王博

摘要：隨著我國社會經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，促使我國電力行業(yè)領(lǐng)域取得卓越的成就。而人們對于電量的需求也在直線上升，從而致使我國投入大量資金、人力和物力在電力建設(shè)方面，促使我國電網(wǎng)逐步向著智能化的方向發(fā)展。在智能電網(wǎng)實際運(yùn)行的過程中，繼電保護(hù)技術(shù)是最為關(guān)鍵的核心部分。為促進(jìn)智能電網(wǎng)正常有序的運(yùn)行，必須對繼電保護(hù)技術(shù)進(jìn)行逐步完善。因此，本文主要針對智能電網(wǎng)下的繼電保護(hù)技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的分析說明。

Abstract： With the rapid development of China's social economy and science and technology， it has made outstanding achievements in the field of China's power industry. And people's demand for electricity is also rising， which has caused China to invest a lot of money， manpower and material resources in power construction， and promote the development of China's power grid in an intelligent direction. In the actual operation of the smart grid， relay protection technology is the most critical core part. In order to promote the normal and orderly operation of the smart grid， the relay protection technology must be gradually improved. Therefore， this paper focuses on the detailed analysis and description of the relay protection technology under the smart grid.

關(guān)鍵詞：智能;電網(wǎng);繼電保護(hù);技術(shù)

Key words： intelligence;power grid;relay protection;technology

中圖分類號：TM77? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）17-0203-03

0? 引言

智能電網(wǎng)主要是合理運(yùn)用現(xiàn)代化的傳感技術(shù)和測量技術(shù)，從而實現(xiàn)變電站數(shù)據(jù)信息的數(shù)字化傳輸，然后結(jié)合現(xiàn)代化的通訊技術(shù)以及計算機(jī)技術(shù)于一體的繼電保護(hù)、工作的一種新型電網(wǎng)。智能電網(wǎng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)大不相同，其具有實時、在線、連續(xù)的安全評估以及能力分析，預(yù)警和預(yù)防的控制能力、系統(tǒng)自我恢復(fù)等諸多能力。同時，具備可靠性、實用性以及環(huán)保節(jié)能等優(yōu)勢特點，大大提升電力系統(tǒng)實際運(yùn)作的效率。

1? 繼電保護(hù)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的重要性

目前，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展正處于轉(zhuǎn)型階段，并且在轉(zhuǎn)型過程中對于電力能源的需求量相對比較大，從而致使供電企業(yè)面臨巨大的壓力和困難挑戰(zhàn)，特別是一些人口比較密集的城市，正面臨著嚴(yán)重的供電危機(jī)，為了有效解決這些問題，供電企業(yè)需要結(jié)合自身和當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況，制定科學(xué)合理的解決方案。例如，采用科學(xué)合理的停電以及限制用電等措施，同時，還要對智能電網(wǎng)的建設(shè)和維護(hù)力度加強(qiáng)重視，在這樣形勢背景下，繼電保護(hù)就顯得尤為重要。在智能電網(wǎng)中合理運(yùn)用繼電保護(hù)技術(shù)，不僅保證電網(wǎng)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，同時還可以自動切除發(fā)生故障的設(shè)備，并發(fā)出故障相應(yīng)的警報，促使工作人員及時做出反應(yīng)，并運(yùn)用合理的解決措施進(jìn)行處理，盡快恢復(fù)供電，從而將企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益損失降到最低。

2? 我國智能電網(wǎng)現(xiàn)階段的發(fā)展?fàn)顩r

隨著智能化技術(shù)的飛速發(fā)展，促使其在社會各個領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛運(yùn)用，尤其是在工業(yè)以及基建設(shè)施領(lǐng)域等運(yùn)用智能化技術(shù)，并取得卓越的成就。通過建設(shè)完成之后，智能化水平得到有效的提升，而電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的智能化成為現(xiàn)階段以及日后電網(wǎng)建設(shè)與改造的基本前提。由于智能電網(wǎng)建設(shè)涉及范圍相對比較廣，并且對專業(yè)技術(shù)要求非常高，耗費巨大，從而致使其成為整個行業(yè)領(lǐng)域的矚目。智能電網(wǎng)具有廣闊的市場發(fā)展空間，尤其是西方一些發(fā)達(dá)國家，早已開始搶占智能電網(wǎng)的市場。例如，美國不斷推動智能電網(wǎng)發(fā)展，進(jìn)而促使國內(nèi)經(jīng)濟(jì)得到相應(yīng)的增長，而歐盟也針對電網(wǎng)制定相應(yīng)的規(guī)劃和制度，并且在未來發(fā)展的道路上，能夠建立一套完善且適用各國的智能電網(wǎng)，以此滿足于供電的實際需求，促使各國經(jīng)濟(jì)得到相應(yīng)的發(fā)展。

3? 智能電網(wǎng)的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)模型

傳統(tǒng)電網(wǎng)的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)設(shè)計主要分為總線型、星型以及環(huán)狀型三大類。但本文主要以直線形式為主的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹，其在實際運(yùn)行的整個過程中，操作相對比較簡單，并且運(yùn)行的主要原理也很簡單。除此之外，傳統(tǒng)電網(wǎng)中的每個電源點所進(jìn)行的流向相一致，朝向同一方向輸出或輸入電流，并且在實際操作過程中比較容易運(yùn)作。同時，大大增加對電流的保護(hù)作用。

由于智能電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計，從而致使電網(wǎng)中的每個點成為電源點的同時，還可以供用戶所使用，換言之，整個電網(wǎng)線路處于雙向運(yùn)行的狀態(tài)。另外，智能電網(wǎng)結(jié)構(gòu)還有一種分布式電源，其本質(zhì)上是電網(wǎng)系統(tǒng)中的一個電源點，是一個相對獨立的個體，可以不必依靠整個電網(wǎng)整體，單獨使用。如圖1所示。這種電網(wǎng)運(yùn)用方式具有較強(qiáng)的靈活性和變化性。在保護(hù)系統(tǒng)正常運(yùn)行的過程中，一旦阻抗的阻值發(fā)生變化，其電網(wǎng)的運(yùn)行方式也會隨之發(fā)生變化。傳統(tǒng)的保護(hù)系統(tǒng)根本無法滿足于現(xiàn)有智能電網(wǎng)的需求，因此，必須研究新的保護(hù)方案，對電網(wǎng)發(fā)展進(jìn)行更新和完善。

4? 針對智能電網(wǎng)的繼電保護(hù)解決方案

繼電保護(hù)作為電力網(wǎng)絡(luò)以及相關(guān)設(shè)備監(jiān)測保護(hù)運(yùn)行的基本前提，逐步朝著計算機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化以及智能化的方向發(fā)展，促使保護(hù)、控制、測量和數(shù)據(jù)通信于一體。在智能電網(wǎng)中不斷引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)，并且合理運(yùn)用新技術(shù)，但是這些新技術(shù)中有部分技術(shù)會嚴(yán)重影響繼電保護(hù)的發(fā)展，導(dǎo)致繼電保護(hù)技術(shù)的可靠性大大降低;而合理運(yùn)用新技術(shù)，促使繼電保護(hù)迎來新的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)，如果使用得到，繼電保護(hù)發(fā)展步伐會更上一層樓。對此，必須對智能電網(wǎng)的故障診斷功能以及自我修護(hù)功能加強(qiáng)重視和關(guān)注。智能電網(wǎng)繼電保護(hù)的構(gòu)成示意圖如圖2所示。

4.1 廣域保護(hù)技術(shù)

廣域保護(hù)技術(shù)結(jié)合電力網(wǎng)絡(luò)子集，對進(jìn)行點電網(wǎng)運(yùn)行阻礙因素進(jìn)行全面的處理和分析，將子集作為一個相對獨立的個體單位，在事先劃定好的區(qū)域范圍內(nèi)對這種子集的繼電保護(hù)技術(shù)相關(guān)信息進(jìn)行合理的采集，然后對其進(jìn)行全面的分析處理，從而找到產(chǎn)生故障的根本原因，并采取相應(yīng)的措施針對故障進(jìn)行解決。在智能電網(wǎng)中，繼電保護(hù)主要包括安全自動控制和繼電保護(hù)兩個部分，安全自動控制主要是對電網(wǎng)自身存在的故障問題進(jìn)行解決處理，并且提供諸多方面的措施對故障進(jìn)行解決;而繼電保護(hù)技術(shù)是針對現(xiàn)有的繼電保護(hù)的復(fù)雜故障進(jìn)行全面的診斷、確定以及配合，從而盡快漲到故障問題的有效解決辦法，進(jìn)而促使繼電保護(hù)的適應(yīng)能力得到提升。廣域保護(hù)功能主要是建立在信息交互與整合判斷的基礎(chǔ)之上，如果將該功能當(dāng)做主保護(hù)，但是其與主保護(hù)快速性的實際需求并不相符?，F(xiàn)階段，電網(wǎng)主保護(hù)一般采用電流差動保護(hù)方式和縱聯(lián)保護(hù)方式兩種，這些保護(hù)方式在應(yīng)用的過程中具備一定的選擇性，從而促使保護(hù)功能得到最大化的發(fā)揮，因此，在主保護(hù)區(qū)域范圍內(nèi)不需要使用廣域保護(hù)方式。電網(wǎng)傳統(tǒng)后背保護(hù)主要是通過單端量對電網(wǎng)故障進(jìn)行判斷，保護(hù)動作延時較長，致使電網(wǎng)運(yùn)行方式變化的應(yīng)對能力與之相互交叉，在過負(fù)荷或者是震蕩環(huán)境下，極其容易發(fā)生保護(hù)舞動，最終造成電網(wǎng)無法正常供電。對電網(wǎng)應(yīng)用的必要性以及可行性進(jìn)行充分的考慮，在后備保護(hù)中不斷引進(jìn)廣域繼電保護(hù)技術(shù)，促使電網(wǎng)正常運(yùn)行。一旦主保護(hù)在檢修的狀態(tài)下，廣域保護(hù)即可充分發(fā)揮自身的主保護(hù)作用。

4.2 保護(hù)系統(tǒng)的自身重構(gòu)技術(shù)

近些年來，伴隨著智能電網(wǎng)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，促使其對機(jī)電保護(hù)提出更多更高的要求標(biāo)準(zhǔn)。繼電保護(hù)在一定程度上具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，并且根據(jù)電網(wǎng)的運(yùn)行方式以及結(jié)構(gòu)的改變發(fā)生改變。與此同時，繼電保護(hù)自身還具有自我診斷和修復(fù)的功能。例如，一旦繼電保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)部件無法正常運(yùn)作時，智能電網(wǎng)會自動找到合適的元件進(jìn)行替換，從而達(dá)到自動修復(fù)和恢復(fù)的目的。對于智能電網(wǎng)的現(xiàn)狀，原來的繼電保護(hù)系統(tǒng)早已無法滿足于智能電網(wǎng)的能力。因此，必須對繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)合理的構(gòu)建。

4.3 智能電網(wǎng)的通訊技術(shù)

在智能電網(wǎng)繼電保護(hù)正常運(yùn)作的過程中，合理運(yùn)用通訊技術(shù)，從而有效保證電網(wǎng)各項數(shù)據(jù)信息的及時性和有效性，真正實現(xiàn)通信技術(shù)的互動性，促使信息得到及時傳遞。一旦通訊系統(tǒng)尚未得到完善，或者是通信系統(tǒng)依靠單向進(jìn)行信息傳遞，那么電力系統(tǒng)的職能電網(wǎng)繼電保護(hù)就無法得到完善，一直停滯不前。因此，必須建立完善的高速、雙向、實時、集成的通信系統(tǒng)，為職能電網(wǎng)快速發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。在高速雙向通信系統(tǒng)建設(shè)完成之后，智能電網(wǎng)通過多次反復(fù)的自我監(jiān)測以及校正，合理運(yùn)用先進(jìn)的信息技術(shù)，從而充分實現(xiàn)自愈功能。智能電網(wǎng)的通信技術(shù)可以對各種擾動進(jìn)行實時監(jiān)測，并進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償，對潮流進(jìn)行科學(xué)合理的分配，避免事故擴(kuò)大。在高速雙向通信系統(tǒng)中合理運(yùn)用智能電子設(shè)備、智能表計、電力電子控制器等相關(guān)設(shè)備，促使智能電網(wǎng)的駕馭能力以及優(yōu)質(zhì)服務(wù)水平得到提升。

4.4 智能電網(wǎng)差動保護(hù)技術(shù)

對于電網(wǎng)中的電氣設(shè)備，相關(guān)工作人員不僅要對其進(jìn)行全面了解，還要熟練掌握電氣設(shè)備操作，從而對智能電網(wǎng)進(jìn)行保護(hù)。在智能電網(wǎng)中，廣域性保護(hù)充分發(fā)揮后背保護(hù)作用，而差東興保護(hù)主要是針對電氣保護(hù)進(jìn)行主保護(hù)。它是主保護(hù)中的重要核心部分，對差動性保護(hù)技術(shù)進(jìn)行深入的研究，并且將其普遍應(yīng)用在發(fā)電機(jī)、電動機(jī)以及變壓器等主要電氣設(shè)備之中。在智能電網(wǎng)應(yīng)用之中，合理運(yùn)用差動保護(hù)措施，將智能電網(wǎng)和使用端進(jìn)行銜接，并且多個接口可以同時插入，從而對工作效率進(jìn)行提升。另外，差動保護(hù)一起相關(guān)設(shè)備的接口對著另一側(cè)電網(wǎng)用戶的數(shù)量變化而變化。

5? 應(yīng)用分析

系統(tǒng)主要為電網(wǎng)調(diào)度、變電運(yùn)行、繼保等專業(yè)人員運(yùn)行分析和故障分析提供服務(wù)。從實現(xiàn)系統(tǒng)功能、管理手段、系統(tǒng)安全角度看，整個系統(tǒng)由設(shè)在網(wǎng)、省調(diào)端的主站和設(shè)在變電站端的子站組成，主站與子站間通過電力系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)連接。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

5.1 系統(tǒng)主站硬件設(shè)備

5.2 應(yīng)用優(yōu)化措施

①對電網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行實時性的控制。在智能電網(wǎng)中合理運(yùn)用繼電保護(hù)裝置，必須對實時性的控制進(jìn)行綜合的考慮，如果繼電保護(hù)裝置數(shù)量越多，其控制性則會越低，二者之間呈反比例。因此，在智能電能正式開始運(yùn)行的過程中，必須合理運(yùn)用同步交互的方式，從而對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行有效的控制。

②對機(jī)電保護(hù)建模參數(shù)進(jìn)行合理的優(yōu)化。為了保證繼電保護(hù)建模參數(shù)得到優(yōu)化和完善，必須嚴(yán)格控制變量，結(jié)合電網(wǎng)的實際情況，對配置進(jìn)行合理的調(diào)整，采取建模對后備保護(hù)的方式對配置進(jìn)行設(shè)計，同時還要對配置進(jìn)行合理的規(guī)劃，從而保證實施策略的智能化特征。

6? 結(jié)束語

綜上所述，智能電網(wǎng)建設(shè)其實是對我國電力系統(tǒng)進(jìn)行更新和完善，同時也是我國電網(wǎng)快速發(fā)展的必然趨勢。繼電保護(hù)裝置在電網(wǎng)運(yùn)行過程中扮演衛(wèi)士的角色，并且對故障電網(wǎng)以及系統(tǒng)進(jìn)行有效隔離，以免事故被無限擴(kuò)大。智能電網(wǎng)下的繼電保護(hù)技術(shù)必須與最新的智能電網(wǎng)的一系列技術(shù)革新要求相一致，對繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行深入的研究，以此維護(hù)智能電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。因此，必須結(jié)合實際情況，進(jìn)行突破與創(chuàng)新，還要培養(yǎng)大批優(yōu)秀人才，從而保證繼電保護(hù)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，進(jìn)而促使智能電網(wǎng)安全、可靠、穩(wěn)定的運(yùn)行。

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作者簡介：王博（1984-），男，山東武城人，研究方向為電氣工程及其自動化。