智能电网继电保护技术分析

毛德超，张 磊，郭惠敏

（国网河南省电力公司信阳供电公司，河南 信阳 464000）

摘 要：智能电网其本质的特点和构造非常的不一样，智能化的电网继电保护体系与原有的电网继电保护体系之间存在着许多的不同点。文章主要是把对智能电网继电保护当中有关的技术和相关知识作为主要阐述对象，在此基础之上提出全新的继电保护实现原理。针对智能电网继电保护重点研究分析以下问题：自适应继电保护定值，保护装置需根据运行变化不断调整，同时需考虑到环境因素对定制保护的影响。

关键词：智能电网；继电保护；差动保护

目前，中国社会上有很多关于环保的战略措施，所有的建设都必须要将保护环境、低碳节能作为建设目标，分布式发电系统慢慢参与到配电系统建设中来。研究智能电网结构不仅是对其本身的研究，也是对继电保护技术的研究。

1 智能电网的网络结构模型

传统电网括扑结构设计主要分为总线型，星型以及环状型。文章介绍的电网结构都是以直线形式为主的，所以在实际的运行过程当中，操作较为简单，运行的原理也很简单，相对来说比较单一。除此之外，每个电源点所进行的流向也是朝向一个方向的，使其在实际的操作中更容易运作，还可以增加对电流的保护作用，这些为已知运用电网结构。

在智能电网结构中，其结构使每个点成为电源点的同时用户使用电网，也就是说整个电网线路的运行是双向进行的；另一种分布式电源只是电网系统的一个电源点，其自身的价值是可以被单独使用的，并不是必须要依靠整个电网整体，如图1所示。该种电网的运用方式较为灵活多变，当保护系统运行时，其发生的阻抗的阻值也随之变化。传统的保护系统无法满足现有的智能电网，只能通过研究新的保护方案来应对电网的不断发展更新。

图1 智能电网网络结构示意图

2 传统电网继电保护构成

在传统电网中，电源点的潮流流向是确定不变的。电流输入保护的本侧是电气量，其中包括三电流（Ia、Ib以及Ic）和三电压（Ua、Ub和Uc）。前面这组数据呢能够基本满足当前电网的保护工作，其中光纤保护主要保护对策电路，以上的保护系统在长途的保护中其电气的判别量保持不变，且保护系统只需要保护对象的相关数据。

3 智能电网继电保护的问题

随着时代的进步，智能电网也在不断进步，其中为了使得继电保护系统可以被智能电网所接纳，就必须要以要点作为研究重点。

3.1 运行方式

智能电网运行的方式较多，电网的流向往往是不能确定的，由此就需要继电保护系统自行适应电网的主要流动。图1中的P5是智能电网中电源点最主要的接入范围，但是其也可被单独的分离出来，作为一个独立的电源点进行使用。这样的电源点内部的电流走向是非常复杂的，很难确定，因此必须要进行距离保护，电流保护的同时需要注意保护定值能够根据不同的运行方式以及潮流流向做出适当的调整，同时针对保护定值以及相关信息实时做出相应反馈调节。

3.2 保护功能必须从实际出发，根据要求作出改变

例如在图1中，将节点N5从系统脱离，与N5相关联的四个线路保护装置将脱离全部退出系统运行，四条线路L1，L2，L3，L4的潮流因此随时之改变，将四条线路整合为两条线路，但搭配的方式有以下三种：①L1和L4组合、L2和L3组合；②L2和L4组合、L1和L3组合；③L3和L4组合、L1和L2组合。假如以最后一种线路为例子，线路L3和L4对应的保护由节点N13，N4处安装的线路保护实现，这两条线路的距离长度发生改变其对应的阻抗也会随之改变，相应N3，N4节点处保护装置的定值、保护范围都需要根据其运行方式做相应的调整。当然线路L1和L2对应的保护由节点N1，N2处安装的线路保护实现，这两条线路的距离长度发生改变其对应的阻抗也会随之改变。

3.3 环境因素对电网数值变化的作用

在设计和创建智能电网的过程中，可以借助分散的传感器帮助电路调节温度，从而第一时间关注温度的变化。传感器将会为电路的功率进行调节使其达到最靠近运作期间的最大数值。因此我们需要针对以上问题调整输电线路的负荷保护的峰值，来面对环境因素给保护装置造成的不利条件。

4 新的继电保护实现原理

4.1 智能电网继电保护构成

智能电网与一般的电网之间存在很多的不一样之处，分布式发电和交互式发电对电路保护要求更高，同时随着通信领域和信息化社会的不断改进，数字化技术已经为新型的保护系统可以更稳定在每个行业中发展，做了坚实的铺垫，特别是一些技术技能。在当今社会中，智能电网在对电力进行输送、配电储电、发电等等多个阶段的工作时，可以有效的借助信息化技术对相关设备进行监控，监控数据将通过网络系统自动整合、处理、分析最终的出数据报告。通过这些信息对设备运行状况进行检测，对保护装置进行实时监控，及时对保护定值进行修正。为保护发电厂能够正常使用，就一定要保证可以随时关注发电厂的潮流流向，从而按照不一样的潮流流向和功率变化进行保护，针对监测数据对保护定值进行调整。

保护装置不仅要对监测对象本身进行信息采集，同时还需要监测其他的的设备。首先，为了保障识别的准确性；其次，保障在自动运行没有人工参与时能够自动隔离故障部分，自动修复，保障故障范围最小化，避免造成大规模停电。因此在电路保护过程中，发生故障时，不只是孤立保护对象，同时可能会孤立其他相关联的对象。也可能只孤立相关联的对象，而自身保护对象不会被孤立。在智能电网中，监测系统需要对保对象以及其他关联点进行保护定值调节，使其能够灵活自适应运行变化。在适应运行变化的同时需要保护功能决定故障保护措施的相关决策。

4.2 差动保护在智能电网中的应用

一般来说，电气主设备保护环节中最主要的保护方式为纵差保护，主要是由于其自身的灵敏度较高、选择效果最佳等等原因，在发电机、电动机、阻抗机等各个主设备中都在使用。特别是智能电网的光纤差动保护系统环节，对其的使用非常之多，差动保护在运用过程中不受运行方式以及潮流流向变化的影响。差懂保护不仅仅是用于双端电流或者三段电流，有可能用于多测电流电路中。

举个例子来讲，线路L1，L2，L3，L4一旦安装上光纤差动保护装置，那么其对于固定参数的设定也变得非常容易。在对节点N5进行确定自身的接入状态时，可以根据线路L1，L2，L3，L4的现有工作状态进行判断，节点N1侧光纤差动使用的对端侧线路运行的电流。其光纤差动判断逻辑如图2所示。

5 结束语

智能电网网络本质的特点和构造对于原有的电网继电保护系体系和智能化电网继电保护体系间具有许多的差异。文章主要讲述了了智能电网继电保护系统中应当关注的三点问题，以及保护定值根据潮流流向运行方式自适应调整。分析了保护功能所受环境因素的影响，以及社会的可持续发展，电网从传统到智能的跨越。综上，为满足智能电网的发展提出了新的继电保护实现方式。

图2 智能电网中光纤差动判断逻辑

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中图分类号：TM77

文献标志码：A

文章编号：2096-2789（2017）11-0074-02

作者简介：毛德超（1991-），男，本科，研究方向：继电保护。