智能电网环境下的继电保护

2021-12-22杨欣

科学与信息化 2021年26期

杨欣

国网甘肃省电力公司庆阳供电公司甘肃庆阳 745000

引言

在这一阶段，电力系统的安全运行已成为确保社会稳定发展和经济价值持续增长的重要基础，对人民的生产和生活产生重大影响。在先进科学技术的支持下，电网建设逐步实现了智能化运行应用。利用计算机技术和数字技术来实现一次和二次设备的信息管理，并构建一个智能平台，以提高智能电网系统运行的稳定性和安全性。

1 智能电网

传统的电网设计主要采用母线、环形和星形三种方式，设计内容比较烦琐，对电网的稳定运行具有一定的影响。线性设计智能电网原理非常简单，运行效率很高。智能电网的每个节点都可以作为向用户提供服务的电源，可以真正实现电网线路的双向运行。分布式电源作为智能电网的运行节点，具有很宽的配电范围，可以形成整个电网结构，达到真正独立使用的目的。在智能的实际操作中，可变性和灵活性是不可接受的[1]。

2 继电保护的重要性

在智能电网环境中，继电保护有其自身的意义。当前，我国人口具有基数大、增长快、总量大的特点，人民实际用电需求不断增加。此外，随着我国城市化进程的逐步加快，城市各地区对电力的需求也日益增加。这无疑给现有的供电企业带来了巨大的挑战和压力，智能电网应运而生，可以有效满足这些要求。目前，我国的智能电网建设经过不断的发展和研究，取得了良好的效果。但是，在智能电网建设的不断创新和突破中，也发现了一些问题。由于智能电网与传统电网相似，故障也会发生。继电保护技术作为改善这种状况的有效技术手段，可以保证智能电网实际运行的安全。当智能电网出现故障时，继电保护技术可以立即发出预警并自动关闭故障设备。当相关工作人员听到警报时，可以及时解决问题，智能电网可以恢复正常，准时工作。在智能电网环境中，继电保护技术的本质含义是保障智能电网运行的安全，保障用户用电安全，降低供电公司实际供电时可能出现的风险。因此，继电保护技术对于智能电网建设非常重要[2]。

3 我国智能电网建设面临的特殊问题

3.1 输电方式的影响

中国的煤炭、水能和风能资源主要分布在西部和北部地区，电力负荷主要分布在东部、中部和南部沿海地区，交直流混合、超/特高压输电方式，在输电过程中容易发生安全事故，因此，电力系统，特别是直流输电的稳定发展，输电方式以及交直流系统之间的相互作用，不仅会影响对交流电的控制。交流和直流线路，也会对继电保护产生不利影响。

3.2 挥发性新能源的使用问题

随着我国能源供应结构的不断优化，不断开发新能源以减少化石能源的消耗，目前，我国主要使用风能、太阳能等新能源。但是，这些新能源具有随机性、可调度性、间歇性等特点，一旦电网容量不足，将影响电网的稳定运行和新能源发电。运行控制与常规的能量功率控制方法之间的差异较大，这在一定程度上增加了控制电力系统运行的难度。

3.3 新能源电力缺乏在现场平衡的互补电力

当前，我国水力发电厂，燃气发电厂等动力源仍然不足，无法补充新能源，造成了以下问题。①连接新能源后，需要调整燃煤点火装置的工作条件，使设备的工作压力降低，设备的老化加速。②新能源并网时，不仅会降低系统的调峰能力，而且会降低电网运行的安全性，因此有必要加强新能源与电网的平衡。优化能源和动力补充系统，以实现整个系统的安全、稳定运行[3]。

4 构建智能电网环境下的继电保护系统

随着智能电网技术的发展，伴随着智能电网模型的发展，继电保护也不断得到完善。例如，取消了传统的集成电路式继电保护方式，取而代之的是微机式继电保护，模型也在大数据技术下不断创新和演进。由于智能电网的发展，现有的继电保护模型已不能满足实际工作需要。因此，继电保护系统的建设就是要加强继电保护评估的可靠性。根据实践经验，在各种电网环境下，继电保护测量数据具有较高的不连续性，采用平均值计算削弱了继电保护的可靠性，需要基于大数据技术的监控时间设置继电保护系统。

在智能电网环境下，智能变电站的结构发生了变化，实现了“三层两网”，即过程层、间隔层和站控层。使用Internet 可以实现所有级别的实时控制，可以实时控制平台和智能变电站的结构。常规继电保护与智能继电保护存在很大区别。常规继电保护采样值主要是直接从传感器传输到保护装置。智能继电保护将采集到的信息通过合并装置传输，同时采集后的开关传递给保护装置，消除二次电缆中的障碍，提高信息传输效率。综合考虑智能电网发展对继电保护的影响如下：①随着智能电网系统中元器件数量的增加，尤其是元器件的精度和技术含量越来越高，继电保护的难度越大，继电保护的可靠性也随之增加。例如，在智能电网环境中，微小的故障会影响电网的安全运行，因此需要继电保护系统来提高可靠性，构建完整的建模系统，准确识别智能电网中的故障。②继电保护结构变得更加复杂。传统继电保护是点对点连接，智能电网的普及实现了以太网连接，拓扑变得更加灵活，因此继电保护结构应该更加灵活。③提高了自动化装置的功能要求。例如：智能电网中的PMU和WAMS网络可以为电力系统提供防御和应急控制，以达到智能电网的控制目的。但是，由于构建智能电网时还必须考虑与现有电网模型的连接，继电保护也必须考虑与传统继电保护的协调，具体可以在线路的一侧使用电子式电流互感器，线路的另一侧使用电子式互感器，以防止出现故障[4]。

5 智能电网环境下的继电保护技术

5.1 系统重构

与过去的电网应用中的继电保护技术相比，智能电网环境中使用的继电保护技术具有独特的优势。主要区别在于智能电网应用中的继电保护技术可以实现系统的重新配置。在现阶段，我国智能电网所使用的设备和程序与旧电网的应用之间存在一些差异，在这种背景下，继电保护技术也有新的要求，但继电保护技术的设备方案有所不同，无法从过去和现在的应用中删除。如果这不匹配，则必须重新构建系统。通过重新配置继电保护技术系统并更改线路的结构和性能，不同的系统可以在智能电网环境中实现更稳定地运行，并在大数据环境中实现安全保障。

5.2 广域保护

为了在智能电网环境中进行继电保护，有必要确定广域保护的关键要素。广域保护的作用是实现电网与输电系统之间高效，及时的信息传输，是保护信息传输的准确性和及时性的重要基础。智能电网的每个系统中都存在各种信息和数据。只需更改继电保护的实际配置，就可以大大提高电网的运行水平和容量。可以看到广泛在智能电网中的重要性。保护环境中的区域。广域保护实施系统一般分为广域集中式，IED分散式，站区集中式和区域分布3种，由于这3种系统模式不同，电气设备设置也不同。在实际运行中，有必要结合受保护的电气设备在运行过程中的运行，确定正确的应用模式，提高广域保护的强度，并最终显著提高智能电网中信息的传输效率。

5.3 保护装置

在智能电网环境中应用电气设备的重要部分是保护单一电源。在智能电网运行期间保护电气设备可以发挥作用，并且设备的应用会影响智能电网运行，因此应注意单一源保护。市场上通常使用许多类型的电气设备，例如变压器、发电机组、AC线和DC线。在实际操作中，有必要保护现有的单一手稿，提高效率，并将其应用于智能电网环境，以发挥良好的作用。励磁涌流的类型多种多样，容易混淆、随机、非线性等，因此在操作中最重要的是识别励磁涌流，并注意保护励磁涌流，了解单一来源保护的优势和进展[5]。

6 基于智能电网的智能保护技术设计

操作盒不需要发布该规范，而只需使用GPS进行时间同步（接口为B代码或1EEE1588，时间同步信号可以通过光纤传输）。功能和技术指标变得清晰。更容易完成制造商的生产。但是，操作箱的温度，湿度和电磁干扰必须满足测试要求。操作箱必须根据某些条件执行一套完整的双工设计，以一种方式切断电路，并保留触点以供间隔刀操作使用。这时，必须考虑5个防抱死触点，并根据现有模型处理浙江模型。母线联络断路器通常是分开的，并且在两侧都连接有不同的变压器。如果一个变压器不能正常工作，则合上断路器可以使另一变压器继续用于供电。必须将操作箱安装在电源之间的间隙中，并且并联设备的电压构成并联回路。无须在主变压器的主体空间中安装操作箱，主体的保护以及测量和控制的安装可直接在现场完成，也可采用传统方式进行。

7 继电保护装置发展趋势

7.1 继电保护的多样化

为了充分发挥继电保护装置的优势，提高继电保护装置的质量，同时需要在继电保护装置的开发中充分结合智能电网的实际应用。继电保护的各项发展，准确识别和促进智能与功能的结合，推动继电保护的创新和优化。继电保护一方面应具备传统功能，另一方面应利用监测和调节输电效率和双向输电指标的灵活优势，有效降低能耗，提高经济效益。

7.2 数字化智能继电保护

智能电网涵盖了不同类型的数字化技术，这也意味着继电保护数字化已成为继电保护发展的一大趋势。数字传感器的发展水平在不断提高。一方面优化了网络信息传输功能，另一方面在一定程度上减少了现有传感器应用的诸多不足，有效保持了传感器的稳定性，提高了传感器的科学性。当传感器升级后，传感器的辅助功能会比以前更加完善。不仅如此，数字化还可以大数据技术融入继电保护中。大数据支持的继电保护装置可以采集各类正常和故障信息，因此继电保护的性能具有很强的逻辑性和智能化特征。