現代化電網建設 繼電保護技術不可或缺

 隨著社會的發展，人民生活水平的不斷提高，社會對電力的依賴程度越來越大。為適應大電網發展的需要，相繼出現各種新能源發電，新能源的接入使電網結構日益復雜。我國電網現在向智能化電網一步步發展，從而保證對新能源的充分配置與利用。確保智能電網安全穩定運行便對電力系統繼電保護技術和管理水平提出了更高的要求。在電網的安全、穩定運行中，繼電保護所起到的作用是不言而喻的。因此，不斷提高繼電保護人員素質和繼電保護技術及其裝置運行水平是電力企業的一項重要工作。

智能電網作為當今世界電力系統發展變革的最新動向，已經由最初模糊的概念到了具體實施階段，隨著我國提出“堅強智能電網”的概念，我國已經開始現代化、智能化變電站建設試點的研究，由于電力市場的深入改革，電網環境日益變化更新，智能電網將改變傳統電力系統的形態，數字化變電技術、電子式互感器、廣域測量技術、交直流靈活輸電及控制技術將一步步實施，而這些技術都影響著繼電保護對智能電網的作用，所以智能電網環境下繼電保護技術與原理升級勢在必行。

一、我國智能電網建設面臨的問題

1、遠距離、交直流混合、超/特高壓輸電構成的大電網

我國能源與負荷呈逆向分布，煤炭、水力和風能等資源主要分布在西部和北部地區，而用電負荷集中在中、東部地區和南部沿海地區，中間相隔上千公里，從客觀上決定了需要采取遠距離、交直流混合、超/特高壓的輸電方式實現能源資源的優化配置。電力系統越龐大，事故發生概率越高，且大型互聯電力系統在增強輸電能力的同時也激生了由局部擾動衍生為全局故障的潛在威脅，數次大停電事故證明了這一個威脅的高發性。

2、波動性新能源電力以規模化接入電網為主要利用方式

新能源發電的目的是優化能源供應結構，減少電力系統對一次化石能源的消耗。新能源電力具有間歇性、隨機性和可調度性差的特點，在電網接納能力不足的情況下，會給電力系統的安全穩定造成威脅。新能源電力并網時，線路中的潮流會發生較大變化，進而影響電網有功和無功功率的分布，增加了系統控制難度。所采用的逆變設備和大量的電力電子設備會產生一定的諧波分量和直流分量，接入系統后會影響電能質量，還可能導致保護和自動裝置誤動作。再是新能源電力波動性大、難以穩定輸出，如果缺少足夠的就地互補電源，則會出現以下問題：已建成的新能源裝機無法充分并網，風電棄風現象嚴重;新能源接入后為了達到電力供需平衡，燃煤機組需要頻繁調整出力，運行工況變化大，造成設備老化加快和發電煤耗增加;此外新能源電力并網造成的系統調峰容量下降還會降低電網安全裕度。

4、配電網發展相對滯后，缺少需求側對電網的支持響應能力

配電網直接面向用戶，是保證供電質量、提高運行效率的關鍵環節。建設智能配用電系統，加強電網與用戶的雙向互動，調動用戶積極性，能夠有效提升發輸電效率，降低電力投資，節約社會資源。例如通過開展用電激勵機制，使電動車采用白天行駛、夜間充電的運行方式，有利于電網的峰谷平衡，改善電網負荷特性，減少為維持電網低負荷運轉而產生的調峰費用。且大量分布式電源接入后，配電網應該具有滿足用戶向電網反向送電的能力，為了應對配電網由單電源模式向多電源模式的轉變，配網保護及控制技術也要進行相應調整。

二、智能電網環境下繼電保護的應用

智能電網環境中，繼電保護的作用是首當其沖的，智能電網的供電方式對繼電保護提出了更高標準的要求，因為智能電網中通過傳感器對發電、配電、供電、輸電等關鍵設備的運行狀況進行實時監控。

智能電網的各種特征也同時要求著繼電保護裝置技術方面的升級，本章對此進行了下述幾方面分析：

1、數字化

隨著智能電網的改善及建設，智能化儀器及設備不斷的推廣，并且越來越偏向于數字化，主要體現在電子互感器與各種數字接口實現的測量手段的數字化，其次是光纖網絡實現的信息傳輸數字化，電子互感器消除了傳統的測量儀的測量誤差，在繼電保護的未來發展中，主要的工作重心就是利用數字化的傳感器提升對繼電的保護。

2、網絡化

在智能電網信息化、自動化的同時，傳統的繼電保護操作人員的工作方式、信息共享、網絡平臺的建立將會受到智能電網的影響促使繼電保護系統網絡化。網絡化對繼電的保護主要表現在信息的獲取和發送，網絡化給繼電保護帶來了安全，使得網絡是實現了共享式，這樣信息的獲取與發送使電網運行實現高效化，把突變站的所有設備的信息都緊密聯系在一起。信息傳輸的網絡化使得控制信號更加及時準確的傳遞于整個系統中。

3、自動整定技術

自動適應保護的思想在繼電保護技術領域中已被廣泛應用，傳統的自適應保護只能根據被保護線路的運行情況對定值進行調整，不能利用全面信息實時準確的判斷運行方式來調定值。智能電網的繼電保護把整個電力系統中的相關設備有機結合在一起，實現對系統的分布保護，大大增大了繼電保護的精確度和安全性。

三、繼電保護重點內容

1、發電機保護

發電機保護方面，需要重點關注內部短路，特別是匝間短路保護，在保護方案設計、整定計算、靈敏度校驗等方面需要進一步的精確化;后備保護中的過激磁、反時限過流等保護的判據需要與實際機組的承受能力相匹配;定、轉子一點接地保護的可靠性;失磁、失步保護與電網保護的有效配合以及超大容量機組保護運行的特殊性等方面也有待深入研究。

2、變壓器保護

變壓器保護方面，勵磁涌流識別仍然是關注的焦點，因勵磁涌流所存在的非線性、隨機性、混淆性以及多樣性特征，使得目前解決方案并非完美無缺，變壓器內部故障分析計算和保護新原理仍是研究的重點。

2、交流線路保護

交流線路保護方面，距離保護易受高阻接地影響，系統振蕩中再發生短路時應對不足，躲過負荷能力較弱;應用于同桿并架雙回線時，受所利用電氣量范圍的限制以及跨線故障和零序互感等因素影響，存在選相失敗和故障測距誤差大的問題。

3、直流線路保護

直流線路保護方面，作為主保護的行波保護應用時仍然存在著受故障產生行波信號的不確定性(故障初始角、波速以及母線接線方式的影響)、線路兩端非線性元件的動態時延、采樣率限制以及過渡電阻影響等問題的制約。

結束語

智能電網的建設是電力系統的一次重要變革，是未來電網發展方向。在智能電網環境中，新一代的繼電保護裝置提高了裝置的性能，為信息的傳輸提供了便利的條件，智能電網推動了繼電保護的發展，使繼電保護向著網絡化、信息化和通信一體化發展。繼電保護的傳統技術在智能電網壞境下有明顯的不足，還有許多問題需要改善，但是經過專業技術人員的不斷探索與創新繼電保護技術將適應電網需要逐步向智能化發展，跟進電網建設步伐，為智能電網建設與發展保駕護航。

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