智能電網(wǎng)下的繼電保護(hù)(共5頁(yè))

1、智能電網(wǎng)下的繼電保護(hù)1 概述智能電網(wǎng)，就是電網(wǎng)的智能化，也被稱為“電網(wǎng)2.0”，它是建立在集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，通過(guò)先進(jìn)的傳感和測(cè)量技術(shù)、先進(jìn)的設(shè)備技術(shù)、先進(jìn)的控制方法以及先進(jìn)的決策支持系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標(biāo)。智能電網(wǎng)通常具有如下特點(diǎn): 自愈和自適應(yīng); 安全穩(wěn)定和可靠; 兼容性; 經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào),優(yōu)質(zhì)高效; 與用戶友好互動(dòng)。其中自愈和自適應(yīng)是要求可以實(shí)時(shí)掌控電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài),在盡量少的人為干預(yù)下實(shí)現(xiàn)快速隔離故障、自我恢復(fù),避免大面積停電事故的發(fā)生。作為全球最大的公用事業(yè)企業(yè), 國(guó)家電網(wǎng)公司根據(jù)我國(guó)特高壓電網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃,結(jié)合大力發(fā)展風(fēng)電等清潔新

2、能源政策,充分考慮世界電網(wǎng)發(fā)展新趨勢(shì)及我國(guó)電網(wǎng)現(xiàn)狀,提出了建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)為基礎(chǔ),利用先進(jìn)的通信、信息和控制技術(shù),構(gòu)建以信息化、自動(dòng)化、數(shù)字化、互動(dòng)化為特征的自主創(chuàng)新、國(guó)際領(lǐng)先的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的戰(zhàn)略發(fā)展目標(biāo)。隨著國(guó)家電網(wǎng)公司智能電網(wǎng)建設(shè)的開展將極大地改變傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的形態(tài),電子式互感器、數(shù)字化變電站技術(shù)、廣域測(cè)量技術(shù)、交直流靈活輸電及控制技術(shù)的大量應(yīng)用,必然對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)帶來(lái)新的要求；同時(shí),新技術(shù)(如新型傳感器技術(shù)、時(shí)鐘同步及數(shù)據(jù)同步技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、光纖通信技術(shù)等) 的研究與應(yīng)用也給繼電保護(hù)的發(fā)展提供了廣闊的發(fā)展空間。2 智能電網(wǎng)對(duì)繼電保護(hù)的影響智能電

3、網(wǎng)一個(gè)重要的功能特性是自愈性?！白杂敝傅氖前央娋W(wǎng)中有問(wèn)題的元件從系統(tǒng)中隔離出來(lái),并且在很少或不用人為干預(yù)的情況下可以使系統(tǒng)迅速恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài),同時(shí),幾乎不中斷對(duì)用戶的供電服務(wù)。運(yùn)用本地和遠(yuǎn)程設(shè)備的通信幫助分析故障、電壓降低、過(guò)載等系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài),并基于這些分析采取適當(dāng)?shù)目刂菩袆?dòng)。智能電網(wǎng)將安全、無(wú)縫地容許各種不同類型的發(fā)電和儲(chǔ)能系統(tǒng)接入系統(tǒng),簡(jiǎn)化聯(lián)網(wǎng)的過(guò)程。未來(lái)智能電網(wǎng)中,電網(wǎng)的自愈特征將會(huì)對(duì)繼電保護(hù)的選擇性、可靠性、速動(dòng)性、靈敏性提出更高的要求,對(duì)常規(guī)繼電保護(hù)的配置方法提出新的要求,常規(guī)保護(hù)在這幾個(gè)方面根據(jù)實(shí)際情況的不同會(huì)有所側(cè)重。特高壓電網(wǎng)的建設(shè)、電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大,將導(dǎo)致短路電流增大很多

4、,因此,應(yīng)對(duì)短路電流增大造成的定值可靠系數(shù)降低、短路電流抑制設(shè)備的運(yùn)行等問(wèn)題進(jìn)行分析研究,提出相應(yīng)對(duì)策。分布式電源的靈活接入、多變壓器的運(yùn)行方式帶來(lái)的后備保護(hù)配合、雙向潮流、系統(tǒng)阻抗的變化等問(wèn)題均會(huì)給繼電保護(hù)定值整定帶來(lái)困難,保護(hù)定值的適應(yīng)能力也將受到嚴(yán)峻考驗(yàn)。同時(shí),智能電網(wǎng)將給繼電保護(hù)的發(fā)展帶來(lái)新的契機(jī),智能電網(wǎng)是以物理電網(wǎng)為基礎(chǔ),充分利用先進(jìn)的傳感測(cè)量技術(shù)、通信技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、新能源技術(shù),把發(fā)、輸、配、用各環(huán)節(jié)互聯(lián)成一個(gè)高度智能化的新型網(wǎng)絡(luò)。智能電網(wǎng)的技術(shù)特點(diǎn)將影響現(xiàn)有繼電保護(hù)的應(yīng)用。a.數(shù)字化智能電網(wǎng)的一個(gè)重要特征是數(shù)字化,對(duì)繼電保護(hù)而言:一是測(cè)量手段的數(shù)字化,廣泛

5、采用電子式互感器和數(shù)字接口;二是信息傳輸方式的數(shù)字化,傳統(tǒng)變電站采用的模擬量電纜傳輸和狀態(tài)量電纜傳輸方式將被以光纖為媒介的網(wǎng)絡(luò)數(shù)字傳輸所代替。電子式互感器的優(yōu)越性在于其采用光電轉(zhuǎn)換原理進(jìn)行測(cè)量,體積小、絕緣性能好。對(duì)繼電保護(hù)其最大的優(yōu)勢(shì)是傳輸頻帶寬、暫態(tài)性能好,不存在電磁式互感器和電容式電壓互感器等傳統(tǒng)互感器的測(cè)量誤差和暫態(tài)特性,能很好地將電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)傳到二次側(cè)。隨著智能電網(wǎng)的建設(shè)及智能化儀器、設(shè)備的推廣,傳統(tǒng)的互感器將逐步退出運(yùn)行。電子式互感器采用網(wǎng)絡(luò)接口,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)保護(hù)裝置和智能斷路器連接,大大簡(jiǎn)化了二次回路接線,易于維護(hù)。b.網(wǎng)絡(luò)化近年來(lái)基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化變電站建設(shè)逐

6、步鋪開,已出現(xiàn)500 kV全數(shù)字化示范變電站,各網(wǎng)、省公司都在大力推廣數(shù)字化變電站建設(shè)。數(shù)字化變電站最大的特點(diǎn)是IEC61850采用分布分層的結(jié)構(gòu)體系,面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)統(tǒng)一建模,數(shù)據(jù)自描述,采用抽象通信服務(wù)接口(ACSI)和特殊通信服務(wù)映射(SCSM)技術(shù),實(shí)現(xiàn)智能設(shè)備間的互操作能力,面向未來(lái)的開放體系結(jié)構(gòu)。對(duì)繼電保護(hù)來(lái)說(shuō),數(shù)字化變電站的網(wǎng)絡(luò)化帶來(lái)了2方面的變革:一是信息獲取,雖然繼電保護(hù)主保護(hù)的功能仍然是“自掃門前雪”,但由于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓蚕硇?可以獲取全站相關(guān)設(shè)備元件的信息(電氣量信息);二是信息發(fā)送,由于采用帶數(shù)字接口的智能斷路器,跳合閘等控制信號(hào)的傳輸方式也由二次電纜改為數(shù)字信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)

7、傳輸。c.廣域化近年來(lái),隨著我國(guó)電網(wǎng)信息化進(jìn)程不斷推進(jìn),大多數(shù)網(wǎng)、省公司都在大力推進(jìn)基于PMU的WAMS網(wǎng)絡(luò)建設(shè),繼電保護(hù)信息專用網(wǎng)絡(luò)也已初步建成,將成為智能電網(wǎng)控制的重要環(huán)節(jié)。雖然WAMS網(wǎng)絡(luò)和繼電保護(hù)信息系統(tǒng)建設(shè)的初衷不是為繼電保護(hù)服務(wù),但利用其提供的廣域信息來(lái)提高后備保護(hù)的性能、提高安全自動(dòng)裝置的性能卻值得思考。d.輸電靈活化智能電網(wǎng)的一個(gè)最大特點(diǎn)就是輸電效率的提高,控制手段的靈活。智能電網(wǎng)中必然大量采用諸如可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置、靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置、電能質(zhì)量控制裝置、統(tǒng)一潮流控制器及STATCOM等交流靈活輸電技術(shù)。另外,我國(guó)電網(wǎng)的交直流混合輸電的特征也使電網(wǎng)中非線性可控電力元件數(shù)量大大增加。

8、以電力電子器件的廣泛應(yīng)用為特征的智能電網(wǎng)的故障暫態(tài)過(guò)程與僅有同步發(fā)電機(jī)等旋轉(zhuǎn)元件的傳統(tǒng)電力系統(tǒng)將有顯著的不同。電網(wǎng)暫態(tài)過(guò)程的復(fù)雜性及電網(wǎng)運(yùn)行方式靈活控制造成的多變性,使現(xiàn)有繼電保護(hù)裝置面臨較大考驗(yàn)。3值得關(guān)注的繼電保護(hù)相關(guān)問(wèn)題近年來(lái),由于信息技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展,繼電保護(hù)專業(yè)得到了較大的發(fā)展,繼電保護(hù)裝置的可靠性、功能的完善性、操作的方便性及操作界面的人性化等要求已基本滿足。我國(guó)繼電保護(hù)在原理上能夠滿足我國(guó)電網(wǎng)運(yùn)行的要求。智能電網(wǎng)的規(guī)劃和發(fā)展改變了電能傳輸?shù)哪承┨攸c(diǎn),信息化和數(shù)字化的特征使智能電網(wǎng)與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)產(chǎn)生了本質(zhì)的差別,作為繼電保護(hù)專業(yè),也需要適應(yīng)其發(fā)展,進(jìn)行相關(guān)的研究工作。.利用數(shù)字

9、化提高保護(hù)性能互感器傳輸性能的提高和互感器故障的減少使繼電保護(hù)不需要再考慮電流互感器飽和、二次回路斷線、二次回路接地等互感器故障問(wèn)題。電氣量信息傳輸?shù)恼鎸?shí)性也為繼電保護(hù)裝置性能的提高帶來(lái)了便利條件。如何簡(jiǎn)化繼電保護(hù)的輔助功能,利用數(shù)字化傳感器提高繼電保護(hù)的整體性能,是未來(lái)繼電保護(hù)發(fā)展需要研究的核心問(wèn)題。.網(wǎng)絡(luò)化將改變繼電保護(hù)的配置形態(tài)基于IEC61850網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化變電站改變了傳統(tǒng)繼電保護(hù)信息獲取和信號(hào)發(fā)送的媒介,利用網(wǎng)絡(luò)上共享的站內(nèi)其它相關(guān)電氣元件的信息提高主保護(hù)的性能,利用共享的控制信號(hào)網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化繼電保護(hù)配置,是智能電網(wǎng)中繼電保護(hù)研究的前沿性問(wèn)題。網(wǎng)絡(luò)化帶來(lái)共享信息的同時(shí),也帶來(lái)基于網(wǎng)絡(luò)信息

10、傳輸?shù)目煽啃院桶踩詥?wèn)題。與傳統(tǒng)二次電纜的傳輸方式不同,控制信號(hào)傳輸網(wǎng)絡(luò)的可靠性必須得到保證。數(shù)字化變電站條件下繼電保護(hù)的可靠性問(wèn)題及如何進(jìn)行保護(hù)配置保證可靠性是網(wǎng)絡(luò)化二次回路的關(guān)鍵問(wèn)題。.提高安全自動(dòng)裝置性能PMU和WAMS網(wǎng)絡(luò)為電力系統(tǒng)防御和緊急控制提供廣域信息,能夠利用其已建成的網(wǎng)絡(luò),提高對(duì)時(shí)間敏感性不強(qiáng)的后備保護(hù)和安全自動(dòng)裝置的性能,改變現(xiàn)有保護(hù)和安全自動(dòng)裝置的延時(shí)整定原則,使其能夠在某些情況下及時(shí)判斷系統(tǒng)故障,采取措施避免大停電等惡性的發(fā)生。.與傳統(tǒng)保護(hù)的配合智能電網(wǎng)建設(shè)過(guò)程及建成后,不可避免遇到傳統(tǒng)微機(jī)保護(hù)與數(shù)字化變電站內(nèi)保護(hù)實(shí)現(xiàn)保護(hù)配合及協(xié)作問(wèn)題,應(yīng)考慮不同類型保護(hù)之間的互操作問(wèn)

11、題,包括:a. 線路差動(dòng)保護(hù)中,一側(cè)保護(hù)采用電磁式電流互感器,另一側(cè)保護(hù)采用電子式互感器,當(dāng)區(qū)外發(fā)生故障時(shí),電磁式電流互感器一端很可能發(fā)生單端飽和現(xiàn)象,因此,線路兩端的差動(dòng)保護(hù)應(yīng)具有判單端飽和和防止保護(hù)誤動(dòng)的功能。b. 原有線路差動(dòng)保護(hù)數(shù)據(jù)同步的算法基于兩側(cè)都是模擬式互感器,存在兩側(cè)不同互感器類型的數(shù)據(jù)同步問(wèn)題,需要進(jìn)行新保護(hù)算法的研究。.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,限于條件,傳統(tǒng)的自適應(yīng)保護(hù)僅能根據(jù)被保護(hù)線路的運(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。.繼電保護(hù)新原理與新技術(shù)風(fēng)能、太陽(yáng)能、生物能等新能源接入的隨機(jī)性,使電網(wǎng)接入安全問(wèn)題日益受到重視,相應(yīng)的調(diào)度方式在智能電網(wǎng)背景下將更快、更靈活地調(diào)整傳輸方式和潮流方向。以電力電子控制為依托的電網(wǎng)靈活控制方式將改變傳統(tǒng)電網(wǎng)的故障暫態(tài)特征,研究適應(yīng)智能電網(wǎng)靈活控制的繼電保護(hù)新原理與新技術(shù)是智能電網(wǎng)中繼電保護(hù)相關(guān)研究的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。4結(jié)束語(yǔ)智能