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智能电网背景下的继电保护新技术分析周健宇

发表时间：2020/5/8 来源：《电力设备》2020年第2期作者：周健宇

[导读] 摘要：作为电力体系得以安全运行的关键技术，继电保护技术可以对电力故障进行诊断，因此在智能电网的建设当中，具有重要的意义。

        （国网内蒙古东部电力有限公司兴安供电公司内蒙古兴安盟乌兰浩特市 137400）
        摘要：作为电力体系得以安全运行的关键技术，继电保护技术可以对电力故障进行诊断，因此在智能电网的建设当中，具有重要的意义。本文针对智能电网建设的主要特点和继电保护的关键技术进行了分析，得到了一些相关的结论，希望对同行们起到一定的借鉴意义。
        关键词：智能电网；继电保护；新技术
        一、智能电网概述
        智能电网即电网的智能化，它以传统的物理电网为基础，配以以超高压技术为骨干架构，新型的计算机、传感测量、通信及电力电子工业技术等高精尖技术的综合运用为保障，实现电网的安全、高效、经济、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、互动和安全、提供适应21世纪用户需求的电能质量、允许多种能源发电方式接入，并能充分满足用户对电力的资源配置需求，确保电力供应的安全性、可靠性和经济性运行。
        二、智能电网中继电保护技术的应用
        继电保护在智能电网中有着非常重要的作用，是其关键性支撑技术之一。智能电网中的关键性技术可以归纳为六大系统，包括网络拓扑系统、通信系统、传感和测量系统、继电保护系统、故障诊断和排除系统及运行决策系统。在智能电网中，继电保护的应用主要是：（1）避免出现继电保护的误动，使其保持在准确的状态中。通过创新智能电网的保护手段来防止发生误动现象；（2）继电保护最根本的工作是隔离故障，自动检测智能电网的运行，从而对出现的故障进行及时地发现和隔离；（3）继电保护的核心工作是互感器，其深度融合智能电网的需求，因此，要将互感器的工作全面落实，加大其应用。
        三、智能电网下的继电保护新技术
        智能电网中，继电保护技术在其中占据重要地位，可以为电网安全稳定运行提供坚实保障，具体表现在以下几个方面。
        3.1超高压交直流混输技术
        结合我国电网建设相关规划内容，电网结构进一步优化和完善，超高压交直流混输技术以其独特的优势得到了广泛应用，对于新时期的继电保护提出了更高要求。通过超高压交直流混输技术应用，电网系统在故障后暂态特征较为鲜明，谐波分量快速增长的同时，为继电保护互感器性能要求提出了更高的要求。在智能电网中，对于超高压交直流混输中的谐波分量和滤波问题可以及时处理。由于电网自身的复杂特性，应该将谐波作为继电保护的主要依据，以保护变压器为例，传统二次谐波是判断系统的主要依据，可能导致变压器原有保护作用无法发挥，究其根本是由于继电保护内部励磁涌流问题导致。为了有效解决这一问题，首要一点是正确区分励磁涌流和变压器故障电流区别，通过制动方法来解决故障问题。超高压交直流混输技术的应用，可以将新技术引入其中，解决交直流混输暂态性问题、高压长线路中串联补偿问题和零序互感问题。所以，可以通过明确跨线故障定位和电气量范围，对现有的直流线路中的母线接线方式调整和完善，增设非线性元件，提升继电保护技术水平。
        3.2智能传感技术
        智能传感技术在实际应用中，促使继电保护信息采集更为便捷，确保继电保护技术原有作用可以得到充分发挥。以变压器保护为例，可以在变压器侧安装智能传感器，包括振动传感器、温度传感器和流量传感器等，充分发挥传感器监测和控制作用，实现继电保护目标。通过智能传感器，可以对电力设备实时监测，了解设备的运行状态，进行综合判断，降低外部环境因素带来的不良影响，为后续的设备继电保护提供可靠依据。智能电网下，通过电气量分析来获取精准数据，实现对异常采样值精准辨别。电力系统稳定运行中，对于其中存在的非衰减基波分量问题，可以重新分配系统电压和电流，有效避免谐波分量衰减问题。故此，通过智能传感器收集和分析信息数据，实现对继电保护装置运行进行实时监测，智能化分析数据同时，及时判断故障位置，制定合理的继电保护计划进行检查和调试，尽可能降低系统故障几率，确保智能电网可以安全稳定运行。
        3.3可再生清洁能源并网
        可再生清洁能源并网，主要是将清洁能源引入到电网中，是智能电网发展的主流趋势。

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可再生能源来源丰富，对于环境的污染度较小，可以有效缓解当前的能源危机问题。但是，可再生清洁能源开发技术还不够成熟，智能电网运行中，对于智能电网运行带来了不同程度上的影响。风能机接入到智能电网中，由于接入点不同，将会为电流保护带来不同程度上的影响。如果相邻线路出现故障问题，由于电流方向不同可能加剧继电保护反向误动问题出现。由于风能及工作状态和接入类型的不同，将会对故障电流产生不同程度上的影响。所以，接入可再生能源后，应该推动继电保护技术创新和完善，对于其中的问题可以综合分析，寻求合理措施进一步优化和完善。诸如，新能源电流自身的随机性和间歇性特点，降低新能源电力带来的不良影响，可以实对电力设备的监测和控制。
        3.4电力电子元件技术
        智能电网运行中，继电保护技术不断创新和发展，而电力电子元件作为其中不可或缺的组成部分，直接关乎到智能电网运行安全。主要是由于电力电子元件自身的开关频率大，系统中可能产生谐波，制约电网安全稳定运行。尤其是柔性交流输电系统中，电网控制协调和继电保护之间矛盾愈加突出，应该综合考量谐波问题，在后续技术发展和完善中综合考量电力电子元件产生谐波的不良影响。但是，电力电子元件在其中所起到的作用不言而喻，有助于推动智能电网安全稳定发展。
        四、继电保护技术在新环境中还需解决的问题
        为了顺应时代的发展，电能传输方式逐渐呈现出了一些新的特点，因此需要对其进行调整，从而适应现在的发展需求。作为电力系统安全运行的主要技术，继电保护技术也需要做到与时俱进，具体如下：
        4.1对保护定值进行适时的调整。
        智能电网存在着一定的不确定性和灵活性，因此保护定值需要具备一定的适应性，可以随着电网运行方式的改变而变化，同时还需要对继电保护功能进行调整。除此之外，周围环境也会对保护定值产生影响，因此不能忽略环境因素的影响。
        4.2网络化给继电保护配置带来的影响
        继电保护技术传递和采取信息的方式会随着电网的网络化发生变化，逐渐提升自己的主保护功能，从而使继电保护的配置也发生变化。
        4.3提高安全自动化装置的性能。
        随着智能电网的广域化发展，安全自动装置的性能逐渐得到了提高，其中延时证明效果得到了显著的提升，同时还降低了定点事件的发生几率。
        4.4继电保护新技术
        电力电子技术的使用，使智能电网实现了灵活性控制，但是同时也给电力系统运行过程中的继电保护技术提出了更高的要求。
        4.5在线整定技术的使用
        继电保护领域开展的自适应保护思路，可以改变传统自适应装置存在的弊端，实现了根据被保护线路运行情况来对定值进行调整的目的。
        结语：
        随着智能电网的建设，将会对人们生活的方方面面产生影响，不久的将来，人们将进入电力智能化、生活网络化的时代。作为电力系统的一次重要变革，决定着未来电网的发展趋势。继电保护作为保障电力系统平稳安全运行的重要技术，是实现智能电网的前提和保证。为保障智能电网发展的同步配套技术，继电保护技术遇到了前所未有的挑战，同时新科技的运用也为继电保护提供了必要的技术支撑。应该着眼于未来，持续不断的推进继电保护技术的发展。
        参考文献：
        [1]王向东，吴立志.浅析智能电网框架下的继电保护技术[J].机电信息，2011（18）：33～34
        [2]项巍．智能电网时代继电保护技术研究[J]．科协论坛，2011(7)：33～34
        [3]常康,薛峰,杨卫东.中国智能电网基本特征及其技术进展评述[J].电力系统自动化,2009(17):10～15.