智能配电网建设中的继电保护方法及应用
时间：2022-01-28 03:51:29
摘要： 以我国智能配电网的发展方向为基础，分析智能配电网对继电保护的影响，探讨智能配电网的常见故障及解决对策，并对继电保护的优化对策在智能配电网建设中的应用进行阐述。
配电网智能化已经成为我国电网建设的重点，伴随低碳经济的不断深入和可持续发展的总战略要求，电力工业也必然会从经济、环保、科学的轨道上快速迈进，而配电网“智能”便是最鲜明的特征之一。而继电保护则是确保智能配电网供电质量和安全的关键，因此有必要对当前智能配电网建设中的继电保护问题采取适当的方法，优化继电保护措施，进而提高其在智能配电网建设中的应用价值和效果。
1 继电保护受到智能配电网的影响
继电保护是电力系统供电安全和供电稳定的重要保证，可以称之为首要阵地，因此其重要性不言而喻，而智能配电网与传统的配电网在很多方面都进行了优化和改变，这将严重影响配电网现有继电保护技术的应用，因此想要在智能配电网建设中良好的应用继电保护，首先应了解智能配电网对传统继电保护应用的影响，我们从以下几方面分析。
1.1 智能配电网的数字化影响
随着网络和信息技术的快速发展，配电网的智能化显然与二者离不开，其最鲜明的特点便是智能配电网的信息获取能力。以往配电网中的继电保护的主要作用即是保护电路供电质量和供电安全，在智能配电网中这种情况并没有消失，而是随着技术的进步更加凸显出来。因为，网络化的发展和快速传递为整个配电网站的信息获取提供了有力的支撑，各种网络数据的共享性质，可以使工作人员对各个变电站的设备和仪器的参数和技术指标等情况了如指掌，而且在第一时间即可获取，这就为配电网出现故障时，或出现故障可能发生的征兆时，抑或是对故障出现后的及时处理提高了有力的理论依据和渠道。因此，从这个程度上说，智能配电网可以说是建立了相对完备的电力信息数据库。除此之外，在这个过程中，智能配电网的网络传输的快捷性和实时性的特点也体现出来，鉴于智能配电网中采用的数字接口形式的智能断路器和跳合闸等可以有效控制信号传输的新方式，而以往的二次电缆也被新型的网络传输方式所取代，因此其在工作效率和故障处理的效率上得到了显著提高。
智能配电网的数字化特点不仅体现在信息传输和数据储备上，而且在测量技术上也彰显了数字化特点。当前，科技水平含量较高的智能化设备和仪器已经广泛应用于智能配电网的建设之中，比如电子式互感器将传统的互感器赶下了历史舞台，而这即插即用的USB接口式的互感器，不但可与网络进行有效连接，而且可实现网络保护装置和智能断路器的有效衔接，极大地简化了配电网二次回路的接线冗繁现象，大大降低了配电网的维护工作。
1.2 智能配电网的功能性影响
智能配电网建设的步伐不断加快，在这个过程中对于网络和信息技术的应用已经屡见不鲜，目前，我国继电保护的专用网络已经初步建成，可以预见，这将使智能配电网功能更加多样，使配电网的工作人员操作更加机动、灵活，例如在智能电网中应用量较广的静止无功补偿装置、可控串联补偿装置和统一潮流控制器等输电技术，而且我国直交流混合输电的客观情况也要求输电技术必须灵活，可控性强。诚然，WANS网络和继电保护信息系统的建设并非是以继电保护为目的的，但是其所提供的丰富的信息支持和后备保护性能对供电安全和智能化设备的性能保障却是不言而喻的。因此，对此，电力企业应对其有更深刻的认识和应用。
2 智能配电网背景下继电保护应用对策
从智能配电网对继电保护的影响不难看出，伴随先进设备、仪器和网络信息技术的使用，智能配电网已经为继电保护提高了优越的、更加灵活和有效控制的工作环境。因此，而其暴露出的问题也是显而易见的，比如当前的智能化配电网大都基于IEC61850网络而建设，传统的继电保护信息的获取和发送信号的媒介也因此转变成数字化模式，为此，继电保护可充分利用站内的共享资源，比如电器元件的各种信息、及其保护性能指标，以及可共享的控制信号等优化继电保护配置，而且网络信息的数字化传输性质也为信息的安全和可靠性提供了一定保障。为此，我们针对在智能配电网建设中常见的继电保护问题，以及相应的处理对策分析如下。
2.1 用智能配电网的数字化提高继电保护性能
继电保护的性能与互感器的传输性能关系密切，某种程度上，减少互感器的故障和提高互感器的传输性能即是提高用电保护的性能。因此，在智能化配电网的背景下，继电保护完全可以“放开手脚”，其无须顾忌电力互感器是否会饱和，及二次回路时是否会出现短路，以及回路接地时是否因不合理、不正确而带来的负面影响，除此之外，其优越性还明显体现在配电网传输电气量信息的实时性，数学更加可靠，这也为继电保护装置性能的提高提供了便利，比如，WANS网络和PMU网络可以为智能配电网系统提供有力的放于体系和紧急控制所需的各种信息，尤其是在已建成的网络环境下，其改变了传统继电保护装置的延时性，时间敏感度大大提高，安全自动装置的性能也明显加强，因此在一些特殊情况时，对系统出现的故障点可进行有效判定，从而为后期形成应急处理对策和防止停电等故障的发生提供了便捷的通道。因此，从这个意义上说，继电保护可在此基础上优化辅助功能，即借助智能化配电网数字化传感器的特点，提高自身性能，目前这已经成为继电保护研究的中心环节。
2.2 使用新技术提高继电保护功效
风能、生物能和太阳能等新能源都是配电网接入时必须面临的新技术，此外，还包括新思想的运用，比如继电保护领域中已经逐渐应用开来的自适应保护思想。对于新能源的接入，智能配电网在建设中应注意各种能源接入的随机性，以智能配电网接入安全为前提，进行相应的调度后，在向效率更高、使用更加灵活的方式努力。其中，对于灵活的控制性已经成为智能配电网的关键，其不但改变了传统的故障暂停特征，而且亦是各种新技术应用的突破口。而自适应保护思想在传统的继电保护应用中，仅依照被保护线路的运行情况进行分析、定值和调整，功能单一，灵活性较差，无法有效实现智能配电网整个网络信息的贯通，也无法保证所使用信息的及时性和准确性，这就使变电网的运行判断失去了有力的数据依据，因此在智能变电网背景下，变电站可有效利用智能配电网的“数字化”特性，将自适应保护的思想深入化，通过全网的数据信息尽心分析和定值，而且这些所用信息的获取方式是实时的，也更加准确，这就为继电保护正确判定配电网的运行提供了有力支撑，较好地实现了在线整定技术的实现。
3 智能配电网建设中的继电保护应用评价
继电保护对策在智能配电网建设中的应用是否有效，要从3个方面进行评价分析，即安全标准，供电质量标准，以及经济性标准，其中安全标准和经济性标准无论是传统配电网还是当前的智能配电网中都做得较好，因此本文仅从供电质量标准上进行继电保护评价。
供电质量主要从供电的可靠性和电压合格率两方面进行考量，此两方面与继电保护息息相关的是用电可靠性，即从配电网出现的停电现象来分析其可靠性。而停电又分计划性停电和故障性停电两种，显然，计划性停电与继电保护无关，所以在继电保护对策制订的过程中必须注重故障停电，即可发生故障导致停电的主要影响因素，一般情况下，判定故障停电的指标包含3个方面：① 用户平均停电次数；② 用户平均停电时间；③ 用户平均短时停电次数。调查分析结果证明，供电可靠性越强，故障停电的次数越少。目前，我国城市供电可靠性达到了99.9，相应的故障停电比例约为30%。根据这一结果，在制定故障停电可靠性指标时，可对应地进行计算，比如，若想达到供电可靠率99.999，则应吧故障停电比例定位46%，进而得出用户平均停电时间目标为1.76h/a。此外，还应注意另一个方面，即所有可能导致停电的其他故障环节，比如经统计显示的90%以上停电故障的罪魁祸首——中压配电网故障，而继电保护恰恰是针对中压配电网的停电问题，所以在有力提高继电保护效率的同时，亦不能忽视其他故障引起的停电故障。
4 总结
综上所述，智能配电网建设是电力系统的一次革命，亦是我国电网未来发展的大方向。随着我国智能配电网建设步伐的不断加快，在其中具有重要作用的继电保护要满足电网智能化的发展需求，必须与时俱进，科学、合理、灵活的利用智能配电网的优势，提高自身性能，进而为我国电力事业的快速发展做出贡献。
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