智能电网框架下的继电保护技术应用探索

田杨裔

摘 要：在我国，虽然智能电网建设仍处于起步阶段，但随着国家用电量需求的持续增大，智能电网技术也得到了快速的发展推动和广泛应用。文章在当前常规电网继电保护的运行特性基础上，总结并提炼了智能电网框架下继电保护运行技术的新特性，基于未来智能电网运行需求角度和我国新推出的坚强智能电网计划，探索了关于继电保护技术及其相关的动态整定软件目标功能的新应用。

关键词：智能电网；继电保护；智能传感器；动态整定软件

中图分类号：TM774 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）11-0039-02

智能电网模式的普及应用改变了我国电网的基本结构和功能特性，它让传统电网系统朝着综合功能性配置能源、产业信息多元网络化的方向持续发展。所以为了保障智能电网的安全稳定运行，一定要以不断强化继电保护技术，提升智能电网系统的保障性为基本原则。

1 智能电网框架分析

1.1 智能电网框架概述

进入21世纪以后，世界上大部分国家都已经开始结合自身国情，在传统电网技术基础上建立了基于智能化技术的电网系统，实现了对电力控制的高效化。而由于各国之间自身条件的差异，智能电网的框架构建对于不同国家的定义也是不同的，这其中较有共性的观点就是通过现有的信息化手段，利用电力能源开发、发电转换、输配电、供售电以及用户用电实现一个全流程、全范围的统一管理系统，也包括精确供电、互补供电、智能交流、安全供电和提升电能利用率、降低智能电网损耗等技术环节，所以这种技术性、应用性和范围指向性都较为复杂的电网框架就构成了如今的智能电网系统。

1.2 智能电网系统的七大特性

2014年，美国能源局针对现代智能电网作出了研究性报告，以总结美国国内电网及电力产业正在经历的巨大变革，这其中就总结了智能电网的七大特征：

①智能电网照比传统电网拥有一定的自愈性，即自我修复能力。

②它激发了用户去主动参与到电网的运作当中，具有很强的激励性质。

③安全防御性能高。

④可以为用户提供比传统电网更高质量的电能。

⑤具有多种类型发电与蓄电形式，提高了对新能源发电的包容性。

⑥可以为电力市场提供更多机会和活力。

⑦可以最大限度的优化电力设备的高效稳定运行，而且也能根据国家电力的一些规范标准进行电网运行损耗和费用的降低。

在我国，国家电网将智能电网的未来发展定义为“坚强智能电网，充分利用信息科技化。”所以在对一些特高压电网、骨干网乃至各级电网的协调管理与技术发展方面也做到了全部以智能电网框架为基础，以信息技术平台为支撑的未来国家电网发展趋势，形成了电能电力流、互联信息流、多类型客户业务流三位一体化高度融合的现代电网体系[1]。

1.3 中国坚强智能电网

在中国国家电网“2009特高压输电技术国际会议” 上，国家电网公司提出了“坚强智能电网”的长期发展计划，它的核心技术就是智能传感技术与动态整定软件，希望通过新时代信息化技术与网络系统的数据快速高效收集、整合、分析和挖掘，达到对国家电力系统的全面优化管理。

坚强智能电网的主要技术包括了可以对智能电网系统进行全自动化有效控制和观测的智能感应技术，它其中就涵盖了智能感应器、无线感应器、光纤感应器等等，它作为坚强智能电网的重要网络支撑技术而存在；广域测量技术则借助了GPS（全球定位技术）、PMU（同步相量测量技术）和GIS（地理信息系统）进行高精度脉冲、同步时标和控制电压，其中PMU的同步相量测量能使电流与电压信号达到微秒级别的同步精度，实现对电能的高精度化测控；而信息与通信技术则是凭借智能设备与控制决策来进行高速通信，确保为智能电网提供即插即用的技术保障。总体来说，坚强智能电网所提供的功能服务已经涵盖了我国智能电网領域的各个层面，并满足了电力系统从发电、输电、变电、配电到用电各个环节的保护及管理应用技术需求。

2 基于智能传感器装置性能的继电保护技术应用

智能传感器装置是我国坚强智能网络中的重要技术系统，它可以为智能电网的继电保护提供多方信息，对继电保护作用的发挥起到了至关重要的作用。如图1所示。

图1所展示的是电流变压器的一、二次电压电流，基于智能传感技术在变压器的一、二次侧装配了智能传感器，安装目的是为了实现对变压器的即时继电保护功能，同时也能够对变压器进行实时的数据监控与测量，所以基于智能传感器中的继电保护就轻松获取相关信息，达到对继电保护技术作用的最大限度发挥，见表1。

如表1，在对变压器进行一次侧、二次侧的智能振动传感器安装设置时，也要考虑由于外部接线与室外运行环境所造成的局部振动影响，所以需要对这些外界因素进行综合性考虑，确保变压器本身的振动传感器不会发生较大振动，同时避免由于恶劣环境所造成的振动传感器越限报警的情况发生。在一般环境下，智能振动传感器会在变压器等设备发生继电保护故障时发出警报声。而在温度和湿度信息方面，则利用到了复数个传感器对温湿度数据实现实时分析和处理。比如说变压器可能由于位置、时间和负荷的不同而出现不同的温度和湿度。智能温度及湿度传感器所采用的是人工智能的专家分析系统，它会将过往的温湿度数据提取出与实时监测到的数据进行对比分析，最终为变压器提供合理的继电保护调试。而如果电力设备出现局部放电或者漏油等状况，通常情况下都会产生气体，这时液面传感器和流量触感器就可以通过判断气体、液体流量及油面的变化来对比数据，并作出正确的保护性选择[2]。

3 基于智能传感器装置性能的继电保护动态整定软 件目标功能应用

坚强智能电网的另一个显著优势就是充分应用了现有的通信量测技术，比如在智能电网系统的继电保护定值整定应用方面就采用了动态整定软件的目标功能，它降低了供电中断可能带来的电能质量扰动，为智能电网框架下的继电保护提供了更高级的技术应用。

3.1 在拓扑变化的保护定值动态判断调整

在对电力设备系统进行检修时，就会由于元件停止工作而出现解环合环现象，使系统的拓扑结构发生变化。所以要针对该变化进行系统运行规定与元件参数的改变，提升对系统元件校验快速保护的灵敏度。比如说对工频变化量的启动值保护等等。而在临时性线路跨接施工过程中，则要通过拓扑变化的保护定值动态来重新判断和调整拓扑元件的新参数，在进行快速保护灵敏度校验之后，再根据工期长短来确定继电后备保护、配合计算和分析数据。

3.2 自愈性自适应准则的应用

也可以通过对继电保护定值方案的编制，同时借助N-X原则来控制电网系统的局部停役系统元件，确保继电保护定值的校验计算与快速整定。这也是利用动态整定软件提升系统定值适应性与健壮性的主要手段，它实现了对电力事故的预估性和适应能力，也是对智能电网自适应原则的最直观体现。在某些局部地区由于存在多种继电保护切换方式，所以也可以为它们设立具有相关类型元件的继电保护定值，建设常用继电保护方式定值区，确保该区域能够在遇到问题时以最快捷便利的原则切换适应于当时情况的继电保护方式，让智能电网拥有自主管理性能。这种对继电保护装置的多重化配置和对高科技通讯技术的利用，也迎合了智能电网继电保护系统的自愈性原则[3]。

4 结 语

总体而言，智能电网的建设已经与时俱进的引入了大量的新能源和新技术，基本实现了以柔性交流输电、动态软件整定和智能传感设备来控制电网设备，调试和检测继电保护的新型技术。正是在这些技术的支持下，基于智能电网框架的继电保护才拥有了更广阔的发展空间，确保了智能电网能力的高效率发挥，直接提升了国家电网运行的安全稳定性和社会经济效益。

参考文献：

[1] 李锋，谢俊，兰金波，等.智能变电站继电保护配置的展望和探讨[J].电力 自动化设备，2012，（2）.

[2] 王向东，吴立志.浅析智能电网框架下的继电保护技术[J].机电信息，2011，（18）.

[3] 王栋.智能高压电网继电保护动态整定技术研究[D].北京：华北电力大 学，2011.