智能电网继电保护技术剖析

钱海江

摘要：根据智能电网网络结构和特点，分析传统电网继电保护与智能电网继电保护的区别。并且阐述了电网继电保护的关键性技术，继而引出了新技术的实现原理。对智能电网继电保护需要注意的几个问题进行了重点分析：保护定值自适应，保护功能根据运行方式的变化做相应的调整以及引入坏境条件对保护定值影响的考虑。

关键词：智能电网；继电保护；差动保护；

智能电网是作为世界电力系统发展变革的最新技术，已经由最初的实验阶段进入到了实施阶段。西方各国已经开始了智能电网的建设，并加大了资金投入和人员支出，并实施了相关政策以加快对智能电网的建设。我国国家电网公司也将建设智能电网这一决议提上了日程。灵活的可重构配电网络拓扑是智能电网的基础，它的作用是在系统受到故障时，可以将故障的影响范围固定在某一地方不会向外扩展，而且还可以做到用其他连接恢复其他部位的供电。从这可以看出，未来的电网机构不再是传统的环状获辐射状，而是会向网状进化，这种结构模式对继电保护带来了新的挑战。传统的继电保护模式是分散式的，这种保护模式能保护的信息有限，需要通过多台继电保护装置协调配合才能达到要求。智能电网建设的另一优点是加大可再生能源，随着我国施行可持续发展战略的要求，越来越多的分布式电源渗透到配电系统基础设施中。正因为此，本文对智能电网的结构模型进行了简单分析，并且对智能电网继电保护的关键技术进行了简单探究。

一、智能电网的网络结构模型

在传统的电网模式中，网络拓扑结构有以下几种线路，通常为总线型、环型、星型等几种。这些模型均表现为线性，并且运行较为单一。具体表现为每一个电源点的潮流流向均为单向，这样的流向好处是更简单直观的利用电流进行保护。但在智能电网中，在整个网状结构中，每一个点都可能是电源点也可能是用户点，它的线路潮流流向是双向的。因此这种电网在运行时是具有不确定性和易变的，从而会造成系统进行运行时的阻抗是随时变化的，这样就导致传统的过流保护、距离保护定值无法整定，保护不能单独使用。所以需要新的保护方案来解决这一问题，使运行阻抗不受电网运行方式变化的影响。

二、传统电网继电保护构成

传统电网中，由于电源点的潮流流向是固定不变的，因此继电保护输入的也是该侧的电气量，包括：三相电流Ia，Ib和Ic，三相电压Ua，Ub和Uc。对这些指标进行判断，基本就满足了继电保护的要求。与之相反的是，线路光纤差动保护最多的是输入被保护线路对侧的电流，所以传统继电保护电气判别量基本上是固定不变，而且只需要本保护对象的电气量就可以了。

三、智能电网继电保护的几个问题

当在智能电网中使用继电保护时，需要考虑几个方面的问题。第一个需要考虑的问题是相对灵活的运行方式以及不确定的潮流流向，这就要求继电保护在发挥作用时要做到适应；第二个需要考虑的问题是继电保护在施行保护功能时要根据运行方式发生变化时需要作出调整；第三个需要考虑的问题是引入智能电网时环境对保护定值产生的影响。智能电网运用在其中安置的传感器获得实时的信息，传感器测量的主要是输电线路实时的温度和容量，并且传感器还可以调整运行功率使智能电网运行更接近运营极限。因此智能电网在运行时负荷保护的定值是变化的，以此来适应实时变化着的温度和容量的变化。

四、新的继电保护实现原理

4.1智能电网继电保护构成

根据以上分析可知，智能电网具有的分布式发电和交互式发电模式对继电保护带来了更新更高的挑战，并且信息技术和通信技术的发展，数字化技术在各行各业的遍地开花也为继电保护新的保护原理带来了机遇。智能电网中传感器的使用，让整个供电系统的发电、输送电力、配送电力和用户用电的设备运行的实时情况进行了很好的监控，然后把这些实时数据进行了及时收集处理，最后得出数据的处理结果供检修人员进行分析。利用这些信息可以对运行状况进行实时监控，并且根据分析结果进行及时的修正。除此以外，对那些保护装置来说，除了收集保护对象的信息以外，还可以通过对其他设备的关联获取其他设备的运行信息。这样不仅可以保证故障的实时识别，另外还可以在有些人工干预的情况出现时，能够对对干预部位进行隔离，避免大面积停电的发生。因此智能电网继电保护装置在有些情况可能只跳本保护对象，还有些情况不仅跳本保护对象，还需要跳关联对象，甚至出现跳关联对象而不跳本保护对象的情况。在智能电网中，通过监控系统对本保护对象和监护对象的实时运行情况进行监管，并作出相应的分析和判断，及时调整相应继电保护装置的保护定值，使之适应不同环境可能发生的变化。同时由保护功能决定参与故障判断的电气量信息和保护动作策略。

4.2差动保护在智能电网中的应用

纵差保护装置是电气设备的主要保护装置，它具有灵敏度高和选择性好等优点，目前已经在发电机、电抗器、电动机、母线、线路等设备上得到了广泛应用。在智能电网上着一保护装置也会得到更加普遍的应用，由于这一保护装置不受运行变化的束缚，通识也不受潮流流向变化的影响，这正是智能电网的特点也是它传统继电保护无法使用在智能电网的难题，这一装置得到了很好的解决。另外在智能电网中，光纤差动保护不仅仅会应用在接入线路双端电流或者环网三端的电流，还有可能接入多侧电流，因袭需要差动保护装置对线路差动保护计算的电流通道作出决策。

五、结束语

本文在对智能电网网络的结构和它自身的特点与传统电网继电保护进行对比分析后，指出了传统电网继电保护与智能电网继电保护的区别。另外对智能继电保护运行中需要考虑的几个问题进行分析，主要包含了保护定值需要适应不同的环境并会产生实时变化，以及保护功能会根据运行方式发生的变化做出及时的调整，最后是引入环境会对保护定值产生影响，最终得出了新的继电保护的实现方式。

参考文献

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