董默

摘要：對(duì)于電力系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，繼電保護(hù)是其安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障，和以往的電網(wǎng)進(jìn)行比較，智能電網(wǎng)對(duì)繼電保護(hù)的安全可靠性提出了更高的要求，在文章中，筆者將根據(jù)智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護(hù)的意義和智能電網(wǎng)的發(fā)展進(jìn)程，分析并探討智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護(hù)的一系列問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng);繼電保護(hù);發(fā)展進(jìn)程

在復(fù)雜電網(wǎng)環(huán)境下，重新審視傳統(tǒng)繼電保護(hù)所存在的問(wèn)題，探討如何能夠快速的發(fā)現(xiàn)與隔離故障、簡(jiǎn)化保護(hù)原理的整體計(jì)算過(guò)程和配置方案，是保障電網(wǎng)安穩(wěn)運(yùn)行的重要內(nèi)容。我們應(yīng)該意識(shí)到，未來(lái)智能電網(wǎng)要實(shí)現(xiàn)的主要自愈功能，主要體現(xiàn)在故障的快速定位與隔離、系統(tǒng)運(yùn)行方式更新后的保護(hù)在線自適應(yīng)。智能電網(wǎng)建設(shè)背景下的繼電保護(hù)所面臨的問(wèn)題和機(jī)遇才是我們應(yīng)該研究的重點(diǎn)。

1我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)中面臨的問(wèn)題

近年來(lái)，智能電網(wǎng)在政策鼓勵(lì)和社會(huì)需求的雙重推動(dòng)下得到了大力的發(fā)展，尤其在超特高壓電網(wǎng)投運(yùn)、大規(guī)模新能源并網(wǎng)和智能配用電方面表現(xiàn)尤為突出，與此同時(shí)智能電網(wǎng)建設(shè)也面臨著一系列有待解決的問(wèn)題。

1.1 大電網(wǎng)問(wèn)題

何為“大電網(wǎng)”，由于我國(guó)能源與負(fù)荷呈逆向分布的態(tài)勢(shì)，煤炭、水力和風(fēng)能等能源型城市主要分布在西部和北部地區(qū)，但是用電負(fù)荷卻集中在中、東部地區(qū)以及我國(guó)的南部沿海地區(qū)，中間相隔上千公里，這是我國(guó)特殊的電網(wǎng)分布情況，從客觀上為了滿足需求，需要采取遠(yuǎn)距離、交直流混合、超/特高壓的輸電方式才能實(shí)現(xiàn)能源資源的優(yōu)化配置。但是隨著電網(wǎng)規(guī)模日益復(fù)雜，電力系統(tǒng)越龐大，其安全問(wèn)題也就成為重大隱患。由于電力系統(tǒng)越龐大，事故發(fā)生概率就越高，而且大型互聯(lián)電力系統(tǒng)在增強(qiáng)輸電能力的同時(shí)也會(huì)激生由局部擾動(dòng)衍生為全局故障的潛在威脅，直流輸電傳輸容量大，線路走廊利用率高，社會(huì)綜合效益突出，但交直流系統(tǒng)的相互作用也會(huì)給交直流線路的控制和繼電保護(hù)造成影響，需要加以考慮。

1.2新能源電力的互補(bǔ)電源問(wèn)題

我國(guó)總體上缺少像水電站和燃?xì)怆娬具@種能與新能源電力互補(bǔ)的可快速調(diào)節(jié)的電源。由于新能源電力穩(wěn)定性差波動(dòng)性大、難以穩(wěn)定輸出，再加上缺少足夠的就地互補(bǔ)電源，就會(huì)引起已建成的新能源裝機(jī)無(wú)法充分并網(wǎng)以及風(fēng)電棄風(fēng)這類現(xiàn)象;其次，新能源的接入會(huì)造成設(shè)備老化加快，因?yàn)榘l(fā)電煤耗增加為了達(dá)到電力供需平衡，燃煤機(jī)組需要頻繁調(diào)整出力。此外新能源電力并網(wǎng)造成的系統(tǒng)調(diào)峰容量下降還會(huì)降低電網(wǎng)安全裕度。因此新能源電力的就地平衡問(wèn)題要及時(shí)解決，要根據(jù)實(shí)際條件，積極探索風(fēng)、光、水、氣、火、儲(chǔ)組合的優(yōu)化互補(bǔ)方案，以減少波動(dòng)性輸出對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響。

1.3 配電網(wǎng)發(fā)展的滯后問(wèn)題

配電網(wǎng)是一個(gè)直接面向用戶，保證供電質(zhì)量、提高運(yùn)行效率的重要環(huán)節(jié)。我國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)采用單向的電力供應(yīng)消費(fèi)模式，導(dǎo)致電網(wǎng)和用戶之間缺乏有效互動(dòng)，造成了負(fù)荷“峰谷”差額大，用電負(fù)荷率低的不利影響。提升輸電效率，降低電力投資，節(jié)約社會(huì)資源的有效方式就是建設(shè)智能配用電系統(tǒng)，加強(qiáng)電網(wǎng)與用戶的雙向互動(dòng)聯(lián)系，調(diào)動(dòng)用戶積極性。此外，配電網(wǎng)應(yīng)該具有滿足用戶向電網(wǎng)反向送電的能力，以滿足大量分布式電源接入后，應(yīng)對(duì)配電網(wǎng)由單電源模式向多電源模式的轉(zhuǎn)變，配網(wǎng)保護(hù)及控制技術(shù)也要進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

2智能電網(wǎng)建設(shè)給繼電保護(hù)帶來(lái)機(jī)遇

不能忽視智能電網(wǎng)的發(fā)展，為新型繼電保護(hù)的研究應(yīng)用提供了平臺(tái)。在信息采集方面，自1996年起我國(guó)開(kāi)始構(gòu)建實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，截止目前我國(guó)所有500kV變電站和大部分220kV的變電站都安裝了同步相量測(cè)量單元（PMU），并且廣域測(cè)量系統(tǒng)（WMAS）已經(jīng)初具規(guī)模。WAMS/PMU不僅能夠?qū)崿F(xiàn)廣域電網(wǎng)的在線同步測(cè)量，而且數(shù)據(jù)的更新速度可縮短到幾十毫秒，能夠滿足基于同步信息的繼電保護(hù)功能。在信息通信方面，我國(guó)電網(wǎng)目前500kV及以上的光纖覆蓋率達(dá)到了100%，220kV 覆蓋率為99.2%，110kV 覆蓋率為93%，形成了以光纖為主要介質(zhì)，以分層分級(jí)自愈環(huán)網(wǎng)為主要特征的電力通信專網(wǎng)?；贗EC61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化變電站實(shí)現(xiàn)了站內(nèi)一次設(shè)備的數(shù)字化和二次裝置的網(wǎng)絡(luò)化，形成全站統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)，提供更便捷地信息共享和操作。保護(hù)需要的高速、實(shí)時(shí)、可靠的信息通信條件已經(jīng)具備。除各種電氣量信息外，智能電網(wǎng)的信息平臺(tái)還應(yīng)該包括局放監(jiān)測(cè)、覆冰監(jiān)測(cè)、雷電監(jiān)測(cè)等多種信息系統(tǒng)。如何將多處多類型信息作用于電網(wǎng)繼電保護(hù)領(lǐng)域，進(jìn)而克服傳統(tǒng)繼電保護(hù)存在的問(wèn)題，使保護(hù)變得更加“聰明”，成為繼電保護(hù)進(jìn)一步研究的課題和發(fā)展方向。

3智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護(hù)的應(yīng)用措施

3.1廣域保護(hù)

關(guān)于保護(hù)是電網(wǎng)在智能運(yùn)行中，對(duì)電網(wǎng)子集以繼電保護(hù)為分析對(duì)象的運(yùn)行單位，按照子集的運(yùn)行情況選擇適合的數(shù)據(jù)信息并合理分析，以此來(lái)掌握智能電網(wǎng)的整體運(yùn)行情況。廣域保護(hù)在具體運(yùn)行中要把整個(gè)電網(wǎng)按照不同的區(qū)域進(jìn)行劃分，再按照劃分好的區(qū)域進(jìn)行繼電保護(hù)。廣域保護(hù)的主要組成部分是控制和保護(hù)，控制室在電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)相應(yīng)的自愈方案，可以保證在運(yùn)行的時(shí)候有效的實(shí)現(xiàn)自我保護(hù)，保護(hù)是對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)對(duì)信息進(jìn)行分析，判斷故障的原因并對(duì)此原因提出相應(yīng)的解決措施，保護(hù)主要是對(duì)運(yùn)行中出現(xiàn)較為復(fù)雜的問(wèn)題檢修保護(hù)作用，關(guān)于保護(hù)在整個(gè)繼電保護(hù)中有著較為重要的作用，廣域保護(hù)能確保智能電網(wǎng)的相互適應(yīng)和融合，保障智能電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2保護(hù)重構(gòu)

繼電保護(hù)的作用需要和智能電網(wǎng)同步的時(shí)候才能發(fā)揮出較好的作用和效果，促進(jìn)電網(wǎng)的運(yùn)行安全可靠。重構(gòu)技術(shù)在繼電保護(hù)中的應(yīng)用較為重要可以根據(jù)電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行情況需求進(jìn)行重構(gòu)保護(hù)，智能電網(wǎng)能及時(shí)有效的利用繼電保護(hù)的保護(hù)重構(gòu)技術(shù)隨時(shí)為系統(tǒng)提供保護(hù)，對(duì)智能電網(wǎng)的運(yùn)行環(huán)境隨時(shí)起到繼電保護(hù)和功能的重組，促使智能電網(wǎng)安全運(yùn)行。

3.3保護(hù)設(shè)備

繼電保護(hù)設(shè)備在繼電保護(hù)中的基礎(chǔ)所在，在智能電網(wǎng)的不斷建設(shè)和完善中，繼電設(shè)備的系統(tǒng)需要不斷的升級(jí)，更加先進(jìn)和智能的設(shè)備和傳感裝置能使繼電設(shè)備更加完善。繼電設(shè)備的應(yīng)用可以使智能電網(wǎng)的運(yùn)行情況更加全面另外可以獲取更準(zhǔn)確的傳感信息，緩解數(shù)據(jù)處理的壓力。

3.4構(gòu)建信息平臺(tái)

智能電網(wǎng)的建設(shè)中，需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行更換，同時(shí)也會(huì)擴(kuò)大電網(wǎng)的規(guī)模，數(shù)據(jù)信息的產(chǎn)生也將增多。因而需要構(gòu)建強(qiáng)大的信息平臺(tái)獲取電網(wǎng)運(yùn)行中產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)，能夠給繼電保護(hù)提供科學(xué)的數(shù)據(jù)信息。這也是未來(lái)電網(wǎng)發(fā)展的方向。

結(jié)語(yǔ)

智能電網(wǎng)的提出和建設(shè)是21世紀(jì)電力工業(yè)的新創(chuàng)舉，是世界范圍內(nèi)應(yīng)對(duì)能源環(huán)境問(wèn)題和提升電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量的有力措施。智能電網(wǎng)的建設(shè)影響了我國(guó)電力系統(tǒng)發(fā)、輸、配、用各個(gè)環(huán)節(jié)，給作為電網(wǎng)安全運(yùn)行第一道防線的繼電保護(hù)帶來(lái)了挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)保護(hù)存在的諸多不足逐漸暴露。同時(shí)智能電網(wǎng)先進(jìn)的信息系統(tǒng)也為繼電保護(hù)的發(fā)展提供了良好的機(jī)遇，應(yīng)該積極利用以構(gòu)建更加合理可靠的保護(hù)系統(tǒng)，適應(yīng)電網(wǎng)變革。

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