智能电网中继电保护技术的应用分析

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  【摘 要】 随着我国智能电网的建设规模不断扩大,其相关技术也取得了较大的进步,继电保护技术的应用,对于保证智能电网的安全稳定运行具有非常重要的作用,本文主要对智能电网中继电保护技术的应用进行了简要的分析。
  【关键词】 智能电网;继电保护;技术应用
  一、智能电网的简单介绍
  智能电网主要指的是:将物理电网作为基础,并在高度集成的高速双向通信网络的基础之上,应用先进的决策支持系统、计算机技术、信息技术、传感测量技术等先进技术,并将这些先进技术与物理电网进行高度集成,以此来保证电力网络的安全稳定运行,与传统的电力网络模式相比,智能电网的显著特点就是进行了兼容利用与能源代替,其在实际应用中,需要在信息共享模式及开放系统的基础之上,对系统中的大量数据信息进行有效的整合,并对电网的运行于管理进行优化。智能电网具有非常好的电力输送能力,这对于降低电力供应过程中的污染物排放及能源的消耗具有非常重要的作用,这对于供电网络运行过程中社会效益及经济效益的提升都具有非常重要的作用,由于其在实际运行过程中具有智能化的运作平台,使得其能够对用户的接入及推出进行灵活调整,并能够实现电网、电源、用户等信息的共享,对于实现信息公开透明具有非常重要的作用。
  二、提升智能电网的继电保护水平的必要性
  随着电力行业的发展,社会的电力需求在不断增大,同时对供电质量提出了更高的要求,为了很好的满足实际需求,在扩大电网建设规模的同时,积极提升供电质量也是非常必要的,这就需要保证电网的运行安全稳定性,这就导致了电网中的运行方式及接线方式变得越来越复杂,如:电网中的大小环重叠、中长短线交错连接现象越来越普遍,这会给电网运行过程中的保护整定计算带来较大难度,为了保证电网中各种保护的合理性,保证各种保护的可靠性、速动性及选择性之间的协调性显得非常必要,要做到这一点,就需要对电网的各种故障情况及运行方式进行周密计算。另一方面,在智能电网的运行过程中,应用的是分布式电子互感器,实现合并单元数据采集模式,所采集到的大量数据会通过网络传送至电子式保护装置中,为了保证数据与实践之间保持良好的同步性,制定一个精确的时钟作为系统的时钟源非常的必要,以便于各个采集单元的保护装置能够通过精确对时实现时间上的同步。智能电网中的线路潮流的流向是双向的,这主要是由于电网结构中的每个点既能是电源点,又能是最终的用户点,作为其中一个点,分布式电源可以从系统中分列出来,并以微网的形式运行,由于电网运行过程中存在这种易变性与不确定性,这使得其过流保护与距离保护定值难以进行整定,为了不受电网运行方式变化的影响,需要进行新的保护方案的研究,这就需要积极加强智能电网继电保护技术的研究。
  三、智能电网中的继电保护的结构组成
  基于智能电网特性的继电保护装置具有自我维护故障及故障诊断功能,并且其能够在电网中的其他关联设备出现故障时,进行快速的隔离,以便于方式电网运行过程中出现安全事故,其构成示意图如图1所示。对其继电保护的工作原理进行简单分析,在其运行过程中应用传感器对电气设备的发电、输电、配电及供电等环节中的运行状况进行高效的监控,并将这些大量的信息进行有效的整合分析,以便于实现电网整体的运行状态的动态监控,通过动态监控数据,能够有效实现电网的动态保护,在智能电网系统中,继电保护装置不仅需要对传感器中的运行信息进行有效的保护,还需要保护电力网络中大量设备运行信息,要想有效的实现信息的共享,需要保证信息的准确性,一旦相关的保护装置出现一定程度的故障,需要在没有人工干预的情况下,自动的进行故障恢复,以便于造成大范围的用电故障,对电网的运行稳定性产生影响。
  四、在当前智能变电站中继电保护技术的应用
  近年来,随着电子技术、计算机技术、通信技术的飞速发展,网络技术的成熟和普及化,人工智能技术如人工神经网络、遗传算法、进化规模、模糊逻辑等相继在继电保护领域的研究应用,当下在“绿色、环保和高效”的要求下,下面几种继电保护技术正在飞速的发展。
  (一)自适应控制技术
  自适应继电保护的理念开始于20世纪80年代左右,它能够对实时监测电力系统的运行状况,根据运行状况的变化,以及运行中出现的故障,及时的对保护定值、性能、特性等进行调整,从而达到保护的目的,针对电力系统出现的种种变化,最大限度的采取继电保护的性能,这种新的继电保护技术受到了人们的广泛关注,提高了微机保护的活力。尤其是在电力系统的频率、振荡发生变化、单相接地时短路过渡电阻出现异常以及出现其它故障时,利用自适应控制的技术,可以迅速有效的提供相应的保护。相对于其他技术,自适应继电保护更加可靠,能够有效的改善系统响应时间,广泛应用于输变电线路、变压器、发电机、自动重合闸等的保护工作中。虽然自适应保护技术的起步时间较早,目前来说也取得了不错的效果,但还有很大的提升空间,但如果想要达到真正的自适应,我们还有很长的一段路要走,这要求我们更全面的收集系统故障和运行中的相关信息,做好信息收集和分析工作,做好保护相关的智能化和网络化工作。
  (二)整定自动化技術
  传统电网中的继电保护往往受限于单线信息,只针对被保护的线路且在对定值进行调整时也存在很大误差。而智能电网中的继电保护装置能够将被保护线路与相关设备有机结合,汇总整个电力系统中各部分的运行信息,从而使继电保护更加精准和及时,有利于电力系统的分布协同保护。为彻底改变目前电网监视保护、计量和控制装置及各系统的分割状态,需要对系统集成技术的基础高压、超高压变电站进行全面的技术创新,从而在综合自动化技术和继电保护装置之间建立紧密的联系,更好的满足远程控制与信息的共享以及集成与资源的共享的要求。
  (三)数字化技术
  数字化是当前智能电网建设的一个主要特征,主要体现在两个方面。第一是将测量手段进行数字化,可以通过不同类型的数字接口和电子互感器来实现这一目标。电子互感器因其具有的特性,可以消除传统互感器带来的测量误差,为继电保护带来更好的性能。第二是利用光纤改变传统的信息传输方式,实现数字化。智能电网数字化的发展使得继电保护的稳定性得到了提升,也使得智能电网的保护方式得以改变。因此,在继电保护以后的发展中,应该将重心转向对继电保护的辅助功能进行简化,将传感器数字化以尽可能提升继电保护的有效性和稳定性。
  (四)广域保护技术
  受软硬件技术的限制,一直以来继电保护所利用信息主要为单端量和双端量两种,信息位置主要为被保护设备自身信息。随着电网运行环境日益复杂,传统保护原理由于信息量少,反应故障的角度单一,其不足逐渐暴露,而智能电网的发展又为实现多信息化继电保护搭建了平台,广域保护成为了新形势下继电保护发展的重点方向。广域保护融合与故障有关的多点、多类型信息,通过对信息的综合判断,实现开放/闭锁保护、调整保护动作特性、制定跳闸策略等功能。由于检测故障的角度更加全面,使保护在适应系统运行方式变化、减少保护对定值依赖、克服过负荷和振荡影响,以及提升保护动作速度等方面有更加良好的表现。
  五、结语
  21世纪电力工业的重大创举就是智能电网的出现和迅猛发展,对于世界区域内能源问题、环境问题的出现也有很好的抵制作用,同时也是一种有效提升电网运行质量的措施。智能电网的投入和使用在中国电力系统发电、输电、配电和用电的各个环节都有广泛影响,它为电网安全首要防线的继电保护系统带来了新的机遇和挑战。在这样的对比下,传统的保护系统的弊端逐渐暴露出来,但是,先进的信息系统也让继电保护有了更好的发展,我们对此的态度应该是积极的,力求逐渐变革电力网络,建立更加合理可靠的保护系统。
  参考文献:
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