基于智能电网的继电保护新技术研究

国网银川供电公司 王二庆

继电保护技术是电力系统中不可或缺的一个重要组成部分，其在现代电网运行过程当中发挥着不可替代的作用。随着科技技术的不断进步和发展，我国在智能电网的继电保护方面已经有了较为先进可靠、稳定而有效地继电防护装置。而其中就包括微机监测与自动控制等多种新型智能化设备，这些智能设备也被广泛的应用于电力领域之中；与此同时各种新材料以及新工艺应用到继电器，也给传统的电子式保护技术带来了极大影响并对其造成一定冲击，使得电子元件受到严重损坏或不能正常工作。

继电保护技术是电力系统中很重要的一个环节，其主要作用就是为了确保电网能够安全可靠地运行。在智能电网当中，由于新技术具有较高的自动化水平、较强灵敏度以及灵活性等优势与特点。有关继电保护功能可以在新技术的帮助下实现对故障进行及时有效地处理和切除，以保证供电质量在可控范围之内；同时还具备降低线路损耗率并提高电能利用效率等优点被广泛运用于电力系统中来作为重要环节之一，其主要作用是为了保障用户用电安全和稳定运行从而确保电网能够正常运转。

1 继电保护的智能电网分析

1.1 智能电网的特点

智能电网具有较高的可靠性。在电力系统中，继电保护装置可以对故障进行快速处理，从而使整个供电网络更加可靠。当发生问题时能够迅速地做出反应并作出相应措施以避免损失扩大化和减轻影响；此外还有效降低了设备投资费用、节约了人力物力等优点被广泛使用到各类工业领域当中去。智能电网具有较高的安全性。在电力系统中存在着大量不确定因素，因此其运行状态会出现较大幅度波动。

智能电网的特点可以概括为以下几点：第一，整体性。因为整个电力系统是由大量分布式发电单元以及各种终端设备组成而来；第二，统一化与自动化相结合的特点。可以将不同区域和部门进行自动有效地整合，使其能够实现信息共享及资源优化配置等功能；第三，安全性高且可控性强的特点。第四，能源电力大数据中心技术的应用，使得电网可以在安全可靠的状态下运行，整个复杂的过程变得更加简单与便捷，并且技术人员可以对故障发生时及时处理并做出相应补救措施。

1.2 智能电网的主要技术

智能电网是一个以网络为基础的、集成化、多功能为一体化系统。它可以将传统电力电子技术和现代信息技术结合起来，在实现了对电量信息进行实时采集及控制的功能之后，还可以通过通信手段与计算机等相关设备的有机融合，将不同设备连接在一起形成完整的智能控制系统[1]。

1.2.1 数据集成技术

智能型电网大数据具有分散性、多样性、复杂性等特点，给大数据处理带来了巨大挑战。对于智能电网大数据的处理，首先要对众多数据源的数据进行集成，经过数据抽取、转换、剔除、修改等处理，最终构建正确、一致、完整、有效的智能电网大数据。当前常用的数据集成模型有数据联邦、中间件模型、数据仓库等。

1.2.2 数据存储技术

智慧电网大数据系统中，绝大多数数据都是结构化的，同时还存在文本、图像、音频、视频等非结构化和半结构化数据。分布式文件系统可以存储非结构化数据，结构松散、无模式的半结构化数据可以使用分布式数据库，对于海量的结构化数据可以采用传统的关系型数据库或分布式并行数据库。

1.2.3 数据处理技术

由于应用范围广泛，智能电网大数据需要采用不同的数据处理技术以适应不同的业务需求。针对海量数据的特点和计算需求，对大数据分批、存贮、图计算等进行了数据处理。

2 智能电网继电保护新技术研究

2.1 智能电网继电保护构成

智能型电网与普通电网在构成上有许多不同之处，分布式发电和交互式发电对保护电路有较高的要求，同时，随着国家在通信领域和信息化社会的不断完善，数字化技术已使新型的保护系统能够更加稳定地在各个行业发展，尤其是一些技术能力。目前，智能电网在对电力进行输送、分配储电、发电等多个阶段的工作中，可以有效地借助信息化技术的优势，对相关设备进行监控，监控数据将通过网络系统自动整合、分析等手段，实现对相关设备的有效监控。它可以实时地监测设备的运行状态，对保护装置进行实时监测，及时修正保护定值。为了保障电厂的正常使用，有关单位必须随时注意电厂的潮流流向，从而根据不同的潮流流量和功率变化来对电网进行保护，针对监测数据对保护定值进行调整。保护器不仅要采集监测对象自身的信息，还要监测其他设备的运行情况。

在无人参与的情况下，保证故障部件可以自动分离，自动修复，保证故障范围最小化，避免大规模停电；所以在电路保护过程中，出现故障时，不仅要隔离保护对象，还可能孤立其它相关对象。同时可以只孤立相关对象，而不会孤立地保护它们本身。智能型电网的监控系统需要对保护对象及其它相关点进行保护定值方面的调整，使系统能灵活地自适应运行变化。保护功能在适应运行变化的同时决定故障保护措施的相关决策[2]。

2.2 基于智能电网的继电保护方式

在电力系统中，继电保护的主要作用是对线路和设备进行有效地控制，使其总体性能稳定，保持稳定运行。而传统继电器通常采用的是微机技术与现代通信、计算机自动化以及自动装置等相结合。这种新型智能化的智能电网能够实现实时监控并且准确采集数据信息并做出响应动作；但是由于受外界因素影响较大且存在一定局限性时就会出现故障问题，所以在实际应用中，也需要对这些隐患进行有效地排除和解决措施，使电力系统可以处于安全稳定状态下运行工作。基于智能电网的继电保护技术主要是利用电力电子装置实现对各种电气量进行测量、判断和控制，从而达到安全监控，并在故障发生后及时作出处理。其具体过程为：首先通过采集到的数据分析出线路中各部分运行状态参数以及电流值等；其次根据实际需要将不同电压等级之间转换成合适大小；然后根据所需输出相应数值来确定设备是否正常工作；最后技术人员需要利用所得到的结果对继电保护装置进行整定和校验。

2.3 基于智能电网的继电保护新技术方法

智能电网的继电保护技术主要是通过对各种不同类型的二次回路进行控制，从而实现电力系统中各个部分能够相互协调与统一，并且还能有效地防止出现故障。在实际应用当中可以将其分为两种模式：第一种模式属于直接和间接式。这种方式指的是利用各种装置来完成对一次设备或者远距离线路等所产生影响；第二种模式属于自耦法的方式，智能电网继电保护技术是通过利用微机的特性以及它本身具有的功能实现对于二次回路进行控制从而达到保证电力系统安全可靠运行。

继电保护技术在电力系统中发挥的作用就变得越来越重要，其主要是通过对故障信息进行收集、处理和分析，来实现电网安全稳定运行。随着智能化水平的不断提高以及自动化程度进一步提升，智能电网之中的继电保护技术也需要与时俱进发展起来新方法和新手段；同时还可以利用人工智能来完成传统需要人工来操作的模拟量控制方式、远程监测等工作模式以及数据采集等复杂的工作流程；此外，在电力系统中加入一些新型算法，比如最近流行的遗传算法、神经网络等等各种新的算法与操作,使得技术人员可以对故障进行分析处理和判断[3]。

3 智能电网继电保护新技术的实现

3.1 继电保护新技术的设计

在继电保护技术中，智能电网的主要组成部分是：集中处理和远程监测，以及自动控制的作用。其核心就是利用先进的计算机网络通讯手段来进行对电力系统运行状态、数据信息等方面对智能电网进行实时监控分析。同时还可以实现与其他设备之间相互联系并形成相对统一的管理平台；此外，还有助于提高工作效率及质量水平；最后还要进一步提升工作人员安全防范意识和综合素质，使继电保护技术更加向智能化、人性化与现代化发展方向迈进。

在对智能电网继电保护技术进行设计时，要将传统的继电器控制和现代电力电子化相结合。因为在实际工作中，由于各种原因会导致系统出现故障。为了实现这一目标需要采取多种方式来解决这些问题：首先是利用微机与计算机之间相互协调、配合作用等原理来完成系统功能；其次就是通过硬件电路的连接来对数据信息进行采集处理并传递给主控制器；最后一点就是将继电器控制和电力电子装置进行有机结合起来可以形成一个完整的智能电网保护体系。

3.2 继电保护装置硬件组成

继电保护装置的硬件组成主要包括：信号处理电路、开关量输出电路及转换控制部分。其中，信息采集系统是整个智能电网中的核心设备，通过传感器对电力线路进行实时检测和记录。采集到相关数据后由计算机处理分析出故障类型以及故障原因等情况；数字化显示方式能够实现远距离传输并且可以将所获取内容直观地展现出来并保存起来；继电保护装置具有良好的可扩展性、稳定性及灵敏度高且方便使用。电源部分在电网正常运行时，需要为线路上发生短路故障提供稳定和充足电流，当电压过大或者过低等异常情况下就会产生较大冲击力来保证供电质量，同时为了降低对电力网造成损害程度还应选择合适的控制方式实现自动或手动操作。通讯系统主要用于远距离传输数据信息以及通信设备之间的连接与联系。

3.3 智能电网继电保护的具体难点

继电保护技术的应用在电力系统中具有不可替代性，因此需要对其进行一定程度上的研究。但是由于我国目前智能电网发展时间较短、起步晚且基础薄弱。所以，对于继电保护装置来说也存在很多难点。

智能化电网当中所包含设备种类繁多而且技术原理比较复杂，传统的电气元件和器件都有体积大以及重量重等固有的特点，在实际应用中很难被取代，这就给电网实现自动化系统造成了一定难度。

由于受各种外界因素影响电路而不能正常工作，因为受到线路故障或其他原因引起误动作等情况。这些影响因素都会使继电保护装置出现各种故障，从而造成一些不可弥补性事故发生概率增加、经济损失增大的现象。

继电保护装置的可靠性、灵敏性较差。在电力系统中，当线路发生故障时，由于其自身存在着一定程度上的不确定因素。比较常见的线路老化或者是设备出现问题等都会影响到继电器动作，另外还有一种可能会导致电网出现误动或拒动现象等情况也时有发生。智能电网当中还具有大量的无功功率补偿装置和二次回路、电压互感器以及电流保护装置等一系列重要元件。这些元器件中，有一些可以进行实时调节，其电容值较大[4]。

4 结语

继电保护技术的发展，是一个系统工程，需要我们不断地进行探索与创新。在电力行业中，随着我国经济飞速成长和人民生活水平的提高以及电网建设程度逐渐扩大。智能电网作为一种新型供电模式已经被普遍应用到各个领域当中，同时也出现许多问题有待解决。由于各种因素导致设备老化、故障率高并且运行速度较慢等现象日益严重，这些都使得继电保护技术在实际工作中不能发挥其作用。