当前智能电网构架下继电保护技术的实践

摘 要：高速发展的世界经济模式下，动力都是电力提供的，可以说经济和社会的发展离不开电力。在我国，经济发展突飞猛进，传统的电网已经不能满足未来经济的需求，文章基于目前我国电网的运行和发展状况，从而提出建设未来高效能的电网的几点建议。智能电网在配电、用电或是发电、输电等过程中运用了较多的新型技术，并且随着技术的发展和升级，可以使电力系统更加完善，使其优于传统电网的方面充分展现出来。

关键词：继电保护；智能电网；电子互感器

21世纪电力工业的重大创举就是智能电网的出现和迅猛发展，对于世界区域内能源问题、环境问题的出现也有很好的抵制作用，同时也是一种有效提升电网运行质量的措施。智能电网的投入和使用在中国电力系统发电、输电、配电和用电的各个环节都有广泛影响，它为电网安全首要防线的继电保护系统带来了新的机遇和挑战。在这样的对比下，传统的保护系统的弊端逐渐暴露出来，但是，先进的信息系统也让继电保护有了更好的发展，我们对此的态度应该是积极的，力求逐渐变革电力网络，建立更加合理可靠的保护系统。

1 智能电网概况

智能电网的基础是物理电网，将先进的计算机技术、传感测量技术和信息技术同决策者与电网集成，然后建立在高速运转的双向通信网络基础上，最终达到可靠、安全的电网运行。兼容利用和能源替代是智能电网的本质，必须创建开放系统和建立信息共享的模式，使数据得到最大的整合，优化其运行和管理。就我国而言，基于能源的特征，发电装机中占主要比例的还是燃煤火电机组，但是化石能源所引起的环境问题日益受到重视，开发风能、太阳能以及其他可再生能源是日后发展的主要方向。

网络拓扑模型是传统电网当中最多见的，包括总线型、环形和星形路线等，但是这些模型都可以总结为线型模型，每个电源点都是同方向的流动，这对于电流和距离和保护的实现比较轻松，这也是得到一致认可的。对于网状结构，因为没有起点终点之分，线路的流向都是双向的。

2 智能电网的继电保护构成

自我修复故障的能力和智能化的故障诊断能力是智能电网中继电保护部分所必须具备的，在故障发生时可以快速准确地隔离，从而避免运行中事故的发生。继电保护的装置图如图1所示：

图1 继电保护的装置图

3 智能电网中继电保护技术所具备的特点

3.1 继电保护的数字化

在智能电网中，互感器的传输性能会增强，与此同时故障几率会有很大的降低。信息传输的真实性使继电保护装置的性能提高了，在以后的技术升级中，需要考虑怎样使继电保护的辅助功能简单化，利用数字化的传感器提高它的性能，这也是这篇文章中主要提到的方法。

3.2 继电保护的网络化

将智能电网与互联网进行对接，用户可以将信息或数据共享，利用其它组件提高其保护能力，简化继电保护装置（实际上就是智能终端，将被保护的原件的数据或信息传送到网络控制中心，使其可以利用运行故障中的数据信息）。

3.3 继电保护的自动整定技术

该特点是指依据电力运行方式和故障变化改变保护性能、定值和特性，尽可能地适应电力系统的变化，改善其性能。

4 电子互感器在智能变电站中的实践应用

智能电网中的智能变电站主要实现网络控制化、功能一体化、状态可视化、测量数字化、信息互动化。这些要求都是基于对电流电压的精确测量，所以电子互感器有了广泛的应用。

4.1 电子互感器的分类

电子互感器可以模拟电压输出，可供15-100hz的电气测量仪器和继电保护装置使用。它分为电子式电流互感器和电子式电压互感器两种，文章主要以前者为例。

4.2 电子式电流互感器的原理

无源式电子式电流互感器：原理即磁致旋光效应，也就是通常所说的Faradary效应。LED发出的光径起偏器后为一线偏振光，它在电流产生的磁场作用下通过磁光材料时，会发生偏转，旋转角正比于磁场H沿着线偏正光通过材料路径的线积分，公式如下：

θ=V∫·Hdl

若光路設计为N圈的闭合回路，根据全电流定律可得：

θ=V∫·Hdl=V·N·i

其中，V为Verde常数，N为光路和电流交链的匝数，i为导体中流过的电流。故得出结论：电流i与θ角成正比，通过测量偏振光旋角θ即可得到电流i。

光学材料一般用于无源式电子式互感器，所以环境的因素对它的性能影响很大，比如稳定性方面或温度的漂移，所以能否解决这两个问题是能否推广的必要前提。

有源式电子式互感器的原理也是Faradary电磁感应原理，有Rogowski线圈型和低功率线圈型。前者亦称为空心线圈，是把漆包线缠绕在环形骨架上制成的，因此不会出现磁滞和磁饱的问题。当载着电流的导线从线圈中心穿过时，因为导线有电流，线圈的两端会产生电势e。Rogowski线圈型对电流的测量依据互感系数，并将所测得的电势e进行积分处理后，即可得到被测电流的大小，但是，Faradary电磁感应原理对它的一个限制就是不能测量恒稳直流，对于那些变化比较缓慢的非周期分量的测量也有一定的局限性，有测量信号频带的限制。

5 结束语

我国自2009年提出智能电网以来已经建立了21个项目点，其中电子式互感器在智能变电站中的使用体现在电网的动态观测和提高继电保护的可靠安全性运行方面：一方面，它的接口方便，通讯能力强，采用的是数字输出，在使用后可以实现多点对一点或一点对一点的过程，可取代二次电缆线，解决二次接线的问题，简化测量和保护系统的结构，最大化信息共享；另一方面，电子互感器的输出采用电缆传输，光缆数较少，传统的互感器维修频率较大，寿命较短约30年左右，电子式互感器在使用寿命内基本不需要维护，大大减少了工作量。

参考文献

[1]范志宇.智能电网继电保护的应用探讨[J].中国传媒科技，2012（18）.

[2]郝文斌，洪行旅.智能电网地区继电保护定值整定系统关键技术研究[J].电力系统保护与控制，2011（02）.

作者简介：张家森（1976，9-），男，山东寿光人，本科学历，工程师，现工作于国电南瑞科技股份有限公司，研究方向：电力系统继电保护。