基于能电网的电力系统继电保护工作

基于能电网的电力系统继电保护工作

薛金海

薛金海

（大连市电力建设集团有限公司116033）

摘要：继电保护是电力系统的重要组成部分。近年来，随着我国电力智能化技术的发展，给继电保护带来较大影响。在智能电网发展条件下，为保证智能电网的安全可靠运行，亟需不断更新继电保护相关技术。继电保护运行的可靠性对维护电力系统的安全起着重要的作用，我们在不断提高继电保护的可靠性的同时，也要对其进行不断创新和发展，只有这样，整个电力系统才能得到更好的正常运行。本文首先分析智能电网发展及继电保护现状，然后重点对智能电网下继电保护的工作做详细探讨，以望对相关工作提供参考借鉴。

关键词：智能电网；继电保护；新技术

随着现代科学技术的发展，智能化技术在包括电力系统在内的多个领域内得到了广泛的应用，智能电网改变了传统电力系统的形态，智能电网中不断更新的新技术和新设备大大提高了电网的性能，促进了现代化电网的建设，在其中起到了不可替代的重要作用，甚至对继电保护的原理造成了影响。随着研究的深入，继电保护技术的发展也进入了另一个更加开阔的领域，并且由此其应用的范围在不断的扩大，功能也在不断的增多，更加符合人们的多元化需求，为智能电网提供了稳定的发展基础。

一、继电保护的特征

继电保护是保障电力系统正常运行和系统突发故障处理减损的基础，继电保护在电力系统中有着重要的作用。继电保护不但是电力系统正常运行的保障，同时还对电力系统中的各大设备以及元件具有一定的保护作用，若是继电保护出现故障将会对整个电力系统造成很大的营销。在电力系统中若是其设备发生故障，继电保证能够第一时间发现，并通过自身的判断来确定发生故障的设备及其元件，之后有选择性的对故障设备和元件发出指令，使其断路而处于暂停状态，之后由工作人员发现并对其设备进行维修。继电保护的运用使电力系统的的安全性得到保障，当电力系统出现故障时，继电保护能够及时判断并作出处理，进而避免了事故的产生，并且在继电保护的作用下，故障部分能够及时脱离工作状态同时还不会对其他设备造成影响，直至其恢复正常。下图所示为继电保护的工作原理。

实际上，继电保护是一种机电设备，主要由测量、逻辑、执行和定值调整等四部分组成。跟一般的机电设备相比，继电保护具有以下明显特征：1）继电保护需要互相配合。各类继电保护装置相辅相成的构成了电力系统中一个完善的整体保护系统，电力系统要想得到可靠稳定的运行，就需要各类继电保护装置相互配合。因此，当我们对电力系统中某一保护装置进行可靠性分析的时候，不仅要对单个继电保护装置的可靠性进行研究，同时还要研究各个保护装置配合工作的可靠性。2）故障的随机性大。在进行继电器的元件制造时，所用的元件种类比较繁多，制造工艺相对比较复杂，所以在其进行可靠运行时，受到的影响因素也比较多，很容易造成故障的发生，且随机性较大。我们目前对其可靠性理论进行研究时，多采用概率的方式方法。3）处在非连续工作或准备的状态。继电保护对于电力系统来说极其重要，当工作发生异常时，所造成的后果不堪设想。但是，继电器只有在电力系统发生故障时，在一定短暂的时间内工作从而提供给系统保护，因此，大多数继电器是处在准备或者非连续工作的状态。

二、智能电网发展及其继电保护现状

（一）智能电网发展

智能电网也就是我们所说的电网的智能化，它的本质就是能源替代和兼容利用，主要是以建立在集成的高速双向通信物理网络为基础，创建开放系统，组织各级电网进行协调发展，应用先进的传感测量技术、信息技术、计算机技术、决策支持系统，使电网系统具有自动化、互动性、智能化以及高度集成，有助于电网运行和管理的优化，从而实现电网的安全、可靠运行。除此之外，智能电网还具有强大的电力输送功能以及智能化的运作平台，不仅能够为电力系统供电的安全性和可靠性提供保障，同时还可以对用户的接入和退出进行灵活、及时的调整。也可实现用户、电源以及电网信息的共享，且信息具有公开透明性。智能电网的网络拓扑结构、通信及决策系统具有灵活发达、高度集成、实时运行的特点，智能电网还有着快速故障诊断和排除系统以及新型继电保护系统。

（二）继电保护现状

就当前来看，电力系统的发展向超高压及大联网系统而发展，并且在发展的过程中，继电保护的可靠性、安全性及灵敏性成为研究的重要内容。继电保护是对电力系统中的元件加以保护，从而避免元件发生异常及短路现象，从而实现保护的目的。电力运行过程中，继电保护装置具有基本特征，包括可靠性、选择性及速动性。尤其在智能电网的运行中，采用先进的科技水平可对继电保护的性能进行强化，进而确保高速运行的方式。

三、基于智能电网发展环境下的继电保护工作

（一）可再生能源并网

具有清洁、高效、可再生等特点的新能源的大规模接入是智能电网发展的一个突出特征，其中风电、光伏、新型储能是最具代表性的几种能源，应用较为广泛，且前景较好。但是从现阶段新能源的应用来看，仍然在电能质量、电网运行、故障电流等方面存在一定的问题，这主要是由于来源不稳定、并网技术不成熟等原因引起的。我们以风电为例，将其接入电网后可能会出现保护误动或者电流保护II段拒动问题的出现，这主要是由于风电接入电网系统之后，会对电网的电流产生影响，主要表现为两个现象：一，给接入点上游带来分支电流；二，给接入点下游电流保护带来助增电流，从而导致上述问题的发生。除此之外，如果风机接入点相邻馈线存在故障，那么也有引起保护反向误动问题的风险。而故障电流产生的规律以及特点与风机的工作状态、接入类型以及控制策略等都有密切的联系。电网的潮流分布和短路电流特征的复杂性也要求风电接入必须要有继电保护装置对其进行优化，从而使小短路电流产生较大的系统阻抗，增强电流互感器的额定电流，在这种情况下，就要选择那些有较大变化的电流互感器来为电网提供保护。

（二）超高压交直流混联

根据我国的电网发展规划，网架结构需要进行进一步的完善，其中继电保护技术必须要具有更强的分流处理能力。究其原因主要有两个方面。一，电网发生故障时，电网非周期分量会由于电压等级的升高而变慢，暂态特性的复杂性也会增强，同时还会带来巨大的谐波分量，在这种情况下就要求互感器要具有更强的性能和更好的滤波和直流分量处理，以为电网安全提供保护；二，高压交直流混联会引起一系列的电容电流问题、交直流互联暂态特性与计算误差问题以及同杆双回线路的零序互感和跨线故障问题等，这些都要求继电保护设备必须要进行特殊处理。另外，电网暂态特性日益复杂，也使内部故障与励磁涌流的区分更加复杂，加大了继电保护内部使用谐波判据的难度。

（三）大量电子元件的应用

随着科学技术的进步，各种各样的电子元件迅速的开发并投入市场。再加上随着智能电网建设的逐步完善，可控串补、换流器、无功补偿器以及潮流控制器等大量电力电子元件开始在智能电网中得到广泛的应用。通过这些元件的应用，电能的质量得到了有效的提高和改善，同时也有效促进了控制策略灵活性的提高，从根本上改变了电网的运行特性。但从另一个角度来看，电力电子元件器件的开关频率的提高会导致系统出现大量的谐波。除此之外，光伏并网以及直流输电等也与继电保护设备存在协调问题。在这种情况下，就要求继电保护在设计时候必须要对电力电子元件所带来的谐波影响因素进行充分的考虑，以确保智能电网的稳定运行。

（四）智能传感技术

智能传感技术的应用可提高信息采集效率，确保所采集信息的可可靠性、安全性，从而发挥继电保护的作用。对于传感技术的变压器保护，不仅需要将原有的变压器进行变动，而且还需要在变压器的一次侧、二次侧及其变压器自身方面设置智能传感器。当前所使用的传感器主要有振动传感器、温度传感器、液面传感器等，其布置在变压器相应的位置中，可有效发挥传感器的监测作用，从而实现继电保护。在智能电网的条件下，通过利用电子系统电气量二次采样，来辨别异常采样值。

（五）电流互感器的安装

在变动所中电流互感器安装位置，决定电流互感器所转换电流的性质，同时也决定继电保护装置的动作，只有正确的、安装电流互感器，才可确保继电保护正确动作，避免继电保护装置误动发生。电流互感器安装中，影响继电保护功能的实现。在电流互感器接线方面，可以遵守一定的串联原则，对于变电所电流互感器安装中，对于线路一次绕阻，可以和被测电路串联，而对于二次绕阻，则需要与所有变电所的仪表负载实现串联；在实际安装中，可以按变电所被测电流的大小，从而选择合适的继电保护装置。同时，电流互感器二次侧必须一端接地，避免绝缘损坏高压窜入二次低压侧，避免造成人身安全事故；电流互感器二次侧不可以开路，可以避免电流互感器一次侧的电流转换成磁化电流，避免电流互感器的过度饱和而发生磁化，影响电流互感器正常运行。

（六）提升人员综合素质

由于智能电网在建设中采用了大量的高科技，这就需要提高继电保护人员的综合素质。尤其对专业素质提出了较高的要求。加强人员专业的操作技能，充分了解新工艺及技术，重视人才对智能电网继电保护的作用。同时，进行相关培训，使其较快的掌握电力工作知识，提高其职业技能。并加强老员工的培训工作，使老员工实践操作技能与理论知识相配合，全面提高人员的整体素质。

（七）提高继电运行的信息化和微机化水平

微机保护科技水平和能力的提升，离不开当前电子信息技术的不断发展及其创新。跟传统的小型机相比，最新的工控机速度更快，功能更齐全，存储容量更大，并且工控机的体积大小跟微机保护装置的体积差不多，因此，在继电保护装置中就技术与技术操作方面而言，成套工控机可确保更高的技术与良好的技术操作性，从而降低继电保护中的不可靠性。在电力系统中，网络技术的应用在一定程度上改变了继电保护运行的传统方式。继电保护装置重点在于出现故障的元件的切除，相对而言作用比较单一，在确保电力系统的运行方面还存在很多不足。在继电保护运行过程中，为了使各个保护单元都能对故障信息和数据得到共享，就需要在依靠计算机和网络技术的基础上，建立一个机电一体化的电力系统，从而使微机保护装置的信息共享化水平进一步提升。

四、结束语

近年来，随着我国工业的发展，在电力系统稳定性、灵活性以及智能化的研究也在逐渐的深入。一直以来，继电保护技术都为促进电力系统的安全有效运行提供了重要的保障，并且随着新时期智能电网的建设发展，继电保护技术的发展方向也逐渐开始转向保护、控制、测量、计算机化、网络化、智能化以及数据通信一体化，从而有效促进了电力企业的经济效益方面的提高，推动了企业的电网现代化的发展进程。随着我国电力发展工作对电气系统要求的日益提高，在智能电网中，继电保护技术也需要不断更新和完善，向着现代化的方向发展，以适应智能电网的发展需求。

参考文献：

[1]熊小伏，陈星田，夏莹等.面向智能电网的继电保护系统重构[J].电力系统自动化，2009，33（17）：33-37.

[2]李锋，谢俊，兰金波等.智能变电站继电保护配置的展望和探讨[J].电力自动化设备，2012，32（2）：122-126.

[3]彭彬.电力系统继电保护运行的可靠性研究[J].硅谷，2012，22：82-83.

[4]刘祥，刘洁.关于电力系统继电保护运行的可靠性的研究[J].科技资讯，2013，12：132-134.

作者简介：

薛金海（1967年4月），男，山东省安丘市，学历：本科，工作单位：大连市电力建设集团有限公司、研究方向、电气系统专业；职称：工程师。