智能电网下的继电保护

1、精选优质文档-倾情为你奉上智能电网下的继电保护1 概述智能电网，就是电网的智能化，也被称为“电网2.0”，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标。智能电网通常具有如下特点: 自愈和自适应; 安全稳定和可靠; 兼容性; 经济协调,优质高效; 与用户友好互动。其中自愈和自适应是要求可以实时掌控电网运行状态,在尽量少的人为干预下实现快速隔离故障、自我恢复,避免大面积停电事故的发生。作为全球最大的公用事业企业, 国家电网公司根据我国特高压电网建设规划

2、,结合大力发展风电等清洁新能源政策,充分考虑世界电网发展新趋势及我国电网现状,提出了建设以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础,利用先进的通信、信息和控制技术,构建以信息化、自动化、数字化、互动化为特征的自主创新、国际领先的坚强智能电网的战略发展目标。随着国家电网公司智能电网建设的开展将极大地改变传统电力系统的形态,电子式互感器、数字化变电站技术、广域测量技术、交直流灵活输电及控制技术的大量应用,必然对电力系统继电保护带来新的要求；同时,新技术(如新型传感器技术、时钟同步及数据同步技术、计算机技术、光纤通信技术等) 的研究与应用也给继电保护的发展提供了广阔的发展空间。2 智能

3、电网对继电保护的影响智能电网一个重要的功能特性是自愈性。“自愈”指的是把电网中有问题的元件从系统中隔离出来,并且在很少或不用人为干预的情况下可以使系统迅速恢复到正常运行状态,同时,几乎不中断对用户的供电服务。运用本地和远程设备的通信帮助分析故障、电压降低、过载等系统运行状态,并基于这些分析采取适当的控制行动。智能电网将安全、无缝地容许各种不同类型的发电和储能系统接入系统,简化联网的过程。未来智能电网中,电网的自愈特征将会对继电保护的选择性、可靠性、速动性、灵敏性提出更高的要求,对常规继电保护的配置方法提出新的要求,常规保护在这几个方面根据实际情况的不同会有所侧重。特高压电网的建设、电网规模的扩

4、大,将导致短路电流增大很多,因此,应对短路电流增大造成的定值可靠系数降低、短路电流抑制设备的运行等问题进行分析研究,提出相应对策。分布式电源的灵活接入、多变压器的运行方式带来的后备保护配合、双向潮流、系统阻抗的变化等问题均会给继电保护定值整定带来困难,保护定值的适应能力也将受到严峻考验。同时,智能电网将给继电保护的发展带来新的契机,智能电网是以物理电网为基础,充分利用先进的传感测量技术、通信技术、信息技术、计算机技术、控制技术、新能源技术,把发、输、配、用各环节互联成一个高度智能化的新型网络。智能电网的技术特点将影响现有继电保护的应用。a.数字化智能电网的一个重要特征是数字化,对继电保护而言:

5、一是测量手段的数字化,广泛采用电子式互感器和数字接口;二是信息传输方式的数字化,传统变电站采用的模拟量电缆传输和状态量电缆传输方式将被以光纤为媒介的网络数字传输所代替。电子式互感器的优越性在于其采用光电转换原理进行测量,体积小、绝缘性能好。对继电保护其最大的优势是传输频带宽、暂态性能好,不存在电磁式互感器和电容式电压互感器等传统互感器的测量误差和暂态特性,能很好地将电力系统运行状态信号传到二次侧。随着智能电网的建设及智能化仪器、设备的推广,传统的互感器将逐步退出运行。电子式互感器采用网络接口,通过网络保护装置和智能断路器连接,大大简化了二次回路接线,易于维护。b.网络化近年来基于IEC6185

6、0标准的数字化变电站建设逐步铺开,已出现500 kV全数字化示范变电站,各网、省公司都在大力推广数字化变电站建设。数字化变电站最大的特点是IEC61850采用分布分层的结构体系,面向对象的数据统一建模,数据自描述,采用抽象通信服务接口(ACSI)和特殊通信服务映射(SCSM)技术,实现智能设备间的互操作能力,面向未来的开放体系结构。对继电保护来说,数字化变电站的网络化带来了2方面的变革:一是信息获取,虽然继电保护主保护的功能仍然是“自扫门前雪”,但由于网络数据传输的共享性,可以获取全站相关设备元件的信息(电气量信息);二是信息发送,由于采用带数字接口的智能断路器,跳合闸等控制信号的传输方式也由

7、二次电缆改为数字信号的网络传输。c.广域化近年来,随着我国电网信息化进程不断推进,大多数网、省公司都在大力推进基于PMU的WAMS网络建设,继电保护信息专用网络也已初步建成,将成为智能电网控制的重要环节。虽然WAMS网络和继电保护信息系统建设的初衷不是为继电保护服务,但利用其提供的广域信息来提高后备保护的性能、提高安全自动装置的性能却值得思考。d.输电灵活化智能电网的一个最大特点就是输电效率的提高,控制手段的灵活。智能电网中必然大量采用诸如可控串联补偿装置、静止无功补偿装置、电能质量控制装置、统一潮流控制器及STATCOM等交流灵活输电技术。另外,我国电网的交直流混合输电的特征也使电网中非线性

8、可控电力元件数量大大增加。以电力电子器件的广泛应用为特征的智能电网的故障暂态过程与仅有同步发电机等旋转元件的传统电力系统将有显著的不同。电网暂态过程的复杂性及电网运行方式灵活控制造成的多变性,使现有继电保护装置面临较大考验。3值得关注的继电保护相关问题近年来,由于信息技术和电子技术的发展,继电保护专业得到了较大的发展,继电保护装置的可靠性、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满足。我国继电保护在原理上能够满足我国电网运行的要求。智能电网的规划和发展改变了电能传输的某些特点,信息化和数字化的特征使智能电网与传统电力系统产生了本质的差别,作为继电保护专业,也需要适应其发展,进行

9、相关的研究工作。.利用数字化提高保护性能互感器传输性能的提高和互感器故障的减少使继电保护不需要再考虑电流互感器饱和、二次回路断线、二次回路接地等互感器故障问题。电气量信息传输的真实性也为继电保护装置性能的提高带来了便利条件。如何简化继电保护的辅助功能,利用数字化传感器提高继电保护的整体性能,是未来继电保护发展需要研究的核心问题。.网络化将改变继电保护的配置形态基于IEC61850网络的数字化变电站改变了传统继电保护信息获取和信号发送的媒介,利用网络上共享的站内其它相关电气元件的信息提高主保护的性能,利用共享的控制信号网络简化继电保护配置,是智能电网中继电保护研究的前沿性问题。网络化带来共享信息

10、的同时,也带来基于网络信息传输的可靠性和安全性问题。与传统二次电缆的传输方式不同,控制信号传输网络的可靠性必须得到保证。数字化变电站条件下继电保护的可靠性问题及如何进行保护配置保证可靠性是网络化二次回路的关键问题。.提高安全自动装置性能PMU和WAMS网络为电力系统防御和紧急控制提供广域信息,能够利用其已建成的网络,提高对时间敏感性不强的后备保护和安全自动装置的性能,改变现有保护和安全自动装置的延时整定原则,使其能够在某些情况下及时判断系统故障,采取措施避免大停电等恶性的发生。.与传统保护的配合智能电网建设过程及建成后,不可避免遇到传统微机保护与数字化变电站内保护实现保护配合及协作问题,应考虑

11、不同类型保护之间的互操作问题,包括:a. 线路差动保护中,一侧保护采用电磁式电流互感器,另一侧保护采用电子式互感器,当区外发生故障时,电磁式电流互感器一端很可能发生单端饱和现象,因此,线路两端的差动保护应具有判单端饱和和防止保护误动的功能。b. 原有线路差动保护数据同步的算法基于两侧都是模拟式互感器,存在两侧不同互感器类型的数据同步问题,需要进行新保护算法的研究。.在线整定技术自适应保护的思想在继电保护领域已被广泛应用,限于条件,传统的自适应保护仅能根据被保护线路的运行情况对定值进行调整,不能利用全网信息准确、实时地判断运行方式来调整定值。智能电网的发展有望改变这一现状,从而实现在线整定。.继电保护新原理与新技术风能、太阳能、生物能等新能源接入的随机性,使电网接入安全问题日益受到重视,相应的调度方式在智能电网背景下将更快、更灵活地调整传输方式和潮流方向。以电力电子控制为依托的电网灵活控制方式将改变传统电网的故障暂态特征,研究适应智能电网灵活控制的继电保护新原理与新技术是智能电网中继电保护相关研究的一个关键问题。4结束语智能电网的建设是电