鄭璟

【摘? 要】近年來，隨著社會的發(fā)展，人們對電能需求量的不斷增大，各供電企業(yè)也越來越重視智能電網(wǎng)建設(shè)，由于智能電網(wǎng)具有一些新特點，這就對電網(wǎng)的繼電保護提出了更高要求，為使智能電網(wǎng)繼電保護更科學(xué)、更合理，本文介紹了智能電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特點，分析了傳統(tǒng)電網(wǎng)繼電保護與智能電網(wǎng)繼電保護構(gòu)成的區(qū)別，闡述了智能電網(wǎng)繼電保護構(gòu)成的關(guān)鍵技術(shù)，提出了新的繼電保護實現(xiàn)原理，研究了智能電網(wǎng)繼電保護需考慮的主要問題，以供同行參考。

【關(guān)鍵詞】智能電網(wǎng);網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);繼電保護;關(guān)鍵技術(shù)

引言

智能電網(wǎng)作為當(dāng)今世界電力系統(tǒng)發(fā)展變革的最新動向，已由最初模糊的概念到了具體實施階段。國家電網(wǎng)公司提出加強智能電網(wǎng)建設(shè)的決議，靈活的可重構(gòu)配電網(wǎng)絡(luò)拓撲是智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)，它使系統(tǒng)在經(jīng)歷故障時，把故障影響范圍局限在最小范圍，并可迅速通過其他連接恢復(fù)對其他部分的供電。為此未來的智能電網(wǎng)不再是簡單的環(huán)狀或輻射狀，而是復(fù)雜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)對繼電保護提出了新的要求。目前傳統(tǒng)的保護大多是分散式保護，這種類型的保護利用的信息有限，通過多臺裝置相互配合即可實現(xiàn)整個變電站的保護要求。但在智能電網(wǎng)中靈活的網(wǎng)絡(luò)拓撲，不固定的運行方式使孤立的單一保護裝置存在定值整定困難，信息少使得保護性能受影響或判據(jù)太復(fù)雜，需要多臺裝置配合，要求的電壓互感器（TV）和電流互感器（TA）多、電纜使用量大，增加維護難度、價格高等一系列問題，所以研究新型的適用于智能電網(wǎng)的繼電保護勢在必行。

1.智能電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型

傳統(tǒng)電網(wǎng)中，典型的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)有總線型、環(huán)型、星型線路。這些均為線型模型，運行方式相對比較單一，每一個電源點的潮流流向是單向的，因而能方便地利用電流保護、距離保護實現(xiàn)。

智能電網(wǎng)中，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)使每個點即可能是電源點又是最終的用戶點，因此線路潮流的流向是雙向的;另外分布式電源作為網(wǎng)狀電網(wǎng)的一個點，也可能會從系統(tǒng)中解列出來，形成微網(wǎng)單獨運行。這種電網(wǎng)的運行方式是不確定和易變的，從而導(dǎo)致系統(tǒng)運行阻抗的千變?nèi)f化，最終導(dǎo)致傳統(tǒng)的過流保護、距離保護定值無法整定，保護不能單獨使用。

2.傳統(tǒng)電網(wǎng)繼電保護構(gòu)成

傳統(tǒng)電網(wǎng)中，電源點的潮流流向是確定的。通常保護輸入的是本側(cè)的電氣量，包括：三相電流，三相電壓。通過對這些電氣量的判別，就基木上滿足相關(guān)保護的要求。線路光纖差動保護最多是輸入被保護線路對側(cè)的電流，所以傳統(tǒng)繼電保護電氣判別量基木上固定不變，并且基本上只需要木保護對象的電氣量。

3.智能電網(wǎng)繼電保護的幾個問題

當(dāng)繼電保護應(yīng)用于智能電網(wǎng)時，保護必須考慮3個方面的問題。第一個要考慮的問題是：靈活的運行方式、不確定的潮流流向，要求保護定值具有自適應(yīng)功能。一條線路的繼電保護裝置的信息除了本線路的電氣量外，還必須包括與該線路相關(guān)的所有線路的運行狀況，綜合所有相關(guān)信息對保護定值進行實時修正。第二個要考慮的問題是：保護功能需根據(jù)運行方式的變化做相應(yīng)的調(diào)整。保護裝置的定值、保護范圍都應(yīng)該根據(jù)運行方式做相應(yīng)的調(diào)整。第三個要考慮的問題是：引入壞境條件對保護定值的影響。智能電網(wǎng)利用散布在電網(wǎng)中的傳感器得到實時信息監(jiān)控輸電線路的溫度和容量，并調(diào)整功率流使其更接近運營極限。為此我們必須實時調(diào)整輸電線路過負荷保護的定值，以適應(yīng)溫度和容量變化帶來的影響。

4.新的繼電保護實現(xiàn)原理

4.1智能電網(wǎng)繼電保護構(gòu)成

由上述分析可見，智能電網(wǎng)的分布式發(fā)電、交互式供電對繼電保護提出了更高要求，另一方面通信和信息技術(shù)的長足發(fā)展，數(shù)字化技術(shù)及應(yīng)用在各行各業(yè)的日益普及也為探索新的保護原理提供了條件。

智能電網(wǎng)中可利用傳感器對發(fā)電、輸電、配電、供電等關(guān)鍵設(shè)備的運行狀況進行實時監(jiān)控，然后把獲得的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行收集、整合，最后對數(shù)據(jù)進行分析。利用這些信息可對運行狀況進行監(jiān)測，實現(xiàn)對保護功能和保護定值的遠程動態(tài)監(jiān)控和修正。例如，智能電網(wǎng)電源點為某大型工礦企業(yè)的自備風(fēng)力發(fā)電廠，白天工廠用電量大，需從系統(tǒng)吸收功率，晚上工廠用電量明顯下降，風(fēng)力發(fā)電廠向電網(wǎng)輸送功率。為了實現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電廠和電廠出線的可靠保護，需對風(fēng)力發(fā)電廠的潮流進行監(jiān)控，根據(jù)潮流流向及輸送功率的大小對出線配置保護（距離保護、電流等后備保護）的相應(yīng)定值進行修正。

另外，對保護裝置而言，保護功能除了需要本保護對象的運行信息外，還需要相關(guān)聯(lián)的其他設(shè)備的運行信息。一方面保證故障的準確實時識別，另一方面保證在沒有或少量人工干預(yù)下，能夠快速隔離故障、自我恢復(fù)，避免大面積停電的發(fā)生。所以智能電網(wǎng)繼電保護裝置保護動作時不一定只跳本保護對象，有可能在跳本保護對象時還需發(fā)連跳命令跳開其他關(guān)聯(lián)節(jié)點，也有可能只發(fā)連跳命令跳開其他關(guān)聯(lián)節(jié)點，不跳開本保護對象。

在智能電網(wǎng)中，通過監(jiān)控系統(tǒng)對本保護對象和其關(guān)聯(lián)節(jié)點的運行狀況進行分析和決策，實時調(diào)整相應(yīng)繼電保護裝置的保護功能和保護定值，使保護裝置適應(yīng)靈活變化的運行工況。同時由保護功能決定參與故障判斷的電氣量信息和保護動作策略。

4.2差動保護在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

縱差保護是電氣主設(shè)備的主保護，它靈敏度高、選擇性好，已成功應(yīng)用于發(fā)電機、電抗器、電動機、母線、線路等主設(shè)備上。在智能電網(wǎng)中光纖差動保護將獲得更廣泛的應(yīng)用，因為其不受運行方式變化的限制，不受潮流流向變化的影響。同時在智能電網(wǎng)中，光纖差動保護將不僅僅接入線路雙端電流，或環(huán)網(wǎng)三端的電流，而是可能接入多側(cè)電流，由裝置決策參與線路差動保護計算的電流通道。

5.結(jié)束語

在分析智能電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和特點的基礎(chǔ)上，指出了傳統(tǒng)電網(wǎng)繼電保護與智能電網(wǎng)繼電保護構(gòu)成的區(qū)別。同時分析了智能電網(wǎng)繼電保護中必須考慮的3個問題，包括保護定值自適應(yīng)：保護功能根據(jù)運行方式的變化做相應(yīng)的調(diào)整以及引入壞境條件對保護定值的影響，從而提出了新的繼電保護實現(xiàn)方式。

參考文獻

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