智能电网对继电保护的要求及实现方法分析

摘 要：随着经济社会的迅速发展，人民群众的生活水平得到了显著的提高，对于供电需求、供电质量及相关要求也随之逐步提高，为了适应这一发展要求，智能电网得到了迅速发展和广泛应用。为了保障智能电网运行过程的安全性、稳定性、可靠性，必须进一步提高继电保护的质量。文章从智能电网的特点出发，就智能电网对继电保护的要求进行了分析，并就智能电网继电保护的实现方法进行了探讨，旨在逐步提高供电质量，为广大人民群众的安全、稳定用电保驾护航。

关键词：智能电网；继电保护；IEC61850；实现方法

智能电网建设进程的快速推进和发展，为智能电网技术应用的推广提供了良好的平台，但也给继电保护造成了很大的影响和冲击。深入研究智能电网继电保护十分有必要，将计算机技术、数据通信技术以及传感器技术等融入到智能电网技术中，走数字化、自动化、互动化的智能电网建设道路，从而促进继电保护技术的进一步发展。

1 智能电网的特点

目前，大多数国家都拥有各自的智能电网，它们都是经过研究和实践而来，根据各国的需求和发展而定。通过对比可以发现，智能电网一般具有以下几个特征：（1）具有平台效应，在智能电网平台上用户可以更深地了解、熟悉电网信息，使用者可以进行电网运作和自主参与；（2）具有自我恢复功能，在电网遭到损坏时能进行简单的自我恢复以保证电力供应；（3）兼容能力较强，对多种电力设备具有兼容效果；（4）电能的提供更为稳定、优质；（5）安全性更高，与传统的普通电网相比，智能电网安全性能更高；（6）降低了投入和运行成本、提高了运行效率和质量。

2 智能电网对继电保护提出了新的要求

作为智能电网系统运行的重要保障和防线，继电保护应当在原来的电网装置上进行设计优化，以保证智能电网的正常运行。

2.1 数字化要求

数字化、信息化、自动化和互动化是智能电网的主要特点，因而要求继电保护也具有测量技术和传输方式的数字化特点。智能电网建设的快速推进，使得智能仪器和设备也得到了充分的应用，传统的互感器被具有网络接口的电子式互感器取代，数字式微机保护装置、智能断路器的接入，简化了系统二次设备，也方便了智能电网继电保护设备的维护。

2.2 网络化要求

智能电网网络化发展对继电保护提出了相应的要求。就传统继电保护而言，其只能实现对局部区域的有效保护，网络信息技术的广泛应用，极大地实现了信息共享，能够及时获取变电运行设备的各项信息，并能够对信息进行发送和处理，弥补了传统二次电缆传输的缺陷。因此，要求加快网络技术在继电保护中的应用，借助于网络传输，确保信号的可靠性、真实性及完整性。

2.3 广域化要求

智能电网逐步朝着信息化方向发展，与此同时，要求继电保护也应当逐步实现信息化。作为电力系统控制的关键环节，虽然加快构建信息系统并非为了直接服务继电保护工作，但利用信息系统这一平台可能收集广域信息，能够有效提升安全自动化装置及后备保护的性能。

2.4 输电灵活性要求

与传统电网相比较，智能电网具备很多优点，尤其是在输电效率方面，控制方式灵活性高且速度快，因此，对继电保护的输电灵活性提出了更高的要求。此外，为提高输电质量，智能电网还融合了谐波抑制、可控串联补偿、静止无功补偿、潮流控制器等装置与技术以及电能质量控制等技术，大大增加了智能电网中非线性控制电力元件的数量。

2.5 整定自动化要求

单线信息限制了传统电网继电保护技术，定值调整误差和保护线路有限降低了传统电网继电保护质量和效率。在智能电网中，有机结合了被保护线路和相关装置设备，汇集并整合了系统中的所有运行信息，提高了继电保护的准确性，也对其整定自动化提出了要求。

3 智能电网继电保护的实现方法

3.1 优化智能电网继电保护系统结构

在智能电网中，可以借助于传感器，对供电、发电、输配电等重要设备的运行状态加以实时监控。并将所获取数据利用网络系统进行整合处理，对数据加以有效分析，实现对保护定值及功能的远程性监控。对于继电保护装置而言，除了需要所保护对象的运行数据以外，还需相关设备的运行参数。以便及时识别故障，确保无人工干预之下可以迅速隔离、排除故障，尽快恢复运行，以防大面积停电等重大情况发生。因此，对于继电保护装置而言，保护动作并非只针对保护对象，也可能需要发连跳命令，将其他相关节点跳开，或只发连跳命令，将相关节点跳开，无需将本保护对象跳开。在智能电网环境下，利用监控系统针对本保护对象及相关节点运行情况加以分析，对继电保护装置的保护定值及功能及时进行调节，确保其能够有效适应运行状况的动态变化，利用保护功能，实现所参与故障识别的保护动作策略。

3.2 调整保护定值

一方面，由于运行方式灵活性强，潮流流向的不确定性，要求保护定值应具备自适应性等功能。例如，对于智能电网某个电源点而言，不仅能够直接接入电网中，也可实现微网孤岛运行，这样以来，同电源点相连的线路潮流就实现了其不确定性，依据电流、距离保护等原理，需要确保保护定值可以依据运行方式的动态变化，及时进行调整。这样，针对某一条线路的继电保护装置，其信息不仅包括本线路电气量，还包括了本线路关联线路的运行情况，通过对所有信息进行综合，及时修正保护定值。另一方面，保护功能需要以运行方式的变化情况为依据，加以适当调整。若将某节点从系统中解开，则该节点所安装的线路保护装置也必须退出所有运行，此时，相关线路潮流会被重新分配与合成，与此同时，运行方式也发生了改变，此时需要其他节点所安装的保护装置对线路进行保护，相应地，线路长度及阻抗也产生了改变，需要对节点保护装置的保护范围、定值等加以调整。

3.3 改变保护配置的形态

对于传统继电保护而言，其信息采集及信号发送媒介会因IEC61850网络数字化变电站而产生改变，借助于信息共享，主保护性能也得到了极大地提高，此时，继电保护共享控制信号产生了变化。为了确保信号控制传输网络的稳定性、可靠性，必须借助于智能化控制装置，对一次、二次设备加以有效控制，大量减少电缆使用量，实现二次回路的数字化和网络化，继电保护设备之间可以通过网络进行逻辑的配合和闭锁，简化设计，实现智能化开关。

3.4 实现IED（电子智能设备）互操作

IEC61850是实现数字化、智能化变电站的关键技术，是一种新的构建变电站自动化系统的方法。IEC61850标准建立统一的、面向对象的层次化信息模型，实现设备的自我描述，实现应用开放互操作要求；建立信息服务模型，规范了IED（电子智能设备）与站控层监控主机之间运行、维护报文传输，规范了间隔层IED之间以及间隔层IED与过程智能终端之间的开关量报文的快速传输，实现智能保护设备状态信息共享、智能保护设备联闭锁功能、开关类设备的跳合闸控制功能，规范了间隔层IED与合并单元之间采样报文传输，IED直接接受来自合并单元的量测量数字信息，实现测量信息的共享，使变电站自动化系统的集成过程从人工处理向自动化处理转变。

4 结束语

智能电网是微电子、通信和计算机技术在电力系统的领域的应用革新，以更好的实现节能减排和提升供电可靠性的目标，满足可持续发展的社会需求和电力市场化的经济性需求，提高电网的可靠性、可用性和综合效率。总之，虽然我国智能电网发展已取得了重大的成就，但技术方面仍存在诸多不足，必须进一步加强智能电网继电保护技术的研究，提升继电保护的自适应功能，更好的适应电网的结构和运行方式的变化，为保障供电的安全性及稳定性奠定基础。

参考文献

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