探讨智能电网对继电保护的影响

赵会莹

摘要：智能电网的建设是电力系统的一次重要变革，是电网未来的发展方向。文章针对智能电网对继电保护技术的影响进行了探讨，并介绍了智能电网环境下继电保护技术的发展方向。

关键词：继电保护;智能电网;电网建设

随着电力系统的高速发展和计算机技术、通信技术的进步，继电保护技术面临着进一步发展的趋势。其发展将出现原理突破和应用革命，由数字时代跨入信息化时代，发展到一个新的水平。继电保护技术的发展现状继电保护技术是随着电力系统的发展而发展的它与电力系统对运行可靠性要求的不断提高密切相关。而微机保护的发展使变电站自动化和无人值班进入了实用化的阶段。

1、智能电网对继电保护的影响

智能电网是以物理电网为基础，充分利用先进的传感测量技术、通信技术、信息技术、计算机技术、控制技术、新能源技术，把发、输、配、用各环节互联成一个高度智能化的新型网络。作为电力系统安全稳定第一道防线的继电保护，按传统电网进行设计和配置不能适应于智能电网。智能电网的技术特点将影响现有继电保护的应用。

智能电网的一个重要特征是数字化，对继电保护而言：一是测量手段的数字化，广泛采用电子式互感器和数字接口;二是信息传输方式的数字化，传统变电站采用的模拟量电缆传输和状态量电缆传输方式将被以光纤为媒介的网络数字传输所代替。电子式互感器的优越性在于其采用光电转换原理进行测量，体积小、绝缘性能好。对继电保护其最大的优势是传输频带宽、暂态性能好，不存在电磁式互感器和电容式电压互感器等传统互感器的测量误差和暂态特性，能很好地将电力系统运行状态信号传N-次侧。随着智能电网的建设及智能化仪器、设备的推广，传统的互感器将逐步退出运行。电子式互感器采用网络接口，通过网络保护装置和智能断路器连接，大大简化了二次回路接线，易于维护。

1.1 数字化智能电网的一个重要特征是数字化，对继电保护而言， 一是测量手段的数字化， 二是信息传输方式的数字化。随着智能电网的建设及智能化仪器、设备的推广， 传统的互感器将逐步退出运行。电子式互感器采用网络接口， 通过网络保护装置和智能断路器连接，大大简化了二次回路接线，易于维护。

1.2 广域化 近年来，随着我国电网信息化进程不断推进， 继电保护信息专用网络也已初步建成，将成为智能电网控制的重要环节。虽然WAMS网络和继电保护信息系统建设的初衷不是为继电保护服务，但利用其提供的广域信息来提高后备保护的性能、提高安全自动装置的性能却值得思考。

1.3 网络化 对继电保护来说， 数字化变电站的网络化带来了两个方面的变革，一是信息获取， 虽然继电保护主保护的功能仍然是 “自扫门前雪” ，但由于网络数据传输的共享性，可以获取全站 相关设备元件的信息（电气量信息）。二是信息发送， 由于采用带数字接口的智能断路器， 跳合闸等控制信号的传输方式也由二次电缆改为数字信号的网络传输。

1.4 输电灵活化智能电网的一个最大特点就是输电效率的提高， 控制手段的灵活。智能电网中必然大量采用诸如可控串联补偿装置、静止无功补偿装置、电能质量控制装置、统一潮流控制器及 STATCOM等交流灵活输电技术。另外，我国电网的交直流混合输电的特征也使电网中非线性可控电力元件数量大大增加。

2、智能电网环境下继电保护需注意的几个问题

近年来，由于信息技术和电子技术的发展，继电保护专业也得到了较大的发展， 继电保护装置的可靠性、功能的完善性、操作的方便性及操作界面的人性化等要求已基本满足。我国 继电保护在原理上能够满足我国电网运行的要求。 智能电网的规划和发展改变了电能传输的某些特点， 信息化和数字化的特征使智能电网与传统电力系统产生了本质的差别， 作为继电保护专业， 也需要适应其发展，进行相关的研究工作。

2.1 利用数字化提高保护性能

互感器传输性能的提高和互感器故障的减少使继电保护不需要再考虑电流互感器饱和、二次回路断线、二次回路接地等互感器故障问题。电气量信息传输的真实性也为继电保护装置性能的提高带来了便利条件。如何简化继电保护的辅助功能，利用数字化传感器提高继电保护的整体性能，是未来继电保护发展需要研究的核心问题。

2.2 网络化将改变继电保护的配置形态

基于IEC61850网络的数字化变电站改变了传统继电保护信息获取和信号发送的媒介，利用网络上共享的站内其它相关电气元件的信息提高主保护的性能，利用共享的控制信号网络简化继电保护配置，是智能电网中继电保护研究的前沿性问题。网络化带来共享信息的同时，也带来基于网络信息传输的可靠性和安全性问题。与传统二次电缆的传输方式不同，控制信号传输网络的可靠性必须得到保证。数字化变电站条件下继电保护的可靠性问题及如何进行保护配置保证可靠性是网络化二次回路的关键问题。

2.3 提高安全自动装置性能PMU和WAMS网络为电力系统防御和紧急控制提供广域信息，能够利用其已建成的网络，提高对时间敏感性不强的后备保护和安全自动装置的性能，改变现有保护和安全自动装置的延时整定原则，使其能够在某些情况下及时判断系统故障，采取措施避免大停电等恶性事故的发生。

2.3 在线整定技术

自适应保护的思想在继电保护领域已被广泛应用，限于条件，传统的自适应保护仅能根据被保护线路的运行情况对定值进行调整，不能利用全網信息准确、实时地判断运行方式来调整定值。智能电网的发展有望改变这一现状，从而实现在线整定。

2.4 继电保护新原理与新技术

风能、太阳能、生物能等新能源接人的随机性，使电网接人安全问题日益受到重视，相应的调度方式在智能电网背景下将更快、更灵活地调整传输方式和潮流方向。以电力电子控制为依托的电网灵活控制方式将改变传统电网的故障暂态特征，研究适应智能电网灵活控制的继电保护新原理与新技术是智能电网中继电保护相关研究的一个关键问题。

3、结束语

综上所述，作为电力系统安全稳定第一道防线的继电保护，按传统电网进行设计和配置不能适应于智能电网。智能电网的技术特点将影响现有继电保护的应用。

参考文献

[1]谢开，刘永奇，朱治中，等面向未来的智能电网[J].中国电力，2008，41（6）：19—22.

[2]徐大可，汤汉松，孙志杰.电子式互感器在数字化变电站中的应用[J].电力设备，2009，9（3）：12～16.