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现代化电网建设 继电保护技术不可或缺

北极星输配电网  来源:《电力设备》  作者:李斌  2016/12/29 8:57:39  我要投稿  

北极星输配电网讯:随着社会的发展,人民生活水平的不断提高,社会对电力的依赖程度越来越大。为适应大电网发展的需要,相继出现各种新能源发电,新能源的接入使电网结构日益复杂。我国电网现在向智能化电网一步步发展,从而保证对新能源的充分配置与利用。确保智能电网安全稳定运行便对电力系统继电保护技术和管理水平提出了更高的要求。在电网的安全、稳定运行中,继电保护所起到的作用是不言而喻的。因此,不断提高继电保护人员素质和继电保护技术及其装置运行水平是电力企业的一项重要工作。

智能电网作为当今世界电力系统发展变革的最新动向,已经由最初模糊的概念到了具体实施阶段,随着我国提出“坚强智能电网”的概念,我国已经开始现代化、智能化变电站建设试点的研究,由于电力市场的深入改革,电网环境日益变化更新,智能电网将改变传统电力系统的形态,数字化变电技术、电子式互感器、广域测量技术、交直流灵活输电及控制技术将一步步实施,而这些技术都影响着继电保护对智能电网的作用,所以智能电网环境下继电保护技术与原理升级势在必行。

一、我国智能电网建设面临的问题

1、远距离、交直流混合、超/特高压输电构成的大电网

我国能源与负荷呈逆向分布,煤炭、水力和风能等资源主要分布在西部和北部地区,而用电负荷集中在中、东部地区和南部沿海地区,中间相隔上千公里,从客观上决定了需要采取远距离、交直流混合、超/特高压的输电方式实现能源资源的优化配置。电力系统越庞大,事故发生概率越高,且大型互联电力系统在增强输电能力的同时也激生了由局部扰动衍生为全局故障的潜在威胁,数次大停电事故证明了这一个威胁的高发性。

2、波动性新能源电力以规模化接入电网为主要利用方式

新能源发电的目的是优化能源供应结构,减少电力系统对一次化石能源的消耗。新能源电力具有间歇性、随机性和可调度性差的特点,在电网接纳能力不足的情况下,会给电力系统的安全稳定造成威胁。新能源电力并网时,线路中的潮流会发生较大变化,进而影响电网有功和无功功率的分布,增加了系统控制难度。所采用的逆变设备和大量的电力电子设备会产生一定的谐波分量和直流分量,接入系统后会影响电能质量,还可能导致保护和自动装置误动作。再是新能源电力波动性大、难以稳定输出,如果缺少足够的就地互补电源,则会出现以下问题:已建成的新能源装机无法充分并网,风电弃风现象严重;新能源接入后为了达到电力供需平衡,燃煤机组需要频繁调整出力,运行工况变化大,造成设备老化加快和发电煤耗增加;此外新能源电力并网造成的系统调峰容量下降还会降低电网安全裕度。

4、配电网发展相对滞后,缺少需求侧对电网的支持响应能力

配电网直接面向用户,是保证供电质量、提高运行效率的关键环节。建设智能配用电系统,加强电网与用户的双向互动,调动用户积极性,能够有效提升发输电效率,降低电力投资,节约社会资源。例如通过开展用电激励机制,使电动车采用白天行驶、夜间充电的运行方式,有利于电网的峰谷平衡,改善电网负荷特性,减少为维持电网低负荷运转而产生的调峰费用。且大量分布式电源接入后,配电网应该具有满足用户向电网反向送电的能力,为了应对配电网由单电源模式向多电源模式的转变,配网保护及控制技术也要进行相应调整。

二、智能电网环境下继电保护的应用

智能电网环境中,继电保护的作用是首当其冲的,智能电网的供电方式对继电保护提出了更高标准的要求,因为智能电网中通过传感器对发电、配电、供电、输电等关键设备的运行状况进行实时监控。

智能电网的各种特征也同时要求着继电保护装置技术方面的升级,本章对此进行了下述几方面分析:

1、数字化

随着智能电网的改善及建设,智能化仪器及设备不断的推广,并且越来越偏向于数字化,主要体现在电子互感器与各种数字接口实现的测量手段的数字化,其次是光纤网络实现的信息传输数字化,电子互感器消除了传统的测量仪的测量误差,在继电保护的未来发展中,主要的工作重心就是利用数字化的传感器提升对继电的保护。

2、网络化

在智能电网信息化、自动化的同时,传统的继电保护操作人员的工作方式、信息共享、网络平台的建立将会受到智能电网的影响促使继电保护系统网络化。网络化对继电的保护主要表现在信息的获取和发送,网络化给继电保护带来了安全,使得网络是实现了共享式,这样信息的获取与发送使电网运行实现高效化,把突变站的所有设备的信息都紧密联系在一起。信息传输的网络化使得控制信号更加及时准确的传递于整个系统中。

3、自动整定技术

自动适应保护的思想在继电保护技术领域中已被广泛应用,传统的自适应保护只能根据被保护线路的运行情况对定值进行调整,不能利用全面信息实时准确的判断运行方式来调定值。智能电网的继电保护把整个电力系统中的相关设备有机结合在一起,实现对系统的分布保护,大大增大了继电保护的精确度和安全性。

三、继电保护重点内容

1、发电机保护

发电机保护方面,需要重点关注内部短路,特别是匝间短路保护,在保护方案设计、整定计算、灵敏度校验等方面需要进一步的精确化;后备保护中的过激磁、反时限过流等保护的判据需要与实际机组的承受能力相匹配;定、转子一点接地保护的可靠性;失磁、失步保护与电网保护的有效配合以及超大容量机组保护运行的特殊性等方面也有待深入研究。

2、变压器保护

变压器保护方面,励磁涌流识别仍然是关注的焦点,因励磁涌流所存在的非线性、随机性、混淆性以及多样性特征,使得目前解决方案并非完美无缺,变压器内部故障分析计算和保护新原理仍是研究的重点。

2、交流线路保护

交流线路保护方面,距离保护易受高阻接地影响,系统振荡中再发生短路时应对不足,躲过负荷能力较弱;应用于同杆并架双回线时,受所利用电气量范围的限制以及跨线故障和零序互感等因素影响,存在选相失败和故障测距误差大的问题。

3、直流线路保护

直流线路保护方面,作为主保护的行波保护应用时仍然存在着受故障产生行波信号的不确定性(故障初始角、波速以及母线接线方式的影响)、线路两端非线性元件的动态时延、采样率限制以及过渡电阻影响等问题的制约。

结束语

智能电网的建设是电力系统的一次重要变革,是未来电网发展方向。在智能电网环境中,新一代的继电保护装置提高了装置的性能,为信息的传输提供了便利的条件,智能电网推动了继电保护的发展,使继电保护向着网络化、信息化和通信一体化发展。继电保护的传统技术在智能电网坏境下有明显的不足,还有许多问题需要改善,但是经过专业技术人员的不断探索与创新继电保护技术将适应电网需要逐步向智能化发展,跟进电网建设步伐,为智能电网建设与发展保驾护航。

参考文献:

[1]王向东,吴立志.浅析智能电网框架下的继电保护技术[J].机电信息,2011(6).

[2]陈朵朵,夏华东.智能电网环境下继电保护的构成与技术发展[J].科技创新与应用,2015(1).

[3]王文生.智能电网环境下的继电保护初探[J].机电信息,2015(06).

[4]王增平,姜宪国,张执超,张晋芳,刘国平.智能电网环境下的继电保护[J].电力系统保护与控制,2013(02).

[5]薛鹏程.智能电网环境下继电保护的发展现状[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2012(11).

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