要通過(guò)人工效驗(yàn)和修正的方式來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行校驗(yàn)，在這種情況下，電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行性能不能得以有效反饋，容易帶來(lái)系統(tǒng)安全性的各種問(wèn)題。總之由于傳統(tǒng)的整定軟件不能夠進(jìn)行整體化智能化的計(jì)算，并且其實(shí)際的計(jì)算性能受到各種因素的影響，不能夠準(zhǔn)確處理系統(tǒng)中出現(xiàn)的偶發(fā)事件并給予相應(yīng)的調(diào)整保護(hù)措施，給電網(wǎng)運(yùn)行帶來(lái)了時(shí)間上的延滯性和處理上的復(fù)雜性。

自上個(gè)世紀(jì)八十年代開(kāi)始，我國(guó)整定軟件隨著信息時(shí)代的發(fā)展而步入迅速發(fā)展時(shí)期， 隨著我國(guó)整定軟件的進(jìn)一步應(yīng)用，進(jìn)行智能化建模方式已經(jīng)進(jìn)一步取代了數(shù)據(jù)計(jì)算建模方式。不過(guò)這種計(jì)算方法雖然先進(jìn)，但是由于缺乏實(shí)際的應(yīng)用基礎(chǔ)導(dǎo)致進(jìn)行定值計(jì)算的保護(hù)能力有限。并且由于缺乏相應(yīng)的實(shí)際地區(qū)的電網(wǎng)分析模型，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)真正的可視化分析技術(shù)，在指定的區(qū)域擴(kuò)展能力不足，所以實(shí)用性并沒(méi)有得到認(rèn)可。我國(guó)部分地區(qū)雖然采用了最新的整定軟件，但是還是很難保證對(duì)智能電網(wǎng)的跟進(jìn)分析。而對(duì)我國(guó)其他地區(qū)的整定軟件而言，雖然實(shí)現(xiàn)了區(qū)域性的聯(lián)網(wǎng)，但并沒(méi)有采用最先進(jìn)的計(jì)算技術(shù)，也不能算是根本性的變革，這種現(xiàn)狀難以適應(yīng)我國(guó)電力系統(tǒng)運(yùn)行提出的最新標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)我國(guó)電力系統(tǒng)發(fā)展進(jìn)程存在一定的阻礙。

2 智能電網(wǎng)應(yīng)用與智能電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置技術(shù)的分析

在國(guó)際上，早期的智能電網(wǎng)概念是由美國(guó)的IBM 公司提出的，它主要是為了解決電網(wǎng)的安全運(yùn)行以及提供可靠工作性能等主要問(wèn)題。這其中的主要流程首先是通過(guò)利用傳感器來(lái)提高系統(tǒng)和設(shè)備的數(shù)字化程度，并且進(jìn)一步整合數(shù)據(jù)進(jìn)行體系優(yōu)化，從而把控好整個(gè)系統(tǒng)中電力流動(dòng)輸送的各個(gè)環(huán)節(jié)，提高企業(yè)的運(yùn)效率并顯著降低系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

而在國(guó)內(nèi)，早期的智能電網(wǎng)發(fā)展領(lǐng)域是基于能源專家吳建東提出的互動(dòng)電網(wǎng)基礎(chǔ)之上的，它主要是定義在開(kāi)放的互聯(lián)信息模式基礎(chǔ)上，通過(guò)相應(yīng)的數(shù)字設(shè)備以及電力網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。這種模式可以讓電網(wǎng)從一系列的生產(chǎn)、輸送、供應(yīng)、使用過(guò)程中進(jìn)行分級(jí)調(diào)度和管理，并且可以通過(guò)新型的反饋制度來(lái)完善整個(gè)電力基礎(chǔ)設(shè)施體系的效能，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)價(jià)值的高效利用以及推動(dòng)我國(guó)的電力系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)新變革和管理模式的理念轉(zhuǎn)變，推進(jìn)分布式全面能源管理，實(shí)現(xiàn)能源使用效率最大化。

智能電網(wǎng)的主要特征是根據(jù)用戶所需的電能質(zhì)量進(jìn)行不斷改善，減少來(lái)自輸電和配電系統(tǒng)中，發(fā)生的故障和存在的問(wèn)題，并且由于開(kāi)放式交互系統(tǒng)的存在可以準(zhǔn)許各類不同發(fā)電和儲(chǔ)能系統(tǒng)的接入與使用，促進(jìn)優(yōu)化電網(wǎng)系統(tǒng)的智能效應(yīng)。而從某種意義上來(lái)講，智能電網(wǎng)的應(yīng)用，對(duì)新型清潔能源的調(diào)度是有利的，它可以通過(guò)相應(yīng)的動(dòng)態(tài)判別模式以及相應(yīng)的計(jì)量系統(tǒng)通過(guò)對(duì)發(fā)電和用電設(shè)備功率優(yōu)化負(fù)荷平衡技術(shù)系統(tǒng)，來(lái)進(jìn)行優(yōu)先化的選擇。這種智能電網(wǎng)不僅僅可以，將發(fā)電廠發(fā)出的電能直接配置到用戶，還可以對(duì)各種類型的新能源清潔能源進(jìn)行有效配置，并且通過(guò)智能電網(wǎng)中的信息交互，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行的有效保證。

智能電網(wǎng)中，繼電保護(hù)裝置是通過(guò)電子式互感器以及合并單元來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中對(duì)各種參量的采集和處理的。而常規(guī)的電網(wǎng)繼電器保護(hù)裝置往往會(huì)在數(shù)據(jù)的采集過(guò)程中存在電流互感器飽和，以及傳遍誤差等現(xiàn)象產(chǎn)生一定的差動(dòng)現(xiàn)象，智能電網(wǎng)的繼電保護(hù)裝置可以通過(guò)上述的互感器，完成對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)中電氣數(shù)據(jù)的采集，從原理上講，這種方式可以在脫離硬件的前提下對(duì)故障實(shí)現(xiàn)更加準(zhǔn)確的反應(yīng)和動(dòng)作。智能電網(wǎng)的各類繼電保護(hù)是建立在傳統(tǒng)的繼電保護(hù)配置基礎(chǔ)之上而又兼具了相應(yīng)的 GOOSE 網(wǎng)傳輸跳閘命令和啟動(dòng)失靈，重新合閘等功能的。

對(duì)于智能電網(wǎng)的變電站繼電保護(hù)而言，核心應(yīng)用是依靠先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將采集來(lái)的保護(hù)信息傳遞至上層的控制端，并設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的相應(yīng)的動(dòng)作信息和故障錄波等數(shù)據(jù)，以及對(duì)變電站的監(jiān)控信息進(jìn)行發(fā)包處理，實(shí)現(xiàn)變電站故障信息的綜合分析和決策。智能電網(wǎng)的變電站繼電保護(hù)及相關(guān)設(shè)備一般是要求雙重化原則進(jìn)行配置，具體來(lái)說(shuō)就是在每套完整且獨(dú)立的保護(hù)狀態(tài)下的，應(yīng)當(dāng)配置兩套或多套各自獨(dú)立的裝置，保證在一套裝置保護(hù)異常的情況下能夠有另一套起到對(duì)設(shè)備的保護(hù)，提高系統(tǒng)的安全性。所以這兩套保護(hù)的跳閘回路應(yīng)當(dāng)和兩個(gè)智能電網(wǎng)終端分別對(duì)應(yīng)起來(lái)，而這兩個(gè)智能終端也應(yīng)當(dāng)對(duì)兩個(gè)跳閘線圈進(jìn)行分別對(duì)應(yīng)。220KV 及以上的智能變電站母線保護(hù)裝置一般是采用或者雙重化配置母線進(jìn)行保護(hù)的，如果在實(shí)際情況中繼電裝置元件數(shù)量比較多，應(yīng)當(dāng)采用分布式的母線保護(hù)裝置，以保證繼電操作的安全性。

3 對(duì)于智能電網(wǎng)的繼電保護(hù)整定技術(shù)分析

智能電網(wǎng)發(fā)展過(guò)程中對(duì)及交互雙通的通信功能要求更高，并且對(duì)實(shí)現(xiàn)控制核心區(qū)域與電網(wǎng)設(shè)施信息交互的高效化處理的要求更高。在智能電網(wǎng)中，對(duì)于相應(yīng)的保護(hù)措施的快速性的要求，主要包括電力系統(tǒng)所裝設(shè)的快速保護(hù)，無(wú)延時(shí)的保護(hù)段以及縮短縱聯(lián)全停臨時(shí)縮短的距離時(shí)間定值，而相應(yīng)的繼電保護(hù)也往往是建立在上述措施的基礎(chǔ)之上的。智能電網(wǎng)具有一定的規(guī)模后聯(lián)系應(yīng)當(dāng)是相當(dāng)緊密，同樣繼電保護(hù)裝置也應(yīng)當(dāng)是完善的。在智能電網(wǎng)的繼電保護(hù)運(yùn)行中相應(yīng)的合理運(yùn)行方式能夠?qū)ΡＷo(hù)性能的發(fā)揮以及提升保護(hù)裝置經(jīng)濟(jì)效益起到至關(guān)重要的作用。繼電保護(hù)整定計(jì)算是建立在常見(jiàn)的運(yùn)行方式基礎(chǔ)上的，這種常見(jiàn)情況我們認(rèn)定它為正常運(yùn)行與被保護(hù)設(shè)備相鄰的一回線或者有一個(gè)元件發(fā)生故障，保護(hù)還能夠進(jìn)行正常的反應(yīng)動(dòng)作。原則則是以單一設(shè)備的常見(jiàn)故障與計(jì)算依據(jù)，沒(méi)有進(jìn)行相應(yīng)的復(fù)雜故障。在智能電網(wǎng)動(dòng)態(tài)整定技術(shù)的快速計(jì)算能力前提下，為了提高繼電保護(hù)定值的正確性，國(guó)內(nèi)有關(guān)學(xué)者提出了（N-X）概念，就是經(jīng)過(guò)輪換停止 X 數(shù)量個(gè)系統(tǒng)元件，該繼電保護(hù)定值依舊能夠適應(yīng)這X個(gè)元件的停役方式。

4 結(jié)語(yǔ)

智能電網(wǎng)的繼電保護(hù)動(dòng)態(tài)整體技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)智能電網(wǎng)本身具有特點(diǎn)的進(jìn)一步擴(kuò)展，讓更可靠、更高效、更環(huán)境友好的電網(wǎng)運(yùn)行供應(yīng)至社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，并且可以通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)加以借鑒并注入新鮮活力，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能電網(wǎng)的繼電保護(hù)整定計(jì)算，如在計(jì)算速度和計(jì)算效率上采用更先進(jìn)的控制和分析技術(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤?？傊?，智能電網(wǎng)的繼電保護(hù)整體技術(shù)應(yīng)當(dāng)是具有良好發(fā)展和廣闊的應(yīng)用前景的，我們應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)動(dòng)態(tài)整體技術(shù)中存在問(wèn)題的探討，讓智能電網(wǎng)應(yīng)用化水平進(jìn)一步提高。

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文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： 文章編號(hào)：1671-0711（2017）03（下）-0097-02