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智能化電網改革對電力系統繼電保護的面臨的挑戰

發布日期:2014-12-26 |
責任編輯:一只前進的蝸牛

  智能化電網改革給電力系統的繼電保護測試儀檢測工作帶來新的挑戰,其中主要體現在以下幾點。

  (1)超/特高壓互聯大電網對現有的繼電保護提出了更高的要求。大電網故障時暫態過程明顯,同時,電網相互間影響使得故障特性復雜化,繼電保護動作的可靠性、快速性不能有效發揮,在故障狀態轉換時容易導致保護誤動作。因此,大電網對繼電保護系統設備的可靠性、安全性以及電磁兼容能力提出了更高要求。

  (2)智能化電網使用的大量新型電力電子設備會導致故障電流的特征和分布發生重大變化,從而影響到繼電保護裝置的判斷力。例如電網中柔性交流輸電系統(FACTS)的安裝位置、運行以及系統參數的調整等都會對電網短路電流特征及分布產生明顯影響;電網中風機類型、控制方法以及故障發生等也會對電網故障電流產生影響,影響到不同時段的繼電保護、選項功能等。

  (3)電網繼電保護的需要和智能化電網的控制策略的平衡對繼電保護的有效、可行提出了挑戰。智能化電網是一個復雜系統,其中包括了大量的具有獨特功能系統單元,例如柔性交流輸電系統、直流輸電系統、新能源并網運行系統、電網故障保護系統等,繼電保護需要綜合考慮與各個系統單元的相互平衡以及各個系統單元之間相互協調對平衡關系的影響。

  (4)由于傳統后備保護不能消除電網運行方式改變和網絡拓撲帶來的影響,已經成為電力系統安全運行的重大隱患。在實際電網運行中,傳統的后備保護系統存在一些嚴重的問題。例如后備保護系統整定動作復雜、時間較長,不能滿足電力系統穩定的切除時間需求;受制于系統運行方式,難以兼顧保護的選擇性和靈敏性;對區內故障以及故障消除后導致的潮流轉移過負荷區分不清,容易導致連鎖跳閘。

  3智能化繼電保護系統的研究重點在智能化電網積極推進的背景下,電力系統的繼電保護需要確定自己的研究重點,以適應電網發展需要,對智能化電網提供全面全過程的安全保障。當前,電力系統的繼電保護需要研究的重點是單元件保護和廣域保護。

  (1)單元件保護。單元件保護指的是對電力系統中的單個設備、線路的保護。單元件保護研究的主要內容包括:①發動機的內部短路保護,后備保護中的過激磁、反時限過流保護與機組承受能力的平衡,定、轉子接地保護,失磁、失步保護與電網保護的配合保護等;②變壓器保護主要關注勵磁涌流識別;③交流電路方面注意高阻接地對距離保護的影響,零序互感對交流線路跨線故障的影響等問題。④直流線路保護方面需要研究線路端非線性元件的動態時延以及采樣率限制、過渡電阻對直流線路的影響等。

  (2)廣域保護。廣域保護通過高速實時的信息通信,將多點多類型信息接入繼電保護系統,從而顯著提升了繼電保護的動作性能,是對傳統繼電保護配置方式的全面革新,具有廣闊的應用前景。傳統繼電保護系統的信息來源都是被保護設備本身,包括單端量和雙端量,越來越不能適應復雜電網繼電保護的需要。而智能化電網的推廣,為繼電保護信息通信搭建了多通道平臺,從而使得廣域保護成為可能。

  廣域保護系統可以對多點、多信息綜合判斷,自動實現開放/閉鎖保護、對保護動作特性自行調節并制定跳閘程序。廣域繼電保護研究的重點是如何實現廣域后備保護,因為廣域保護的自身特點,更適合用來作為電力系統的后備保護:一是廣域保護主要通過信息交互并作出判斷,在反應速度方面不夠迅速;二是目前電力系統繼電主保護采用的電流差動保護和方向/距離縱聯保護,實踐證明,保護性能比較穩定;三是當前電力系統后備保護存在較多問題,亟需改善。

  智能化電網是我國電網改革的方向,也是我國電力系統實現可持續發展、創新發展的重要契機,電網繼電保護系統作為電網安全的保障,需要加大研究力度,發展適合智能化電網繼電保護的新技術。

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