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[摘 要]智能电网是我国电力工业发展的新方向，继电保护作为保障电网安全运行的第一道防线，需要积极适应电网变革。本文通过对继电器保护工作的介绍，阐述了我国智能电网建设的特殊问题，包括跨区域交直流复杂电网、新能源电力的调度控制和就地平衡以及需求侧对电网的支持响应等方面。分析了超/特高压输电、电子器件渗透和网络拓扑异变对继电保护造成的影响，指出继电保护的几个关键研方向以及新形势下研究应用广域保护的重要意义。最后对广域保护的概念、功能定位和系统构成模式进行讨论，并分析了广域保护主要算法的原理和特点。
[关键词]智能电网；新能源电力；继电保护；广域保护
中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）09-0150-01
随着经济的发展，为适应性的电网系统，满足社会需求，建设新型的智能电网是当前我国电力企业的重要发展战略。我国电力企业的长期战略发展目标要以特高压电网为骨干网架、各级电网互相协调发展为基础，通过先进及信息、通信以及控制技术，建设自主创新、坚强的只能电网，并实现其信息化与自动化，保证其数学化与互动化。这些要求的提出，也给继电保护带来了全新的挑战和难题，继电保护技术也必须做出相应的改善与调整。
1.我国智能电网建设面临的特殊问题
近年來在政策鼓励和社会需求双重助力推动下智能电网得到了大力的发展，尤其表现在超特高压电网投运、大规模新能源并网和智能配用电方面，同时智能电网的建设也面临着一些特殊问题。
1.1 远距离、交直流混合、超/特高压输电构成的大电网
我国能源与负荷呈逆向分布，煤炭、水力和风能等资源主要分布在西部和北部地区，而用电负荷集中在中、东部地区和南部沿海地区，中间相隔上千公里，从客观上决定了需要采取远距离、交直流混合、超/特高压的输电方式实现能源资源的优化配置。然而随着电网规模日益复杂，其安全问题也更加突出。电力系统越庞大，事故发生概率越高，且大型互联电力系统在增强输电能力的同时也激生了由局部扰动衍生为全局故障的潜在威胁，数次大停电事故证明了这一个威胁的高发性。直流输电传输容量大，线路走廊利用率高，社会综合效益突出，但交直流系统的相互作用也会给交直流线路的控制和继电保护造成影响，需要加以考虑。
1.2 波动性新能源电力以规模化接入电网为主要利用方式
新能源发电的目的是优化能源供应结构，减少电力系统对一次化石能源的消耗。2011年底我国风电机组并网容量达45 000 MW，太阳能发电并网容量达2140MW，新能源全年总发电量超过900亿kWh。以风电、太阳能电源为代表的新能源电力与负荷间呈现逆向分布的特点，且以规模化接入电网为主要利用方式。
1.3 新能源电力缺少就地平衡的互补电源
我国总体上缺少与新能源电力互补的可快速调节的电源，如水电站和燃气电站。新能源电力波动性大、难以稳定输出，如果缺少足够的就地互补电源，则会出现以下问题：已建成的新能源装机无法充分并网，风电弃风现象严重；新能源接入后为了达到电力供需平衡，燃煤机组需要频繁调整出力，运行工况变化大，造成设备老化加快和发电煤耗增加；此外新能源电力并网造成的系统调峰容量下降还会降低电网安全裕度。因此要尽量实现新能源电力的就地平衡，根据实际条件，应积极探索风、光、水、气、火、储组合的优化互补方案，以减少波动性输出对整个系统的影响。
1.4 配电网发展相对滞后，缺少需求侧对电网的支持响应能力配电网直接面向用户，是保证供电质量、提高运行效率的关键环节
长期以来我国采用单向的电力供应消费模式，电网和用户之间缺乏有效互动，导致负荷“峰谷”差额大，用电负荷率低。建设智能配用电系统，加强电网与用户的双向互动，调动用户积极性，能够有效提升发输电效率，降低电力投资，节约社会资源。例如通过开展用电激励机制，使电动车采用白天行驶、夜间充电的运行方式，有利于电网的峰谷平衡，改善电网负荷特性，减少为维持电网低负荷运转而产生的调峰费用。此外，大量分布式电源接入后，配电网应该具有满足用户向电网反向送电的能力，为了应对配电网由单电源模式向多电源模式的转变，配网保护及控制技术也要进行相应调整。
2.继电保护在智能电网环境下的技术创新点
继电保护装置在电网系统中的作用主要就是检测电网系统相关设备，实现电力网络，继电保护装置未来将会向计算机化、网络化以及智能化的方向发展，将会成为集保护、控制、检测与通信一体的系统。智能电网的继电保护技术主要有三大核心技术，包括关于保护技术、保护系统重构技术以及智能设备。以下就这几个方面的技术进行简要分析：
2.1 广域保护技术分析
广域保护技术的原理就是以子集为单位的电网运行障碍分析和处理，以域为范围采集的子集继电保护信息，进行详细的分析与判断，通过一定的技术判断出电网故障的主要原因，为后期采取措施提供依据，主要适用在电力网络子集中。该技术主要分为两大内容，第一，安全自动控制技术。安全自动控制技术主要针对的就是电网的故障处理，给电网自身产生的故障提供多种解决方案。另一种就是继电保护技术，其作用就是能够诊定并配合复杂的电网故障问题，进行根治，最终消除故障提高电网的自身继电保护适应能力。
2.2 保护系统重构技术分析
电网的智能化发展要求继电保护必须具有很强的自适应能力，能够适应电网的运行方式与结构变化带来的影响。而在这一方面，智能电网环境下对于继电保护的要求必须要有重构的功能与自我诊断、自我修复等功能。譬如说，如果在电网运行过程中，继电保护装置有元件失灵的情况时，智能电网能通过一定的技术自动寻找到替换元件，并及时恢复继电保护状态。这种技术是传统继电保护所缺乏的，所以针对继电保护技术的自适应能力要求，必须研究新的重构继电保护系统。
3.结束语
智能电网的建设影响了我国电力系统发、输、配、用各个环节，使继电保护的运行环境发生了显著变化，对保护提出了更高要求。同时智能电网搭建了先进的信息平台，继电保护具备了集成广域信息的条件，有望通过转变实现方式大幅度提升保护性能。因此，智能电网下继电保护的主要研究内容可分为两个方面：
1）对传统发电机、变压器、交/直流线路等设备的保护原理进行改进，消除单元件保护存在的老问题；
2）开发基于多处、多类型信息的广域保护系统，重点承担电网后备保护功能，实现可靠性更高、动作快速、配置简单和适应能力强的目标，保障电网安全运行。
参考文献
[1] 坚强智能电网研究工作组.自主创新、国际领先坚强智能电网综合研究报告[R].京：国家电网公司，2009.
[2] 王增平，姜宪国，张执超，张晋芳，刘国平.智能电网环境下的继电保护[J].电力系统保护与控制，2013，02：13-18.
[3] 唐昊.试论智能电网下的继电保护技术[J].机电信息，2013，36：80-81.
[关键词]智能电网；新能源电力；继电保护；广域保护
中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）09-0150-01
随着经济的发展，为适应性的电网系统，满足社会需求，建设新型的智能电网是当前我国电力企业的重要发展战略。我国电力企业的长期战略发展目标要以特高压电网为骨干网架、各级电网互相协调发展为基础，通过先进及信息、通信以及控制技术，建设自主创新、坚强的只能电网，并实现其信息化与自动化，保证其数学化与互动化。这些要求的提出，也给继电保护带来了全新的挑战和难题，继电保护技术也必须做出相应的改善与调整。
1.我国智能电网建设面临的特殊问题
近年來在政策鼓励和社会需求双重助力推动下智能电网得到了大力的发展，尤其表现在超特高压电网投运、大规模新能源并网和智能配用电方面，同时智能电网的建设也面临着一些特殊问题。
1.1 远距离、交直流混合、超/特高压输电构成的大电网
我国能源与负荷呈逆向分布，煤炭、水力和风能等资源主要分布在西部和北部地区，而用电负荷集中在中、东部地区和南部沿海地区，中间相隔上千公里，从客观上决定了需要采取远距离、交直流混合、超/特高压的输电方式实现能源资源的优化配置。然而随着电网规模日益复杂，其安全问题也更加突出。电力系统越庞大，事故发生概率越高，且大型互联电力系统在增强输电能力的同时也激生了由局部扰动衍生为全局故障的潜在威胁，数次大停电事故证明了这一个威胁的高发性。直流输电传输容量大，线路走廊利用率高，社会综合效益突出，但交直流系统的相互作用也会给交直流线路的控制和继电保护造成影响，需要加以考虑。
1.2 波动性新能源电力以规模化接入电网为主要利用方式
新能源发电的目的是优化能源供应结构，减少电力系统对一次化石能源的消耗。2011年底我国风电机组并网容量达45 000 MW，太阳能发电并网容量达2140MW，新能源全年总发电量超过900亿kWh。以风电、太阳能电源为代表的新能源电力与负荷间呈现逆向分布的特点，且以规模化接入电网为主要利用方式。
1.3 新能源电力缺少就地平衡的互补电源
我国总体上缺少与新能源电力互补的可快速调节的电源，如水电站和燃气电站。新能源电力波动性大、难以稳定输出，如果缺少足够的就地互补电源，则会出现以下问题：已建成的新能源装机无法充分并网，风电弃风现象严重；新能源接入后为了达到电力供需平衡，燃煤机组需要频繁调整出力，运行工况变化大，造成设备老化加快和发电煤耗增加；此外新能源电力并网造成的系统调峰容量下降还会降低电网安全裕度。因此要尽量实现新能源电力的就地平衡，根据实际条件，应积极探索风、光、水、气、火、储组合的优化互补方案，以减少波动性输出对整个系统的影响。
1.4 配电网发展相对滞后，缺少需求侧对电网的支持响应能力配电网直接面向用户，是保证供电质量、提高运行效率的关键环节
长期以来我国采用单向的电力供应消费模式，电网和用户之间缺乏有效互动，导致负荷“峰谷”差额大，用电负荷率低。建设智能配用电系统，加强电网与用户的双向互动，调动用户积极性，能够有效提升发输电效率，降低电力投资，节约社会资源。例如通过开展用电激励机制，使电动车采用白天行驶、夜间充电的运行方式，有利于电网的峰谷平衡，改善电网负荷特性，减少为维持电网低负荷运转而产生的调峰费用。此外，大量分布式电源接入后，配电网应该具有满足用户向电网反向送电的能力，为了应对配电网由单电源模式向多电源模式的转变，配网保护及控制技术也要进行相应调整。
2.继电保护在智能电网环境下的技术创新点
继电保护装置在电网系统中的作用主要就是检测电网系统相关设备，实现电力网络，继电保护装置未来将会向计算机化、网络化以及智能化的方向发展，将会成为集保护、控制、检测与通信一体的系统。智能电网的继电保护技术主要有三大核心技术，包括关于保护技术、保护系统重构技术以及智能设备。以下就这几个方面的技术进行简要分析：
2.1 广域保护技术分析
广域保护技术的原理就是以子集为单位的电网运行障碍分析和处理，以域为范围采集的子集继电保护信息，进行详细的分析与判断，通过一定的技术判断出电网故障的主要原因，为后期采取措施提供依据，主要适用在电力网络子集中。该技术主要分为两大内容，第一，安全自动控制技术。安全自动控制技术主要针对的就是电网的故障处理，给电网自身产生的故障提供多种解决方案。另一种就是继电保护技术，其作用就是能够诊定并配合复杂的电网故障问题，进行根治，最终消除故障提高电网的自身继电保护适应能力。
2.2 保护系统重构技术分析
电网的智能化发展要求继电保护必须具有很强的自适应能力，能够适应电网的运行方式与结构变化带来的影响。而在这一方面，智能电网环境下对于继电保护的要求必须要有重构的功能与自我诊断、自我修复等功能。譬如说，如果在电网运行过程中，继电保护装置有元件失灵的情况时，智能电网能通过一定的技术自动寻找到替换元件，并及时恢复继电保护状态。这种技术是传统继电保护所缺乏的，所以针对继电保护技术的自适应能力要求，必须研究新的重构继电保护系统。
3.结束语
智能电网的建设影响了我国电力系统发、输、配、用各个环节，使继电保护的运行环境发生了显著变化，对保护提出了更高要求。同时智能电网搭建了先进的信息平台，继电保护具备了集成广域信息的条件，有望通过转变实现方式大幅度提升保护性能。因此，智能电网下继电保护的主要研究内容可分为两个方面：
1）对传统发电机、变压器、交/直流线路等设备的保护原理进行改进，消除单元件保护存在的老问题；
2）开发基于多处、多类型信息的广域保护系统，重点承担电网后备保护功能，实现可靠性更高、动作快速、配置简单和适应能力强的目标，保障电网安全运行。
参考文献
[1] 坚强智能电网研究工作组.自主创新、国际领先坚强智能电网综合研究报告[R].京：国家电网公司，2009.
[2] 王增平，姜宪国，张执超，张晋芳，刘国平.智能电网环境下的继电保护[J].电力系统保护与控制，2013，02：13-18.
[3] 唐昊.试论智能电网下的继电保护技术[J].机电信息，2013，36：80-81.