王文強 盧熠然 周奕婷

（華能（福建）能源開發(fā)有限公司福州分公司，福建福州 350299）

0.引言

對于智能電網(wǎng)而言，接線方式較普通電網(wǎng)更加復(fù)雜多樣，在一定響度上加大了電網(wǎng)交錯連接現(xiàn)象的發(fā)生概率。在解決此類問題的過程中，必須充分發(fā)揮出繼電保護裝置在智能電網(wǎng)當(dāng)中的作用。但是，由于智能電網(wǎng)運行狀態(tài)還不夠穩(wěn)定，給繼電保護技術(shù)的應(yīng)用帶來諸多阻礙，有必要結(jié)合智能電網(wǎng)的運行特點制訂出科學(xué)有效的繼電保護措施，以此來促進繼電保護效果和智能電網(wǎng)運行質(zhì)效的全面提升。

1.智能電網(wǎng)的應(yīng)用特征

與傳統(tǒng)配電網(wǎng)相比，智能電網(wǎng)在智能化程度和運行控制性能方面實現(xiàn)了大幅度提升。雖然我國智能電網(wǎng)正處在起步階段，但其應(yīng)用特征已經(jīng)表現(xiàn)得較為明顯，大致分為幾個方面：首先，防干擾性能。這一特性主要來自智能電網(wǎng)線路當(dāng)中增設(shè)的傳感器設(shè)備。安裝于電網(wǎng)線上當(dāng)中的傳感器可以持續(xù)觀測外部情況，一旦遇到干擾因素，與傳感器相連接的管理系統(tǒng)會自動發(fā)出報警。提示線路維護人員消除干擾因素，將其負面影響降至最低。其次，安全評估性能。智能電網(wǎng)可以針對線路行狀態(tài)進行連續(xù)安全評估與分析，當(dāng)遇到電網(wǎng)故障時，系統(tǒng)不僅使故障問題得到自行診斷與自我隔離，還可以結(jié)合故障原因?qū)ζ溥M行自我修復(fù)。從而最大限度降低故障影響及線路維修成本，促進供電質(zhì)量和線路性能的全面提升[1]。最后，兼容性。在智能電網(wǎng)當(dāng)中，可以容納可再生能源所生成的分布式電源和微電網(wǎng)接入，在整個線路當(dāng)中，實現(xiàn)多種電能資源的更高效交流與互動，從而更好地滿足電力用戶的供民需求。并且使整個電網(wǎng)呈現(xiàn)出更高經(jīng)濟性與節(jié)能性，實現(xiàn)資源的最合理分配，提高可再生資源的利用率，全面降低傳統(tǒng)發(fā)電方式對于自然資源的消耗，使供電過程呈現(xiàn)出更強的節(jié)能環(huán)保效益與經(jīng)濟效益[2]。

2.繼電保護技術(shù)的價值

通過對以往的電力系統(tǒng)故障原因進行統(tǒng)計與分，發(fā)現(xiàn)短路現(xiàn)象是主要故障原因之一。一旦發(fā)生短跑故障，就會對供電線路當(dāng)中的各種元件造成不同程度的損傷。當(dāng)情況嚴重時甚至?xí)l(fā)火險、爆炸等重大安全事故，這勢必會對周邊居民的人身財產(chǎn)及生產(chǎn)設(shè)施安全造成巨大威脅。因此，希望借助繼電品的保護作用減少短路故障，降低此類故障對供電線路的損傷。在繼電保護技術(shù)的支持下，即便電氣設(shè)備發(fā)生短路故障，也可以通過機電系統(tǒng)的調(diào)控作用，將受損元件從電力系統(tǒng)當(dāng)中迅速撤出，避免線路及相關(guān)供電設(shè)備受到更大的損害，從而保證其他元件的正常運行。但是，在使用繼電器對供電線路進行保護時，要結(jié)合結(jié)合線路實際情況以及電力系統(tǒng)元件易受損程度等因素，采用適合的保護方法。只有這樣，才能充分發(fā)揮出繼電保護的作用價值，為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供有效保障[3]。

3.智能電網(wǎng)對繼電保護系統(tǒng)的新要求

由于智能電網(wǎng)本身具備自動化故障維修與診斷功能，所以對線路當(dāng)中的繼電保護系統(tǒng)也提出了很高的要求，具體包括：

（1）運行方式要求。在智能電網(wǎng)的運行方式上，具有多變性、不穩(wěn)定性等特點，導(dǎo)致在系統(tǒng)運行過程中，因為距離保護和過流保護等問題導(dǎo)致定值計算結(jié)果不夠準(zhǔn)確。為了消除這一影響，確保智能電網(wǎng)的平穩(wěn)運行，必須基于智能電網(wǎng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行相關(guān)定值計算，確保各項指標(biāo)及參數(shù)的精準(zhǔn)性與科學(xué)合理性，從而保證所有供電設(shè)備在運行過程中的高效性和安全穩(wěn)定性[4]。（2）對線路檢修的要求。線路巡檢人員要定期針對管轄范圍內(nèi)的所有供電設(shè)備進行巡檢與維護，及時發(fā)現(xiàn)和消除故障隱患，更換掉存在老化跡象、磨損嚴重的設(shè)備元件，確保所有供電設(shè)備均處于最佳運行狀態(tài)之中，從根本上降低供電故障的發(fā)生概率。（3）繼電保護構(gòu)成要求。傳統(tǒng)的繼電保護電源結(jié)構(gòu)比較簡單。而智能電網(wǎng)繼電保護系統(tǒng)主要通過傳感器對供電系統(tǒng)當(dāng)中的重要設(shè)備進行動態(tài)監(jiān)控，并且完成數(shù)據(jù)的采集、計算以及分析工作，并且針對設(shè)備運行情況進行有效預(yù)測。因此，智能繼電保護系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相關(guān)而言更加復(fù)雜，但對于供電系統(tǒng)的保護作用也更加突出[5]。

4.智能電網(wǎng)繼電保護技術(shù)的優(yōu)勢

4.1 自動調(diào)整保護功能

對于智能電網(wǎng)中的繼電保護系統(tǒng)而言，可以根據(jù)具體的故障狀態(tài)及運行方式對保護定值及保護模式做出相應(yīng)的調(diào)整。這樣一來，便擴大了繼電保護的范圍，充分顯現(xiàn)出繼電保護性能及其作用價值。具體而言，通過運用繼電保護技術(shù)，大大減少了過渡電阻變化、單相接地短路以及頻率變化等一系列智能電網(wǎng)故障誘發(fā)因素。另外，繼電保護技術(shù)使智能電網(wǎng)的自控能力和自愈能力獲得有效保證。即使遇到出現(xiàn)系統(tǒng)無法自愈的故障問題，也可以將故障信息第一時間提供供給線路檢修人員，從而爭取更多的故障搶修時間，使線路檢修工作效率及應(yīng)急事件處理能力獲得整體提升[6]。

4.2 關(guān)鍵技術(shù)優(yōu)化

通過繼電保護技術(shù)，可以使智能電網(wǎng)當(dāng)中的關(guān)鍵技術(shù)得到優(yōu)化，實現(xiàn)多項功能的自動化控制，并且使通信傳輸及信息收集等功能融入智能電網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中。FACTS部件安裝，就屬于智能電網(wǎng)當(dāng)中的一項關(guān)鍵技術(shù)。在安裝過程中，借助繼電保護技術(shù)，不僅可以保證各項技術(shù)參數(shù)及裝配位置的科學(xué)合理性，還可以記錄FACTS部件的運行數(shù)據(jù)，再借助這些數(shù)據(jù)對其他關(guān)鍵技術(shù)進行優(yōu)化，最大限度提高智能電網(wǎng)系統(tǒng)的自愈能力[7]。

4.3 提高數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度

通過繼電保護技術(shù)，可以有效保證智能電網(wǎng)傳輸電氣量的精準(zhǔn)性，針對那些重要部件的溫度，掌握線路及變壓器載荷情況進行實時動態(tài)監(jiān)測，并且針對線路故障進行精準(zhǔn)定位，了解各項供電設(shè)備的運行狀況，從而更加及時地捕捉到線路故障隱患問題，協(xié)助運維人員實施線路檢修工作[8]。

4.4 提高設(shè)備運行效率

對于當(dāng)前的智能電網(wǎng)而言，已經(jīng)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息的實時采集、計算以及判斷分析。在這些模式下，一旦監(jiān)測到電網(wǎng)線路存在故障問題，系統(tǒng)便會自動啟動遠程修正、監(jiān)控保護定值以及電網(wǎng)保護等多項功能。如果無法通過系統(tǒng)自俞功能消除故障，還可以針對故障位置進行精準(zhǔn)定位，并且將故障信息信息提供給配電線路運維人員，以便于盡快展開故障搶修工作，使故障搶修效率獲得大幅提升，使智能電網(wǎng)運行質(zhì)量獲得有效保障。

5.智能電網(wǎng)中繼電保護技術(shù)的實際應(yīng)用

5.1 超高壓交直流電混輸技術(shù)

伴隨著我國用電需求量的大幅增加，加快了智能電網(wǎng)的普及速度，凸顯出電網(wǎng)繼電保護技術(shù)的重要價值，這無疑為超聲高壓交直流混輸技術(shù)應(yīng)用提供了機遇。比如當(dāng)智能電網(wǎng)出現(xiàn)故障時，通過應(yīng)用超高壓交直流混輸技術(shù)，可以使繼電保護系統(tǒng)當(dāng)中的互感器發(fā)揮出強大的作用功能。但是，由于智能電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)具有較強的復(fù)雜性，有必要將諧波作用繼電保護的一項重要依據(jù)，針對系統(tǒng)當(dāng)前的正常運行狀態(tài)進行有效判斷。幫助相關(guān)工作人員及時了解智能電網(wǎng)的運行狀態(tài)，賦予智能電網(wǎng)更高的安全可靠性[9]。

5.2 智能傳感技術(shù)

通過智能傳感技術(shù)的運用，可以最大限度提高繼電保護系統(tǒng)的信息采集功能，并且使系統(tǒng)呈現(xiàn)出更高的便捷程度，需要針對繼電保護系統(tǒng)的運行性能進行確認，確保其作用價值的有效發(fā)揮。以變壓器為例，可以針對振動傳感器、溫度、傳感器與流量傳感器的應(yīng)用裝置進行實時動態(tài)監(jiān)測，充分發(fā)揮出傳感器的監(jiān)測功能價值與控制作用，確保繼電保護作用的有效發(fā)揮。同時，通過傳感器對智能傳感器進行監(jiān)測，使相關(guān)數(shù)據(jù)得到實時監(jiān)測，及時掌握相關(guān)設(shè)備的運行情況。在此基礎(chǔ)上，采取有效措施避免外部環(huán)境對設(shè)備及系統(tǒng)運行情況的干擾，并且為其他相關(guān)儀器提供必要的保護與支持。由于智能傳感技術(shù)本身具備較訓(xùn)的效率，所以在收集繼電保護相關(guān)數(shù)據(jù)信息方面，發(fā)揮非常重要的作用與價值。

5.3 廣域保護技術(shù)

傳統(tǒng)的繼電保護系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集工作主要憑借單端量或雙端量這2種模式來完成。但是，不論單端量模式還是雙端量模式，在數(shù)據(jù)信息集采的過程中都存在較大的局限性，甚至導(dǎo)致傳統(tǒng)繼電保護系統(tǒng)無法適應(yīng)智能電網(wǎng)的運行需求。而對于新型繼電保護系統(tǒng)的廣域保護技術(shù)而言，首先以電網(wǎng)的子集作為數(shù)據(jù)分析和處理最小單位。其次在整個電網(wǎng)域的范圍內(nèi)，可以同時針對多個子集信息進行數(shù)據(jù)匯總與分析。這樣一來，確保可以針對電網(wǎng)故障位置及其原因進行準(zhǔn)確判斷，并且有針對性地提出解決問題的方法與途徑。廣域保護技術(shù)最大的優(yōu)勢在于可以針對整個智能電網(wǎng)系統(tǒng)進行安全自動控制。比如針對故障進行自動處理以及自動復(fù)位，繼電保護裝置具備較強的適應(yīng)能力和工作效率，使智能電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性得到有效保障[10]。

5.4 保護系統(tǒng)重構(gòu)技術(shù)

通過運用此項技術(shù)，可以針對電網(wǎng)系統(tǒng)進行在線配置與重組，呈現(xiàn)更加科學(xué)合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，并且使繼電保護功能得到優(yōu)化，使其具備更強的適應(yīng)能力。重構(gòu)技術(shù)具有較高的靈活適應(yīng)性，當(dāng)其針對繼電保護定值進行調(diào)整時，能夠適應(yīng)不同電網(wǎng)的運行需求，并且針對繼電保護裝置進行實時動態(tài)監(jiān)測與故障診斷。一旦檢測到繼電保護裝置存在故障或者相關(guān)隱患問題時，還可以自動搜索能夠替代故障問題的保護裝置或系統(tǒng)，使故障問題得到快速修復(fù)，以免對智能電網(wǎng)正常運行造成不良影響。

5.5 通信技術(shù)

基于智能電網(wǎng)的雙向通信功能，繼電保護系統(tǒng)的實時監(jiān)測和校正功能才能得以實現(xiàn)。比如當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)故障時，通過通信技術(shù)實現(xiàn)自動復(fù)位。并且借助于通信技術(shù)，可以實現(xiàn)絕大多數(shù)智能電子設(shè)備之間的通信，這也是繼電保護器實現(xiàn)監(jiān)測功能的必要條件。通信技術(shù)可以雷傲繼電保護系統(tǒng)發(fā)揮出無功補償、潮流分配等功能作用，避免智能電網(wǎng)出現(xiàn)大面積停電故障。

5.6 參考量測技術(shù)

此項技術(shù)是將系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)進行整合，并且生成相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，再將數(shù)據(jù)信息傳遞到智能電網(wǎng)的各個方位，發(fā)揮應(yīng)有的價值。此項技術(shù)可以為繼電保護系統(tǒng)和電網(wǎng)運維人員提供大量有效的數(shù)據(jù)信息，如電能質(zhì)量、相位關(guān)系、變壓器及線路負荷、故障位置、故障原因、停電確認、設(shè)備健康狀況等，協(xié)助電網(wǎng)運維人員更及時、更精準(zhǔn)地開展線路及設(shè)備檢修保養(yǎng)工作。另外，將相關(guān)數(shù)據(jù)錄入計算機程序當(dāng)中，在廣域管理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的作用控制之下，可以在多個電力系統(tǒng)之間進行信息互通，使繼電保護系統(tǒng)的作用價值得到更大限度的發(fā)揮。

5.7 決策支持技術(shù)

智能繼電保持系統(tǒng)具有較強的控制技術(shù)，使繼電保護系統(tǒng)運行狀態(tài)得到有效的分析、判斷與預(yù)測。針對故障部位，第一時間作出隔離、切除等決策，使智能配電線路得到有效保護。另外，還可以第一時間連接專家系統(tǒng)，在專家系統(tǒng)所能控制的范圍之內(nèi)進行遠程控制，使故障問題得到快速處理，使智能電網(wǎng)故障得以自愈。

6.結(jié)語

隨著我國智能電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模的不斷擴大，需要一套先進科學(xué)的繼電保護技術(shù)與之相匹配，使智能電網(wǎng)呈現(xiàn)出更高的安全穩(wěn)定性。對此，需要給傳統(tǒng)的繼續(xù)保護技術(shù)提供巨大挑戰(zhàn)，但也帶動了各項新技術(shù)的生成與運用。在今后的智能電網(wǎng)發(fā)展中，繼電保護技術(shù)將發(fā)揮出更加強大的作用與優(yōu)勢，促進智能電網(wǎng)安全穩(wěn)定性以及智能化水平的全面提升。