基于智能电网的继电保护技术徐曦文

基于智能电网的继电保护技术徐曦文

(上海输能电力工程有限公司上海200233)

摘要:在我国电力系统中,继电保护技术分为四个发展阶段,分别是电磁型、晶体管型、集成电路型、微机型保护。继电保护技术随着智能电网的发展以及新技术的引领下,正朝着计算机化、智能化、网络化、测量、保护、控制以及数据通信一体化发展。在智能电网的应用下,继电保护正随着电气系统的要求向现代化道路发展。

关键词:智能电网;继电保护技术

前言

各行各业对电能需求量的增加,使传统的电网越来越难以满足当前社会发展过程中对电能的需求,智能电网建设得以快速发展起来,由于智能电网需要由多种高精尖技术集于才能得以建设起来,而且是电力行业未来发展的方向,所以其运行的安全性和可靠性至关重要。继电保护作为智能电网网络和设备检修保护的重要技术,对于智能电网安全、稳定的运行发挥着极为重要的意义,通过对智能电网继电保护技术的研究,确保其为智能电网的稳定运行奠定良好的基础。

1智能电网

智能电网要求系统在经历故障时,把故障的影响局限在最小范围以内,并且能够迅速恢复供电。它具有坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的特点。智能电网具有强大的电力输送能力和安全可靠的供电能力,在保护环境的前提下,能够降低能源消耗和污染排放,做到经济高效;在灵活调整电网运行方式、兼容各类电源和用户接入和退出的同时,还能将电网、电源和用户的信息透明共享,做到友好互动并且透明开放。而智能电网中电子式互感器、数字化变电站技术、广域测量技术、交直流灵活输电及控制技术的应用,必将给电力系统继电保护带来前所未有的影响。

2智能电网继电保护原理

智能电网中应用传感器对发、输、配、供电等关键电气设备的运行状况进行实时的监控,经过网络系统将采集到的数据进行收集和整合,最后对数据进行分析,以实现对运行状况进行实时监测,对保护功能和保护定值实现远程动态监控和修正。

对继电保护装置而言,保护功能除了需要本保护对象的运行信息外,还需要相关联的其他设备的运行信息。这就需要信息的共享。这样,在保证故障的准确性时,还能保证在没有或少量人工干预下,能够快速隔离故障、自我恢复,进而避免造成大面积停电事故。

3智能电网对继电保护的影响

智能电网具有灵活可重构配电网络拓扑结构,即复杂的网状结构,跟传统的简单环网和辐射形网络具有本质的区别。复杂网状结构中,分布式发电、交互式供电的运行方式使孤立的单一保护装置存在整定困难,信息少特点,这必将导致继电保护性能受到影响。

3.1数字化

智能电网信息化和数字化的特点使其与传统电网产生了本质区别,继电保护技术也应该适应当前发展。数字化必将成为继电保护技术发展新方向:测量手段数字化、信息传输方式信息化。如今,互感器的传输性能得到很大提高、故障率明显减少使得继电保护不再需要考虑电流互感器饱和、二次回路断线、二次回路接地等互感器故障问题。

3.2网络化

在智能电网信息化、自动化、互动化的同时,必将改变传统的继电保护操作人员的工作方式,信息共享、网络平台的建立,将促使继电保护系统网络化。

传统继电保护信息获取和信息发送的媒介由于IEC61850网络数字化变电站而发生变化。首先是信息获取方式,由于网络数据传输的共享性,可以获取站内全部相关设备元件的电气量信息。其次是信息发送方式,在采用带数字接口的智能断路器时,跳合闸等控制信息的发送也经由数字信号网络进行。

3.3广域化

随着互联电网区域不断扩大,交换容量增加,电网电压等级提高,出现故障和不稳定的几率大大增加。在电网不断信息化进程中,可以利用广域测量技术WAMS网络提供的广域信息为对时不敏感的后备保护服务,提高安全自动装置性能,维护大型电力系统的安全性和稳定性,使得大面积的停电事故得以避免。

3.4自整定技术

现阶段大部分继电保护的机构是一种刚性结构,连接方式,适应的网络条件、保护对象基本上都是预(下转第117页)(上接第96页)先设定的,具有较弱的自适应能力,适应一次系统变化的能力比较弱。传统保护技术是根据保护线路的运行情况对定值进行整定的。智能电网中的继电保护可以利用全网信息,实时地判断运行方式,从而进行整定,将分散独立的保护变为系统分布协同保护,实现全网的联网自动整定和自动配置。

4继电保护装置技术

4.1目前继电保护装置的现状

现阶段,超高压电压和大联网系统是电力系统发展的趋势,在发展过程中一项重要的研究课题就是继电保护可靠性、选择性、灵敏性以及快速性的有效提高。现代电力系统是由电能产生、输送、分配以及用电环节而组成的,这是经过了许多电力技术人员的不断实践、研究并利用累积的大量经验而得到的。

4.2继电保护装置的任务与基本特性

继电保护是为了避免电力系统中元件发生异常或短路的现象,并利用这些情况来达到电气量变化的保护措施。继电保护在供电系统运行正常的时候,通过对各种电力设备进行完整的监控来保证设备能够安全正常的运行,在发生故障的时候能够及时的切除故障部分来保证其他设备正常的工作,并在发生故障时候能够及时的发出警报,使相关人员能够及时对故障部分进行处理。值班人员能够依据继电保护在这过程提供的可靠运行依据来工作。

在运行过程中继电保护装置的基本特征十分明显,包括可靠性、速动性、灵敏性以及选择性等。如今技术水平愈发先进,智能电网运行过程中其继电保护的多种性能也得到了进一步的强化,更具有有效性与合理性。

5智能电网中继电保护技术的应用

如今出现了智能电网,因此继电保护在电力系统领域的研究与发展应当受到重视,在建设智能电网时,很难掌握应用继电保护的过程,其应用技术包括许多专业的优势,例如控制技术、电子技术、网络技术、信息技术等,只有融合这些技术并进行一定的创新,才能使继电保护装置发展的更好。

在智能电网中应用继电保护装置首先应对其运行方式的灵活性与潮流流向的不确定性进行综合考虑,完成电流保护原理与距离保护时需要实时调整,使定值的适应功能得到保证。另外以运行方式的变化为依据适当调整保护功能、保护范围、保护装置的定值。利用电网中散布的传感器智能电网可以得到信息监控输线路的最及时的容量与温度,对功率进行合理调整,使其与运营极限相接近,同时对输电线路的负荷保护定制加以调整,进而对容量与温度变化的影响可更加适应。另外继电保护技术的发展在一定程度上是由智能电网数字化与信息化特性所推动的,继电保护领域中应用了许多人工智能技术,例如模糊逻辑、遗产算法等,使大量麻烦的非线性问题得以解决。继电保护系统中以电气故障状态的变化与电力系统运行方式为依据对保护定值、性能与特性等进行改变的技术就是自适应控制技术,是继电保护中的一种新技术。应用该技在短时间内使继电保护技术对电力系统中的变化加以适应,使智能电网继电保护的运行更加可靠,保护作用加强,经济效益得到提高。

6智能电网中继电保护技术发挥的作用

6.1预保护功能

在智能电网的运行中注意其子系统的不平衡功率,以及控制系统的状态,可以对可能发生的事故起到预防作用,进行事故预警和保护,达到智能电网的新需求。

6.2使输电断面的安全性提高

在输电线路中全面发展其过负荷保护措施,可对连锁过载跳闸进行自动预防,避免停电事故大范围发生,对电网的保护力度进行强化。现代技术的应用可使电网的运行安全得到最大程度的满足,使继电保护装置在智能电网中发挥作用,提高输电断面的安全性。

6.3使智能电网安全、有效运行

继电保护技术中包含的体系十分完整,可以分析电力系统中的故障,明确继电保护技术的原理与实现方法,设计继电保护、保证其运行、完善维护技术,因此继电保护技术的应用可以降低电气元件的故障发生率,使智能电网保持正常运行。

6.4双重保护智能电网

电力领域中应用的信息技术与网络技术因智能电网智能化特点的应用而得到有效促进,将智能传感器在智能电网系统中应用,可以做到智能化处理收集到的相关数据,继电保护装置在智能电网中一方面发挥其继电保护的基本功能,另一方面还可以对出现的故障进行智能化诊断,使系统自我恢复,并在短时间内实现隔离。

6.5促进智能电网的发展

继电保护技术的特点是全方面的,能够与智能电网信息化、数字化的特点相呼应,并且在不断发展中逐渐具备了自动整定技术、网络化、数字化等特点,装置性能也得到提高,使智能电网在传输电器量信息时更加便利。与互联网相互连接的继电保护系统使智能电网中的继电保护装置具备智能化特性。

7结语

随着我国电力企业的不断发展,智能电网的建设也逐渐形成了一种发展趋势,作为其系统中重要的组成部分――继电保护装置来说,就要进行一系列的技术创新和完善,深入革新,确保其维护智能电网正常运行的作用有效的发挥,最终推动智能电网的进一步发展。

参考文献:

[1]王文生.智能电网环境下的继电保护初探[J].机电信息,2015,(6).

[2]王增平,姜宪国,张执超,等.智能电网环境下的继电保护[J].电力系统保护与控制,2013,(2).

[3]付超.智能电网下的继电保护技术分析[J].企业技术开发,2013,(28).

[4]唐昊.试论智能电网下的继电保护技术[J].机电信息,2013,(36).

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