智能电网背景下的继电保护新技术分析

智能电网背景下的继电保护新技术分析

闫欣雷

内蒙古电力 ( 集团 ) 有限责任公司锡林郭勒电业局 内蒙古锡林浩特市 026000

摘要：随着社会经济和科学技术的飞速发展,人们对于电量的需求也在直线上升，我国电网逐步向着智能化方向发展。智能电网实际运行的过程中，继电保护技术是最为关键的核心部分。为促进智能电网正常有序的运行，必须对继电保护技术进行逐步完善。因此，本文主要针对智能电网下的继电保护技术进行详细的分析说明,探讨智能电网背景下继电保护发展中出现的新问题，阐述智能电网的核心技术应用。

关键词：智能电网；继电保护；新技术

1. 智能电网的内涵

智能电网的特征在我国定义为信息化、自动化、数字化和互动化的技术，集团化、精益化、集约化和标准化的管理。与传统的电网相比，智能电网拥有很多优势：（1）抗干扰能力强。智能电网在遇到外界干扰比如极端天气、自然灾害等时，由于其安装了传感、智能设备，能够持续监控和观察外界，因此能够及时自动预警；（2）更加科学的机构。用于发电的各种清洁能源，比如太阳能、风能、水能等都能在智能电网中使用。同时，智能电网也支持分布式电源，其具有即插即用的功能；（3）相对透明、公平的电价。高度信息化、电价信息收集更加充分的智能电网，在定价时也会相对公平。

二、智能电网继电保护优化要点

2.1保护装置配置

在最小保护范围内将输变电元件切除，是保障系统可靠供电的关键方法，对于原有后备保护配置会大范围切除非故障元件，不仅会降低系统稳定性，同时还会造成停电事故范围加大，必须要进行优化分析。或者是常见的主保护与重合闸配合，很容易造成系统受到二次故障冲击，而降低系统供电安全性。根据此在进行设计时，可以应用同塔双回线六相综合重合闸方式，即在输电断面功率处于2141～4799MW范围时，同塔双回输电功率可以占到52%，应用六相综合重合闸方法，可以提高暂稳定极限值，即便是系统出现永久跨线故障，也可以保证三相运行正常。另外，还需要确定最佳整合时间，以专业数值积分计算程序完成系统暂态能量的计算，作为最佳整合时间确定的依据。如果单相重合为最佳时间重合，能够提高5%～11%对应故障暂态稳定极限值。并且，三相重合闸，暂态稳定极限可提升的幅度更大。故障点距离、传输功率以及保护动作时间对最佳整合时间产生的影响比较小，但是暂态能量会随着重合时间的变化而变化，因此在实际设计中，需要应用离线计算所得最佳整合时间。

2.2保护功能优化

对以往经验进行分析，常见的变压器、发电机等出现故障的原因就是绝缘水平降低，冲击积累后形成，为改善此种情况，需要调整保护功能核心为减少故障，使得电网自身具有“自愈”能力。即在出现故障后，保护装置动作切除故障元件，但是会存在一定可能对剩余网络安全性的干扰。对于智能电网继电保护，需要在切除故障的同时，避免对剩余系统部分的干扰，从根本上来消除不安全因素。

2.3完善线路保护方案

目前变电站线路中对电力系统的保护都是通过纵联差动的方式进行的，因此，对于电力系统的变电站、发电厂、高低压配电等，要不断完善其配电线路保护方案，为电力系统的稳定运行提供保障，提高继电保护的可靠性运行。随着继电保护的智能化发展，要从管理模式上顺应其发展趋势进行改变。因此，要不断转变对继电保护的管理模式，通过创新和发现全面推行智能变电站技术。

三、智能电网背景下继电保护新技术分析

3.1超高压交直流混输技术

当前世界上，我国已经在交直流运行电压等级方面首屈一指，今后我国将建设联接大型能源基地与主要负荷中心的“三纵三横一环网”特高压骨干网架和13项直流输电工程（其中特高压直流10项），形成西电东送、北电南送的能源配置格局。超高压的交直流混输就为继电保护技术提出来更为严苛的要求。 第一，电压等级的升高使得故障发生时电网系统的非周期分量的衰减程度趋于缓慢，更加复杂多变的暂态特征与谐波分量，对于起着保护作用的互感器提出更加严格的要求。这就需要用于特高压情境中的互感器具备更强的性能，更高的实现滤波以及直流分量的处理工作。第二，当前电网系统中暂态特征的复杂性导致继电保护内部对于以谐波作为判断依据的难度越来越大。例如在变压器的使用中若以二次谐波和谐波自身的波形作为判据，则有可能受到继电保护内部更为复杂的励磁涌流或者故障问题的影响，从而可能导致无法实现保护变压器的作用。第三，超高压交直流混输技术应用的同时还可能引出更多新技术难题，类似于双回线路的路线故障问题以及混输状态下暂态特征的问题等等，都需要继电保护设备实现特殊处理。简单理解可以通过调整接线方式或者采用一些非线性电子元件等手段改进提升继电保护水平。

3.2智能传感技术

在继电保护过程中数据信息的采集通过合理有效使用智能传感器设备这种方式，更加便捷有效的获取数据，使得在智能电网中继电保护更好的发挥其作用。在南方大面积降雪的气候灾害情况下，由于冰冻、雨水等外部因素影响，传感器对于继电保护过程中的数据信息采集并不准确，不仅如此遇到滑坡、泥石流等恶劣的自然地质灾害中也同样会影响传感器监测数据的收集统计。这就需要在智能电网的基础上使电气量的分析达到采样值标准为前提，利用二次测量电气量辨别异常情况。不仅如此，在智能电网系统中针对输电线路、变压器、发电器等装置合理安置智能传感器设备，有效监控并能够准确定位故障部位，同时更加便捷的调试和检查继电保护装置，进而降低误动以及减少对设备的损坏情况。

3.3可再生清洁能源并网

传统的发电方式主要依据于火力发电或者水力发电，而火力发电更多的是将有限的煤矿资源转化成电能，这种方式不仅低效，更深层次上浪费资源且污染空气。目前智能电网则改变传统的发电方式，利用风能、太阳能、核能等清洁能源获取电能。这些清洁能源具有高效、可再生、几乎无污染的特点，但是目前并不成熟的并网技术使得在接入电网时可能会对设施设备、电网运行以及故障电流产生影响。就风能这种清洁能源而言，由于风能的不确定性导致风能机在接入电网系统中时可能会对上游或下游的电流保护造成不同程度的影响；不仅如此若风能机接入点处相邻电路发生故障，不同的电流方向可能会造成反向误动的情况发生。这就要求新能源接入到智能电网系统中时针对不同可能发生的一系列情况采取对应的措施，针对新能源间歇性、不稳定性等特征进行研究探讨，采用合理的设施设备有效实现清洁能源并网。

3.4电力电子原件技术

随着智能电网的进一步发展，更多的电子元件如功率整流二极管、功率静电感应晶体管等在电网系统中广泛使用。由于电子电力元件开关的频率较大，在智能电网系统中的应用会产生大量的谐波，这会对电网运行产生较为严重的影响，而这些影响因素在设计安装继电保护设备时必须加以考虑。但同时受到输电系统不同线路种类的影响，电力电子元件中行波型号不稳定的现象仍然普遍存在，这也是今后在继电保护技术中急需解决的问题，以便于进一步发展智能电网中继电保护技术。

结语：

智能电网作为电力系统发展的重要方向，因此在当前智能电网建设过程中，需要重视与其相配套的设施的建设，继电保护作为智能电网安全运行的第一道安全防线，其安全、可靠的运行是确保智能电网运行质量全面提升的重要保障，因此需要在当前智能电网环境下，针对继电保护技术及特点进行掌握，并提出智能电网环境下继电保护存在的不足之处，从而在以后的工作中不断对其进行完善，加快推动智能电网的健康、有序发展。

参考文献：

[1]胡欣.智能电网下的继电保护技术分析[J].数字化用户，2018，24（35）：137.

[2]包志鹏，方达.智能电网背景下的继电保护技术分析[J].中外交流，2018（12）：94.

[3]徐红瑞.智能电网背景下的继电保护技术分析[J].百科论坛电子杂志，2018（1）：449.