浅谈智能电网对继电保护发展的影响

　　摘要：随着智能电网建设在我国的逐步推进，传统的电力系统形态将得到极大改变，电力系统中电子式互感器的投入以及数字化变电站的大量应用必然会影响电力系统的继电保护。文章分析了智能电网的定义、特点，研究了智能电网对继电保护的影响，指出了继电保护今后应重点研究的方向。
　　关键词：智能电网；继电保护；电力系统；电子式互感器；数字化变电站
　　依据国家电网公司的＂十二五＂规划纲要，未来的电网建设要以特高压电网建设为骨架，各级电网要协调发展，并且建设出的电网要具有高度自动化、智能化的特征。坚强智能电网将作为未来电网发展的主要方向。电网的智能化建设会大幅改变传统电力系统的形态，在建设智能电网的过程中，电力系统中大量应用了广域测量技术、控制交直流技术以及电子式互感器技术，这些技术的应用对电力系统的继电保护提出了更高要求，为使继电保护能更好地适应智能电网的建设，我们就必须充分了解智能电网的定义及特点。
　　1 智能电网的定义及特点
　　智能电网属于一种自动化程度特别高的供电网络，它的各个用户以及节点都处于实时监控状态，并且从电力输电端到用户端各个节点要能实现双向流动电流与信息。借助分布式智能、宽带通信技术与集成自动控制系统，智能电网可实现实时开展市场交易，无缝连接电网各成员，可有效增强供电企业与电力用户间的互动。
　　就技术角度而言，智能电网的实际含义大致包括3个层面：首先是借助传感器实时监控供电系统各环节的重要设备，如发电设备、输电设备、配电设备以及供电设备等；其次利用网络系统收集、整合得到的数据；最后通过分析、挖掘数据，实现科学优化管理整个电力系统。
　　智能电网的主要特征大致可分为以下五点：
　　1.1 自愈
　　由于智能电网可对电网实际运行状态实时掌控，这样有利于电网故障隐患的及时发现与快递消除；智能电网出现故障时，自我恢复能力比较好，这样可有效防止出现大面积停电现象。
　　1.2 安全可靠
　　智能电网具有一定的坚强性，它抵抗自然灾害、外力破坏以及计算机攻击的能力都比较强，它能很好地保障工作人员的人身安全以及电网设备安全，电网运行具有很强的自恢复能力。
　　1.3 经济高效
　　智能电网可对资源配置进行科学、合理优化，促使设备的实际传输容量与利用率达到最佳；智能电网可及时调度不同区域间的电能，有效弥补电力供应缺口；智能电网与电力市场竞争要求相吻合，可使电价实现动态浮动，系统优化电力系统运行。
　　1.4 兼容
　　智能电网对各类型设备具有很好的开放兼容性，可有效融合集中式大电源、分布式发电资源以及可再生能源，使它们更和谐地服务于社会生产。
　　1.5 与用户友好互动
　　智能电网可智能互动客户，给客户提供更可靠、更优质的电能，最大限度地满足客户需求，可使系统运行无缝衔接批发、零售电力市场，可借助市场交易，有效激励电力市场主体主动管理电网安全，更好地保障电力系统安全、稳定运行。
　　2 智能电网对继电保护的影响
　　智能电网主要是在现有电网的基础上，引入先进传感测量技术、通信技术、计算机技术、控制技术等，让供电企业的发、输、配、用各环节实现高度自动化。继电保护作为保障电网安全稳定运行的第一道防线，依据传统电网设计与配置的继电保护很难与智能电网相适应，智能电网的具体技术特点对当前继电保护的应用将产生重要影响。
　　2.1 数字化
　　数字化是智能电网的一个重要特征，就继电保护来说，其数字化主要包括两个方面：实际测量手段的数字化与信息传输方式的数字化，电子式互感器以及数字接口在继电保护中得到了广泛应用，模拟量电缆传输以及状态量电缆传输是传统变电站主要采用的传输方式，随着智能电网的发展，以光纤为媒介的网络数字传输将逐步取代以上两种传输方式。
　　光电转换原理是电子式互感器主要用到的测量原理，电子式互感器不但体积小，而且具有很好的绝缘性。传输频带宽，具有很好的暂态性是其给继电保护带来的主要优势，有效避免了传统互感器的测量误差以及暂态特性，能把电力系统的具体运行状态信号向二次侧很好的传输，随着我国逐步推进智能电网建设以及逐步推进智能化仪器、设备，电网运行中将不再使用传统互感器。
　　电子式互感器使用的是网络接口，其与智能断路器的连接借助的是网络保护装置，这样可使二次回路的接线大幅简化，设备维护更方便。
　　2.2 网络化
　　当前，按照IEC61850标准建设的数字化变电站越来越多，500kV全数字变电站也已经建成，变电站数字化建设正在如火如荼地开展，分布分层结构，数据建模采用的是统一的直接与对象面向的形式，数据可实现自描述以及抽象通信服务技术、特殊通信服务映射技术，这些都是各数字化变电站的主要特点。
　　数字化变电站的逐步网络化给继电保护带来了很多变革，如信息获取与信息发送，就信息获取而言，虽然＂自扫门前雪＂依然是继电保护主保护的首要功能，但基于网络数据传输具有共享性，这样全站设备的电气量信息都可以获取到，便于更好地保护系统。
　　2.3 广域化
　　近年来，在我国加速推进电网信息化进程的影响下，以PMU为基础的WAMS网络建设越来越普遍，很多地区还建成了专门用于继电保护信息传输的网络，这为智能电网的控制提供了便利，我们可借助WAMS网络提供的广域信息来促进继电保护后备保护性能的提高，让安全自动装置的实际性能逐步提高。
　　2.4 输电灵活化
　　输电效率高，易控制是智能电网的一个重要特点，一些灵活输电设备如可控串联补偿装置、无功补偿装置、STATCOM等必然会大量应用到智能电网中，加之交直流混合输电是我国电网的重要特征，这也大幅增加了电网中实际装置的非线性可控元件。大量应用了电子器件的智能电网出现故障暂态的过程必然会不同于只有同步发电机的传统电力系统。   复杂的电网暂态过程，与可灵活控制的电网运行使得电网具有了多变性，这对当前继电保护的保护能力提出了更高要求。
　　3 继电保护今后应重点研究的方向
　　3.1 借助数字化提高保护性能
　　随着互感器故障的减少、实际传输性能的提升，之前的很多互感器故障问题，如电流互感器的饱和、二次回路的断线、接地等，继电保护都不需再考虑。电气量信息传输的真实性也方便了保护转载性能的提升。如何对继电保护的辅助功能进行简化，借助数字化传感器促进继电保护整体性能的提升，是未来继电保护发展亟待解决的问题。
　　3.2 网络化将使继电保护的配置形态得到改变
　　以IEC61850网络为基础的变电站，使得传统继电保护获取与发送信号的媒介发生了改变，智能网络下的继电保护可借助共享在网络上的站内其他元件信息促进主保护性能的提升，可借助控制信号网络的共享使继电保护的配置得到简化。未来的继电保护科研也应重视这方面的研究。
　　3.3 应重视安全自动装置性能的提高
　　PMU与WAMS网络，可提供广域信息，这些信息十分有利于电力系统的防御与紧急控制。可借助这些网络，并且这些信息有助于后备保护敏感时间，有助于提升安全自动装置的性能，促进当前保护系统延时整定的改变，使它对系统故障的判断更及时，以便采取相应措施，有效避免出现大停电事故。
　　3.4 应重视研究继电保护的新原理与新技术
　　随着风能、太阳能的可接入电网，人们也越来越重视电网接入的安全性，在智能电网建设的影响下，调度方式可对传输方式以及潮流方向更快捷、更灵活地进行调整，这必然会使传统电网的故障暂态得到极大改变，在今后的继电保护研究中，我们必须重视研究与智能电网灵活控制相适应的继电保护的一些新原理、新技术。
　　4 结语
　　总之，电网智能化建设给电网带来了很多变革，未来电网将朝着智能化的方向发展。随着智能电网建设的逐步深入，一些新技术、新设备也开始大量应用于建设中，这必然会给继电保护专业带来革命性的变化，对此继电保护必须抓住机遇，迎接挑战，与智能电网的建设步伐跟进，要能适应电网的智能化发展，以便在技术上支持智能电网建设。
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