智能电网对继电保护发展的影响

安兴 刘文斌

摘要：随着经济社会的不断发展，电网的复杂程度也随之增加，并且还伴随着电力系统中电压等级的升高，这是电力系统需要面对的新挑战。现代化的智能电网在保持着原有的基础上提出了更具有可靠性，以及灵活性的继电保护系统。本文在分析国家的电网公司的智能电网的特点和主要特征，进一步指出智能电网对继电保护发展的重要影响。

关键词智能电网；继电保护；影响因素

中图分类号：U665文献标识码： A

引言

随着我国科学技术的发展，电力技术也随之迅速发展，电力市场的改革越来越深入，电力环境的日益变化，智能电网应运而生。我国在2009年对智能电网做出了全面的规划，确定了分三个阶段利用先进的通信、信息和控制技术，基本完成以信息化、数字化、自动化为特征的智能电网建设，目前正处于大规模建设阶段，预计到2020年基本建成。电力系统继电保护主要是研究电力系统故障和危及安全运行的异常工况，以探讨其对策的反事故自动化措施，是保障电网安全运行最基本、最重要、最有效的技术手段。而智能电网将极大地改变传统电力系统的形态，电子式互感器、数字化变电站技术、广域测量技术、交直流灵活输电及控制技术的大量应用，必然会对继电保护带来影响。

一、智能电网的特点

国家电网的相关公司在基本特征定义的基础之上，对智能电网的技术所体现出来的信息化、自动化、数字化和互动化。在技术关系上所体现出来的集约化、标准化，以及最重要的集团化等。信息化是智能电网基础的坚强后盾，实现了实时和非实时的信息之间的高度集成化，资源的共享和利用；数字化对于智能电网的实现形式起到了坚实作用，定量定向的对电网的结构、特性和状态等进行描述，实现电网信息采集和运输过程中的高效性和精确性；智能电网的自动化对于坚强电网来说，是一项重要的实现手段，主要通过现代化的自动控制策略，来完成智能电网在运行控制中的自动化的水平等级，对于全面提高公司的管理水平具有重要的地位；智能电网的互动化是指在满足电网的内在要求下，实现电网、电源和用户三者之间的互动和协调关系。概括智能电网的基本内涵就是：坚强可靠性高、经济高效智能化、环保清洁、友好互动，以及透明开放。

二、智能电网中继电保护的构成

继电保护是电力系统中的重要技术，参与了电力系统控制和测量等多个方面的工作。在智能电网的应用中，首先采用各类传感器对电力系统中的输电和供电等主要设备进行全方位的监控；然后把监控所得的信息通过可行的通道传递到电力网路系统中进行整理和分类，最后把整理分类好的数据进行一定的分析，并根据各个设备的运行状况和极值标准，对设备进行远程的调整。此外，一个保护装置不仅仅需要采集保护设备的各种信息，还需要掌握与此保护设备相联合的其它设备的信息，以便于在没有人工关注的时候，能够最大程度的把系统的故障降到最低。因此智能电网中的继电保护在实际的保护工作中，不仅能够跳保护设备，还能够对保护设备的各个关联节点发出连跳命令。

三、智能电网对继电保护的影响分析

在电力系统中，智能电网通常是网状结构，这与以往电网中的简单环网机构是有本质上的区别。但是，在复杂的网状结构中，单一的保护装置还是存在着一定的缺陷，比如信息少，整定难等等，所以这会对继电保护技术的应用产生一定的影响。继电保护作为电力系统安全稳定的第一道防线，若按传统电网保护方式进行设计、配置，是不能适应于智能电网的。智能电网技术应用将深刻影响现有的继电保护应用，主要表现于以下几个方面：

1、数字化

目前的智能电网最大的特点就是数字化，其主要包括两个方面：第一是通过各种数字接口与电子互感器而实现的测量手段的数字化；第二是利用光纤网络数字传输代替传统的状态量电缆传输与模拟量的电缆传输而实现的信息传输数字化。电子互感器拥有体积小、高绝缘性等特性，并且其利用光电转换的测量原理也给继电保护带来了较宽的传输频带和较好的暂态性能，消除了传统电容式电压互感器与电磁式互感器的测量误差。因此，在未来的继电保护发展中，其工作重心就应该是简化继电保护的辅助功能，并且能够用数字化的传感器最大程度的提升继电保护的成效性。

2、网络化

随着智能技术的不断进步与发展，继电保护操作人员的工作方式也必将会发生变化，为信息平台的建立，也会促进智能电网的网络化发展。在这种情况下，继电保护技术也应该往网络化的方向发展。新一代的数字化变电站使得传统继电保护信息获取和信号发送的媒介得到了改变，对主保护性能的提高利用网络上共享的站内其他相关电气元件的信息来实现，对网络继电保护配置的简化可以通过共享控制信号来实现，这些都是智能电网中继电保护研究的前沿性问题。

3、广域化

在智能电网的快速建设过程中，整个电网系统的压力也会越来越大，同时，出现故障的机率也会大幅上升。针对这种情况，可以充分利用广域测量技术进行后备的保护服务，这样就能提高整个保护装置的性能，以确保电力系统运行的安全与稳定。然WAMS网络和继电保护信息系统建设的初衷不是为继电保护服务，但利用其提供的广域信息来提高后备保护的性能、提高安全自动装置的性能却值得思考。

4、输电灵活化

在智能电网的快速建设过程中，整个电网系统的压力也会越来越大，输电效率的提高以及控制手段的灵活是智能电网的一大特点之一。智能电网中必然大量采用诸如可控串联补偿装置、静止无功补偿装置、电能质量控制装置、统一潮流控制器及STAT-COM等交流灵活输电技术。另外，我国电网的交直流混合输电的特征也使电网中非线性可控电力元件数量大大增加。以电力电子器件的广泛应用为特征的智能电网的故障暂态过程与仅有同步发电机等旋转元件的传统电力系统将有显著的不同。电网暂态过程的复杂性及电网运行方式灵活控制造成的多变性，使现有继电保护装置面临较大考验。

5、整定自动化

传统电网中的继电保护往往只针对被保护的线路，并且其调整定值因为单线信息的局限性也有很多的偏差。而智能电网继电保护能够把整个电力系统中被保护的线路和与线路有关的设备有机联合在一起，集中整个系统中各个部分的运行信息，从而对系统进行分布协同的保护，大大增加了继电保护的精准度和适时度。

四、继电保护的其他相关问题

随着现代化技术的应用和发展，电子和信息技术也得到了更大的发展空间，因此，继电保护装置的可靠性和功能性也逐渐完善，并且系统的操作方式也比较简答方便，符合当代技术的人性化原则。我国的继电保护已经在技术原理上满足了电网运行的基本要求。根据智能电网发展以及规划，改变了电网中电能传输某些方面的特点，数字化与信息化导致了智能电网和传统的电力系统之间的差距，所以，从根本上讲应该从继电保护相关工作入手，使其适应当代技术的发展现状。

1、影响继电保护配置形态

智能电网的网络化会在发展阶段不断的改变继电保护配置形态，在数字化的电站基础上，其改变传统形式的继电保护的信息获取以及信息发送媒介，并且运用现代化网络的资源共享性，汲取站内的相关电器元件信息，在性能方面有了很大的提高，共享控制信号网络对继电保护配置进行了简化，这是智能电网的继电保护的下一研究阶段的问题。

2、数字化对继电保护性能的影响

提高互感器的传输性能，以及减少互感器发生的故障频率，对于继电保护配置来说可以取消电流互感器的饱和与二次回路的相关问题的因素影响。电气量的信息传输，其真实性对于继电保护装置的性能提高基于了可行性实施的条件。在简化智能电网中继电保护的附加功能，是可以利用现代化的数字手段，即传感器进行继电保护整体性能的提高，这也是继电保护在未来几十年里需要面临的研究问题的核心价值。

3、影响安全自动的装置性能的提升

智能电网对我国的电力系统的防御与经济紧急的控制提供广域的信息量，利用现在已经形成的网络，提高时间控制的敏感性很弱的保护装备与安全自动装置性能，在现在成熟的保护安全的自动装置原则基础上，进行几点保护的系统的诊断分析，避免突然性的停电导致的安全事故的发生。

4、继电保护的新原理和新技术发展

新型的自然能源的使用具有环保等特点，但是电网的接入安全问题也逐渐的被提到日程当中，调度方式也会随着智能电网发展的速度加快，以及其灵活性的提高而进行传输方式与潮流发展趋向的调整。主要讲电力电子控制作为载体的智能电网的灵活控制将会对传统的电网故障特征进行跟踪，并研究出来使用智能电网的灵活控制中的继电保护的新原理和新技术演变成了智能电网的继电保护的研究中的关键性的问题。5、在线方式的整定技术

继电保护的思想已经广泛的应用于智能网络发展中，在传统的自适应保护的限定条件很多，又只能根据被保护的线路运行情况进行定值的自主性的调整。智能电网的未来发展展望会改变继电保护的这种复杂性，实现统一的在线方式的整定技术。

结束语

随着社会经济的发展，电力系统的各种先进技术也会得到更有深度的研发。而智能电网中继电保护的应用作为电力系统的重要部分，在未来的发展中必将有其新的意义和内涵。而我国的智能电网目前还处于急速的发展期，因此继电保护的研究也会有更深远的发展前景。作为一名智能电网的管理和研究人员，在当下更应该对智能电网中继电保护的核心内容进行深入的了解和掌握，结合继电保护当下的应用重点和未来的发展趋势，透彻的分析到智能电网对继电保护的影响因素，促进智能电网在未来的发展。

参考文献

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