隨著國(guó)網(wǎng)公司智能電網(wǎng)建設(shè)工作的開(kāi)展，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、微網(wǎng)運(yùn)行等技術(shù)及分布式電源接入等問(wèn)題也相應(yīng)出現(xiàn)，對(duì)現(xiàn)階段的繼電保護(hù)提出了新要求。同時(shí)，伴隨智能電網(wǎng)出現(xiàn)的新技術(shù)，如新型傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及光纖通信技術(shù)等的應(yīng)用也為繼電保護(hù)裝置的發(fā)展提供著廣闊空間。

1智能電網(wǎng)及建設(shè)

1.1智能電網(wǎng)定義

智能電網(wǎng)即Smart Grid，亦被稱(chēng)做智能網(wǎng)或智能網(wǎng)格。其定義為：以傳統(tǒng)物理電網(wǎng)為基礎(chǔ)，超高壓和特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，高度集成現(xiàn)代先進(jìn)的通信計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感測(cè)量技術(shù)、信息技術(shù)及控制技術(shù)，形成現(xiàn)代新型智能化電網(wǎng)。智能電網(wǎng)中使用智能傳感器進(jìn)行整個(gè)電力系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，如對(duì)發(fā)、輸、配、供、用各個(gè)環(huán)節(jié)電力設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并且通過(guò)智能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)整合收集獲得的相關(guān)數(shù)據(jù)，同時(shí)進(jìn)行相關(guān)智能化處理，其本質(zhì)是實(shí)現(xiàn)對(duì)能源的兼容利用及對(duì)相關(guān)綠色能源的替代。

1.2 智能電網(wǎng)的建設(shè)

智能電網(wǎng)建設(shè)是一項(xiàng)十分復(fù)雜巨大的工程，要考慮到各方面因素，難度非常大?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)主要由以下4個(gè)環(huán)節(jié)，即發(fā)電環(huán)節(jié)、輸電環(huán)節(jié)、配電環(huán)節(jié)、供電環(huán)節(jié)和用電環(huán)節(jié)，可以將智能電網(wǎng)的建設(shè)過(guò)程看作對(duì)已有電力系統(tǒng)進(jìn)行能源體系智能化和動(dòng)態(tài)化改造的過(guò)程。

2 傳統(tǒng)繼電保護(hù)及其重要作用

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置用于在設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)地、快速地且有選擇地將系統(tǒng)中故障設(shè)備切除，從而保證其它無(wú)故障設(shè)備的正常運(yùn)行及避免故障設(shè)備繼續(xù)遭到破壞;當(dāng)系統(tǒng)處于不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，繼電保護(hù)裝置可以發(fā)出報(bào)警，使值班人員采取相關(guān)有效措施。

傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中，電源處潮流流向是單向的。繼電保護(hù)設(shè)備中的輸入通常是本側(cè)電氣量，包括：三相電流Ia、Ib和Ic，以及三相電壓Ua、Ub和Uc。保護(hù)裝置通過(guò)判別上述電氣量，進(jìn)行動(dòng)作以滿足相關(guān)保護(hù)要求。對(duì)于較復(fù)雜線路光纖差動(dòng)保護(hù)而言，其輸入量為被保護(hù)線路對(duì)側(cè)電流?？梢钥闯?，傳統(tǒng)繼電保護(hù)電氣判別量基本上不變，并且只需本側(cè)保護(hù)對(duì)象電氣量。

3 智能電網(wǎng)中的影響繼電保護(hù)的關(guān)鍵因素

智能電網(wǎng)繼電保護(hù)在原理上與常規(guī)微機(jī)保護(hù)差別不大，其主要發(fā)展在于保護(hù)二次回路變化。保護(hù)二次回路運(yùn)用了一系列影響智能電網(wǎng)繼電保護(hù)的關(guān)鍵技術(shù)和因素，例如基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)和電子式互感器的應(yīng)用、智能一次設(shè)備的出現(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)應(yīng)用及自動(dòng)化系統(tǒng)總體架構(gòu)。這幾個(gè)因素實(shí)際上互相關(guān)聯(lián)，不能割裂，以下作詳細(xì)介紹。

3.1 IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)

IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)本身并非繼電保護(hù)專(zhuān)業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，但由于該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)變電站功能架構(gòu)、通信體系和自動(dòng)化系統(tǒng)帶來(lái)巨大變化及其廣泛影響力，繼電保護(hù)不可避免受到其深刻影響。

3.2 電子式互感器

電子式互感器是國(guó)際電工委員會(huì)對(duì)各種新型非常規(guī)或半常規(guī)、光電轉(zhuǎn)換原理或電磁感應(yīng)原理電流互感器或電壓互感器的統(tǒng)稱(chēng)。其對(duì)繼電保護(hù)的影響主要體現(xiàn)在以下幾方面：a） 互感器傳變性能的提升，主要是抗飽和能力提升，改善繼電保護(hù)的工作條件;b） 互感器輸出信號(hào)數(shù)字化，引起保護(hù)裝置采樣方式的變化;c） 采樣環(huán)節(jié)的移出，使得保護(hù)裝置自身不能控制采樣時(shí)刻，測(cè)量頻率跟蹤方法只能采用軟件算法。

從智能電網(wǎng)繼電保護(hù)的實(shí)施情況來(lái)看，后兩方面對(duì)繼電保護(hù)的影響更為明顯。

3.3 一次設(shè)備智能化

智能一次設(shè)備中，對(duì)繼電保護(hù)影響最大的是智能斷路器。目前斷路器智能化的實(shí)現(xiàn)方式為：傳統(tǒng)斷路器+智能終端。智能終端的出現(xiàn)帶來(lái)以下變化：a） 改變了斷路器操作方式，斷路器操作箱回路及繼電器被數(shù)字化、智能化，功能通過(guò)軟件邏輯實(shí)現(xiàn);b） 保護(hù)裝置的跳合閘輸出方式和閉鎖、啟動(dòng)信號(hào)輸入方式均由常規(guī)硬接點(diǎn)、電纜連接改變?yōu)?a target="_blank">數(shù)字信號(hào)，通過(guò)光纖、以太網(wǎng)交換機(jī)連接。

3.4 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)

智能變電站將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引入自動(dòng)化系統(tǒng)，出現(xiàn)了站控層/間隔層網(wǎng)絡(luò)和過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)。其中，過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)包括GOOSE網(wǎng)和SV網(wǎng)，GOOSE網(wǎng)主要用于保護(hù)裝置之間的聯(lián)閉鎖信息交互、保護(hù)裝置與智能終端跳合閘命令傳遞和開(kāi)關(guān)位置信息采集;SV網(wǎng)用于傳輸電氣量采樣值。不難看出，過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況對(duì)保護(hù)裝置保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)具有重要影響。

3.5 自動(dòng)化體系結(jié)構(gòu)

作為自動(dòng)化體系結(jié)構(gòu)的一個(gè)組成部分，繼電保護(hù)受體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響較大。體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅影響保護(hù)裝置的接口要求，更重要的是從整體上影響保護(hù)裝置配置、功能實(shí)現(xiàn)方式、運(yùn)維方式及運(yùn)行安全、可靠性。

4 智能電網(wǎng)中的繼電保護(hù)相關(guān)問(wèn)題

對(duì)智能電網(wǎng)的規(guī)劃和發(fā)展，很大程度上改變了傳統(tǒng)電能傳輸?shù)哪承┨攸c(diǎn)，智能電網(wǎng)信息化和數(shù)字化的特征，使得智能電網(wǎng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)有了非常大的區(qū)別，而繼電保護(hù)作為智能電網(wǎng)規(guī)劃與建設(shè)中的重要環(huán)節(jié)，也需緊跟智能電網(wǎng)發(fā)展步伐，與時(shí)俱進(jìn)進(jìn)行相關(guān)研究工作。

4.1 網(wǎng)絡(luò)化改變了繼電保護(hù)的配置形態(tài)

智能電網(wǎng)采用IEC61850網(wǎng)絡(luò)的智能變電站，它的采用使傳統(tǒng)繼電保護(hù)信息獲取和信號(hào)發(fā)送的媒介發(fā)生了改變。智能電網(wǎng)一個(gè)前沿性問(wèn)題是利用共享的站內(nèi)相關(guān)電氣元件信息，對(duì)主保護(hù)性能進(jìn)行改善和提高，同時(shí)，采用共享控制信號(hào)網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化繼電保護(hù)配置?？墒牵悄茈娋W(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化帶來(lái)共享信息的同時(shí)，也需要考慮信息傳輸?shù)目煽啃院桶踩?。區(qū)別于傳統(tǒng)二次電纜的傳輸方式，必須要保證傳輸網(wǎng)絡(luò)的可靠性，因此，如何保證保護(hù)配置的可靠，是數(shù)字化變電站條件下網(wǎng)絡(luò)化二次回路的關(guān)鍵問(wèn)題。

4.2 提高安全自動(dòng)裝置性能

智能電網(wǎng)中的PMU和WAMS網(wǎng)絡(luò)，可以為電力系統(tǒng)廣域信息提高防御和緊急控制。如此，使得智能電網(wǎng)可以使用其已建成的網(wǎng)絡(luò)，改善時(shí)間敏感性不強(qiáng)的后備保護(hù)及安全自動(dòng)裝置的性能，同時(shí)可以改變現(xiàn)有保護(hù)的整定原則，使得在某些情況下，保護(hù)裝置可以及時(shí)自動(dòng)判斷系統(tǒng)故障，同時(shí)采取措施，避免大停電等惡性事故的發(fā)生。

4.3 與傳統(tǒng)保護(hù)的配合

智能電網(wǎng)規(guī)劃過(guò)程及建成后，必須要考慮與傳統(tǒng)微機(jī)保護(hù)及數(shù)字化變電站內(nèi)保護(hù)實(shí)現(xiàn)保護(hù)配合和協(xié)作問(wèn)題，需要考慮類(lèi)型不同的保護(hù)之間的協(xié)調(diào)配合，主要有：a） 線路采用差動(dòng)保護(hù)時(shí)，線路一側(cè)采用電磁式電流互感器，而另一側(cè)采用電子式互感器，這樣，區(qū)外發(fā)生故障時(shí)，電磁式電流互感器側(cè)有可能會(huì)有單端飽和現(xiàn)象發(fā)生，所以線路兩端的差動(dòng)保護(hù)必須可以判段單端飽和并且防止保護(hù)誤動(dòng);b） 原有線路差動(dòng)保護(hù)數(shù)據(jù)同步算法的基礎(chǔ)是兩側(cè)都是模擬式互感器，這樣便會(huì)存在兩側(cè)不同互感器數(shù)據(jù)類(lèi)型是否同步的問(wèn)題，需要進(jìn)行新保護(hù)算法的研究。

4.4 在線整定技術(shù)

自適應(yīng)保護(hù)的思想在繼電保護(hù)領(lǐng)域已被廣泛應(yīng)用，限于之前的技術(shù)條件，傳統(tǒng)的自適應(yīng)保護(hù)僅能根據(jù)被保護(hù)線路運(yùn)行情況對(duì)定值進(jìn)行調(diào)整，不能利用全網(wǎng)信息準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地判斷運(yùn)行方式來(lái)調(diào)整定值。智能電網(wǎng)的發(fā)展有望改變這一現(xiàn)狀，從而實(shí)現(xiàn)在線整定。

5 結(jié)語(yǔ)

智能電網(wǎng)建設(shè)作為電力系統(tǒng)的一次重大變革，是電力系統(tǒng)未來(lái)的發(fā)展方向，而繼電保護(hù)裝置是促使智能電網(wǎng)正常工作的保障，是維護(hù)其安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。因此，本文從智能電網(wǎng)定義、特點(diǎn)、建設(shè)及繼電保護(hù)作用入手，討論了智能電網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中繼電保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)，包括智能感應(yīng)技術(shù)、廣域測(cè)量技術(shù)、仿真分析與控制決策技術(shù)、電力電子技術(shù)等，接著對(duì)智能電網(wǎng)中繼電保護(hù)裝置的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了探討，對(duì)智能電網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中影響繼電保護(hù)裝置的關(guān)鍵因素和需關(guān)注的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了探討和分析，有助于為智能電網(wǎng)的建設(shè)工作和安全運(yùn)行提供技術(shù)支撐，具有重要意義。