肖朝霞

摘 要：繼電保護(hù)是電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障，對我國智能電網(wǎng)的發(fā)展具有重要意義，因此本文主要探討了我國智能電網(wǎng)所面臨的問題，進(jìn)而分析智能電網(wǎng)環(huán)境下的繼電保護(hù)，以此提高智能電網(wǎng)建設(shè)水平。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；繼電保護(hù)；面臨的問題

引言

智能電網(wǎng)由于具有自愈性、安全性、經(jīng)濟(jì)性，在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的推廣和應(yīng)用，它的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)還體現(xiàn)在交互性、兼容性、高效性穩(wěn)定性等方面。隨著電力技術(shù)的不斷發(fā)展，我國已經(jīng)開始智能化變電站建設(shè)，隨著電力市場的改革深入，電力環(huán)境日益發(fā)生著各種變化。能夠通過自動(dòng)化措施快速地、有選擇性地做出反事故對策，是保障電網(wǎng)安全運(yùn)行最基本、最有效、最重要的技術(shù)手段。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的功能和作用隨著電力系統(tǒng)對其要求的提高而發(fā)展，其實(shí)現(xiàn)技術(shù)隨著相關(guān)學(xué)科的技術(shù)發(fā)展而變化。而繼電保護(hù)能否完全滿足智能電網(wǎng)發(fā)展的要求高可靠性地完成保護(hù)任務(wù)，涉及一系列的技術(shù)環(huán)節(jié)。

1.智能電網(wǎng)面臨的問題

1.1遠(yuǎn)距離、交直流混合、超高壓輸電構(gòu)成的大電網(wǎng)

我國的煤炭、水力以和風(fēng)能等資源主要分布在西部和北部地區(qū)，而用電負(fù)荷主要分布在東部地區(qū)、中部地區(qū)以及南部沿海地區(qū)，因此為了合理配置能源資源，我國電力部門必須采取遠(yuǎn)距離、交直流混合、超/特高壓輸電方式，但是由于我國電系統(tǒng)系統(tǒng)較為龐大，在輸送電力過程中，極易引起安全事故的發(fā)生，對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定的發(fā)展產(chǎn)生了不利影響，特別是直流輸電傳輸方式，其交直流系統(tǒng)相互作用，這樣不僅會(huì)影響對交直流線路的控制，同時(shí)對繼電保護(hù)也會(huì)產(chǎn)生不利影響。

1.2波動(dòng)性新能源電力

新能源的不斷開發(fā)，其主要目的就是為了優(yōu)化能源供應(yīng)的結(jié)構(gòu)，降低電力系統(tǒng)對化石能源的消耗。我國在2011年底實(shí)現(xiàn)用風(fēng)電機(jī)發(fā)電量達(dá)到45000MW，而利用太陽能源發(fā)電的總數(shù)量達(dá)2140MW。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，利用新能源發(fā)電總?cè)萘烤陀?00億kWh。而在新能源中主要程逆向分布的就是太陽能，利用這一特點(diǎn)，也是電網(wǎng)規(guī)?；闹饕媚Ｊ?。新能源的特點(diǎn)主要有：間歇性、隨機(jī)性和可調(diào)動(dòng)性，而在一定情況下，也會(huì)為電力系統(tǒng)的安全帶來隱患。當(dāng)新能源和電力系統(tǒng)并入時(shí)，這時(shí)線路內(nèi)的潮流就會(huì)發(fā)生巨大的改變，潮流發(fā)生改變后電網(wǎng)有功和無功功率的分布就會(huì)發(fā)生變化，在對系統(tǒng)進(jìn)行控制時(shí)就會(huì)增加難度。而與常規(guī)電源相比較，對新能源進(jìn)行控制的方式也有所不用，在進(jìn)行常規(guī)穩(wěn)定控制時(shí)就面臨著很大的挑戰(zhàn)。

1.3新能源電力缺少就地平衡的互補(bǔ)電源

目前我國還缺少水電站、燃?xì)怆娬镜入娫?，無法與新能源電力進(jìn)行互補(bǔ)，從而造成以下幾項(xiàng)問題：（1）接入新能源以后，需要對燃煤機(jī)組的運(yùn)行工況進(jìn)行調(diào)整，這樣就增加了設(shè)備運(yùn)行的壓力，加快了設(shè)備老化。（2）新能源并網(wǎng)以后，不僅降低了系統(tǒng)的調(diào)峰容量，同時(shí)還降低了電網(wǎng)運(yùn)行安全，因此還需要加強(qiáng)新能源電力就地平衡，優(yōu)化系能源電力互補(bǔ)方案，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。

1.4配電網(wǎng)發(fā)展滯后

配電網(wǎng)的主要職責(zé)就是保證電力的質(zhì)量，提高電網(wǎng)運(yùn)行效率，而其直接面對的就是全國用戶。我國主要采用的供應(yīng)模式就是單向電力，而在使用的過程中，電網(wǎng)和用戶之間沒有任何交流，就造成了“峰谷”負(fù)荷過大。智能配電系統(tǒng)的完善，可以增強(qiáng)電網(wǎng)和用戶之間的交流，對用戶的積極性進(jìn)行調(diào)動(dòng)，提高輸電效率，降低社會(huì)資源的過度浪費(fèi)。國家對用戶使用電力可以采用鼓勵(lì)機(jī)制，比如在夏季用電高峰期，每夜9點(diǎn)以后用電會(huì)更便宜，用戶在積極響應(yīng)的同時(shí)，還方便國家對峰谷平衡進(jìn)行調(diào)整。

2.智能電網(wǎng)環(huán)境下的繼電保護(hù)分析

2.1繼電保護(hù)重點(diǎn)研究的內(nèi)容

單元件保護(hù)的研究內(nèi)容，單元件保護(hù)的對象包括發(fā)電機(jī)、變壓器以及交直流線路等，主要是對傳統(tǒng)元件保護(hù)的改良和新原理算法的研究：（1）發(fā)電機(jī)保護(hù)方面，需要重點(diǎn)關(guān)注內(nèi)部短路，特別是匝間短路保護(hù)，在保護(hù)方案設(shè)計(jì)、整定計(jì)算、靈敏度校驗(yàn)等方面需要進(jìn)一步的精確化；后備保護(hù)中的過激磁、反時(shí)限過流等保護(hù)的判據(jù)需要與實(shí)際機(jī)組的承受能力相匹配；定、轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)的可靠性；失磁、失步保護(hù)與電網(wǎng)保護(hù)的有效配合以及超大容量機(jī)組保護(hù)運(yùn)行的特殊性等方面也有待深入研究。（2）變壓器保護(hù)方面，勵(lì)磁涌流識(shí)別仍然是關(guān)注的焦點(diǎn)，因勵(lì)磁涌流所存在的非線性、隨機(jī)性、混淆性以及多樣性特征，使得目前解決方案并非完美無缺，因此變壓器內(nèi)部故障分析計(jì)算和保護(hù)新原理仍是研究的重點(diǎn)。廣域保護(hù)，廣域保護(hù)是近年來繼電保護(hù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，以高速實(shí)時(shí)的信息通信為平臺(tái)，將多點(diǎn)多類型信息納入保護(hù)系統(tǒng)，從根本上革新了繼電保護(hù)的配置方式，能夠顯著提升繼電保護(hù)的動(dòng)作性能.

2.2遠(yuǎn)距離、交直流混合、超高壓輸電構(gòu)成的大電網(wǎng)面臨的要求更高

特高壓面臨故障時(shí)，諧波分量增大，非周期的分量減少就變得緩慢，導(dǎo)致暫態(tài)這一過程變得明顯，多保護(hù)動(dòng)作的可靠性和快速性就造成了影響；在暫態(tài)狀態(tài)下電流和電壓的互感器就變得遲鈍，容易發(fā)生保護(hù)誤動(dòng)作；同塔雙回或多回線路的跨線模式導(dǎo)致故障，而互感和線路參數(shù)的不平衡則會(huì)導(dǎo)致對保護(hù)造成一定的影響；電網(wǎng)間由于不斷的互相影響，導(dǎo)致故障的模式變的復(fù)雜化，而計(jì)算誤差就是隨著復(fù)雜化不斷增加；要想對繼電保護(hù)設(shè)備繼續(xù)起到作用，就需要提供可靠性更高，安全性更好的電磁進(jìn)行兼容的作用.

2.3繼電保護(hù)對故障電流造成影響

在建立智能電網(wǎng)的過程中會(huì)建立更多的電力電子設(shè)備，而這些設(shè)備會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)短路電流所具有的一些特征和分布都發(fā)生變化：（1）在對FACTS的原件進(jìn)行安裝時(shí)，在后期進(jìn)行投入使用中，或者在使用期間對一些參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，都會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)短路電流發(fā)生改變，其主要分布也會(huì)產(chǎn)生變化；（2）而對直流輸電系統(tǒng)的安全問題進(jìn)行控制會(huì)造成更多的影響因素，導(dǎo)致交、直流之間的故障會(huì)相互進(jìn)行影響；（3）而影響電力系統(tǒng)故障的主要因素有很多，由于因素的不同，導(dǎo)致對不同時(shí)段的保護(hù)會(huì)產(chǎn)生影響，主要影響因素包括：風(fēng)機(jī)的類型、風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài)、風(fēng)機(jī)所采用的控制方法等等。

2.4智能電網(wǎng)給繼電保護(hù)帶來的機(jī)遇

智能電網(wǎng)在發(fā)展的過程中雖然存在著很多問題，但是同樣也為繼電保護(hù)帶來了機(jī)遇。隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，新型繼電保護(hù)的平臺(tái)得到了進(jìn)一步的發(fā)展和研究。在建立實(shí)施監(jiān)測系統(tǒng)后，我國的信息采集也變得逐漸便利，在各個(gè)電站都安裝了同步相量測量單位（PMU），而廣域測量系統(tǒng)（WAMS）也形成了一定的規(guī)模。WAMS和PMU模式的建立，不僅可以對廣域電網(wǎng)實(shí)施在線測量，還能對數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)的更新，信息的同步發(fā)展可以更好的發(fā)揮繼電保護(hù)功能。隨著信息通信的發(fā)展，我國主要的信息通信設(shè)備就是以光纖為主，電力通信形成一定的特征，數(shù)字化的網(wǎng)絡(luò)裝置也逐漸建立，信息通信運(yùn)營平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)逐漸完善，對信息資源可以實(shí)施更好的保護(hù)，同時(shí)起到共享作用。對傳統(tǒng)繼電保護(hù)中已經(jīng)發(fā)生的問題進(jìn)行改正，使機(jī)電部變得更加可靠。

3.結(jié)論

智能電網(wǎng)的建設(shè)對我國電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生了重要影響，同時(shí)對繼電保護(hù)也提出了更高的要求，因此我國相關(guān)工作者應(yīng)建立完善的繼電保護(hù)系統(tǒng)，從多角度對繼電保護(hù)進(jìn)行研究，充分發(fā)揮繼電保護(hù)在智能電網(wǎng)中的作用，從而保障電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，筆者認(rèn)為通過對智能電網(wǎng)環(huán)境下的繼電保護(hù)的不斷探討，未來一定會(huì)促進(jìn)我國電力事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 面向智能電網(wǎng)應(yīng)用的電力大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)[J].王慶斌.電子技術(shù)與軟件工程.2017（19）

[2] 智能電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)成熟度標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估模型與方法探究[J].葛毅，何悅，談健，謝珍建.智能電網(wǎng).2017（09）

[3] 智能電網(wǎng)繼電保護(hù)技術(shù)分析[J].張經(jīng)緯，譚桂華.中國新技術(shù)新產(chǎn)品.2016（02）

[4] 智能電網(wǎng)環(huán)境下的繼電保護(hù)[J].宋國忠.科技創(chuàng)新與應(yīng)用.2015（36）

（作者單位：湖北省孝感市孝南區(qū)孝南供電公司調(diào)控中心）