智能电网下的继电保护技术分析

王博

摘要：随着我国社会经济和科学技术的飞速发展，促使我国电力行业领域取得卓越的成就。而人们对于电量的需求也在直线上升，从而致使我国投入大量资金、人力和物力在电力建设方面，促使我国电网逐步向着智能化的方向发展。在智能电网实际运行的过程中，继电保护技术是最为关键的核心部分。为促进智能电网正常有序的运行，必须对继电保护技术进行逐步完善。因此，本文主要针对智能电网下的继电保护技术进行详细的分析说明。

Abstract： With the rapid development of China's social economy and science and technology， it has made outstanding achievements in the field of China's power industry. And people's demand for electricity is also rising， which has caused China to invest a lot of money， manpower and material resources in power construction， and promote the development of China's power grid in an intelligent direction. In the actual operation of the smart grid， relay protection technology is the most critical core part. In order to promote the normal and orderly operation of the smart grid， the relay protection technology must be gradually improved. Therefore， this paper focuses on the detailed analysis and description of the relay protection technology under the smart grid.

关键词：智能;电网;继电保护;技术

Key words： intelligence;power grid;relay protection;technology

中圖分类号：TM77                                       文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）17-0203-03

0  引言

智能电网主要是合理运用现代化的传感技术和测量技术，从而实现变电站数据信息的数字化传输，然后结合现代化的通讯技术以及计算机技术于一体的继电保护、工作的一种新型电网。智能电网与传统电网大不相同，其具有实时、在线、连续的安全评估以及能力分析，预警和预防的控制能力、系统自我恢复等诸多能力。同时，具备可靠性、实用性以及环保节能等优势特点，大大提升电力系统实际运作的效率。

1  继电保护技术在智能电网中的重要性

目前，我国经济发展正处于转型阶段，并且在转型过程中对于电力能源的需求量相对比较大，从而致使供电企业面临巨大的压力和困难挑战，特别是一些人口比较密集的城市，正面临着严重的供电危机，为了有效解决这些问题，供电企业需要结合自身和当地的实际情况，制定科学合理的解决方案。例如，采用科学合理的停电以及限制用电等措施，同时，还要对智能电网的建设和维护力度加强重视，在这样形势背景下，继电保护就显得尤为重要。在智能电网中合理运用继电保护技术，不仅保证电网系统正常运转，同时还可以自动切除发生故障的设备，并发出故障相应的警报，促使工作人员及时做出反应，并运用合理的解决措施进行处理，尽快恢复供电，从而将企业的经济效益损失降到最低。

2  我国智能电网现阶段的发展状况

随着智能化技术的飞速发展，促使其在社会各个领域内得到广泛运用，尤其是在工业以及基建设施领域等运用智能化技术，并取得卓越的成就。通过建设完成之后，智能化水平得到有效的提升，而电力网络系统的智能化成为现阶段以及日后电网建设与改造的基本前提。由于智能电网建设涉及范围相对比较广，并且对专业技术要求非常高，耗费巨大，从而致使其成为整个行业领域的瞩目。智能电网具有广阔的市场发展空间，尤其是西方一些发达国家，早已开始抢占智能电网的市场。例如，美国不断推动智能电网发展，进而促使国内经济得到相应的增长，而欧盟也针对电网制定相应的规划和制度，并且在未来发展的道路上，能够建立一套完善且适用各国的智能电网，以此满足于供电的实际需求，促使各国经济得到相应的发展。

3  智能电网的网格结构模型

传统电网的网格结构设计主要分为总线型、星型以及环状型三大类。但本文主要以直线形式为主的电网结构进行介绍，其在实际运行的整个过程中，操作相对比较简单，并且运行的主要原理也很简单。除此之外，传统电网中的每个电源点所进行的流向相一致，朝向同一方向输出或输入电流，并且在实际操作过程中比较容易运作。同时，大大增加对电流的保护作用。

由于智能电网结构的设计，从而致使电网中的每个点成为电源点的同时，还可以供用户所使用，换言之，整个电网线路处于双向运行的状态。另外，智能电网结构还有一种分布式电源，其本质上是电网系统中的一个电源点，是一个相对独立的个体，可以不必依靠整个电网整体，单独使用。如图1所示。这种电网运用方式具有较强的灵活性和变化性。在保护系统正常运行的过程中，一旦阻抗的阻值发生变化，其电网的运行方式也会随之发生变化。传统的保护系统根本无法满足于现有智能电网的需求，因此，必须研究新的保护方案，对电网发展进行更新和完善。

4  针对智能电网的继电保护解决方案

继电保护作为电力网络以及相关设备监测保护运行的基本前提，逐步朝着计算机化、网络化以及智能化的方向发展，促使保护、控制、测量和数据通信于一体。在智能电网中不断引进先进的技术，并且合理运用新技术，但是这些新技术中有部分技术会严重影响继电保护的发展，导致继电保护技术的可靠性大大降低;而合理运用新技术，促使继电保护迎来新的发展机遇和挑战，如果使用得到，继电保护发展步伐会更上一层楼。对此，必须对智能电网的故障诊断功能以及自我修护功能加强重视和关注。智能电网继电保护的构成示意图如图2所示。

4.1 广域保护技术

广域保护技术结合电力网络子集，对进行点电网运行阻碍因素进行全面的处理和分析，将子集作为一个相对独立的个体单位，在事先划定好的区域范围内对这种子集的继电保护技术相关信息进行合理的采集，然后对其进行全面的分析处理，从而找到产生故障的根本原因，并采取相应的措施针对故障进行解决。在智能电网中，继电保护主要包括安全自动控制和继电保护两个部分，安全自动控制主要是对电网自身存在的故障问题进行解决处理，并且提供诸多方面的措施对故障进行解决;而继电保护技术是针对现有的继电保护的复杂故障进行全面的诊断、确定以及配合，从而尽快涨到故障问题的有效解决办法，进而促使继电保护的适应能力得到提升。广域保护功能主要是建立在信息交互与整合判断的基础之上，如果将该功能当做主保护，但是其与主保护快速性的实际需求并不相符。现阶段，电网主保护一般采用电流差动保护方式和纵联保护方式两种，这些保护方式在应用的过程中具备一定的选择性，从而促使保护功能得到最大化的发挥，因此，在主保护区域范围内不需要使用广域保护方式。电网传统后背保护主要是通过单端量对电网故障进行判断，保护动作延时较长，致使电网运行方式变化的应对能力与之相互交叉，在过负荷或者是震荡环境下，极其容易发生保护舞动，最终造成电网无法正常供电。对电网应用的必要性以及可行性进行充分的考虑，在后备保护中不断引进广域继电保护技术，促使电网正常运行。一旦主保护在检修的状态下，广域保护即可充分发挥自身的主保护作用。

4.2 保护系统的自身重构技术

近些年来，伴随着智能电网的不断发展与进步，促使其对机电保护提出更多更高的要求标准。继电保护在一定程度上具有较强的适应性，并且根据电网的运行方式以及结构的改变发生改變。与此同时，继电保护自身还具有自我诊断和修复的功能。例如，一旦继电保护装置的结构部件无法正常运作时，智能电网会自动找到合适的元件进行替换，从而达到自动修复和恢复的目的。对于智能电网的现状，原来的继电保护系统早已无法满足于智能电网的能力。因此，必须对继电保护系统进行科学合理的构建。

4.3 智能电网的通讯技术

在智能电网继电保护正常运作的过程中，合理运用通讯技术，从而有效保证电网各项数据信息的及时性和有效性，真正实现通信技术的互动性，促使信息得到及时传递。一旦通讯系统尚未得到完善，或者是通信系统依靠单向进行信息传递，那么电力系统的职能电网继电保护就无法得到完善，一直停滞不前。因此，必须建立完善的高速、双向、实时、集成的通信系统，为职能电网快速发展奠定良好的基础。在高速双向通信系统建设完成之后，智能电网通过多次反复的自我监测以及校正，合理运用先进的信息技术，从而充分实现自愈功能。智能电网的通信技术可以对各种扰动进行实时监测，并进行相应的补偿，对潮流进行科学合理的分配，避免事故扩大。在高速双向通信系统中合理运用智能电子设备、智能表计、电力电子控制器等相关设备，促使智能电网的驾驭能力以及优质服务水平得到提升。

4.4 智能电网差动保护技术

对于电网中的电气设备，相关工作人员不仅要对其进行全面了解，还要熟练掌握电气设备操作，从而对智能电网进行保护。在智能电网中，广域性保护充分发挥后背保护作用，而差东兴保护主要是针对电气保护进行主保护。它是主保护中的重要核心部分，对差动性保护技术进行深入的研究，并且将其普遍应用在发电机、电动机以及变压器等主要电气设备之中。在智能电网应用之中，合理运用差动保护措施，将智能电网和使用端进行衔接，并且多个接口可以同时插入，从而对工作效率进行提升。另外，差动保护一起相关设备的接口对着另一侧电网用户的数量变化而变化。

5  应用分析

系统主要为电网调度、变电运行、继保等专业人员运行分析和故障分析提供服务。从实现系统功能、管理手段、系统安全角度看，整个系统由设在网、省调端的主站和设在变电站端的子站组成，主站与子站间通过电力系统的通信网络连接。系统结构如图3所示。

5.1 系统主站硬件设备

5.2 应用优化措施

①对电网数据进行实时性的控制。在智能电网中合理运用继电保护装置，必须对实时性的控制进行综合的考虑，如果继电保护装置数量越多，其控制性则会越低，二者之间呈反比例。因此，在智能电能正式开始运行的过程中，必须合理运用同步交互的方式，从而对数据信息进行有效的控制。

②对机电保护建模参数进行合理的优化。为了保证继电保护建模参数得到优化和完善，必须严格控制变量，结合电网的实际情况，对配置进行合理的调整，采取建模对后备保护的方式对配置进行设计，同时还要对配置进行合理的规划，从而保证实施策略的智能化特征。

6  结束语

综上所述，智能电网建设其实是对我国电力系统进行更新和完善，同时也是我国电网快速发展的必然趋势。继电保护装置在电网运行过程中扮演卫士的角色，并且对故障电网以及系统进行有效隔离，以免事故被无限扩大。智能电网下的继电保护技术必须与最新的智能电网的一系列技术革新要求相一致，对继电保护技术的发展进行深入的研究，以此维护智能电网的稳定运行。因此，必须结合实际情况，进行突破与创新，还要培养大批优秀人才，从而保证继电保护技术的进步与发展，进而促使智能电网安全、可靠、稳定的运行。

参考文献：

[1]胡欣.智能电网下的继电保护技术分析[J].数字化用户，2018，24（35）：137.

[2]包志鹏，方达.智能电网背景下的继电保护技术分析[J].中外交流，2018（12）：94.

[3]徐红瑞.智能电网背景下的继电保护技术分析[J].百科论坛电子杂志，2018（1）：449.

作者简介：王博（1984-），男，山东武城人，研究方向为电气工程及其自动化。