摘要：近年来，我国经济发展十分迅速，人们对电的需求越来越大。智能电网的兴趣和发展，作为智能电网的关键支撑技术之一的继电保护得到了极大的发展。智能电网信息化及数字化的特征决定了在新的电网背景下继电保护技术将面临新的机遇和挑战。本文从智能电网的特征出发，探讨在智能电网的背景下，继电保护技术领域的发展，重点研究了超高压交直流混输技术、智能传感技术及可再生清洁能源并网及电力电子元件应用技术等继电保护新技术。
关键词：智能电网;继电保护;技术
引言
随着世界能源危机的加剧，发展新型的智能电网已经成为世界各国关注的热点问题。2009年，我国提出建设“坚强智能电网”的战略规划，加强建设以特高压为骨干网架、各级电网协调发展的信息化、自动化、互动化的一流电网，也给继电保护技术的发展提出了新的机遇和挑战。
1智能电网概述
1.1智能电网含义及特征
我国的智能电网在当前处于发展的初级阶段，随着研究的不断深入，理论知识上的不断完善，智能电网也正处于一个逐渐完善的阶段。智能电网的基本定义为技术体现信息化、交互化、自动化和数字化。与传统的电网相比较，智能电网具有如下优点：①较强的抗干扰能力，由于智能电网当中安装着传感器，能实现对于外部的持续监测和观察。当受到严重的外部环境干扰或者自然灾害等问题时，能快速的实现自动报警，减少外部的干扰问题；②结构合理，包含发电和储电的多种形式，例如将太阳能转换为功能性的分布电源等；③实现公开化的电价。在智能电网中有着较高的信息化，能够实现信息的共享性，用户直接参与电价制定或者查看等方面，从而实现有效的监督，保证电价的公开性和透明化。
1.2智能电网的技术体系
智能电网的支撑技术总结为六大系统：灵活的网络拓扑系统；高度集成的通信系统；发达的传感和测量系统；新型继电保护系统；快速故障诊断和排除系统；实时运行决策系统。作为智能电网支撑技术的六大系统之一，继电保护技术领域因智能电网的发展而发生了深刻变革。特高压交直流输电、可再生能源并网、灵活多变的电网运行方式变化、大量电力电子元件应用等新的发展形势，催生了智能电网背景下的继电保护新技术发展。
1.3智能电网继电保护构成
由于智能电网的发电和供电形式与传统的电网之间存在着一定的不同，以往继电保护与传统电网也有着一定的差异性存在。因此在智能电网当中，对于继电保护提出了更高的标准和要求。智能电网的发展逐渐融入新的信息技术和网络技术，促使其在电力领域中得到更好的发展。智能电网中的继电保护是通过传感器对电网当中的设备进行监控，然后通过网络方式进行信息的整理和分析。在一定程度上降低干扰，避免发生大面积停电，提升电网的稳定性和科学性。
2智能电网背景下的继电保护新技术
2.1超高压交直流混输技术
依据我国电网的规划，到2015年“三横三纵”的电网结构建设格局将全面形成，超高压交直流混合输电技术为继电保护提出了更高的要求。一方面，超高电压的应用，使得电网在发生故障后其暂态特征更加明显，电网的非周期分量衰减开始变慢，导致谐波分量的猛增，因而对继电保护互感器提出了更高的性能要求。在智能电网下，继电保护互感器具有更高的性能，能够针对超高压交直流混合输电中产生的滤波及谐波分量进行有效处理。另一方面，由于超高压交直流混输，电网具有更加复杂的暂态性质，加大了继电保护中以谐波作为判断依据的难度。如以保护变压器为例，如果以传统的二次谐波及其波形作为判断的依据，则很有可能起不到保护变压器的作用，因为继电保护内部具有更加复杂的励磁涌流或故障。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆为了防止励磁涌流的影响，要准确区分励磁涌流与变压器内部的故障电流，在励磁涌流出现前将差动保护闭锁，采用制动方法。此外，超高压交直流混输技术还可能引入许多新技术难题，如超高压长线路中的串联补偿问题、交直流混输的暂态特性研究问题、双回线路的路线故障及零序互感问题等等，在智能电网背景下，应通过加强交直流线路保护来提交直流混输中的问题。如加强交流线路中对电气量范围的界定或跨线故障的定位等或是通过调整直流线路中的母线接线方式、采用合理的非线性元件等。更近一步的解决措施仍在不断的研究与探索中，显然这些问题的解决将有助于继电保护水平的提高。
2.2考虑可再生能源并网
智能电网发展的一个突出特征，就是以风电、光伏、新型储能为代表的新能源的大规模接入。新能源具有清洁、高效、可再生的特点，然而，新能源由于来源不稳定、并网技术不成熟等原因，在接入电网时，可能给电能质量、电网运行、故障电流带来一定影响。以风电为例，风电接入后给接入点下游电流保护带来助增电流，可能导致保护误动，给接入点上游带来的分支电流影响可能导致电流保护II段拒动，此外，当风机接入点相邻馈线故障时，还存在方向电流，可能导致保护反向误动。此外，风机的接入类型、工作状态、控制策略和故障类型不同，对故障电流产生的影响也不同，电网的潮流分布和短路电流特征更加复杂，有风电接入的继电保护装置必须考虑这些变化并在判据中加以优化，使得保护既能够适应单向潮流，又能够适应双向潮流的影响。
2.3定值配合式保护有待改进
智能电网背景下，灵活多变的网络拓扑和系统运行方式使得很多传统保护的缺点暴露，不再适应电网发展。目前，以光纤电流差动为代表的主保护依然是电力系统主流的保护方法，然而，很多传统的后备保护表现出了较大的局限性。主要体现在以下几个方面：首先，后备保护与系统的整定和配合比较复杂，为了确保后备保护的可靠性，常常需要牺牲其选择性和灵敏性，导致后备保护的动作时间过长。其次，后备保护对系统运行方式变化的适应性较差，对于智能电网下运行方式的灵活变化带来的电网潮流改变，经常不能很好的区分，导致越级跳闸或拒动。
2.4电力电子元件的应用技术
随着智能电网研究的不断发展，电网运行中所需的电力电子元件如功率整流二极管、功率静电感应晶体管、光控晶闸管、可关断晶闸管等得到广泛的应用。一方面由于电力电子元件开关频率较大，在系统应用中会产生大量的谐波，给电网的运营带来较大的难题，尤其在柔性交流输电系统中，由于存在继电保护与电网控制协调的矛盾，因此，在设计继电保护装置时，必须对电力电子元件所产生的谐波进行考虑，特别是在直流线路中，受接线方式、波速及柔性交流输电系统元件的影响，行波信号不稳定的现象仍然十分突出，这是今后电力电子元件的应用技术所需的解决的问题。但是也应该看到电力电子元件的应用在提升电能质量及改善电网监控系统等方面所带来的积极意义。因而智能电网背景下对电力电子元件应用的技术也得到长足的发展。
结语
继电保护是维护电网运行安全性和稳定性的重要基础，近年来在智能电网下得到了快速的发展。但就当前情况看继电保护仍然有着很大的发展空间，对此还需要相关人员不断的进行研究，实现继电保护的进一步发展。
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论文作者:许显科
论文发表刊物:《电力设备》2018年第18期
论文发表时间:2018/10/19
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