國網(wǎng)銀川供電公司 王二慶

繼電保護技術(shù)是電力系統(tǒng)中不可或缺的一個重要組成部分，其在現(xiàn)代電網(wǎng)運行過程當中發(fā)揮著不可替代的作用。隨著科技技術(shù)的不斷進步和發(fā)展，我國在智能電網(wǎng)的繼電保護方面已經(jīng)有了較為先進可靠、穩(wěn)定而有效地繼電防護裝置。而其中就包括微機監(jiān)測與自動控制等多種新型智能化設(shè)備，這些智能設(shè)備也被廣泛的應(yīng)用于電力領(lǐng)域之中；與此同時各種新材料以及新工藝應(yīng)用到繼電器，也給傳統(tǒng)的電子式保護技術(shù)帶來了極大影響并對其造成一定沖擊，使得電子元件受到嚴重損壞或不能正常工作。

繼電保護技術(shù)是電力系統(tǒng)中很重要的一個環(huán)節(jié)，其主要作用就是為了確保電網(wǎng)能夠安全可靠地運行。在智能電網(wǎng)當中，由于新技術(shù)具有較高的自動化水平、較強靈敏度以及靈活性等優(yōu)勢與特點。有關(guān)繼電保護功能可以在新技術(shù)的幫助下實現(xiàn)對故障進行及時有效地處理和切除，以保證供電質(zhì)量在可控范圍之內(nèi)；同時還具備降低線路損耗率并提高電能利用效率等優(yōu)點被廣泛運用于電力系統(tǒng)中來作為重要環(huán)節(jié)之一，其主要作用是為了保障用戶用電安全和穩(wěn)定運行從而確保電網(wǎng)能夠正常運轉(zhuǎn)。

1 繼電保護的智能電網(wǎng)分析

1.1 智能電網(wǎng)的特點

智能電網(wǎng)具有較高的可靠性。在電力系統(tǒng)中，繼電保護裝置可以對故障進行快速處理，從而使整個供電網(wǎng)絡(luò)更加可靠。當發(fā)生問題時能夠迅速地做出反應(yīng)并作出相應(yīng)措施以避免損失擴大化和減輕影響；此外還有效降低了設(shè)備投資費用、節(jié)約了人力物力等優(yōu)點被廣泛使用到各類工業(yè)領(lǐng)域當中去。智能電網(wǎng)具有較高的安全性。在電力系統(tǒng)中存在著大量不確定因素，因此其運行狀態(tài)會出現(xiàn)較大幅度波動。

智能電網(wǎng)的特點可以概括為以下幾點：第一，整體性。因為整個電力系統(tǒng)是由大量分布式發(fā)電單元以及各種終端設(shè)備組成而來；第二，統(tǒng)一化與自動化相結(jié)合的特點?？梢詫⒉煌瑓^(qū)域和部門進行自動有效地整合，使其能夠?qū)崿F(xiàn)信息共享及資源優(yōu)化配置等功能；第三，安全性高且可控性強的特點。第四，能源電力大數(shù)據(jù)中心技術(shù)的應(yīng)用，使得電網(wǎng)可以在安全可靠的狀態(tài)下運行，整個復(fù)雜的過程變得更加簡單與便捷，并且技術(shù)人員可以對故障發(fā)生時及時處理并做出相應(yīng)補救措施。

1.2 智能電網(wǎng)的主要技術(shù)

智能電網(wǎng)是一個以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的、集成化、多功能為一體化系統(tǒng)。它可以將傳統(tǒng)電力電子技術(shù)和現(xiàn)代信息技術(shù)結(jié)合起來，在實現(xiàn)了對電量信息進行實時采集及控制的功能之后，還可以通過通信手段與計算機等相關(guān)設(shè)備的有機融合，將不同設(shè)備連接在一起形成完整的智能控制系統(tǒng)[1]。

1.2.1 數(shù)據(jù)集成技術(shù)

智能型電網(wǎng)大數(shù)據(jù)具有分散性、多樣性、復(fù)雜性等特點，給大數(shù)據(jù)處理帶來了巨大挑戰(zhàn)。對于智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)的處理，首先要對眾多數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)進行集成，經(jīng)過數(shù)據(jù)抽取、轉(zhuǎn)換、剔除、修改等處理，最終構(gòu)建正確、一致、完整、有效的智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)。當前常用的數(shù)據(jù)集成模型有數(shù)據(jù)聯(lián)邦、中間件模型、數(shù)據(jù)倉庫等。

1.2.2 數(shù)據(jù)存儲技術(shù)

智慧電網(wǎng)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)中，絕大多數(shù)數(shù)據(jù)都是結(jié)構(gòu)化的，同時還存在文本、圖像、音頻、視頻等非結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。分布式文件系統(tǒng)可以存儲非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，結(jié)構(gòu)松散、無模式的半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)可以使用分布式數(shù)據(jù)庫，對于海量的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)可以采用傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫或分布式并行數(shù)據(jù)庫。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理技術(shù)

由于應(yīng)用范圍廣泛，智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)需要采用不同的數(shù)據(jù)處理技術(shù)以適應(yīng)不同的業(yè)務(wù)需求。針對海量數(shù)據(jù)的特點和計算需求，對大數(shù)據(jù)分批、存貯、圖計算等進行了數(shù)據(jù)處理。

2 智能電網(wǎng)繼電保護新技術(shù)研究

2.1 智能電網(wǎng)繼電保護構(gòu)成

智能型電網(wǎng)與普通電網(wǎng)在構(gòu)成上有許多不同之處，分布式發(fā)電和交互式發(fā)電對保護電路有較高的要求，同時，隨著國家在通信領(lǐng)域和信息化社會的不斷完善，數(shù)字化技術(shù)已使新型的保護系統(tǒng)能夠更加穩(wěn)定地在各個行業(yè)發(fā)展，尤其是一些技術(shù)能力。目前，智能電網(wǎng)在對電力進行輸送、分配儲電、發(fā)電等多個階段的工作中，可以有效地借助信息化技術(shù)的優(yōu)勢，對相關(guān)設(shè)備進行監(jiān)控，監(jiān)控數(shù)據(jù)將通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)自動整合、分析等手段，實現(xiàn)對相關(guān)設(shè)備的有效監(jiān)控。它可以實時地監(jiān)測設(shè)備的運行狀態(tài)，對保護裝置進行實時監(jiān)測，及時修正保護定值。為了保障電廠的正常使用，有關(guān)單位必須隨時注意電廠的潮流流向，從而根據(jù)不同的潮流流量和功率變化來對電網(wǎng)進行保護，針對監(jiān)測數(shù)據(jù)對保護定值進行調(diào)整。保護器不僅要采集監(jiān)測對象自身的信息，還要監(jiān)測其他設(shè)備的運行情況。

在無人參與的情況下，保證故障部件可以自動分離，自動修復(fù)，保證故障范圍最小化，避免大規(guī)模停電；所以在電路保護過程中，出現(xiàn)故障時，不僅要隔離保護對象，還可能孤立其它相關(guān)對象。同時可以只孤立相關(guān)對象，而不會孤立地保護它們本身。智能型電網(wǎng)的監(jiān)控系統(tǒng)需要對保護對象及其它相關(guān)點進行保護定值方面的調(diào)整，使系統(tǒng)能靈活地自適應(yīng)運行變化。保護功能在適應(yīng)運行變化的同時決定故障保護措施的相關(guān)決策[2]。

2.2 基于智能電網(wǎng)的繼電保護方式

在電力系統(tǒng)中，繼電保護的主要作用是對線路和設(shè)備進行有效地控制，使其總體性能穩(wěn)定，保持穩(wěn)定運行。而傳統(tǒng)繼電器通常采用的是微機技術(shù)與現(xiàn)代通信、計算機自動化以及自動裝置等相結(jié)合。這種新型智能化的智能電網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)實時監(jiān)控并且準確采集數(shù)據(jù)信息并做出響應(yīng)動作；但是由于受外界因素影響較大且存在一定局限性時就會出現(xiàn)故障問題，所以在實際應(yīng)用中，也需要對這些隱患進行有效地排除和解決措施，使電力系統(tǒng)可以處于安全穩(wěn)定狀態(tài)下運行工作?；谥悄茈娋W(wǎng)的繼電保護技術(shù)主要是利用電力電子裝置實現(xiàn)對各種電氣量進行測量、判斷和控制，從而達到安全監(jiān)控，并在故障發(fā)生后及時作出處理。其具體過程為：首先通過采集到的數(shù)據(jù)分析出線路中各部分運行狀態(tài)參數(shù)以及電流值等；其次根據(jù)實際需要將不同電壓等級之間轉(zhuǎn)換成合適大?。蝗缓蟾鶕?jù)所需輸出相應(yīng)數(shù)值來確定設(shè)備是否正常工作；最后技術(shù)人員需要利用所得到的結(jié)果對繼電保護裝置進行整定和校驗。

2.3 基于智能電網(wǎng)的繼電保護新技術(shù)方法

智能電網(wǎng)的繼電保護技術(shù)主要是通過對各種不同類型的二次回路進行控制，從而實現(xiàn)電力系統(tǒng)中各個部分能夠相互協(xié)調(diào)與統(tǒng)一，并且還能有效地防止出現(xiàn)故障。在實際應(yīng)用當中可以將其分為兩種模式：第一種模式屬于直接和間接式。這種方式指的是利用各種裝置來完成對一次設(shè)備或者遠距離線路等所產(chǎn)生影響；第二種模式屬于自耦法的方式，智能電網(wǎng)繼電保護技術(shù)是通過利用微機的特性以及它本身具有的功能實現(xiàn)對于二次回路進行控制從而達到保證電力系統(tǒng)安全可靠運行。

繼電保護技術(shù)在電力系統(tǒng)中發(fā)揮的作用就變得越來越重要，其主要是通過對故障信息進行收集、處理和分析，來實現(xiàn)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。隨著智能化水平的不斷提高以及自動化程度進一步提升，智能電網(wǎng)之中的繼電保護技術(shù)也需要與時俱進發(fā)展起來新方法和新手段；同時還可以利用人工智能來完成傳統(tǒng)需要人工來操作的模擬量控制方式、遠程監(jiān)測等工作模式以及數(shù)據(jù)采集等復(fù)雜的工作流程；此外，在電力系統(tǒng)中加入一些新型算法，比如最近流行的遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等等各種新的算法與操作,使得技術(shù)人員可以對故障進行分析處理和判斷[3]。

3 智能電網(wǎng)繼電保護新技術(shù)的實現(xiàn)

3.1 繼電保護新技術(shù)的設(shè)計

在繼電保護技術(shù)中，智能電網(wǎng)的主要組成部分是：集中處理和遠程監(jiān)測，以及自動控制的作用。其核心就是利用先進的計算機網(wǎng)絡(luò)通訊手段來進行對電力系統(tǒng)運行狀態(tài)、數(shù)據(jù)信息等方面對智能電網(wǎng)進行實時監(jiān)控分析。同時還可以實現(xiàn)與其他設(shè)備之間相互聯(lián)系并形成相對統(tǒng)一的管理平臺；此外，還有助于提高工作效率及質(zhì)量水平；最后還要進一步提升工作人員安全防范意識和綜合素質(zhì)，使繼電保護技術(shù)更加向智能化、人性化與現(xiàn)代化發(fā)展方向邁進。

在對智能電網(wǎng)繼電保護技術(shù)進行設(shè)計時，要將傳統(tǒng)的繼電器控制和現(xiàn)代電力電子化相結(jié)合。因為在實際工作中，由于各種原因會導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)故障。為了實現(xiàn)這一目標需要采取多種方式來解決這些問題：首先是利用微機與計算機之間相互協(xié)調(diào)、配合作用等原理來完成系統(tǒng)功能；其次就是通過硬件電路的連接來對數(shù)據(jù)信息進行采集處理并傳遞給主控制器；最后一點就是將繼電器控制和電力電子裝置進行有機結(jié)合起來可以形成一個完整的智能電網(wǎng)保護體系。

3.2 繼電保護裝置硬件組成

繼電保護裝置的硬件組成主要包括：信號處理電路、開關(guān)量輸出電路及轉(zhuǎn)換控制部分。其中，信息采集系統(tǒng)是整個智能電網(wǎng)中的核心設(shè)備，通過傳感器對電力線路進行實時檢測和記錄。采集到相關(guān)數(shù)據(jù)后由計算機處理分析出故障類型以及故障原因等情況；數(shù)字化顯示方式能夠?qū)崿F(xiàn)遠距離傳輸并且可以將所獲取內(nèi)容直觀地展現(xiàn)出來并保存起來；繼電保護裝置具有良好的可擴展性、穩(wěn)定性及靈敏度高且方便使用。電源部分在電網(wǎng)正常運行時，需要為線路上發(fā)生短路故障提供穩(wěn)定和充足電流，當電壓過大或者過低等異常情況下就會產(chǎn)生較大沖擊力來保證供電質(zhì)量，同時為了降低對電力網(wǎng)造成損害程度還應(yīng)選擇合適的控制方式實現(xiàn)自動或手動操作。通訊系統(tǒng)主要用于遠距離傳輸數(shù)據(jù)信息以及通信設(shè)備之間的連接與聯(lián)系。

3.3 智能電網(wǎng)繼電保護的具體難點

繼電保護技術(shù)的應(yīng)用在電力系統(tǒng)中具有不可替代性，因此需要對其進行一定程度上的研究。但是由于我國目前智能電網(wǎng)發(fā)展時間較短、起步晚且基礎(chǔ)薄弱。所以，對于繼電保護裝置來說也存在很多難點。

智能化電網(wǎng)當中所包含設(shè)備種類繁多而且技術(shù)原理比較復(fù)雜，傳統(tǒng)的電氣元件和器件都有體積大以及重量重等固有的特點，在實際應(yīng)用中很難被取代，這就給電網(wǎng)實現(xiàn)自動化系統(tǒng)造成了一定難度。

由于受各種外界因素影響電路而不能正常工作，因為受到線路故障或其他原因引起誤動作等情況。這些影響因素都會使繼電保護裝置出現(xiàn)各種故障，從而造成一些不可彌補性事故發(fā)生概率增加、經(jīng)濟損失增大的現(xiàn)象。

繼電保護裝置的可靠性、靈敏性較差。在電力系統(tǒng)中，當線路發(fā)生故障時，由于其自身存在著一定程度上的不確定因素。比較常見的線路老化或者是設(shè)備出現(xiàn)問題等都會影響到繼電器動作，另外還有一種可能會導(dǎo)致電網(wǎng)出現(xiàn)誤動或拒動現(xiàn)象等情況也時有發(fā)生。智能電網(wǎng)當中還具有大量的無功功率補償裝置和二次回路、電壓互感器以及電流保護裝置等一系列重要元件。這些元器件中，有一些可以進行實時調(diào)節(jié)，其電容值較大[4]。

4 結(jié)語

繼電保護技術(shù)的發(fā)展，是一個系統(tǒng)工程，需要我們不斷地進行探索與創(chuàng)新。在電力行業(yè)中，隨著我國經(jīng)濟飛速成長和人民生活水平的提高以及電網(wǎng)建設(shè)程度逐漸擴大。智能電網(wǎng)作為一種新型供電模式已經(jīng)被普遍應(yīng)用到各個領(lǐng)域當中，同時也出現(xiàn)許多問題有待解決。由于各種因素導(dǎo)致設(shè)備老化、故障率高并且運行速度較慢等現(xiàn)象日益嚴重，這些都使得繼電保護技術(shù)在實際工作中不能發(fā)揮其作用。