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摘要：随着我国社会经济的不断发展，各种现代化技术也越来越成熟，在电力系统领域中，智能电网已经逐渐取代传统电网，并对继电保护工作做出了巨大贡献。本文分析了智能电网环境下进行继电保护的重要意义、继电保护面临的挑战和机遇、研究重点、相关技术及其发展新方向。
关键词：智能电网；继电保护；电力系统
智能电网是一种以集成的高速双向通信物理网络为基础的电网，集合了传感测量技术、信息技术、计算机技术、网络技术等现代化先进技术，能够实现电网的智能化、自动化、信息化，能够保证电网运行的安全[1]。另外，智能电网还具备强大的电力传输功能，通过智能化运行平台，不但能够智能控制用户的进出，还可实现用户与电网信息之间的共享。然而，随着我国智能电网应用领域的不断扩大，继电保护问题也越来越受重视，继电保护技术也成了电力系统的重要防御措施。
1 智能电网环境下进行继电保护的重要意义
随着客户用电要求以及可靠性要求的提高,电力供应企业的压所面临的压力也逐渐增大。为了有效解决这一问题，电力供应企业不得不强化智能电网的建设与继电保护。继电保护技术能够有效确保电力系统的顺利运作，只要诊断出电网问题，继电保护子系统就能快速发出报警提示，告知相关电网管理者，以快速处理故障[2]。继电保护子系统在一定程度上确保了电网的安全运作，大大减少了企业因电网问题而产生的影响。所以，进行继电保护非常重要也极有必要，必须引起高度重视。
2 智能电网环境下继电保护面临的挑战和机遇
2.1 智能电网环境下继电保护面临的挑战
智能电网均对继电保护提出了更高的要求，当智能电网发生问题时，谐波分量就会变大，非周期分量衰减变慢，系统暂停状态明凸显，这对继电保护的可靠性造成了一定的影响。高压长线路分布电容、跨线故障、互感与线路参数不对称、电网间的相互作用导致故障特性变繁杂、故障计算误差变大等等，都会影响继电保护。智能电网的建设，让电力系统连接了大量电力电子设备，这些设备造成了电网短路电流的特性与分布出现了差异性，直流输电系统的控制和保护问题、直流系统的故障、风机的工作状态、风电场的弱电源等都会造成风电接入电力系统障碍。此外，FACTS元件的大量使用、直流输电系统的运作、规模化风电场的建设、光伏电站的联网等等，都要求电网的继电保护与之协调配合[3]。网络拓扑结构与运作模式的多样性，导致定值配合式的继电保护失去了支持环境，因此，为了确保智能电网的可靠性，必须进行相关设备与技术的调整与完善，其中就包括对继电保护技术进行研发与创新。
2.2 智能电网环境下继电保护面临的机遇
首先，智能电网的推广与应用，继电保护技术的开发与创新提供了研究平台与研究动力。从信息采集层面上讲，我国从1996年起就已经将实时动态监控系统应用于电网中，至今，我国的变电站已经基本安装上了同步相量测量单元，广域测量系统的应用也正逐渐推广开来。同步相量测量单元与广域测量系统的应用，为广域电网的线上同时测量提供了可能性，数据提取速度也在较大程度上获得了提升，这对基于同步数据的继电保护作用具有非常重大的意义。从信息通信层面上讲，当前我国电网光纤的覆盖率已经得到90%以上，构成了以光纤为主要介质、以分层分级自愈环状网络结构为主要特点的通信电网。基于IEC61850标准的信息化变电站的产生，使得站内一次设备的信息化、二次设备的数据化得以实现，在全站具有统一标准平台下，数据的共享与同步操作也因此变得更为简便了，因此确保快速、有效、可靠的信息通信前提也就产生了[4]。智能电网的息通信平台除了各种电气量信息外，还涵盖了局放检测、覆冰检测、雷电检测等多种信息子系统。那么，这样将这些信息资源用于继电保护中，则是当前需要客服的继电保护的关键问题。
3 智能电网环境下继电保护的研究重点
进行继电保护的最终目的，是为了保障电网的安全、可靠、顺利运行。在智能电网环境下，进行继电保护技术的研发与创新已经是一种必然的发展趋势。从继电保护的重点研究内容来分析，单元件保护首当其冲。变压器、发动机、交直流线路是单元件保护的重点，其研究内容主要包括新原理算法与旧元件保护的改良等。首先，在变压器的保护上，其焦点依旧是励磁涌流的辨别，从励磁涌流的基本特征来分析，当前尚缺乏一套行之有效的完整的解决方案，因此新原理的保护依然要作为变压器内部故障研究的主要内容。其次，在发电机的保护上，内部短路与匝间短路应该引起重视，此外，还需对整定计算、保护方案涉及、灵敏度检验进行精确化，过激磁、反时限过流等后备保护中的分析要同实际运作时的承受力相符，同时还需确保定、转子一点接地保护的可靠性，对超大容量机组的保护运作、失步保护、电网保护等的有效配合，以及失磁的特殊性等层面进行深入研究。最后，在交直流线路的保护上，由于距离保护常受高阻接地的影响，躲过负荷能力较差，难以有效应对系统出现的各种故障问题。在同杆并驾双回线时，在跨线故障、零序互感以及电气量使用区域等多种因素的影响下，故障测距的误差将会变大，选相失败的问题也常常伴随而来，
图1 智能电网环境下的继电保护工作原理
4 智能电网环境下的继电保护技术
4.1 广域继电保护技术
广域继电保护技术，是指将子域视为分析对象，对子域中的继电保护数据进行全面提取，进而综合分析其域内、域外信息[5]。广域继电保护技术最大的特点在于它能够将控制变得智能化，能在保证智能电网运作安全的前提下充分发挥其最大优势。此外，广域继电保护技术在较大程度上提高了保护操作的效率，且在一定程度上提升了继电保护子系统与电网之间的协调性，让继电保护更有高效。广域继电保护技术的保护作用与实用性，也提升了智能电网诊断与恢复的效率。
4.2 保护重构技术
保护重构技术能通过较强的自适应能力，在继电保护子系统出现故障时快速进行功能重构，且能够辨别已受损的元件，并利用自适应功能进行相应元件的替代，以恢复继电保护功能[6]。保护重构技术最大的优势在于能够对继电保护子系统给进行实时分配与重组，以确保继电保护子系统与智能电网之间的协调性，这样就大大提升了对继电保护的作用。此外，保护重构技术还能实现对继电保护子系统的实时监控，一旦发现异常则会立即发出警报信息，以自动启动替代装置，以确保智能电网继续运行。如此一来，不但确保了智能电网故障的智能化处理，也在很多程度上提升了智能电网运作的安全性。
4.3 智能设备与新型电子传感器的应用
智能化是智能电网的主要特点之一，之所以能够实现电网的智能化，必然需要有一个智能化的控制设备存在。此设备不仅能对智能电网中的各个元件进行管控，也能对智能电网运行时的各个流程进行控制。电压传感器的应用就是实现电网智能化的一个重要设备，同时也充分展现了智能感应技术的应用优势。在智能电网建设期间，可在智能控制设备上安装电子传感器，以实现对数据的采集，这样不但能提升智能电网运作时分析与评估的工作效率，也为设备的故障检修提供了大量准确的参考数据，能够促进继电保护子系统各项性能的全面升级。
5 智能电网环境下继电保护的发展新方向
5. 1 实现继电保护的数字化
随着社会经济的不断发展，电力服务需求量也会随着增加，服务质量要求也将越来越高。因此，需要将电网升级为智能电网，将继电保护技术进行优化，以实现继电保护子系统的数字化。首先，利用数字接口与电子互感器实现对继电保护子系统的测量，以实现数字化测量；其次，利用光纤网络进行数据传输与共享，这样不但提升了传输速率，也在一定程度上提高了数据的安全性。所以，数据传输也是继电保护的发展方向。
5.2 实现继电保护的网络化
目前，互联网已经成为人们日常生活中不可或缺的一部分，其优势显而易见。因此，在智能电网环境下，继电保护技术的应用也应将网络技术有效融合。利用网络技术实现数据的传递，这样不仅大大减少了继电保护子系统的管理者的工作量，也提升了其工作效率。此外，变电站的网络化发展将会推动继电保护向网络化方向发展，设备与设备之间的网络连接将会变得更顺畅，继电保护子系统的覆盖区域也将越来越宽广。
5.3 实现继电保护的智能化
智能化是当前科技创新的主要目标。传统电网中的继电保护技术，只具有控制保护线路的功能，而且其控制区域有限，保护整定值也存在着一定的偏差[7]。因此，在智能电网环境下，未来继电保护技术的发展应该能够实现整定的智能化，以有效控制电力系统的被保护线路。同时，要充分整合继电保护子系统中的所有数据，不断扩大保护区域，以提高保护的协同性。进而提升智能电网的保护效果。
5.4 实现继电保护的广域化
广域保护技术目前已经在智能电网中获得了广泛应用，因此，要求继电保护技术也应相应实现其广域化。继电保护的广域化，是指对继电保护子系统进行多点、多维度的数据提取，其特点是反应速度快、保护范围广[8]。分布式与集中式除外，在站域内二者融合的情况下，广域保护技术对于继电保护子系统的故障检测范围更广，准确度更高，这在一定程度上提升了智能电网运作的安全性。
6 总结
在我国电力企业快速发展的过程中，智能电网的应用也越来越广泛。继电保护子系统作为智能电网的重要组成部分之一，其保护工作的好坏直接影响着智能电网能否顺利运作。因此，必须对继电保护技术进行创新与完善，以实现继电保护的数字化、网络化、智能化、广域化，最终促进智能电网的快速发展。
参考文献
[1] 王文生.智能电网环境下的继电保护初探[J].机电信息,2015,(6):99-99,101.
[2] 王鹤,高超.智能电网环境下的继电保护探讨[J].中国高新技术企业,2015,(23):129-130.
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[4] 陈朵朵,夏华东.智能电网环境下继电保护的构成与技术发展[J].科技创新与应用,2015,(1):101-101.
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[7] 康凯,郭凯,刘际成,等.智能电网环境下的继电保护技术[J].电子技术,2016(6):134-134.
[8] 卿晓波.智能电网环境下的继电保护技术分析[J].企业技术开发,2015(35):10-11.
论文作者:杨安龙
论文发表刊物:《电力设备》2016年第11期
论文发表时间:2016/8/24
标签：电网论文; 继电保护论文; 智能论文; 子系统论文; 技术论文; 环境论文; 故障论文; 《电力设备》2016年第11期论文;