探析继电保护技术在智能电网中的应用

【摘要】从我国电力系统继电保护技术的整个发展过程看，继电保护技术经历了电磁型、晶体管型、集成电路型、微机型保护四个发展阶段。随着智能电网的出现，继电保护技术在新技术的引领下将向着计算机化、网络化、智能化、保护、控制、测量和数据通信一体化的方向发展。随着电气系统在工作进程中的要求，继电保护在智能电网中的应用开始走向现代化的发展道路。

【关键词】继电保护技术；智能电网；电力系统；应用

1.引言

智能电网是电网发展过程中的必然趋势，它无可比拟的各项优势在建设高性能电网的过程中，带来了不断更新的新技术和新设备。随着智能电网运行研究的不断深入，继电保护技术也相对快速发展起来，迈入了一个新的阶段，继电保护装置越来越广阔的功能和应用范围同时也为智能电网提供了稳定的发展基础。文章通过对继电保护与智能电网之间相互作用关系的技术应用分析，深入探讨了继电保护技术在智能电网中的应用，为继电保护装置的正常运行提供了有效的参考价值。

2.浅析继电保护装置技术

（1）继电保护装置的发展现状

目前，电力系统的发展趋势朝着超高压电压和大联网系统的方向发展，在发展过程中有效提高继电保护的可靠性、灵敏性、快速性和选择性是重要的研究课题。近年来经过我国电力技术人员的实践研究，继电保护理论和实践都积累了大量的经验，充分组建了一个由电能产生、输送、分配和用电环节组成的现代电力系统。

（2）继电保护装置的任务

继电保护是保护电力系统中的元件，避免元件发生短路或异常，通过这些情况的控制来实现电气量的变化保护措施。在供电系统运行正常时，继电保护就需要完整的监视各种电力设备的运行状况，使之安全的正常运转，并及时切除供电系统发生故障时的故障部分，保证其他电力设备能够正常运行，并能够及时发出警报，促使相关工作人员尽快处理故障部分。在这过程中继电保护有效的为值班人员提供了可靠的运行依据。

（3）继电保护装置的基本特性

继电保护装置在运行过程中有着十分明显的基本特征，例如选择性、灵敏性、速动性、可靠性等。在智能电网的运行中，先进的科技水平更进一步强化了继电保护的各种性能，使之更加合理有效。

3.关于智能电网的分析认识

（1）智能电网的含义

智能电网又被称为电网的智能化，它是在高速通行、集成系统的基础上进行双向信息处理的，以特高压电网为主干网架，利用先进的电子传感技术，通过灵敏的控制方法和有效快捷的管理手段对电网信息进行统一收集、处理，使之安全、高速运行的运行方式。职能电网包含着整个电网的数字化、互动化、信息化，通过全面，先进的技术来解决多个设备以及变电站网络的具体问题，从而满足高性能、高质量的电能供应，实现继电保护的高起点、快发展的基础条件。在继电保护技术的深入研究中，也能保证智能电网的安全运行。

（2）智能电网中的继电保护发展

在智能电网继电保护的过程中，智能电网的交互式供电、分布式发电的特点对继电保护系统的影响很大。在数字化技术和信息技术普及的时代，智能电网的运用完善了继电保护原理，智能传感器还对输电、发电、供电以及配电系统进行了实时监控。所有监控数据进行整理、审核、分析后就可以看到全体设备的运行状况，实时监测保护定值和保护功能的远程动态。

智能电网的技术针对现有的继电保护系统来说，具有数字化，网络化、广域化特性的深刻影响，智能电网中的新技术和新方法使得继电保护的整体配置和相关软件能够快速适应智能电网的新需求。智能电网数字化的特征让继电保护技术实现了测量手段和信息传输方式的数字化，同时网络化特征让继电保护中的相关信息完成了数据共享和统一建模的智能数字信号的网络传输，特别是WAMS网络和智能信息系统的设定为继电保护服务提供了广域信息的收集和处理，充分提高了继电保护安全自动装置的性能。

4.继电保护技术在智能电网中的应用

高智能化电网的出现，意味着在电力系统领域继电保护的研究和发展不可忽视。在智能电网建设中，继电保护的应用过程越来越难以掌握，在研究过程中，继电保护的应用技术越发囊括了信息技术、网络技术、电子技术、控制技术等多专业技术的优势，通过技术的相互融合和发展创新，我国继电保护装置得到了很好地发展。

当继电保护应用于智能电网时，我们需要考虑多个问题，从原理上实现继电保护技术在智能电网中的应用。

（1）综合考虑继电保护灵活的运行方式以及不确定的潮流流向，在实现距离保护、电流保护原理时要做好实时的调整，确保定值具有适应功能。

（2）保护装置的定值、保护范围、保护功能要根据运行方式的变化做相应的调整，综合电网中的所有信息对保护定值进行实时修正。

（3）智能电网是通过散布在电网中的传感器获得最及时的信息监控输电线路的温度和容量，合理调整功率使其接近运营极限。在这过程中必须调整输电线路的负荷保护定值，从而适应温度和容量变化带来的影响。

（4）智能电网信息化和数字化的特点推动着继电保护技术不断发展，近年来，智能电网随着遗产算法、神经网络、模糊逻辑以及进化规划等人工智能技术的出现，也被广泛运用到继电保护的应用领域。智能电网继电保护系统在实际工作中运用人工智能技术，解决了很多复杂的非线性问题，推动着继电保护技术向着更高层次的方向发展。

（5）智能电网继电保护系统的自适应控制技术主要是根据电力系统的运行方式和电气故障状态的变化实行改变保护特性、性能以及定值等内容的技术。自适应继电保护作为一种新型的继电保护技术，它的应用让继电保护技术在很短的时间里适应了电力系统的各项变化，不仅增强了智能电网继电保护的可靠性，改善了系统的保护作用，同时也提高了经济效益。

5.智能电网与传统电网继电保护的区别

传统电网继电保护中电源点的潮流流向通常是朝着同一个方向发展的，它在保护输入过程中通常针对的是本侧电气量，特别是三相电流和三相电压的判别保护需求。通过对实际情况的分析和研究可以知道，传统继电保护的电气判别量基本上是固定不变的，基本上也只需要输入被保护线路对策的电流，保证保护对象的电气量不被影响。

在智能电网的继电保护中，则需要全面考虑灵活的运行方式、不确定的潮流流向，并要求保护定值具有自适应功能。通过对智能电网继电保护构成的分析，利用传感器对发电，输电、配电、供电等关键设备的运行状况进行实时监控，通过对智能电网电源点和电网相连线路的连接实现距离保护和电流保护，确保智能电网中的保护定值能根据继电保护运行方式的变化进行实时调整。

6.继电保护技术在智能电网中所起的作用

随着智能电网越来越快的发展，继电保护承担着更多更重的任务。继电保护装置在电力系统中需要随时防备设备出现亚健康的预警、提高输电断面的安全性、全面控制系统出现故障的频率。

（1）要发展继电保护的“预保护功能”，增强预防事故发生的功能，提高事故预警、保护两项保护功能，满足智能电网的新要求，则要注意智能电网子系统的不平衡功率，发展失步解列控制系统，减少事故发生的损失。

（2）为提升输电断面的安全性保护要全面发展输电线路的过负荷保护措施，自动避免连锁过载跳闸，全面停电的事故，强化电网的保护力度。充分利用现代技术，最大程度满足电网安全运行，实现智能电网中继电保护装置的作用。

（3）合理运行继电保护技术和继电保护装置。继电保护技术包含了一个完整的体系，它通过对电力系统故障分析、各种继电保护原理及实现方法、继电保护的设计、继电保护运行及维护等技术的完善和利用杜绝电气元件发生故障或不正常运行状态。

（4）智能电网继电保护的构成促进了继电保护技术的升级。智能电网的智能化特点和电网的发展为网络技术、信息技术在电力领域的应用起到了强而有效的作用。通过对智能网络系统利用智能传感器收集的相关数据进行智能化处理，使智能电网的继电保护装置不仅仅具备基本的继电保护功能，还有着智能化的故障诊断和自我修复、快速隔离的功能。

（5）智能电网的建设及规划使继电保护技术具有更全面的特点。数字化、信息化的智能电网与继电保护技术交相呼应，也随之升级换代，继电保护技术在智能电网时代具备了数字化、网络化、自动整定技术等多项特点。在智能电网之中，新一代的继电保护装置提高了装置性能。为电气量信息的传输带来了更为便利的基础条件。继电保护系统和互联网相互连接，对电网中的继电保护装置进行了智能化的配置。

7.结束语

智能电网是电网未来的发展方向，而继电保护将随着智能电网的发展不断前进，为智能电网的建设提供坚实的技术设备。与此同时，智能电网的发展将推动继电保护技术朝着网络化、计算机化、信息化以及控制、保护、测量和数据通信一体化的方向发展，尽力维护继电保护装置的安全稳定运行，强化继电保护装置在电网故障与电力控制系统中的隔离功能，促使电力系统成为更加安全、更加稳定、更加可靠的保护系统，为我国智能电网的建设垫定基础，进而提升我国的继电保护管理水平。

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基金项目：本文是2012年重庆市市级教改项目“基于自主控制学习导向的电力系统继电保护与自动化专业教学资源库建设研究”（项目编号：1203171）的阶段性成果。