智能电网继电保护优化要点

严熙泽

摘要

本文基于继电保护技术特点，对其在智能电网中应用要点进行了简单分析，争取通过有效措施，来充分发挥其所具有的技术优势。

【关键词】智能电网 继电保护 故障切除

继电保护对维持电网安全可靠运行具有重要意义，现在我国智能电网建设日益完善，各项新型技术与设备被应用其中，虽然可进一步提高供电质量，但是依然会因为各种因素的干扰而出现故障。为避免设备或构件故障而造成大面积停电间事故，就需要科学应用继电保护技术，确保在故障发生时可以及时将其切除，将故障影响范围控制到最小。在智能电网建设发展背景下，网络重构、微网运行以及分布式电源接入等技术，均对继电保护提出全新要求，还需要在原有基础上做进一步的研究。

1 继电保护技术特点

1.1 继电保护作用

继电保护是维持电网正常供电的重要保障，在遇到设备故障时，可以自动、快速且有选择的切除系统内故障设备，确保不会对其他设备与系统产生破坏，避免大范围停电事故的发生。如果供电系统处于异常状态，继电保护装置还可以想值班人员发送告警信息，通知其及时采取对应措施处理，提高供电可靠性。传统电力系统电源处潮流流向为单向，而继电保护设备输入的为本侧电气量，包括三相电流Ia、Ib与Ic，以及单相电压Ua、Ub、Uc，保护装置对上述电气量进行判别，完成相应保护动作要求。而如果面对的为复杂度更高的线路光线差动保护，输入量则为被保护线路对侧电流。

1.2 继电保护原理

智能电网在运行过程中，想要实现对系统设备的全面监控，需要通过传感器对发电、配电、供电以及输电各环节信息的全面收集以及整合分析，完成整套电网系统运行状况的实时监控与保护。继电保护技术在智能电网中的应用，除了可以有效保护系统传感器信息外，还可以对其他设备信息进行保护。这样在共享信息时，就需要仔细核对各项信息，保证信息时效性与准确性。另外，如果系统内保护装置出现故障，继电保护可以通过自身及时恢复的功能，将故障影响范围最小化，来保证智能电网运行的稳定性。如图1所示。

2 智能电网继电保护优化要点

2.1 故障可靠甄别

智能电网已经成为电网建设主流趋势，电网输电能力得到了大幅度提升，但是就实际应用效果来看，系统输电能力可用度受限于继电保护装置性能比较严重，还需要做更进一步的研究与调整。

2.1.1 超高压交流输电线路暂态量保护

其主要是通过区内外故障时电压、电流高频分量在幅值与方向的差异对区内、外故障进行有效区分，并对故障暂态信息量进行分析完成系统故障甄别，达到超高速保护效果。

2.1.2 超高速母线保护

应用专业作图软件，进行电磁暂态过程仿真，同时分析暂态量，实现系统母线保护。假如应用等值母线模型会降低母线内部故障暂态过程真实性，必须要保证变压器、电容分压是电压互感器、避雷器以及阻波器模型使用方法的正确性，同时还要确定母线其他元件杂散电容电气位置不存在异常。行波电流极性比较式母线保护原理能够在系统故障发生后2ms内完成区内、外故障的区分，相比其他方式灵敏度和可靠性更高。

2.1.3 超高压直流输电线路单端速动保护

将直流滤波器组和平波电抗器安装在直流输电线路两端，使其构成直流输电线路高频暂态量天然边界，形成超高压直流输电线路单端速动保护系统。

2.2 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。

2.3 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。

2.3.1 保护一体化

主要将变压器作为保护对象，其作为电网重要组成设备，在运输、外部冲击等因素影响下会发生绕组变形问题，而造成内部短路，无法正常运行。针对此需要进行绕组变形检测以及保护一体化，根据漏电感是否变化来确定是会否存在变形问题。

2.3.2 过负荷保护

以减少输电断面连锁过载跳闸事故的发生概率，需要基于原有技术，来对保护装置出口后控制措施进行发展与协调。例如在线路过载保护装置动作时，确认切除故障后不会引发线路过载，则可以直接切除;相反会引发线路过载，则需要采取紧急控制措施，将过载跳闸时间延时到安全区域以内。另外，线路过载保护装置向控制中心发送起动信号，起动输电断面安全性保护计算，如果会出现连锁过载问题，需要及时执行紧急控制，将过载消除。

3 結束语

继电保护对于电网运行存在重要意义，面对现在智能电网的建设要求，需要在原有基础上，来对继电保护技术应用中存在的缺陷进行分析，从技术角度出发，确定其技术优化方向，确保可以充分发挥继电保护技术在电网运行保障中具有的功能性，减少各类故障的发生，将事故影响范围控制到最小。

参考文献

[1]毛德超，张磊，郭惠敏.智能电网继电保护技术分析[J/OL].工程技术研究，2017（11）：74-75.

[2]彭丹.智能电网下的继电保护技术分析[J].中国高新区，2017（19）： 105.