智能电网中继电保护技术的应用

王文强 卢熠然 周奕婷

（华能（福建）能源开发有限公司福州分公司，福建福州 350299）

0.引言

对于智能电网而言，接线方式较普通电网更加复杂多样，在一定响度上加大了电网交错连接现象的发生概率。在解决此类问题的过程中，必须充分发挥出继电保护装置在智能电网当中的作用。但是，由于智能电网运行状态还不够稳定，给继电保护技术的应用带来诸多阻碍，有必要结合智能电网的运行特点制订出科学有效的继电保护措施，以此来促进继电保护效果和智能电网运行质效的全面提升。

1.智能电网的应用特征

与传统配电网相比，智能电网在智能化程度和运行控制性能方面实现了大幅度提升。虽然我国智能电网正处在起步阶段，但其应用特征已经表现得较为明显，大致分为几个方面：首先，防干扰性能。这一特性主要来自智能电网线路当中增设的传感器设备。安装于电网线上当中的传感器可以持续观测外部情况，一旦遇到干扰因素，与传感器相连接的管理系统会自动发出报警。提示线路维护人员消除干扰因素，将其负面影响降至最低。其次，安全评估性能。智能电网可以针对线路行状态进行连续安全评估与分析，当遇到电网故障时，系统不仅使故障问题得到自行诊断与自我隔离，还可以结合故障原因对其进行自我修复。从而最大限度降低故障影响及线路维修成本，促进供电质量和线路性能的全面提升[1]。最后，兼容性。在智能电网当中，可以容纳可再生能源所生成的分布式电源和微电网接入，在整个线路当中，实现多种电能资源的更高效交流与互动，从而更好地满足电力用户的供民需求。并且使整个电网呈现出更高经济性与节能性，实现资源的最合理分配，提高可再生资源的利用率，全面降低传统发电方式对于自然资源的消耗，使供电过程呈现出更强的节能环保效益与经济效益[2]。

2.继电保护技术的价值

通过对以往的电力系统故障原因进行统计与分，发现短路现象是主要故障原因之一。一旦发生短跑故障，就会对供电线路当中的各种元件造成不同程度的损伤。当情况严重时甚至会引发火险、爆炸等重大安全事故，这势必会对周边居民的人身财产及生产设施安全造成巨大威胁。因此，希望借助继电品的保护作用减少短路故障，降低此类故障对供电线路的损伤。在继电保护技术的支持下，即便电气设备发生短路故障，也可以通过机电系统的调控作用，将受损元件从电力系统当中迅速撤出，避免线路及相关供电设备受到更大的损害，从而保证其他元件的正常运行。但是，在使用继电器对供电线路进行保护时，要结合结合线路实际情况以及电力系统元件易受损程度等因素，采用适合的保护方法。只有这样，才能充分发挥出继电保护的作用价值，为电力系统的稳定运行提供有效保障[3]。

3.智能电网对继电保护系统的新要求

由于智能电网本身具备自动化故障维修与诊断功能，所以对线路当中的继电保护系统也提出了很高的要求，具体包括：

（1）运行方式要求。在智能电网的运行方式上，具有多变性、不稳定性等特点，导致在系统运行过程中，因为距离保护和过流保护等问题导致定值计算结果不够准确。为了消除这一影响，确保智能电网的平稳运行，必须基于智能电网相关标准进行相关定值计算，确保各项指标及参数的精准性与科学合理性，从而保证所有供电设备在运行过程中的高效性和安全稳定性[4]。（2）对线路检修的要求。线路巡检人员要定期针对管辖范围内的所有供电设备进行巡检与维护，及时发现和消除故障隐患，更换掉存在老化迹象、磨损严重的设备元件，确保所有供电设备均处于最佳运行状态之中，从根本上降低供电故障的发生概率。（3）继电保护构成要求。传统的继电保护电源结构比较简单。而智能电网继电保护系统主要通过传感器对供电系统当中的重要设备进行动态监控，并且完成数据的采集、计算以及分析工作，并且针对设备运行情况进行有效预测。因此，智能继电保护系统结构相关而言更加复杂，但对于供电系统的保护作用也更加突出[5]。

4.智能电网继电保护技术的优势

4.1 自动调整保护功能

对于智能电网中的继电保护系统而言，可以根据具体的故障状态及运行方式对保护定值及保护模式做出相应的调整。这样一来，便扩大了继电保护的范围，充分显现出继电保护性能及其作用价值。具体而言，通过运用继电保护技术，大大减少了过渡电阻变化、单相接地短路以及频率变化等一系列智能电网故障诱发因素。另外，继电保护技术使智能电网的自控能力和自愈能力获得有效保证。即使遇到出现系统无法自愈的故障问题，也可以将故障信息第一时间提供供给线路检修人员，从而争取更多的故障抢修时间，使线路检修工作效率及应急事件处理能力获得整体提升[6]。

4.2 关键技术优化

通过继电保护技术，可以使智能电网当中的关键技术得到优化，实现多项功能的自动化控制，并且使通信传输及信息收集等功能融入智能电网系统当中。FACTS部件安装，就属于智能电网当中的一项关键技术。在安装过程中，借助继电保护技术，不仅可以保证各项技术参数及装配位置的科学合理性，还可以记录FACTS部件的运行数据，再借助这些数据对其他关键技术进行优化，最大限度提高智能电网系统的自愈能力[7]。

4.3 提高数据精准度

通过继电保护技术，可以有效保证智能电网传输电气量的精准性，针对那些重要部件的温度，掌握线路及变压器载荷情况进行实时动态监测，并且针对线路故障进行精准定位，了解各项供电设备的运行状况，从而更加及时地捕捉到线路故障隐患问题，协助运维人员实施线路检修工作[8]。

4.4 提高设备运行效率

对于当前的智能电网而言，已经实现了数据信息的实时采集、计算以及判断分析。在这些模式下，一旦监测到电网线路存在故障问题，系统便会自动启动远程修正、监控保护定值以及电网保护等多项功能。如果无法通过系统自俞功能消除故障，还可以针对故障位置进行精准定位，并且将故障信息信息提供给配电线路运维人员，以便于尽快展开故障抢修工作，使故障抢修效率获得大幅提升，使智能电网运行质量获得有效保障。

5.智能电网中继电保护技术的实际应用

5.1 超高压交直流电混输技术

伴随着我国用电需求量的大幅增加，加快了智能电网的普及速度，凸显出电网继电保护技术的重要价值，这无疑为超声高压交直流混输技术应用提供了机遇。比如当智能电网出现故障时，通过应用超高压交直流混输技术，可以使继电保护系统当中的互感器发挥出强大的作用功能。但是，由于智能电网的结构具有较强的复杂性，有必要将谐波作用继电保护的一项重要依据，针对系统当前的正常运行状态进行有效判断。帮助相关工作人员及时了解智能电网的运行状态，赋予智能电网更高的安全可靠性[9]。

5.2 智能传感技术

通过智能传感技术的运用，可以最大限度提高继电保护系统的信息采集功能，并且使系统呈现出更高的便捷程度，需要针对继电保护系统的运行性能进行确认，确保其作用价值的有效发挥。以变压器为例，可以针对振动传感器、温度、传感器与流量传感器的应用装置进行实时动态监测，充分发挥出传感器的监测功能价值与控制作用，确保继电保护作用的有效发挥。同时，通过传感器对智能传感器进行监测，使相关数据得到实时监测，及时掌握相关设备的运行情况。在此基础上，采取有效措施避免外部环境对设备及系统运行情况的干扰，并且为其他相关仪器提供必要的保护与支持。由于智能传感技术本身具备较训的效率，所以在收集继电保护相关数据信息方面，发挥非常重要的作用与价值。

5.3 广域保护技术

传统的继电保护系统数据的采集工作主要凭借单端量或双端量这2种模式来完成。但是，不论单端量模式还是双端量模式，在数据信息集采的过程中都存在较大的局限性，甚至导致传统继电保护系统无法适应智能电网的运行需求。而对于新型继电保护系统的广域保护技术而言，首先以电网的子集作为数据分析和处理最小单位。其次在整个电网域的范围内，可以同时针对多个子集信息进行数据汇总与分析。这样一来，确保可以针对电网故障位置及其原因进行准确判断，并且有针对性地提出解决问题的方法与途径。广域保护技术最大的优势在于可以针对整个智能电网系统进行安全自动控制。比如针对故障进行自动处理以及自动复位，继电保护装置具备较强的适应能力和工作效率，使智能电网的安全稳定性得到有效保障[10]。

5.4 保护系统重构技术

通过运用此项技术，可以针对电网系统进行在线配置与重组，呈现更加科学合理的电网结构，并且使继电保护功能得到优化，使其具备更强的适应能力。重构技术具有较高的灵活适应性，当其针对继电保护定值进行调整时，能够适应不同电网的运行需求，并且针对继电保护装置进行实时动态监测与故障诊断。一旦检测到继电保护装置存在故障或者相关隐患问题时，还可以自动搜索能够替代故障问题的保护装置或系统，使故障问题得到快速修复，以免对智能电网正常运行造成不良影响。

5.5 通信技术

基于智能电网的双向通信功能，继电保护系统的实时监测和校正功能才能得以实现。比如当电网出现故障时，通过通信技术实现自动复位。并且借助于通信技术，可以实现绝大多数智能电子设备之间的通信，这也是继电保护器实现监测功能的必要条件。通信技术可以雷傲继电保护系统发挥出无功补偿、潮流分配等功能作用，避免智能电网出现大面积停电故障。

5.6 参考量测技术

此项技术是将系统测量数据进行整合，并且生成相应的数据信息，再将数据信息传递到智能电网的各个方位，发挥应有的价值。此项技术可以为继电保护系统和电网运维人员提供大量有效的数据信息，如电能质量、相位关系、变压器及线路负荷、故障位置、故障原因、停电确认、设备健康状况等，协助电网运维人员更及时、更精准地开展线路及设备检修保养工作。另外，将相关数据录入计算机程序当中，在广域管理系统和控制系统的作用控制之下，可以在多个电力系统之间进行信息互通，使继电保护系统的作用价值得到更大限度的发挥。

5.7 决策支持技术

智能继电保持系统具有较强的控制技术，使继电保护系统运行状态得到有效的分析、判断与预测。针对故障部位，第一时间作出隔离、切除等决策，使智能配电线路得到有效保护。另外，还可以第一时间连接专家系统，在专家系统所能控制的范围之内进行远程控制，使故障问题得到快速处理，使智能电网故障得以自愈。

6.结语

随着我国智能电网建设规模的不断扩大，需要一套先进科学的继电保护技术与之相匹配，使智能电网呈现出更高的安全稳定性。对此，需要给传统的继续保护技术提供巨大挑战，但也带动了各项新技术的生成与运用。在今后的智能电网发展中，继电保护技术将发挥出更加强大的作用与优势，促进智能电网安全稳定性以及智能化水平的全面提升。