智能电网环境下的继电保护

智能电网环境下的继电保护

王志

（国网山东省电力公司德州供电公司山东省253000）

摘要：继电保护是电网安全稳定运行的重要保障，对我国智能电网的发展具有重要意义，因此本文主要探讨了智能电网环境下的继电保护，以此提高智能电网建设水平。

关键词：智能电网；继电保护；广域保护

随着我国智能电网的不断发展，大大增加了我国电网与用户之间的双向互动，实现了电能消费方式的合理转变，为电力企业带来了较高的经济利益以及社会效益，因此为了智能电网的安全、稳定的运行，应改善传统的继电保护方式，建立健全合理可靠的保护系统，使其符合电网变革的需求，因此本文在此进一步探讨了继电保护的相关问题，实现智能电网建设水平的不断提升。

1我国智能电网建设面临的特殊问题

1.1远距离、交直流混合、超/特高压输电构成的大电网

我国的煤炭、水力以和风能等资源主要分布在西部和北部地区，而用电负荷主要分布在东部地区、中部地区以及南部沿海地区，因此为了合理配置能源资源，我国电力部门必须采取远距离、交直流混合、超/特高压输电方式，但是由于我国电系统系统较为庞大，在输送电力过程中，极易引起安全事故的发生，对电力系统的稳定的发展产生了不利影响，特别是直流输电传输方式，其交直流系统相互作用，这样不仅会影响对交直流线路的控制，同时对继电保护也会产生不利影响。

1.2波动式新能源以规模化接入电网为主要利用方式

随着我国能源供应结构的不断优化，新能源发电得到了不断发展，以此减少对化石能源的消耗，目前我国一些新能源电力，如风电、太阳能电源等主要以规模化接入电网为主要利用方式，但是这些新能源具有随机性、可调度性差以及间歇性等特点，因此一旦电网出现接纳能力不足的情况，就会影响电网的稳定运行，而且新能源电力运行控制与常规能源电力控制方式有很大的区别，因此在一定程度上增加了对电力系统运行控制的难度。

1.3新能源电力缺少就地平衡的互补电源

目前我国还缺少水电站、燃气电站等电源，无法与新能源电力进行互补，从而造成以下几项问题：（1）接入新能源以后，需要对燃煤机组的运行工况进行调整，这样就增加了设备运行的压力，加快了设备老化。（2）新能源并网以后，不仅降低了系统的调峰容量，同时还降低了电网运行安全，因此还需要加强新能源电力就地平衡，优化系能源电力互补方案，从而实现整个系统的安全、稳定的运行。

2继电保护重点研究的内容

在智能电网快速发展的大环境下，继电保护必须顺应电网变革，以更好地保障电网运行。当前需要重点研究的内容包括单元件保护和广域保护两个方向。

2.1单元件保护的研究内容

单元件保护的对象包括发电机、变压器以及交直流线路等，主要是对传统元件保护的改良和新原理算法的研究：（1）发电机保护方面，需要重点关注内部短路，特别是匝间短路保护，在保护方案设计、整定计算、灵敏度校验等方面需要进一步的精确化；后备保护中的过激磁、反时限过流等保护的判据需要与实际机组的承受能力相匹配；定、转子一点接地保护的可靠性；失磁、失步保护与电网保护的有效配合以及超大容量机组保护运行的特殊性等方面也有待深入研究。（2）变压器保护方面，励磁涌流识别仍然是关注的焦点，因励磁涌流所存在的非线性、随机性、混淆性以及多样性特征，使得目前解决方案并非完美无缺，因此变压器内部故障分析计算和保护新原理仍是研究的重点。

2.2广域保护

广域保护是近年来继电保护领域的研究热点，以高速实时的信息通信为平台，将多点多类型信息纳入保护系统，从根本上革新了继电保护的配置方式，能够显著提升继电保护的动作性能，因此下文将对其做进一步的介绍。

3广域保护研究

3.1广域保护的概念

受软硬件技术的限制，一直以来继电保护所利用信息主要为单端量和双端量两种，信息位置主要为被保护设备自身信息。随着电网运行环境日益复杂，传统保护原理由于信息量少，反应故障的角度单一，其不足逐渐暴露，而智能电网的发展又为实现多信息化继电保护搭建了平台，广域保护成为了新形势下继电保护发展的重点方向。

3.2广域保护的功能定位

广域保护的定位应该以承担后备保护功能为重点，主要基于三个原因：（1）元件主保护对快速性有很高要求，广域保护通过多信息交互和集中判断来实现，若作为主保护在快速性方面没有优势；（2）目前电网主保护以电流差动保护和方向或距离纵联保护为主，具有绝对选择性，保护性能相对完善，不需要通过广域的方式来实现。（3）传统后备保护以单端量原理为主，其整定配合复杂、动作延时长、适应性运行方式变化能力差、过负荷易误动等缺陷成为了大电网的安全隐患，直接和间接地导致了数次大停电事故的发生，急需予以革新。

3.3广域后备保护的构成模式

广域后备保护系统有三种构成模式，即广域集中式、IED分布式以及站域集中与区域分布相配合的模式，三种模式分别具有不同的特点。

3.3.1广域集中式

广域集中式决策主机位于系统某中心站，其覆盖范围为整个区域电网，所包含厂站可以达到数十个甚至更多，以被保护设备为基本单元，通过直接集中全部信息进行故障判断。这种模式信息集中规模最大，检测故障角度最全面，同时对保护主机安全性和处理能力的要求最高。

3.3.2IED分布式

IED分布式结构的决策单元为分布在各被保护设备处的IED元件，各IED采集本地信息并与相关IED进行信息交互完成保护功能。这种模式的优点在于保护构成方式灵活，适应能力强，对单一决策元件依赖度低，而其缺点在于信息交互总量大、保护配置复杂、对通信条件要求高。

3.3.3站域集中与区域分布相配合的模式

站域集中与区域分布相配合的模式包含了站域保护功能和区域保护功能，

站域保护实现站内元件的后备保护功能，由设置在每一个厂站的站域主机集中本站各元件信息完成，各站同时作为区域保护子站构成分布式系统，区域保护主要针对站间联络线故障，由相关站域主机交互信息进行判断，同时对站内元件提供远后备功能。

总结：

智能电网的建设对我国电力系统的稳定运行产生了重要影响，同时对继电保护也提出了更高的要求，因此我国相关工作者应建立完善的继电保护系统，从多角度对继电保护进行研究，充分发挥继电保护在智能电网中的作用，从而保障电网的安全、稳定运行，笔者认为通过对智能电网环境下的继电保护的不断探讨，未来一定会促进我国电力事业的可持续发展。

参考文献：

[1]王增平，姜宪国，张执超，张晋芳，刘国平.智能电网环境下的继电保护[J].电力系统保护与控制，2013，02：13-18.

[2]祁涛.智能电网环境下的继电保护[J].科技与创新，2014，22：45+50.

[3]王文生.智能电网环境下的继电保护初探[J].机电信息，2015，06：99+101.

[4]田小靖.研究智能电网环境下的继电保护[J].通讯世界，2015，09：131-132.

[5]王鹤，高超.智能电网环境下的继电保护探讨[J].中国高新技术企业，2015，34：129-130.