智能电网继电保护技术分析

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  摘要:继电保护在电力系统中的重要性不言而喻,随着我国智能电网建设的快速发展,给电力系统的继电保护带来越来越多的挑战,因此,对智能电网继电保护的研究具有重要的现实意义。本文从智能电网中继电技术研究现状入手,结合关键技术的应用对智能电网的保护的影响,探讨智能电网对继电保护的作用,为相关电力工作者提供参考。
  关键词:智能电网;继电保护;技术分析
  继电保护对维持电网安全可靠运行具有重要意义,现在我国智能电网建设日益完善,各项新型技术与设备被应用其中,虽然可进一步提高供电质量,但是依然会因为各种因素的干扰而出现故障。为避免设备或构件故障而造成大面积停电间事故,就需要科学应用继电保护技术,确保在故障发生时可以及时将其切除,将故障影响范围控制到最小。在智能电网建设发展背景下,网络重构、微网运行以及分布式电源接入等技术,均对继电保护提出全新要求,还需要在原有基础上做进一步的研究。
  1电力系统继电保护技术特点及原理分析
  随着智能电网的建设和发展,电力系统逐渐趋向网络化和智能化。当前,我国电网仍处于不断完善的阶段。计算机技术的发展,使继电保护技术在电力系统中的应用越来越广。继电保护技术保护着电力系统的各个单元,实现了电力系统故障信息和数据的实时共享。继电保护装置与科学技术相结合,形成了智能化、虚拟化和一体化的新型电力系统保护技术[1]。
  计算机技术的计算能力和数据处理效率极高。计算机技术与继电保护技术的结合,可以进一步提高继电保护技术在电力系统中的应用水平。电力系统发生故障时,继电保护装置可以保护电力系统和元器件的安全性,避免遭到严重破坏,在最短时间和最小区域范围内排除故障,或向工作人员发出故障信号等待处理,有效减少对相邻区域供电系统的影响。
  2智能电网继电保护技术
  智能电网的继电保护技术主要是智能感应技术、广域测量技术、大功率电力电子技术、模拟和控制决策技术、信息和通信技术、数字化变电站这六个技术,以支撑智能电网的运行以及继电保护措施的实施。
  (1)智能感应技术主要为了实现智能电网的有效监控,智能电网系统复杂,为了实现有效控制需要进行全面化监控,一般是采用光纤传感器,无线传感器和智能传感器与网络进行链接,实现电站全面控制。智能变电站以电子变压器替代传统变压器,光纤替代电缆,二次设备代替传统智能设备,合并单元及智能借口增多,所以结构更为紧凑,面积占据两更小,用轻质纤维代替了有色金属,既节省了成本又满足环境保护国策[3]。
  (2)广域测量技术是利用全球定位系统进行P9高精度脉冲实现同步相量测量,是现在电力系统中较为常用的技术,系统使用时,电压和电流信号会与电力系统是实现精准的同步。
  (3)大功率电力电子技术主要是在柔性交流输电,柔性直流输电,高压直流输电和定制供电应用,采用半导体开关进行电力快速、有效、经济、方便的转换,及补偿和控制。
  (4)模拟和控制决策技术是为了实现电网运行的安全性、可靠性及经济性应用的,以实现智能电网的可视化,数字化和控制目的,掌控智能电网的实施状态,为决策和措施提供信息。
  (5)信息和通信技术按照现代通信技术和信息交互标准——IEC61850标准实现电网的智能化,利用光纤通信技术实现高效数据共享及资源共享,实现智能电网的高速通信管理,接轨数字智能化与现代技术。
  (6)数字化变电站主要是一次设备智能化、二次设备网络化的配置,用二次设备实现功能分散、信息共享以及相互操作,按照IEC61850标准进行变电站的建模和通信。数字化变电站的通信体系主要氛围三层,变电站层、间隔层和过程层,二次设备通过三个层次之间的信息转化及通信等通信操作,满足数字化变电站的建设要求。
  3智能电网继电保护优化要点
  3.1故障可靠甄别
  智能电网已经成为电网建设主流趋势,电网输电能力得到了大幅度提升,但是就实际应用效果来看,系统输电能力可用度受限于继电保护装置性能比较严重,还需要做更进一步的研究与调整。
  3.1.1超高压交流输电线路暂态量保护
  其主要是通过区内外故障时电压、电流高频分量在幅值与方向的差异对区内、外故障进行有效区分,并对故障暂态信息量进行分析完成系统故障甄别,达到超高速保护效果。
  3.1.2超高速母线保护
  应用专业作图软件,进行电磁暂态过程仿真,同时分析暂态量,实现系统母线保护。假如应用等值母线模型会降低母线内部故障暂态过程真实性,必须要保证变压器、电容分压是电压互感器、避雷器以及阻波器模型使用方法的正确性,同时还要确定母线其他元件杂散电容电气位置不存在异常。行波电流极性比较式母线保护原理能够在系统故障发生后2ms内完成区内、外故障的区分,相比其他方式灵敏度和可靠性更高。
  3.1.3超高压直流输电线路单端速动保护
  将直流滤波器组和平波电抗器安装在直流输电线路两端,使其构成直流输电线路高频暂态量天然边界,形成超高压直流输电线路单端速动保护系统。
  3.2保护装置配置
  在最小保护范围内将输变电元件切除,是保障系统可靠供电的关键方法,对于原有后备保护配置会大范围切除非故障元件,不仅会降低系统稳定性,同时还会造成停电事故范围加大,必须要进行优化分析。或者是常见的主保护与重合闸配合,很容易造成系统受到二次故障冲击,而降低系统供电安全性。根据此在进行设计时,可以应用同塔双回线六相综合重合闸方式,即在输电断面功率处于2141~4799MW范围时,同塔双回输电功率可以占到52%,應用六相综合重合闸方法,可以提高暂稳定极限值,即便是系统出现永久跨线故障,也可以保证三相运行正常。另外,还需要确定最佳整合时间,以专业数值积分计算程序完成系统暂态能量的计算,作为最佳整合时间确定的依据。如果单相重合为最佳时间重合,能够提高5%~11%对应故障暂态稳定极限值。并且,三相重合闸,暂态稳定极限可提升的幅度更大。
  4结语
  智能电网的建设不仅是中国电力工业发展的趋势,也是推动国民经济发展,建设两型社会的现实需要。对于智能电网系统而言,如何有效实现智能电网保护继电保护技术具有非常重要的现实意义,是智能电网安全稳定运行的有力保证。
  参考文献:
  [1]陈勇军.智能电网中的继电保护技术分析[J].能源环境,2016(5):83.
  [2]刘雨.对智能电网时代中继电保护技术的分析[J].黑龙江科技信息,2014(11),91.
  [3]宋江涛.对智能电网环境下继电保护技术的分析[J].环境市场,l,2014(10):1-3.
  (作者单位:国网江苏省电力有限公司徐州供电分公司)
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