智能電網(wǎng)下的繼電保護

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上智能電網(wǎng)下的繼電保護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)絡的基礎上，通過先進的傳感和測量技術、先進的設備技術、先進的控制方法以及先進的決策支持系統(tǒng)技術的應用，實現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標。智能電網(wǎng)通常具有如下特點: 自愈和自適應; 安全穩(wěn)定和可靠; 兼容性; 經(jīng)濟協(xié)調,優(yōu)質高效; 與用戶友好互動。其中自愈和自適應是要求可以實時掌控電網(wǎng)運行狀態(tài),在盡量少的人為干預下實現(xiàn)快速隔離故障、自我恢復,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), 國家電網(wǎng)公司根據(jù)我國特高壓電網(wǎng)建設規(guī)劃

2、,結合大力發(fā)展風電等清潔新能源政策,充分考慮世界電網(wǎng)發(fā)展新趨勢及我國電網(wǎng)現(xiàn)狀,提出了建設以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級電網(wǎng)協(xié)調發(fā)展的堅強電網(wǎng)為基礎,利用先進的通信、信息和控制技術,構建以信息化、自動化、數(shù)字化、互動化為特征的自主創(chuàng)新、國際領先的堅強智能電網(wǎng)的戰(zhàn)略發(fā)展目標。隨著國家電網(wǎng)公司智能電網(wǎng)建設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、廣域測量技術、交直流靈活輸電及控制技術的大量應用,必然對電力系統(tǒng)繼電保護帶來新的要求；同時,新技術(如新型傳感器技術、時鐘同步及數(shù)據(jù)同步技術、計算機技術、光纖通信技術等) 的研究與應用也給繼電保護的發(fā)展提供了廣闊的發(fā)展空間。2 智能

3、電網(wǎng)對繼電保護的影響智能電網(wǎng)一個重要的功能特性是自愈性。“自愈”指的是把電網(wǎng)中有問題的元件從系統(tǒng)中隔離出來,并且在很少或不用人為干預的情況下可以使系統(tǒng)迅速恢復到正常運行狀態(tài),同時,幾乎不中斷對用戶的供電服務。運用本地和遠程設備的通信幫助分析故障、電壓降低、過載等系統(tǒng)運行狀態(tài),并基于這些分析采取適當?shù)目刂菩袆印Ｖ悄茈娋W(wǎng)將安全、無縫地容許各種不同類型的發(fā)電和儲能系統(tǒng)接入系統(tǒng),簡化聯(lián)網(wǎng)的過程。未來智能電網(wǎng)中,電網(wǎng)的自愈特征將會對繼電保護的選擇性、可靠性、速動性、靈敏性提出更高的要求,對常規(guī)繼電保護的配置方法提出新的要求,常規(guī)保護在這幾個方面根據(jù)實際情況的不同會有所側重。特高壓電網(wǎng)的建設、電網(wǎng)規(guī)模的擴

4、大,將導致短路電流增大很多,因此,應對短路電流增大造成的定值可靠系數(shù)降低、短路電流抑制設備的運行等問題進行分析研究,提出相應對策。分布式電源的靈活接入、多變壓器的運行方式帶來的后備保護配合、雙向潮流、系統(tǒng)阻抗的變化等問題均會給繼電保護定值整定帶來困難,保護定值的適應能力也將受到嚴峻考驗。同時,智能電網(wǎng)將給繼電保護的發(fā)展帶來新的契機,智能電網(wǎng)是以物理電網(wǎng)為基礎,充分利用先進的傳感測量技術、通信技術、信息技術、計算機技術、控制技術、新能源技術,把發(fā)、輸、配、用各環(huán)節(jié)互聯(lián)成一個高度智能化的新型網(wǎng)絡。智能電網(wǎng)的技術特點將影響現(xiàn)有繼電保護的應用。a.數(shù)字化智能電網(wǎng)的一個重要特征是數(shù)字化,對繼電保護而言:

5、一是測量手段的數(shù)字化,廣泛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換原理進行測量,體積小、絕緣性能好。對繼電保護其最大的優(yōu)勢是傳輸頻帶寬、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)互感器的測量誤差和暫態(tài)特性,能很好地將電力系統(tǒng)運行狀態(tài)信號傳到二次側。隨著智能電網(wǎng)的建設及智能化儀器、設備的推廣,傳統(tǒng)的互感器將逐步退出運行。電子式互感器采用網(wǎng)絡接口,通過網(wǎng)絡保護裝置和智能斷路器連接,大大簡化了二次回路接線,易于維護。b.網(wǎng)絡化近年來基于IEC6185

6、0標準的數(shù)字化變電站建設逐步鋪開,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。數(shù)字化變電站最大的特點是IEC61850采用分布分層的結構體系,面向對象的數(shù)據(jù)統(tǒng)一建模,數(shù)據(jù)自描述,采用抽象通信服務接口(ACSI)和特殊通信服務映射(SCSM)技術,實現(xiàn)智能設備間的互操作能力,面向未來的開放體系結構。對繼電保護來說,數(shù)字化變電站的網(wǎng)絡化帶來了2方面的變革:一是信息獲取,雖然繼電保護主保護的功能仍然是“自掃門前雪”,但由于網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓蚕硇?可以獲取全站相關設備元件的信息(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,跳合閘等控制信號的傳輸方式也由

7、二次電纜改為數(shù)字信號的網(wǎng)絡傳輸。c.廣域化近年來,隨著我國電網(wǎng)信息化進程不斷推進,大多數(shù)網(wǎng)、省公司都在大力推進基于PMU的WAMS網(wǎng)絡建設,繼電保護信息專用網(wǎng)絡也已初步建成,將成為智能電網(wǎng)控制的重要環(huán)節(jié)。雖然WAMS網(wǎng)絡和繼電保護信息系統(tǒng)建設的初衷不是為繼電保護服務,但利用其提供的廣域信息來提高后備保護的性能、提高安全自動裝置的性能卻值得思考。d.輸電靈活化智能電網(wǎng)的一個最大特點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)補償裝置、靜止無功補償裝置、電能質量控制裝置、統(tǒng)一潮流控制器及STATCOM等交流靈活輸電技術。另外,我國電網(wǎng)的交直流混合輸電的特征也使電網(wǎng)中非線性

8、可控電力元件數(shù)量大大增加。以電力電子器件的廣泛應用為特征的智能電網(wǎng)的故障暫態(tài)過程與僅有同步發(fā)電機等旋轉元件的傳統(tǒng)電力系統(tǒng)將有顯著的不同。電網(wǎng)暫態(tài)過程的復雜性及電網(wǎng)運行方式靈活控制造成的多變性,使現(xiàn)有繼電保護裝置面臨較大考驗。3值得關注的繼電保護相關問題近年來,由于信息技術和電子技術的發(fā)展,繼電保護專業(yè)得到了較大的發(fā)展,繼電保護裝置的可靠性、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。我國繼電保護在原理上能夠滿足我國電網(wǎng)運行的要求。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,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)生了本質的差別,作為繼電保護專業(yè),也需要適應其發(fā)展,進行

9、相關的研究工作。.利用數(shù)字化提高保護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題。電氣量信息傳輸?shù)恼鎸嵭砸矠槔^電保護裝置性能的提高帶來了便利條件。如何簡化繼電保護的輔助功能,利用數(shù)字化傳感器提高繼電保護的整體性能,是未來繼電保護發(fā)展需要研究的核心問題。.網(wǎng)絡化將改變繼電保護的配置形態(tài)基于IEC61850網(wǎng)絡的數(shù)字化變電站改變了傳統(tǒng)繼電保護信息獲取和信號發(fā)送的媒介,利用網(wǎng)絡上共享的站內其它相關電氣元件的信息提高主保護的性能,利用共享的控制信號網(wǎng)絡簡化繼電保護配置,是智能電網(wǎng)中繼電保護研究的前沿性問題。網(wǎng)絡化帶來共享信息

10、的同時,也帶來基于網(wǎng)絡信息傳輸?shù)目煽啃院桶踩詥栴}。與傳統(tǒng)二次電纜的傳輸方式不同,控制信號傳輸網(wǎng)絡的可靠性必須得到保證。數(shù)字化變電站條件下繼電保護的可靠性問題及如何進行保護配置保證可靠性是網(wǎng)絡化二次回路的關鍵問題。.提高安全自動裝置性能PMU和WAMS網(wǎng)絡為電力系統(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,提高對時間敏感性不強的后備保護和安全自動裝置的性能,改變現(xiàn)有保護和安全自動裝置的延時整定原則,使其能夠在某些情況下及時判斷系統(tǒng)故障,采取措施避免大停電等惡性的發(fā)生。.與傳統(tǒng)保護的配合智能電網(wǎng)建設過程及建成后,不可避免遇到傳統(tǒng)微機保護與數(shù)字化變電站內保護實現(xiàn)保護配合及協(xié)作問題,應考慮

11、不同類型保護之間的互操作問題,包括:a. 線路差動保護中,一側保護采用電磁式電流互感器,另一側保護采用電子式互感器,當區(qū)外發(fā)生故障時,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,線路兩端的差動保護應具有判單端飽和和防止保護誤動的功能。b. 原有線路差動保護數(shù)據(jù)同步的算法基于兩側都是模擬式互感器,存在兩側不同互感器類型的數(shù)據(jù)同步問題,需要進行新保護算法的研究。.在線整定技術自適應保護的思想在繼電保護領域已被廣泛應用,限于條件,傳統(tǒng)的自適應保護僅能根據(jù)被保護線路的運行情況對定值進行調整,不能利用全網(wǎng)信息準確、實時地判斷運行方式來調整定值。智能電網(wǎng)的發(fā)展有望改變這一現(xiàn)狀,從而實現(xiàn)在線整定。.繼電保護新原理與新技術風能、太陽能、生物能等新能源接入的隨機性,使電網(wǎng)接入安全問題日益受到重視,相應的調度方式在智能電網(wǎng)背景下將更快、更靈活地調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,研究適應智能電網(wǎng)靈活控制的繼電保護新原理與新技術是智能電網(wǎng)中繼電保護相關研究的一個關鍵問題。4結束語智能電網(wǎng)的建設是電