智能电网背景下继电保护的关键问题及对策

文/樊晓春 何浩

近年来，由于我国社会经济发展尤为迅猛，致使各个行业领域对电力系统的要求也越来越高。在社会经济飞速发展的背景下，我国的互联网和网络通信技术也获得了较大的进步，而智能电网也由此产生，并被广泛应用于电力系统中。智能电网是国家电力事业发展的主流趋势，随着社会用电需求的不断增长，新时代越来越多的先进技术逐渐应用在其中，并以此大大促进了我国电力事业的持续发展。继电保护是智能电网中的关键技术，与电力系统的安全运行关系密切，其重要性不言而喻。然而，我国当下的智能电网由于与继电保护发展速度不匹配的情况而引发诸多问题。因此，为了更好地突出智能电网自身的各项优势，继电保护工作人员应不断创新改进继电保护设备装置，并以此为工作重点，进而不断提高继电保护设备的安全运行，以推动我国电力事业不断向前发展。

1 智能电网环境下继电保护的定义

1.1 智能电网继电保护的组成

智能电网主要以物理性电网为基础条件，并通过将现代化多种信息技术和新型传感器测量技术与现阶段物理电网相结合而形成的一种新形势电网。智能电网的形成与发展较好地解决了我国当前存在能源不足的这一问题，并使生态环境也得到了一定的改善。智能电网分别包含了输配电系统中全部节点信息、电厂直接过渡到用户、以及电能间双向流动所出现的传输网络。由于智能电网发展较为迅速，人们对于继电保护工作的要求也日渐升高，然而智能电网在供、发电上的流程与传统电网有所不同，因此关于继电保护的工作方式也有所不相同。智能电网继电保护的工作原理为经传感器监控电网设备，后再通过互联网整理分析所获得的信息，以这种方式来减少外界的干扰，从而避免出现大范围停电的现象。

1.2 智能电网环境下对继电保护工作的新要求

在当前智能电网的环境下，要求智能电网必须与继电保护共同发展，做到相辅相成。智能电网是我国基础建设的主要环节之一，必须具备较强的自我修复能力，而对于智能电网环境下继电保护的要求同样是具备较强的故障诊断能力以及自愈能力，同时还要具备自我隔离能力，防止在故障发生后出现大面积停电的问题。

2 智能电网下继电保护工作的存在问题

2.1 大电网问题

大电网是指我国现有的资源与负荷整体呈现出一种逆向分布的形势，其主要能源多分布在我国西北部，包括煤矿资源、水力资源、风能型城市等，且我国用电负荷较集中的地方又在南部及一些沿海地区，地域相距都比较远，由此可以看出我国电网的分布形式十分特殊。因此为了能更好的满足大部分地区的需求，国家电网不得不通过超高压、特高压、远距离等输电形式来优化资源。但是随着用电负荷一天天的加大和电网模式的错综复杂，电网系统的运行压力逐渐增强，且系统运行的安全隐患也越来越明显。故国家的电力有关部门应给予直流输电大容量、社会综合效益明显特征、高利用率足够的重视。

2.2 新能源电力互补电源问题

就我国目前新能源的发展形势来看，水电站、燃气站等资源总体还是偏少，无法与新能源互补。因新能源电力存在稳定性差、波动大等问题，故而难以使电力稳定的输出，加上互补资源的欠缺，更进一步加剧了已建好能源装机无法并网的问题。若是新能源无法并网则会使系统调峰容量降低，甚至会降低电网安全裕度。因此，如果不能及时解决新能源电力的就地平衡问题，必然会严重影响整个电力系统的安全运行。

2.3 配电网发展滞后

电力供应的单向消费模式会使电网与用户之间欠缺互动，并使负荷峰谷差额变大，同时也会降低阶段性的用电负荷率。要想有效控制节约成本和提高用户的用电效率，就必须不断优化加强电网系统装置，增加与用户间的互动。智能电网的首要任务是尽可能满足用户在用电方面的需求，而配网则需不断调整继电保护技术，特别是在当前多种可再生资源不断涌入网内的情况下，对用户终端输电入网继电保护设备的功能、性能不断强化，保障负荷与电源交互的安全性。

2.4 设备装置保护未得到完善

设备装置保护的完善与否对智能电网环境下的继电保护工作具有重要的意义，而继电保护的设备装置也应具备跟随智能电网更新与发展的能力。与此同时，国家相关电力企业也应该将智能电网的运作环境与机电保护的实际运作状况相结合，从而制定出相应的设备完善计划，是继电保护系统的整体性不断得到优化。由于智能电网对继电保护的要求较高，故对于继电保护设备装置方面的要求也同样较高，因此我国当前各电力企业最主要的发展目标及研究重点应该是不断优化完善继电保护设备。但是有关于继电保护系统设备采样集处理的适应性及更新速度却受到一定限制，并且基础零件的性能也不是最佳，从而影响系统的安全运行。

3 智能电网背景下继电保护控制对策

3.1 广域保护

广域保护是指智能电网在运行中，通过对电网子集以继电保护形式为分析对象的运行单位，并根据子集的运行情况从中选择合适的数据信息进行分析，以此掌握了解智能电网系统的整体运行状况。广域保护在实际工作中就是把整个电网按照不同区域来划分，再对已划分的区域实施继电保护，其主要分为控制、保护两个组成部分。控制是指电网在运行时具有故障自我修复能力，保证电力系统在运行时能进行自我保护；保护是指对整个电网的安全运行进行保护，并具有判断故障发生原因的能力，进而制定相应的解决策略。广域保护对整个继电保护工作十分重要，是可以保证智能电网安全稳定运行的重要组成部分。

3.2 应用系统重构技术

系统重构技术是一项维持电网智能发展不可或缺的技术，智能电网的核心系统与传统电网不同，先进的电网系统是引进新设备、新技术的主要前提。但智能电网中具有多处重新构制过的系统，致使其结构与性能都发生了严重变化，因此，对系统重构技术应合理使用，如此才能满足智能电网环境下继电保护的工作新要求。继电保护工作要求包括继电保护中的维修、诊断故障等，例如，电网在运行过程中某一零件发生了问题，那么系统重构技术就可以帮助其自动修复，并及时解决出现的问题，这是系统重构技术自身优势之一。而传统的电网则不能使用系统重构技术，也无法自行维护。因此，相比传统电网，智能电网应用系统重构技术更能提高电网的工作质量。

3.3 继电保护多元化发展

为了更好地提升继电保护设备的质量与效益，继电保护的发展必须与智能电网应用过程中的实际状况相结合，并从中找出其“智慧性”与“功能性”之间的契合点，进而推动继电保护多元化的发展与创新改进。例如，智能电网中融合了大量的数字技术，继电保护可朝着数字化方向发展，将传感器不断往数字化方向升级，不但能增强网络信息传输，还能减少传感器出现的不良事件，使其稳定性更高。此外，数字化也可将大数据网络技术引进继电保护工作中，而在大数据的支撑下，继电保护设备装置可将采集到的各种正常或故障信息不断“智慧化”改进，以提升继电保护装置的性能。

3.4 完善、增强设备与系统功能

在继电保护设备装置中应合理使用传感器，利用其自身优势完善设备运行系统，并从中获取一定的信息，将信息参数转化为继电保护系统中功能技术的依据，从而保证继电保护装置的安全性与可靠性。继电保护装置在系统运行过程中，需格外注重自然环境因素和整个运行中产生的影响因素，如雨雪天气、大风天气等都会造成传感器出现震动、接线松动等不良事件。因此，电力企业相关部门应对继电保护装置设备状态进行严密监测，并对整体特征进行综合性分析。此外，继电设备的应用还能使电网系统的运行情况更加全面，并能保证传感器获取的信息更加准确，从而缓解系统数据处理的压力。

4 结束语

综上所述，继电保护是智能电网运行中的首要防线，大力建设智能电网对于我国电力事业发展具有十分重要的意义。因此，对于维持智能电网正常稳定运行的继电保护系统的要求与标准也更加严格。现阶段中，继电保护系统运行存在的问题将会是继电保护工作人员关注的重点，要求必须要应用各种科学理论、新技术、高性能信息化设备来对这些问题进行解决，本着自主创新原则，切实打造出安全可靠的智能电网。