智能电网下的继电保护关键问题研究

万博文

摘 要：在分析智能电网下继电保护的基础上，主要指出了智能电网下继电保护的的特点，智能电网对继电保护的影响，导致新型继电保护与传统继电保护的差异，并研究了一系列新型继电保护急需解决的关键性问题，给智能电网下继电保护的发展提供方向和给予电力工作者机遇。

关键词：智能电网；新型继电保护；问题

继电保护装置是电力系统自动化的第一道防线，是保证电力系统安全，可靠和稳定运行的重要装置之一，它通过收集并综合分析整个电网的信息，在电网发生故障或出现异常情况时进行检测并发出命令或预警，来维持电力系统的安全和可靠性。

随着现代电力电子技术以及计算机网络技术的不断发展、电力系统环境的日益区域化，智能电网因此应运而生。由于其具有坚强，自愈，集成，优化，兼容，经济等特征，在世界各国得到了广泛的推广和应用，智能电网将会从根本上极大改变传统电力系统的形态，这必然会对传统继电保护带来影响。文章在分析智能电网下的继电保护的基础上，着重阐述并研究了一系列关键问题。

一、智能电网下的继电保护

智能电网的交互式，分布式的特点，使得输发电对继电保护要求更高，一方面通信和现代电子技术的长足发展，计算机网络技术，信息数字化技术及应用在各个行业的日益普及也为研究新的继电保护提供了条件。这有别于传统的继电保护，传统继电保护利用的信息有限，利用多台装置之间的互相配合即可实现整个变电站的基本需求， 但智能电网网络拓扑灵活，运行方式不固定的特点使得传统保护不满足要求。智能电网给继电保护也带来了很多机遇，在信息通信方面，目前本国电力系统光纤覆盖率统计如下： 500 k V及以上的光纤覆盖率达到了100%，220 k V覆盖率为99.2%，110 k V覆盖率为93%，形成了以光纤为主要传输介质，以分级分层自愈环网为主要网络拓扑的电力通信专网。

二、传统继电保护受到的影响

作为号称电力系统安全稳定的第一道防线的继电保护系统， 按传统电力系统的指标来进行整定显然不能适应于智能电网。传统继电保护的应用受制于智能电网的技术特点

1.智能化

智能电网拥有丰富的智能一次设备，其中的电子式互感器与传统的电磁式互感器和电容式互感器除了在原理和结构上完全不同外， 在暂态性能和稳态性能方面有较大差别。 智能化电子式互感器采用光电转换原理进行测量，体积小，绝缘性能好，它没有构成电磁谐振的条件， 因此消除了磁饱和和铁磁谐振的现象，抗干扰能力强，不仅如此，它还具有优良的绝缘性能， 大的测量范围，宽的频率响应范围，优良的经济性以及对故障极快的响应速度。

2.网络化

随着智能电网建设的大范围扩张，继电保护已经受到了很大的影响，表现出一种快速的的网状结构发展趋势。数字化变电站最大的特点是采用分布分层的结构体系，这对降低智能变电站建设成本、降低维护和操作难度、提高过程层网络稳定程度具有重要意义，面向对象的建模技术，采用数据自描述技术， GOOSE服务、 SV服务技术，智能设备之间的互操作能力，以及面向未来的开放体系结构得以实现。

3.整定自动化

传统继电保护的整定往往只是根据本线路或下级线路的运行情况，来躲过某规定值来决定的，需求的信息量少，且全网信息不能用来判断整定所采用的的运行方式。为满足全网的联网自动配置和自动整定，并保证系统能够进行分布式协同保护，智能电网下新型继电保护改变了传统的分散独立的保护方式， 利用通信或者“四遥”技术实现通信平台网络化，进而实现全国联网。

4.广域化

目前大多数电力公司都在大力推进基于 PMU的 WAMS网络建设，将会为继电保护提供广域信息，提高继电保护的后备保护性能，这些都是传统继电保护系统不曾拥有的，怎么利用这些广域信息，怎么使用来提高继电保护可靠性，速动性，灵敏性，都是继电保护需要考虑的问题。

三、新型继电保护关键问题

1.配电网发展的滞后问题

配电网就是接收，分配电能的电网。配电网是电力系统中把发电输电与用户连接起来的重要环节，与用户直接连接向用户提供电能。提升输电效率，降低电力投资， 节约社会资源的有效方式就是建设智能配用电系统，加强电网与用户之间的双向互动联系，调动用户积极性。DMS应该具有满足用户向电网反向输送电能的能力，当满足大量分布式电源接入电网后， 配网保护及控制技术也要进行相应调整，网络拓扑，潮流计算，状态估计，负荷预测控制， 故障区段定位等一系列高级应用软件要适应配电网的变化，沿线安装的各种监控设备也应有所调整以适应智能配用电系统的转变。

2.新能源互补电源问题

我国总体上缺少像水电站和燃气电站这种能与新能源电力互补的可快速调节的电源。 由于新能源自生的品质问题导致不易保存，且能量供应也有波动性和间断性，再加上缺少足够的就地互补电源，就会引发新能源装机无法充分并入电网； 新能源的接入时发电煤耗增加为了达到电力供需平衡，这会使得设备老化加快，机械产生裂缝，绝缘老化裂化，燃煤机组需要频繁调整出力。因此解决新能源电力的实时平衡问题要根据实际条件，积极探索各种新型能源的组合及优化互补方案，以降低间断性输出对整个系统的影响。

3.大电网振荡问题

电网之间的并列不可避免的会产生对电力系统的扰动，扰动下会发生对发电机转子间的相对摇摆，并在输电线路上产生0.5HZ～2.5HZ低频振荡，传统继电保护常利用多边形特性构成的微机距离保护来躲避振荡和过渡电阻的影响，并配置受三相振荡影响较小的零序电流保护，以切除三相运行时经较大的过渡电阻的接地短路。

四、结语

建设智能电网将会对電力系统产生巨大变革，会极大推动电力系统智能自动化的发展。继电保护装置作为电力系统自动化的第一道防线，时刻监视着电力系统的故障和不正常状态，在电力系统中有着举足轻重的作用，随着智能电网及智能变电站的建设和新型继电保护相关问题研究的推进和深入，新型继电保护也应紧跟智能系统的发展变化而变化和争取解决上述诸多问题，做到和智能电网一样蓬勃发展。

参考文献：

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