对智能电网环境下继电保护技术的分析

刁昱

摘要：随着智能电网建设的发展，给传统电力系统继电保护带来了新的挑战，继电保护是保障电力系统安全稳定运行的重要手段，所以对智能电网环境下继电保护的研究具有一定的现实意义，文章阐述了继电保护为适应智能电网需要发生的相关变化，在分析智能电网环境下继电保护构成的基础上，对目前继电保护的研究现状进行探讨，为相关研究和电力工作者提供借鉴。

关键词：智能电网；继电保护

引言

智能电网由于具有自愈性、安全性、经济性，在世界范围内得到了广泛的推广和应用，它的独特优点还体现在交互性、兼容性、高效性、稳定性等方面。随着电力技术的不断发展，我国已经开始智能化变电站建设，随着电力市场的改革深入，电力环境日益发生着各种变化。电力系统继电保护主要是研究电力系统在发生故障和危及安全运行的异常工况时，能够通过自动化措施快速地、有选择性地做出反事故对策，是保障电网安全运行最基本、最有效、最重要的技术手段。电力系统继电保护的功能和作用随着电力系统对其要求的提高而发展，其继电保护技术随着相关学科的技术发展而变化。而继电保护能否完全满足智能电网发展的要求，高可靠性地完成保护任务，涉及一系列的技术环节。文章着重阐述了继电保护为适应智能电网需要发生的相关变化，分析智能电网环境下继电保护构成的基础上，探讨目前智能电网条件下继电保护研究的新进展。

1 智能电网环境下继电保护的重要意义

我国人口基数较大，且总体数量在上升当中，电力用户数量也在不断增加。同时，城市化发展速度越来越快，城市用电需求急剧增加，这样一来，电力企业面临的供电压力也就空前巨大。为缓解供电网络的巨大压力，提升电网运行效率，电力企业着力于智能电网的开发应用，已经取得了较大突破。

然而，智能电网同样存在故障和失效问题，通过继电保护技术这一有效防御手段的保障，才能确保电网运行的安全性和稳定性。继电保护技术会在电网发生故障时自动进行故障设备切除，并向相关工作人员发出报警信息，以提醒其尽快发现并解决故障，恢复智能电网的正常运行。继电保护极大提升了智能电网的运行安全，使得用户用电需求得到保障，电力企业也能最大限度避免巨大经济损失。

2 智能电网系统中继电保护的基本构成

继电保护向保护、控制、测量和数据通信一体化发展，它是实现电力网络及相关设备监测、保护的重要技术，计算机化、网络化、智能化是未来该领域的长期发展趋势。智能电网的分布式发电、交互式供电对继电保护提出了要求。

第一，对保护装置而言，保护功能一方面需要相关联的其他设备的运行信息，另一方面还需要保护对象的运行信息。能够快速隔离故障、自我恢复，避免大面积停电状况的发生，但前提是在保证故障的准确、实时识别的基础之上，同时还要保证在没有人工干预的情况下。所以智能电网继电保护装置保护动作不一定只跳本保护对象，也有可能只发连跳命令跳开其他关联节点，不跳开本保护对象，更有可能在跳本保护对象时还需发连跳命令跳开其他关联节点。

第二，各行各业的日益普及也为探索新的保护原理提供了条件，通信和信息技术的长足发展，数字化技术及应用得到广泛发展，智能电网中可对日常运行状况进行实时监控。主要是利用传感器对发电、输电、配电、供电等关键设备的监控来完成的。利用这些信息可对运行状况进行监测，把获得的数据通过网络系统进行收集、整合和分析，实现对保护功能和保护定值的远程动态监控和修正。

3 智能电网环境下的继电保护技术探析

3.1 广域保护技术

所谓广域继电保护技术，指的是以子域作为分析单位，对子域内继电保护信息进行有效采集，并对其进行域内和域外的综合判定。广域保护技术的主要优势在于其能实现自动化控制，在确保智能电网运行安全性上有着巨大优势。同时，广域继电保护技术极大加快了保护动作实施时间，且显著提升了其与电网的保护配合，使得继电保护效率大大提升。其较强的自适应判断能力和保护能力，使得其在电网诊断和恢复上更加智能和高效。

3.2 保护重构技术

保护重构技术的主要作用是对继电保护系统进行在线配置和重组，确保其与电网结构相符合，大大优化了继电保护效果。同时，保护重构技术能够对继电保护系统元件进行实时监测和诊断，及时发现存在的隐性问题和故障，并在发现失灵故障后自动进行替代，以恢复继电保护系统的运行，达到自我发现和自愈功能。这样一来，有效避免了继电保护故障问题导致智能电网故障，大大提高了智能电网运行的稳定性。

3.3 智能传感技术

智能电网系统的构建是对基于信息技术的智能化技术和智能化设备的充分运用，智能化设备可对电网系统中的各个环节单元进行实时的智能控制，其中传感技术就是一项重要的应用体现，智能传感技术可实时采集电网系统中各运行单元的运行数据，并通过智能分析系统进行完整的信息数据分析，进而完成对整个电网系统的状态分析。通过数据分析结果对电网系统提供技术维修服务，从根本上提升继电保护装置的运行保护功能。

4 智能电网环境下继电保护的相应变化

智能电网与传统电力系统产生了本质的差别，主要是由于信息化和数字化的不同特征造成的，智能电网应用，使得电能传输某些特点也发生了较大的改变，所以为了与智能电网的发展相适应，在电力系统继电保护方面也需要发生相应变化。

4.1 安全自动装置性能的提高

为电力系统防御和紧急控制提供了广域信息的是先进的相量测量（PMU）和广域测量技术（WAMS），可以利用其已建成的网络来进行安全自动装置性能的提高以及对故障敏感性不强的设备保护，从而使得大停電等恶性事故的发生得以避免，同时现有保护和安全自动装置的延时整定原则得以改变。

4.2 继电保护功能的发展

随着单个电力元件容量的增加，减少元件故障率越来越重要，目前的继电保护性能再优越也不能减少故障的发生。内部故障的发生往往是多种因素积累、绝缘性能下降造成的，对于一些集中参数的元件如变压器、发电机等，继电保护预保护功能的发展，能够使事故的发生减少，这样很可能满足智能电网的新要求，做到预警、保护为一体，提高防护的功能。

5 智能电网条件下继电保护新进展

5.1 数字化

当前智能电网系统中继电保护技术加快了数字化发展进程，特别是在数据测量接口和光纤电网信息传输方面数据化程度不断提升，利用电子式互感器与数据测量接口之间有效结合，全面提升了继电保护系统测量数字化的水平。而且利用光纤电网来实现数据信息的传输，全面提升数据信息传输的质量和传输的速度。

5.2 网络化

随着我国数字化变电站的不断扩建以及普及应用，继电保护在智能电网背景下的发展也体现出网络化的特色，有了明显的进步。进步与变革主要通过以下几个方面表现出来：① 信息被共享。变电站的网络化使继电保护信息共享成为可能，变电站中全部的机械设备都是互相连通的，变电站的网络化加强各种设备之间的联系，这也在无形中加大了继电保护的范畴。 ② 信息传遞方面的快捷程度有所提高，其准确性也有了进一步的加强，有了网络背景的支撑，继电保护人员能够利用数字接口将继电保护信息准确且及时的进行传输，智能电网也被全面监控起来，进而，电网在运行过程中，其效率有了提高，准确性也有了保障。

5.3 广域化

近年来，广域保护早已是继电保护技术中备受关注的话题。在传统继电保护中，采集信息的方式是通过单端量与双端量来完成，在现在的广域保护中，信息采集的方式更为广泛，多点以及各种不同类型的信息均可采集，完成控制继电保护的工作，并最终在告警或者跳闸方面起到关键性的作用。广域保护的模式有集中模式，以及分布模式，再就是有一种将两者相互结合的站域集中与分布模式。广域保护能够将故障无遗漏的检测出来，并且其适应性较强，面对不断改变的电力系统运行方式，它能够随时应对，避免了继电保护装置过于依赖保护整定值，也使系统抗震荡与抗超负荷的能力得到了提升。

5.4 整定自动化

传统电网中继电保护装置所保护的范围局限性较强，保护的内容仅限被保护的线路，最为重要的保护整定值的准确性也得不到保证，这使继电保护不能适应当前的需求。智能电网中的继电保护刚好克服了传统继电保护的缺陷，它将整个电力系统内被保护的线路和相关设备紧密相连，不仅保护了线路，还保护了设备，实现了保护的分布协同，继电保护因而增加了其保护的范围，保护工作更加及时准确。

5.5 采纳新技术、新原理

近年来，新能源的出现以及对新能源的有效利用对我国的电网系统也带来了诸多方面的挑战。新能源接入配电网后，对电网系统的安全运行情况造成一定的影响。在这种情况下，将会实现以电子控制技术为基础的电能传输，所以说，对新技术和新原理的应用将会是未来主要的发展趋势。

6 结束语

继电保护装置在智能电网系统建设和发展过程中发挥着不可或缺的重要作用，有效的保障了智能电网系统正常、安全的运行，因此需要针对继电保护技术进行深入分析，并加快推动继电保护技术数字化、网络化、整定自动化的发展步伐，加快对继电保护技术和原理的更新，全面提高继电保护技术的水平，为智能电网系统安全、稳定的运行提供重要的保护。

参考文献

[1]黄兴平.智能电网环境下的继电保护技术[J].科技与创新，2016（15）：156.