智能电网环境下的继电保护_李烨.pdf

电工材料 2023 No.1李烨：智能电网环境下的继电保护智能电网环境下的继电保护李烨（中国能源建设集团辽宁电力勘测设计院有限公司，沈阳 110000）摘要：概述了智能电网及继电保护，并分析了智能电网环境下继电保护面临的挑战，然后针对挑战提出了优化继电保护的对策及建议。旨在为推动智能电网更加快速、稳健地发展增砖添瓦。关键词：智能电网；继电保护；挑战；对策中图分类号：TM77 DOI：10.16786/ki.1671-8887.eem.2023.01.018Relay Protection in Smart Grid EnvironmentLI Ye(China Energy Construction Group Liaoning Electric Power Survey&Design Institute Co.,Ltd.,Shenyang 110000,China)Abstract:This paper firstly outlines the smart grid and relay protection,and analyzes the challenges faced by relay protection in the smart grid environment.The grid achieves faster and more stable development.Key words:smart grid;relay protection;challenge;countermeasure引言近年来，在我国国民经济快速发展的背景下，社会各方面对电力能源的需求不断增大，这也增大了对智能电网安全稳定运行的要求。继电保护系统作为智能电网中的第一道安全防线，可以通过各个终端监控设备及传感器实现对智能电网日常运行状态的实时监控，并且可通过收集和分析智能电网运行数据，确定故障位置，并给出相应的解决方案，促使故障及时得到有效解决。由此可见，继电保护对智能电网安全稳定运行的重要性不言而喻。但是，目前由于继电保护与智能电网发展的速度不匹配导致智能电网实际运行中出现了诸多问题。因此，为了更加深层次地挖掘智能电网的价值，发挥其优势，电力技术人员需要对继电保护技术进行创新及优化，才能为我国智能电网事业稳健发展保驾护航。1智能电网及继电保护概述1.1智能电网智能电网是基于传统电网，通过深度集成先进的信息技术、智能技术等发展而来的，是电力行业进行根本性变革的重要标志。智能电网的建设及发展，不仅可以使发电、输电、配电、变电、用电及调度等各方面的工作都实现自动化、信息化、互动化、智能化，而且也可以加快我国构建“电力流、信息流、业务流”高度一体化融合的现代电网的步伐，智能电网构成示意图见图1。相比于传统电网，智能电网有着明显优势，具体见表1。大力发展智能电网，既能提高电网资产的利用效率，减少电网堵塞及瓶颈，也可以优化发电侧及用户端的资产管理，进而提高整个电网的运行效率及质量1。1.2继电保护概述继电保护装置指在电网中的发电机、变压器、线路等电力设备发生故障危及电网运行安全时，可以向运维管理人员第一时间发送报警信号或直接向断路器发出跳闸指令的自动化设备。继电保护装置主要包括测量部分（和定值调整部分）、逻辑部分及执行部分。其工作原理是通过监测电网中各电力元件出现短路或者异常情况时的电气量（如电压、电流、功率、频率等）的变化来实现继电保护动作，如图2所示。在智能电网实际建设过程中，选择继电保护装置要注意满足可靠性、选择性、灵敏性及速动性这四“性”要求，以此来确保继电保护装置作者简介：李烨（1983-），女（汉族），辽宁沈阳人，硕士，研究方向为继电保护。收稿日期：2022-06-2175电工材料 2023 No.1李烨：智能电网环境下的继电保护的工作性能，进而增强智能电网的抗干扰能力及稳定性，以免发生大规模停电2。2智能电网环境下继电保护面临的挑战2.1大电网问题我国地域辽阔，南北纬度及东西经度跨度大，所以为保障全国各地的稳定用电，电网的跨度也非常大，横跨31个省、市、自治区。大电网问题的出现主要是因为我国能源与用电负荷整体呈逆向分布所引起的。具体来说，我国北部地区的风能、煤气及水利等资源丰富，但用电负荷比较小；而其他地区则是上述资源比较匮乏，但却集中了大部分用电负荷。而且，正是因为电网跨度大，为了优化电力能源配置，实现远距离输配电，在电网建设中交直流电混合应用，并应用超高压及特高压的方式输配电，这无形中增大了对继电保护的要求，尤其是交直流耦合及大功率电力电子变换器等易引起电网污染等问题，应加以重视及解决。2.2新能源电力互补电源问题在我国，目前新能源电力主要为风能发电、太阳能发电及潮汐能发电等，这些自然资源虽然可以取之不尽用之不竭，但是也是人类无法操控的。所以新能源电力存在稳定性差、波动大等问题，电力图1智能电网组成示意图表1智能电网与传统电网对比表项目激励/包括电力用户提供发电/储能市场化满足电能质量需要自愈性抵御攻击传统电网电价不透明，获少头的定价，选择比较少集中发电占优，少量DG、DR，储能或者可再生资源有限的趸售市场，未能很好地集成关注停运，不关注电能质量扰动发生时保护资产对恐怖袭击及自然灾害脆弱智能电网电价信息充分；实施电价，有许多方案及电价可供选择大量“即插即用”的分布式电源补助集中发电成熟、健壮，有很好的趸售市场可保证电能质量，有各种各样的质量/价格方案可供选择防止断电，减少影响具有快速恢复能力图2继电保护工作原理示意图76电工材料 2023 No.1李烨：智能电网环境下的继电保护输出不稳定。再加上国内水电站、燃气站等整体比较少，与新能源电力在资源上还无法形成充分互补，加剧了新能源装机却无法并网的问题。若这一问题不解决，则必然会降低电网的调峰容量及安全裕度，进而影响电网整体的稳定性及安全性3。3智能电网环境下优化继电保护控制的对策及建议3.1加强广域保护应用广域保护是在智能电网运行过程中，利用继电保护的形式来收集和分析电网各子集的运行数据信息，并结合分析结果选择合适的措施保障智能电网整体运行安全。应用广域保护时，应根据区域的不同将整个电网划分成多个子集，并对各子集区域实行针对性的继电保护措施，增强电网的控制及保护能力。其中控制能力指智能电网运行过程中所具备的故障自我修复能力，确保电网运行中可以实行自我保护；保护能力指对整个智能电网进行安全运行保护，并且能及时判断出故障原因及及时解决故障的能力。因此，加强广域保护应用，可深入分析和判断继电保护收集的数据及信息，以此来掌握智能电网运行情况，为后续的电网维护保养提供有价值的参考，进而提高电网运行的可靠性。3.2推动继电保护实现多元化发展在智能电网中，为了进一步提高继电保护的功能性及质量，需要根据智能电网建设发展的实际情况，从电网“智慧性”与“功能性”的契合点入手，推动继电保护实现多元化发展及不断创新。比如，智能电网内集成了很多的数字化、信息化技术，可以加大继电保护传感器的数字化升级，加快继电保护的数字化发展，这样既能强化智能电网的网络信息传输能力，也可以降低传感器的故障率，提高继电保护系统的稳定性及可靠性。同时，通过数字化升级优化，能够把大数据技术及网络技术引入到继电保护工作中，在此基础上，进一步提高继电保护对各种正常或故障信息进行“智慧化”改进的能力，进而优化继电保护装置的整体性能，为智能电网安全稳定运行保驾护航4。3.3设备完善与系统功能增强对于继电保护装置而言，可通过合理优化利用传感器，不断完善继电保护设备功能，并提高继电保护设备收集数据信息的效率及质量，为继电保护系统安全可靠运行提供保障。同时，在智能电网环境下，为更好地适应智能电网的发展要求，应在继电保护系统中不断融入先进的科技，增强系统功能，从而有效应对大风、雨雪等恶劣天气，减少传感器震动及接线松动等问题发生。3.4构建智能化保护信息交互平台智能电网环境下，为了进一步提高继电保护工作的质量，应根据实际需要构建完善的智能化保护信息交互平台，基于统计学理论、大数据分析计算技术、数据协调技术等为保障智能电网系统安全稳定运行提供丰富的信息资源，进而指导电网继电保护工作有序稳定开展。同时，技术人员也需根据智能电网的发展需求，对智能化保护信息交互平台进行动态化监控、扩充及升级，以便适应智能电网更新发展对保护的要求，促使继电保护（二次）和智能电网主体构建（一次）实现同步发展5。4结束语综上所述，智能电网的建设及发展对我国社会及经济的发展有着深远影响，而继电保护作为智能电网安全稳定运行的首要防线，要想保障智能电网始终能够安全稳定地运行，必须要从继电保护入手，正视其工作中存在的问题，加大优化创新力度，积极应用先进技术及科学理念提高继电保护的自动化、信息化、智能化水平，进而为打造出安全可靠的智能电网奠定基础。参考文献：1 曹伟.智能电网环境下的继电保护J.电子技术与软件工程,2022(6):82-85.2 高骏,沈浩琦.智能电网环境下继电保护技术分析J.水电站机电技术,2022,45(3):72-73,119.3 杨申.智能电网环境下的继电保护分析J.计算机产品与流通,2019(11):67.4 刘俊麟,范超琦.对智能电网环境下继电保护技术分析J.通讯世界,2019,26(6):199-200.5 朱财乐.关于智能电网环境下的继电保护研究J.科学技术创新,2019(30):58-59.77