智能电网论文第三篇：智能电网视域下发电机的继电保护技术的应用研究
摘要：研究智能电网下发电机继电保护措施,提高发电机运行效率。分析智能电网视域下发电机继电保护现状,针对存在的问题制定可行的技术方案,引入单元件保护技术、广域保护技术、重构技术、电子传感技术、电网自愈技术、通讯技术、设备技术以及控制决策技术等。继电保护装置实现自动化、网络化发展,可以及时检测电力系统的运行状态。智能电网可以有效提高电力服务水平,实现电力系统继电保护装置的自动化检测功能,全面提高了电力水平。
关键词:智能电网;发电机;继电保护;
Abstract：To study the relay protection measures of generator in smart grid and improve the operation efficiency of generator.The currentsituation of generator relay protection under the perspective of smart grid was analyzed,and feasible technical solutions were formulated forexisting problems.The unit protection technology,wide area protection technology,reconstruction technology,electronic sensor technology,power grid self-healing technology,communication technology,equipment technology and control decision-making technology wereintroduced.With the development of automation and network,relay protection device can detect the operation state of power system in time.Smart grid can effectively improve the power service level,realize the automatic detection function of power system relay protection device,andcomprehensively improve the power level.
0 引言
智能电网成为未来电网的主要发展方向，为了保证可靠运行，应有效引入继电保护装置。智能技术模式为继电保护工作带来较多风险，为了提高发电机继电保护功效，应引入更多新技术，完善设计规划。且还应采用更有效的运检方法，以及时辨别风险。传统运检停电时间长，消耗大量人力、物力资源，对电力安全性与运营成本要求较高，存在经济性与有效性的冲突问题。在继电保护装置中应用智能技术，可以实现多源信息聚合，监测二次回路。因此，为了提高电力系统继电保护运维有效性与可靠性，相关工作人员应做好可靠性建模评估工作，针对继电保护失效与薄弱环节，制定待解决的关键点，充分发挥智能电网优势。
在状态信息收集方面，周虎[1]直接定义了保护设备的状态监测信息；刘永欣等[2]根据二次回路在线监测需求，定义了继电保护在线信息，但没有考虑继电保护设备的配置状态，无法全面描述继电保护状态。在状态监测与故障诊断方面，阴玉婷等[3]提出全站全网络信息共享的关键在于实现继电保护在线监测。
本文在此基础上分析智能电网视域下发电机的继电保护技术的应用情况，提高电力系统的运行效率。
1 继电保护原理及重要性
相较传统电网系统，智能电网具备分布特点，供电设备处于交互运行状态，对继电保护提出了更高的要求[4]，随着科学技术的快速发展，继电保护功能也得到更新。而社会经济的发展也增加了电力能源的需求量，尤其随着工业化进程的不断加快，很多大中型城市甚至出现供电危机问题，严重影响了本地经济的稳定性，电力企业也具备阶段供电压力[5]。为了有效缓解压力，电力企业应充分重视智能电网的建设与维护工作，有效引入继电保护技术，保证电网的安全可靠运行。实际运行过程中，若电网出现故障问题，继电保护装置可以及时反应，并针对故障类型进行预警，以便维修人员可以及时赶到现场，确保正常供电[6]。同时，继电保护装置状态可以划分为以下几种类型，在分析总结实例报文的基础上，保证报文数据的真实性与准确性，具体如表1所示。
2 智能电网中继电保护关键技术
作为电网系统中关键的组成部分，继电保护装置可以检测电网设备的运行状态，促使其实现网络化与自动化方向发展，实现电力系统的控制检测功能。具体结构如图1所示。
表1 继电保护装置状态分类
图1 智能电网继电保护构成
2.1 单元件保护技术
单元件属于继电保护关键元件，应采用如下保护技术。
(1）产电装置保护。重点处理发电机内部短路问题，保护匝间电路。继电保护措施应严格按规范进行，精准计算，并检测装置运行灵敏程度。继电保护后备系统时，也应研究机组承受情况，针对契合点制定合理技术方案。
(2）转变电压装置继电保护。转换电压期间存在励磁涌流，情况比较复杂。因此在变压器继电保护期间，应着重处理励磁涌流，深入研究变压器继电故障问题，并制定相应的解决方案。
(3）对交流电路进行继电保护。智能电网使用阻值较大的接地系统，系统波动会导致短路问题，无法及时处理距离保护，电路产生较大负荷。因此，应重点保护变压器内部故障问题。
(4）直流线路继电保护。电路会产生难以确定的行波讯号，无法接收准确信息，保护功能较差。因此，应做好直流电路继电保护工作，合理确定波速、母线接线方式等。
2.2 广域保护技术
广域保护技术的特定范围为子集电网，分析处理电网运行故障，在广泛收集设备状态信息的基础上，系统预测计算机软件信息，明确电网故障的具体位置，提高检修质量，具体包括以下几种模式。
(1）广域集中式
系统内部设置中心校，覆盖整个区域电网，确保厂站顺利运行。基本单元设置被保护装置，集中处理所有信息完成故障判断。此种模式的使用可以集中处理大规模信息，保证主机的安全处理能力。
(2) IED分布式
被保护设备中设置IED元件，作为决策基本单元，采集本地信息。并通过信息交互实现保护功能。IED分布模式具备灵活的保护装置，无需过度依赖决策单元。但需要在信息交互过程中处理大量信息，需要设置良好的通信条件。
(3）站域集中与区域分布式
融合站域集中与区域分布模式，可以双重保护区域与战域。每个厂站均设置站域主机，通过站内元件发挥后备保护功能，并集中不同元件信息。分布式系统构建时应将各站设置为区域保护子站，进行有效连接。站间联络线故障处理应通过区域保护功能实现，利用站域主机交互信息判断故障发生区域，为站内元件提供远后备功能。
2.3 重构技术
智能电网的发展对继电保护技术提出了更多要求，为了有效适应电网结构与运行方式的变化，继电保护应可以进行自我诊断与维护，促进电网的安全运行。继电保护装置在电网运行过程中极易出现元件失灵问题，采用重构技术可以快速检测故障，寻找替换元件，恢复电网正常运行状态。此技术改进了原有继电保护系统，提高了自适应力能力，应用效果更为显着[7]。
2.4 电子传感技术
智能电网系统主要应用智能控制设备，以有效管控系统元器件的运行状态，发挥设备的检测功能。电力设备兼顾变电、发电、配电等各个环节，新型电子传感器改进了原有设备，增加了智能感应功能，可以广泛收集电网实时运行数据，为电网维护检修工作提供精准数据信息，保证继电保护工作的规模化发展。在保护发电机时，应更多关注内部短路线路，尤其做好匝间短路保护，在设计保护方案的基础上进行整定计算，完成精细化处理。同时，还应根据电力系统的实际运行状态，进行过激磁等保护判断，以协调系统的承受能力，保证电网系统的有序运行。除此之外，还可以应用光电流互感器与光电压互感器，隔离高压与弱电绝缘，减少占地面积。同时，引入光纤传递信号无电磁干扰等技术，降低二次电缆使用量，避免CT饱和问题，改善各类保护技术性能，颠覆保护应用方式与应用条件。
2.5 电网自愈技术
智能电网的关键特征便是自愈，其可以自行隔离系统中的某个元件，避免发生大规模的停电故障，并在少进行人工干预或不进行人工干预的情况下，短时间恢复电力系统的正常运行，降低经济损失。因此，电网自愈技术具备安全与经济特点，需要继电保护技术具备更高的灵敏度，因此电力企业应不断改进传统的继电保护配置方法，扩大智能电网的研究范围，实现故障数据采集的便捷化，简化数据计算流程[8]。
2.6 通信技术
通信技术可以为传感器传递各项监测数据，保证智能电网继电保护作用的发挥。继电保护系统需要在双向通信系统中进行实时监测与校正，以自动复位故障。同时，通信技术可以提供继电保护基础服务，连接不同类型的智能电子设备，由主站进行统一管理，合理利用继电保护装置，减少资源浪费的同时监测扰动因素，实现继电保护系统无功补偿功能，提高继电保护装置运行性能，降低故障发生几率[9]。
2.7 设备技术
智能电网使用多种智能化设备，保证电网正常运行，设备技术包括超导技术、大容量储能技术以及电子技术等，电子技术利用电子器件控制电能，达到节能效果。超导技术综合超导限流器与超导电缆，保护电网运行电流。超导电缆可以高效率传递电能，包括热绝缘超导电缆与冷绝缘超导电缆。超导限流器具备限流、监测与转换功能，几乎无电阻，一旦发生故障，超导体将会产生高电阻，具体如图2所示。超导限流器动作响应快，结构简单，可以自动触发与复位，集中限流、触发以及检测功能，可靠性较强。
图2 超导电缆与常规电缆的电阻特性
2.8 控制与决策支持技术
控制技术指的是智能电网在分析继电保护情况的基础上进行判断预测，设置隔离、切除等继电保护算法，并连接专家系统，自动处理故障，实现智能电网自愈功能。决策支持技术指的是将大量采集数据转化为清晰信息，为电网人员处理问题提供依据，主要以动画、图表虚拟现实或其他简明数据实现。
3 结束语
本文以智能电网继电保护失效机理与薄弱环节为分析点，引入单元件保护技术、广域保护技术、重构技术、电子传感技术、电网自愈技术等，保证继电保护装置的在线状态监测，自动定位故障，在整合分析保护状态信息的前提下，确定预警信息对应的故障位置，提高系统运行的便捷性与有效性，实现继电保护的智能化与数字化发展[10,11]，为此后智能电网的广泛应用打下坚实的基础。
参考文献
[1]周虎智能变电站继电保护在线监测系统设计与应用[J]科技风，2019(33):181.
[2]刘永欣，师峰，姜帅,等智能变电站继电保护状态监测的一种模糊评估算法[J]电力系统保护与控制,2014,42(3):37-41.
[3]阴玉婷,杨明玉,郑永康智能变电站网络化二_次系统及其在线监测研究综述[J]电气自动化,2014,36(1):1-4.
[4]张振中.110 KV变电站继电保护及自动化系统设计[J].机电工程技术，2019(5):228-230.
[5]谢碧练.110 KV变电站继电保护配置若干问题探讨[J]科技风,2014(10):72.
[6]刘曦，方劲松,高炳蔚等浅析用电侧继电保护配置及控制电源的选用[J].小水电2020(3):19-23.
[7]赵锦涛.浅谈海洋平台电气设计的继电保护配置[J]科技创新与应用,2014(10):97.
[8]柳帅.化工企业电气继电保护配置方法探究[J]数码世界,2018(10):194.
[9]蔡雅贞优化配网继电保护配置及整定计算研究[J]科技创新导报，2019(32):43-44.
[10]何晓敏.优化配网继电保护配置及整定计算[J]低碳世界,2016(32)56-57.
[11]J清树.智能变电站的运行状况及继电保护配置[J].科学家,2017(14):61-62.
