智能电网发展环境下的继电保护新技术分析

张强 李文华

【摘要】继电保护是电力系统中保证系统高效运行的重要组成部分，近年来，随着我国电力智能化技术的发展，智能电网的快速发展给继电保护带来了很大的影响。在智能电网发展环境下，为保证智能电网的安全可靠运行，继电保护相关技术也需要不断进行更新。

【关键词】智能电网；继电保护；新技术

随着现代科学技术的发展，智能化技术在包括电力系统在内的多个领域内得到了广泛的应用，智能电网改变了传统电力系统的形态，智能电网中不断更新的新技术和新设备大大提高了电网的性能，促进了现代化电网的建设，在其中起到了不可替代的重要作用，甚至对继电保护的原理都造成了影响。随着研究的深入，继电保护技术的发展也进入了另一个更加开阔的领域，并且由此其应用的范围在不断的扩大，功能也在不断的增多，更加符合人们的多元化需求，为智能电网提供了稳定的发展基础。

1、智能电网发展概述

智能電网也就是电网的智能化，它的本质就是能源替代和兼容利用，主要是以建立在集成的高速双向通信物理网络为基础，创建开放系统，组织各级电网进行协调发展，整介系统中的数据，并将先进的传感测量技术、信息技术、计算机技术以及先进的决策支持系统纳入应用范畴内，通过这种方式而使电网系统具有自动化、互动性、智能化以及高度集成等特点，有助于电网运行和管理的优化，从而实现电网的安全、可靠运行。除此之外，智能电网还具有强大的电力输送功能以及智能化的运作平台，不仅能够为电力系统供电的安全性和可靠性提供保障，同时还可以对用户的接入和退出进行灵活、及时的调整，除此之外还可以实现用户、电源以及电网信息的共享，并且信息也是公开透明的。智能电网的网络拓扑结构（如图1）、通信及决策系统具有灵活发达、高度集成、实时运行的特点，智能电网还有着快速故障诊断和排除系统以及新型继电保护系统。

图1 智能电网网络拓扑结构示意图

2、智能电网继电保护构成

智能电网的分布式发电、交互式供电对继电保护提出了更高要求，对于保护装置而言，既要准确实时识别故障，还要在少量或无人工干预的情况下，实现故障的快速隔离和自我恢复。因此继电保护装置保护动作时，不一定只跳本保护对象，还可能需要跳开其他关联点，或是跳开其他关联点，而不跳本保护对象。其继电保护构成如下图2所示。

图2 智能电网继电保护构成示意图

在继电保护本保护对象及其他关联点运行过程中，监测系统对其运行状况进行分析决策，通过实时调整相应继电保护装置的保护功能和定值，使保护装置能够与灵活变换的运行工况相适应，同时，根据被保护对象的电气量信息，以及相关联的其他节点运行信息，保护功能作出决策，判断故障，并决定保护动作策略。

3、基于智能电网发展环境下的继电保护新技术

随着智能电网的发展，继电保护作为电网支撑技术的主要系统之一，也发生了深刻的变革，可再生能源并网、特高压交直流输电及大量电力电子元件应用等新的发展形势，催生了继电保护新技术发展。

2.1可再生能源并网

具有清洁、高效、可再生等特点的新能源的大规模接入是智能电网发展的一个突出特征，其中风电、光伏、新型储能是最具代表性的几种能源，应用较为广泛，且前景较好。但是从现阶段新能源的应用状况来看，仍然在电能质量、电网运行、故障电流等方面存在一定的问题，这主要是由于来源不稳定、并网技术不成熟等原因引起的。我们以风电为例，将其接入电网后可能会出现保护误动或者电流保护II段拒动问题的出现，这主要是由于风电接入电网系统之后，会对电网的电流产生影响，主要表现为两个现象，一是，给接入点上游带来分支电流，二是，给接入点下游电流保护带来助增电流，从而导致上述问题的发生。除此之外，如果风机接入点相邻馈线存在故障，那么也有引起保护反向误动问题的风险。而故障电流产生的规律以及特点与风机的工作状态、接入类型以及控制策略等都有密切的联系。 电网的潮流分布和短路电流特征的复杂性也要求风电接入必须要有继电保护装置对其进行优化，从而使小短路电流产生较大的系统阻抗，增强电流互感器的额定电流，在这种情况下，就要选择那些有较大变化的电流互感器来为电网提供保护。

2.2超高压交直流混联

根据我国的电网发展规划，网架结构需要进行进一步的完善，其中继电保护技术必须要具有更强的分流处理能力。究其原因主要有两个方面。一是，电网发生故障时，电网非周期分量会由于电压等级的升高而变慢，暂态特性的复杂性也会增强，同时还会带来巨大的谐波分量，在这种情况下就要求互感器要具有更强的性能和更好的滤波和直流分量处理，以为电网安全提供保护。另一方面，高压交直流混联会引起一系列的电容电流问题、交直流互联暂态特性与计算误差问题以及同杆双回线路的零序互感和跨线故障问题等，这些都要求继电保护设备必须要进行特殊处理。另外，电网暂态特性日益复杂，也使内部故障与励磁涌流的区分更加复杂，加大了继电保护内部使用谐波判据的难度。

2.3大量电子元件的应用

随着科学技术的进步，各种各样的电子元件迅速的开发并投入市场。再加上随着智能电网建设的逐步完善，可控串补、换流器、无功补偿器以及潮流控制器等大量电力电子元件开始在智能电网中得到广泛的应用。通过这些元件的应用，电能的质量得到了有效的提高和改善，同时也有效促进了控制策略灵活性的提高，从根本上改变了电网的运行特性。但是，从另一个角度来看，电力电子元件器件的开关频率的提高会导致系统出现大量的谐波，除此之外，光伏并网以及直流输电等也与继电保护设备存在协调问题。在这种情况下，就要求继电保护在设计额时候必须要对电力电子元件所带来的谐波影响因素进行充分的考虑，以确保智能电网的稳定运行。

结 语

近年来，随着我国工业的发展，在电力系统稳定性、灵活性以及智能化的研究也在逐渐的深入。一直以来，继电保护技术都为促进电力系统的安全有效运行提供了重要的保障，并且随着新时期智能电网的建设发展，继电保护技术的发展方向也逐渐开始转向保护、控制、测量、计算机化、网络化、智能化以及数据通信一体化，从而有效促进了电力企业的经济效益方面的提高，推动了企业的电网现代化的发展进程。随着我国电力发展工作对电气系统要求的日益提高，在智能电网中，继电保护技术也需要不断更新和完善，向着现代化的方向发展，以适应智能电网的发展需求。

参考文献

[1]王俏薇.智能电网继电保护技术的探讨[J].华东科技：学术版，2014， （11）：260-260.

[2]江盈文.智能电网继电保护技术研究[J]. 农业科技与装备， 2014， （6）：49-50.