曹燦
隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展,智能化技術在包括電力系統(tǒng)在內的多個領域內得到了廣泛的應用,智能電網(wǎng)改變了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的形態(tài),智能電網(wǎng)中不斷更新的新技術和新設備大大提高了電網(wǎng)的性能,促進了現(xiàn)代化電網(wǎng)的建設,在其中起到了不可替代的重要作用,甚至對繼電保護的原理造成了影響。隨著研究的深入,繼電保護技術的發(fā)展也進入了另一個更加開闊的領域,并且由此其應用的范圍在不斷的擴大,功能也在不斷的增多,更加符合人們的多元化需求,為智能電網(wǎng)提供了穩(wěn)定的發(fā)展基礎。
一、智能電網(wǎng)發(fā)展及其繼電保護現(xiàn)狀
1、智能電網(wǎng)發(fā)展
智能電網(wǎng)也就是我們所說的電網(wǎng)的智能化,它的本質就是能源替代和兼容利用,主要是以建立在集成的高速雙向通信物理網(wǎng)絡為基礎,創(chuàng)建開放系統(tǒng),組織各級電網(wǎng)進行協(xié)調發(fā)展,應用先進的傳感測量技術、信息技術、計算機技術、決策支持系統(tǒng),使電網(wǎng)系統(tǒng)具有自動化、互動性、智能化以及高度集成,有助于電網(wǎng)運行和管理的優(yōu)化,從而實現(xiàn)電網(wǎng)的安全、可靠運行。除此之外,智能電網(wǎng)還具有強大的電力輸送功能以及智能化的運作平臺,不僅能夠為電力系統(tǒng)供電的安全性和可靠性提供保障,同時還可以對用戶的接入和退出進行靈活、及時的調整。也可實現(xiàn)用戶、電源以及電網(wǎng)信息的共享,且信息具有公開透明性。智能電網(wǎng)的網(wǎng)絡拓撲結構、通信及決策系統(tǒng)具有靈活發(fā)達、高度集成、實時運行的特點,智能電網(wǎng)還有著快速故障診斷和排除系統(tǒng)以及新型繼電保護系統(tǒng)。
2、繼電保護現(xiàn)狀
就當前來看,電力系統(tǒng)的發(fā)展向超高壓及大聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)而發(fā)展,并且在發(fā)展的過程中,繼電保護的可靠性、安全性及靈敏性成為研究的重要內容。繼電保護是對電力系統(tǒng)中的元件加以保護,從而避免元件發(fā)生異常及短路現(xiàn)象,從而實現(xiàn)保護的目的。電力運行過程中,繼電保護裝置具有基本特征,包括可靠性、選擇性及速動性。尤其在智能電網(wǎng)的運行中,采用先進的科技水平可對繼電保護的性能進行強化,進而確保高速運行的方式。
二、基于智能電網(wǎng)發(fā)展環(huán)境下的繼電保護工作
1、可再生能源并網(wǎng)
具有清潔、高效、可再生等特點的新能源的大規(guī)模接入是智能電網(wǎng)發(fā)展的一個突出特征,其中風電、光伏、新型儲能是最具代表性的幾種能源,應用較為廣泛,且前景較好。但是從現(xiàn)階段新能源的應用來看,仍然在電能質量、電網(wǎng)運行、故障電流等方面存在一定的問題,這主要是由于來源不穩(wěn)定、并網(wǎng)技術不成熟等原因引起的。我們以風電為例,將其接入電網(wǎng)后可能會出現(xiàn)保護誤動或者電流保護II段拒動問題的出現(xiàn),這主要是由于風電接入電網(wǎng)系統(tǒng)之后,會對電網(wǎng)的電流產(chǎn)生影響,主要表現(xiàn)為兩個現(xiàn)象:一,給接入點上游帶來分支電流;二,給接入點下游電流保護帶來助增電流,從而導致上述問題的發(fā)生。除此之外,如果風機接入點相鄰饋線存在故障,那么也有引起保護反向誤動問題的風險。而故障電流產(chǎn)生的規(guī)律以及特點與風機的工作狀態(tài)、接入類型以及控制策略等都有密切的聯(lián)系。電網(wǎng)的潮流分布和短路電流特征的復雜性也要求風電接入必須要有繼電保護裝置對其進行優(yōu)化,從而使小短路電流產(chǎn)生較大的系統(tǒng)阻抗,增強電流互感器的額定電流,在這種情況下,就要選擇那些有較大變化的電流互感器來為電網(wǎng)提供保護。
2、超高壓交直流混聯(lián)
根據(jù)我國的電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃,網(wǎng)架結構需要進行進一步的完善,其中繼電保護技術必須要具有更強的分流處理能力。究其原因主要有兩個方面。一,電網(wǎng)發(fā)生故障時,電網(wǎng)非周期分量會由于電壓等級的升高而變慢,暫態(tài)特性的復雜性也會增強,同時還會帶來巨大的諧波分量,在這種情況下就要求互感器要具有更強的性能和更好的濾波和直流分量處理,以為電網(wǎng)安全提供保護;二,高壓交直流混聯(lián)會引起一系列的電容電流問題、交直流互聯(lián)暫態(tài)特性與計算誤差問題以及同桿雙回線路的零序互感和跨線故障問題等,這些都要求繼電保護設備必須要進行特殊處理。另外,電網(wǎng)暫態(tài)特性日益復雜,也使內部故障與勵磁涌流的區(qū)分更加復雜,加大了繼電保護內部使用諧波判據(jù)的難度。
3、大量電子元件的應用
隨著科學技術的進步,各種各樣的電子元件迅速的開發(fā)并投入市場。再加上隨著智能電網(wǎng)建設的逐步完善,可控串補、換流器、無功補償器以及潮流控制器等大量電力電子元件開始在智能電網(wǎng)中得到廣泛的應用。通過這些元件的應用,電能的質量得到了有效的提高和改善,同時也有效促進了控制策略靈活性的提高,從根本上改變了電網(wǎng)的運行特性。但從另一個角度來看,電力電子元件器件的開關頻率的提高會導致系統(tǒng)出現(xiàn)大量的諧波。除此之外,光伏并網(wǎng)以及直流輸電等也與繼電保護設備存在協(xié)調問題。在這種情況下,就要求繼電保護在設計時候必須要對電力電子元件所帶來的諧波影響因素進行充分的考慮,以確保智能電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。
4、智能傳感技術
智能傳感技術的應用可提高信息采集效率,確保所采集信息的可可靠性、安全性,從而發(fā)揮繼電保護的作用。對于傳感技術的變壓器保護,不僅需要將原有的變壓器進行變動,而且還需要在變壓器的一次側、二次側及其變壓器自身方面設置智能傳感器。當前所使用的傳感器主要有振動傳感器、溫度傳感器、液面?zhèn)鞲衅鞯?,其布置在變壓器相應的位置中,可有效發(fā)揮傳感器的監(jiān)測作用,從而實現(xiàn)繼電保護。在智能電網(wǎng)的條件下,通過利用電子系統(tǒng)電氣量二次采樣,來辨別異常采樣值。
5、電流互感器的安裝
在變動所中電流互感器安裝位置,決定電流互感器所轉換電流的性質,同時也決定繼電保護裝置的動作,只有正確的、安裝電流互感器,才可確保繼電保護正確動作,避免繼電保護裝置誤動發(fā)生。電流互感器安裝中,影響繼電保護功能的實現(xiàn)。在電流互感器接線方面,可以遵守一定的串聯(lián)原則,對于變電所電流互感器安裝中,對于線路一次繞阻,可以和被測電路串聯(lián),而對于二次繞阻,則需要與所有變電所的儀表負載實現(xiàn)串聯(lián);在實際安裝中,可以按變電所被測電流的大小,從而選擇合適的繼電保護裝置。同時,電流互感器二次側必須一端接地,避免絕緣損壞高壓竄入二次低壓側,避免造成人身安全事故;電流互感器二次側不可以開路,可以避免電流互感器一次側的電流轉換成磁化電流,避免電流互感器的過度飽和而發(fā)生磁化,影響電流互感器正常運行。
6、提升人員綜合素質
由于智能電網(wǎng)在建設中采用了大量的高科技,這就需要提高繼電保護人員的綜合素質。尤其對專業(yè)素質提出了較高的要求。加強人員專業(yè)的操作技能,充分了解新工藝及技術,重視人才對智能電網(wǎng)繼電保護的作用。同時,進行相關培訓,使其較快的掌握電力工作知識,提高其職業(yè)技能。并加強老員工的培訓工作,使老員工實踐操作技能與理論知識相配合,全面提高人員的整體素質。
三、結束語
近年來,隨著我國工業(yè)的發(fā)展,在電力系統(tǒng)穩(wěn)定性、靈活性以及智能化的研究也在逐漸的深入。一直以來,繼電保護技術都為促進電力系統(tǒng)的安全有效運行提供了重要的保障,并且隨著新時期智能電網(wǎng)的建設發(fā)展,繼電保護技術的發(fā)展方向也逐漸開始轉向保護、控制、測量、計算機化、網(wǎng)絡化、智能化以及數(shù)據(jù)通信一體化,從而有效促進了電力企業(yè)的經(jīng)濟效益方面的提高,推動了企業(yè)的電網(wǎng)現(xiàn)代化的發(fā)展進程。隨著我國電力發(fā)展工作對電氣系統(tǒng)要求的日益提高,在智能電網(wǎng)中,繼電保護技術也需要不斷更新和完善,向著現(xiàn)代化的方向發(fā)展,以適應智能電網(wǎng)的發(fā)展需求。
(作者單位:江蘇省電力公司檢修分公司)