智能电网环境下广域继电保护的研究

苏海金

摘要：随着智能电网的建设，继电保护技术将拥有很大的发展空间，本文作者结合多年来的工作经验，指出了智能电网建设给继电保护带来的机遇，阐述了继电保护重点研究的内容，并就其中的继电保护的广域保护问题展开重点研究，具有一定的参考意义。

关键词：智能电网；继电保护；广域保护

智能电网的建设是电力系统的一次重要变革，是未来电网发展方向。智能电网新技术的发展不但影响了我国电力系统运行的各个环节，同时也给继电保护的发展提供了广阔的空间。相关人员应该准确掌握继电保护重点研究内容，利用智能电网提供的信息系统，更好的使用继电保护系统，使继电保护技术适应电网需要逐步向智能化发展，跟进电网建设步伐，为智能电网建设与发展保驾护航，提升智能电网运行稳定性和可靠性。

1 智能电网建设给继电保护工作带来机遇

近年来，新型继电保护的发展中，都是以智能电网为基础的。在信息采集领域，我国对动态监测系统的构建始于1996年，该系统可以实现实时信息检测。至今为止，PMU即同步相量测量单元已经在我国多数220kV变电站中进行安装，而同时，也成为我国500kV变电站的重要组成部分。在这种情况下，现阶段我国已经形成了拥有一定规模的WMAS即广域测量系统。在在线同步测量广域电网的过程中，可以对WAMS/PMU进行充分的应用，而在更新数据的过程中，时间也大大缩减，能够在几十毫秒内完成，这样一来，就为继电保护功能信息同步的实现奠定了良好的基础。

从信息通信角度来看，现阶段，我国500kV及以上电网在运行中，都产生了高达100%的光纤覆盖率，而99.2%是220kV电网的覆盖率，93%是110kV电网的覆盖率。由此可见，我国整体电网在运行过程中，主要介质已经成为了光纤，而电力通信专网也能够凸显出分层分级自愈环网这一主要特征。

2 继电保护重点研究内容

2.1 单元件保护

首先，在发电机保护中，必須增加对内部短路的关注，尤其是匝间短路保护问题。因此必须精确化处理整定计算、保护方案设计以及灵敏度校验等内容；根据机组实际运行过程中的承受能力来判据反时限过流、后备保护中的过激磁等保护；促使可靠性在定子、转子一点接地中得以体现；通过有效配合得以在失磁、失步保护中实现，同时还深入研究了超大容量机组保护运行的特殊性等。

其次，在变压器保护领域，我国部分专家仍然将研究的重点放在了励磁涌流识别方面，由于随机性、多样性以及非线性等是励磁涌流的关键特征，因此现阶段在制订相关解决方案的过程中，始终存在一定缺陷，分析计算变压器内部故障以及保护新原理等始终是变压器保护领域的研究重点。

再次，在交流线路保护领域，由于高阻接地很容易影响距离保护，导致短路再次在系统振荡中产生时，系统无法进行有效应对，因此产生了较低的躲避负荷的能力；在对同杆并架双回线进行应用的过程中，由于电气量范围的约束和跨线故障的产生，导致较大的误差产生于故障测距和选相中。

最后，在直流线路保护领域，行波保护是主保护，在对其进行使用的过程中，始终受到故障产生行波信号的不确定性影响，包括母线接线方式和波速等影响因素，同时其还会受到过渡电阻、采样率限制以及动态时延等约束。

2.2 广域保护

近年来，为了适应智能电网的发展需求，我国加大了继电保护研究力度，广域保护得以产生。在广域保护中，信息通信平台中可以有效融入多点多类型信息，同时信息具有较强的实时性。这一方式的产生，极大地转变了传统继电保护的配置模式，动作性能在继电保护中得以有效提升。

3 智能电网建设下继电保护的广域保护研究

3.1 广域保护内涵

通常情况下，单端量和双端量是继电保护所使用的信息形式，产生这一现象的主要原因同软硬件技术水平低具有紧密的联系，而信息使用过程中，被保护设备自身的信息被作为信息主要来源。近年来，我国在积极加强电网建设的过程中，其运行的环境呈现出越来越复杂的特点，较少的信息存在于传统保护原理中，在对故障进行分析的过程中，通常只能够从单一的角度出发。与此同时，智能电网在建设过程中，已经构建了一个有效的平台，为多信息化继电保护的实现提供了可能，在这种情况下，继电保护发展中，广域保护成为重点发展方向。

广域保护在实施过程中，可以对多类型、多点信息进行融合，这些信息同故障都具有紧密的联系，在综合判断信息的基础上，有助于各种功能的实现，包括跳闸策略制订、保护动作特性调整等。由此可见，在对广域保护进行应用的过程中可以从更加全面地角度对故障进行检测，从而有助于保护措施同系统运行方式变化进行适应，使保护对定值的依赖降低，确保保护动作的速度得以有效提升。

3.2 广域后备保护的构成模式

3.2.1 广域集中式

系统内部的某一个中心站是设置决策主机的主要位置，其运行过程中，能够对区域电网整体进行覆盖，为数十个厂站甚至更多厂站运行提供便利。同时，在该模式中，基本单元被设置为被保护设备，在判断故障的过程中，主要的方式是将所有信息进行直接集中处理。在对该模式进行应用的过程中，能够实现较大规模的信息集中，因此可以做到更加全面地对故障角度进行检测，更重要的是，在该模式中，要求保护主机能够拥有较高的处理能力以及安全性。

3.2.2 IED分布式

IED分布式结构模式下，IED元件存在于被保护设备中，这成为该模式的决策基本单元，本地信息的采集由IED负责，而保护功能的实现，需要IED充分展开信息交互工作。IED分布式模式在使用的过程中，拥有灵活的保护构成方式和较强的适应能力，在实施保护功能的过程中，不需要过度依赖单一决策元件，这是该模式使用中的优势。但是也具有一定缺陷，如在实现信息交互的过程中，必须对大量的信息进行处理，同时需要对复杂的保护配置进行应用，因此必须在良好的通信条件下才能够投入使用。

3.2.3 站域集中与区域分布相配合的模式

该模式在实际运行的过程中，能够实现对区域和站域的双重保护。在站域保护中，可以促使后备保护功能在站内元件中得以充分的体现，站域主机被设置于每一个厂站中，实际运行中，能够对该站不同元件的信息进行集中，而在对分布式系统进行构建的过程中，需要将各站视为区域保护子站，并进行有效连接；在处理站间联络线故障的过程中，充分发挥区域保护的功能，故障的判断需要建立在站域主机交互信息的基础上，并且可以将远后备功能提供给站内元件。

站域集中与区域分布相配合的模式同广域集中式相比，对主站安全性及运算能力要求不高，同时拥有较短的通信延时和较高的交互信息相关度；而该模式相比于IED分布式，呈现出相对简单的故障判断和信息交互机制，在识别故障的过程中，不需要进行较多的工作重复，对于推动后备保护实现简单化配置具有重要意义。

4 结束语

总之，继电保护是电网安全稳定运行的重要保障，在智能电网建设的影响下，传统继电保护显然无法满足现代化智能电网的稳定运行需求。为了保证电网更好更稳定的运行，在今后智能电网继电保护运行中，仍需加强继电保护方式研究，不断的去改进和更新，以不断的在继电保护系统中融入新技术，从而实现智能电网中继电保护性能的进一步优化，充分发挥继电保护在智能电网中的作用，保障智能电网的安全运行和稳定发展，促进我国电网的发展。

参考文献：

[1]陈普.智能电网环境下的短期负荷预测研究及实现[D].华北电力大学，2012（3）

[2]梁倩倩.浅析智能电网中的继电保护[J].山西电力，2015：90-93.