基于智能电网的继电保护技术

摘要：本文首先对智能电网的概念进行总结，对智能电网提升继电保护技术水平的重要性进行分析，对智能电网的继电保护技术构成以及核心技术进行研究，并提出基于智能电网的继电保护技术的未来发展趋势。

关键词：智能电网；继电保护技术；

中图分类号：V242.3文献标识码： A 文章编号：

1、引言

随着我国社会经济的发展，传统电网已经不能满足社会发展的要求，因此国家电网开展智能电网的建设工作。智能电网作为当今世界电力发展的新方向，涉及许多高精尖技术，继电保护技术就是智能电网进行网络和设备检测保护的重要技术，在智能电网的建设和发展中占有重要地位，因此本文对基于智能电网的继电保护技术进行研究。

2、智能电网概述

智能电网，即是以物理电网为基础，并结合高速双向通信网络，将众多技术集成于一体，包括信息技术、计算机技术、传感测量技术、决策支持系统等，以确保电网安全、可靠的运行，其本质是能源的替代和兼容并包，一方面创建了开放电力系统以及共享信息模式；另一方面对电力系统的数据进行整合，并对电网的运行管理进行优化。

3、智能电网的继电保护技术

基于智能电网的继电保护技术的发展趋势是计算机化、网络化和智能化，以及控制、测量、保护和数据通信一体化。继电保护装置是利用先进的半导体处理器技术，以高速的运算能力和良好的存储能力、优化算法，运用大规模的集成电路，以及众多成熟的技术，比如数据采集技术、模数转换技术、数字滤波技术以及抗干扰技术等，因此和传统的继电保护装置相比较，系统响应速度和可靠性都得到很大程度的提升。

然而，智能电网在改变了传统电力系统形态的同时，也对电力系统继电保护产生较大影响，下文主要对基于智能电网的继电保护技术进行研究。

3.1 智能电网继电保护构成

智能电网对继电保护提出更高的要求，同时通信技术和信息技术的发展，以及数字化技术的应用，都为继电保护的发展提供了技术支持。基于智能电网的继电保护技术可以对发电、配电、供电以及输电等相关设备进行实时监控，并将数据进行收集整理和分析，通过这些信息可以得到智能电网的运行状况，如有异常，也是通过网络系统将数据传送给控制中心，并及时作出处理，以确保智能电网功能和保护定值的远程动态监控。

智能电网的继电保护技术在实行保护功能时，并非仅仅针对本保护对象，有可能在本保护对象之外需要发连跳命令，以跳开其他关联节点，或者是仅仅发出连跳命令，不包括本保护对象。基于智能电网的继电保护技术需要具备智能化的故障诊断功能和自我隔离和修复功能，如果电网关联设备发生故障，可以对其进行迅速隔离，以防止发生电网运行事故，具体的智能电网继电保护构成图如图1所示。

3.2 智能电网继电保护核心技术

基于智能电网的继电保护技术的核心技术主要有以下几个方面：

（1）广域保护技术

广域保护技术即是针对电力网络系统的子集，把子集认作是进行电网运行障碍分析和处理的最小单位，在一定范围内进行继电保护信息的采集和分析，迅速找出故障原因，及时进行处理，广域继电保护包括安全自动控制和继电保护，前者是为了给电网自我控制和修复提供更多的解决方案。其中，广域继电保护的最为关键的作用就是可以在根本上解决了传统继电保护整定配合复杂的难题，从而促进了继电保护自适应能力的提高。

（2）保护系统重构技术

基于智能电网的继电保护技术中，现代智能电网要求继电保护自适应装置可以进行适当的改变，其中涉及保护系统的重构技术。其实，继电保护系统本身就具有重构功能和自我诊断功能，甚至还可以在继电保护元件无法正常工作时，自动去寻找替代元件，以恢复继电保护的功能。因此，为了能够达到上述要求，应该对继电保护装置进行重新构建。

（3）电子式互感器、合并单元、智能终端等智能设备的应用。

在智能电网的完善当中，智能一次设备的安装及二次设备的光线网络化，为电网运行数据信息的实时高效采集提供了技术支撑，为智能电网对自身状态进行分析，尤其是进行评估工作，提供更加准确的运行信息，从而促进继电保护系统性能的提高。

电子式互感器是用以传输正比于被测量的量，供给测量仪器、仪表和继电保护或控制装置。电子式互感器与传统电磁式互感器相比有较大优势：电子式互感器没有铁芯，没有传统互感器的磁饱和和铁磁谐振问题，抗干扰能力强；动态范围大，一个电子式互感器可以同时满足计量和保护的需要；二次可直接输出数字信号与其他智能设备接口，满足智能电网的要求。

合并单元的作用是将互感器传递过来的电流电压值进行合并同步处理后，按照一定的传输标准，将采样值传送给保护测控及计量等装置。合并单元可以是互感器的一个组成件，也可以是一个分立单元。

智能终端与一次设备采用电缆连接，与保护、测控等二次设备采用光纤连接，实现对一次设备（如：断路器、刀闸、主变等）的测量、控制等功能。相当于集成了常规变电站操作箱和测控装置的部分功能。

（4）网络交换机及光缆的大量应用

常规变电站综合自动化系统只有站控层交换机，所有保护测控装置均连接至站控层交换机。智能变电站除了站控层交换机还需要配置过程层GOOSE交换机和过程层SV交换机。过程层交换机要求较高，目前多采用国外品牌，造价也较高，而站控层交换机多采用国内品牌。

智能变电站中合并单元将交流电流电压量实现了数字化输出，并采用光纤传输；继电保护设备之间的跳合闸命令和联闭锁信息也通过光缆直接连接，采用GOOSE机制传输；传统电缆已被大量的光缆取替。

3.3 继电保护技术的发展趋势

基于智能电网的继电保护技术的未来发展趋势主要有以下几个方面：

（1）网络化

数字化变电站在智能电网中应用，改变了传统继电保护信号的方式，直接在智能电网中与互互联网进行连接，一方面用户可以直接共享网络上的信息，提高了继电保护装置的能力；另一方面对于继电保护装置来说是一种简化。继电保护装置的实质是整个电力系统计算机网络上的智能终端，既能把获得的数据和运行信息传给网络控制中心，也可以利用网络获得故障信息和数据。

（2）自动整定

自适应继电保护的应用，是根据智能电网的电力运行方式以及故障变化，来对系统进行保护，确保继电保护能够适应电力系统的变化，以便改善继电保护的性能。除此之外，还解决了电力系统中频率变化的问题、过渡电阻的问题等。

（3）数字化

智能电网中，不再考虑电流互感器饱和以及二次回路接地和短路等故障问题，其原因是由于智能电网中互感器传输性能的提高，大大降低了设备的故障率。同时也提高了继电保护装置的性能，未来的继电器发展仅仅需要考虑如何去简化继电保护的辅助功能，并且思考如何将数字化传感器更好的应用到继电保护装置上，并且能够提高继电保护装置的整体性能。

4、智能电网员工技术的提升

智能电网是未来供电公司的发展方向，其建设和运行涉及众多高科技，相对应的电网操作人员和维护人员的专业素质也要得到提高，才能符合智能电网的未来发展要求。首先，员工要具备专业的操作技能，并且充分了解有关智能电网的新技术；其次，供电公司要把培养员工以及相关智能电网知识的掌握，给予足够的重视，并且认可员工在智能电网系统中发挥的重要作用；最后，老员工要进行定期培训，确保他们的专业知识和操作技能能够符合智能电网的发展要求。除此之外，电力系统继电保护技术是确保电网安全稳定运行的关键因素，担当着重要的安全责任，对于继电保护技术相关工作人员的业务能力的要求会更高，供电公司要重视新入职员工的培养工作，从而促进智能电网员工技术的提升。

5、结语

随着我国智能电网的迅速发展，智能电网的保护技术也要经历改进，本文针对智能电网下继电保护技术进行研究，提出继电保护技术的发展趋势，并对智能电网员工素质水平提出更高的要求，以期对于我国电网的发展，起到一定的理论指导意义。

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