继电保护的智能化与网络化发展探究

赵玉仲刘辉

（天津华电福源热电有限公司天津武清301700）

摘要：随着我国科技水平的不断提升，以智能化技术为代表的主体技术逐渐得到各个行业领域的广泛应用，取得的应用效果较为突出，尤其是电网建设方面。现阶段，智能化电网的建设规模与力度持续深入，使得智能电网具备的暂态保护、集成保护以及自适应保护等特性得到了充分完善，进而为智能电网的平稳运行提供安全保障。针对于此，文章主要围绕智能化电网建设展开，进一步说明继电保护智能化与网络化发展的重要性，仅供参考。

关键词：智能化电网；继电器网络；暂态保护；继电保护；

前言：近些年来，国内继电保护主要将发展重点放在暂态、广域以及集成保护领域当中，致力于提升智能电网的发展水平。随着通信技术与信息化技术的迅速发展，使得广域范围内的信息交互成为可能。首先，相关学者结合GPS同步功能提出光纤通道传动多点电流信息的观点，并尽量形成广域差动保护。其次，结合智能化发展的大体方向确定智能继电器网络的主体架构，尽量强化暂态、广域以及集成保护领域的发展水平，并基于参数识别进行共同保护，确保智能电网的发展方向。

1暂态、广域与集成保护系统的发展现状

1.1暂态保护系统

综合研究发现暂态保护在应用原理上兼备广域保护特征与集成保护特征，并结合GPS同步技术实现单端量位置保护。结合以往的经验来看，基于暂态性比较的集成保护方案基本上可以有效实现母线与变电站之间的相连作用，仅需简单的通信就可以完成广域保护。与此同时，基于暂态性比较的集成保护方案可以结合GPS位置保护算法判定故障点发生位置[1]。

1.2广域保护系统

广域保护系统结合电力系统多点信息采集的功能，对故障问题进行及时识别与处理，大体上可以起到确保电力系统安全运行的作用。操作人员可以根据系统故障识别信息，采取对应的控制措施强化继电保护与自动控制等系统功能。如此一来，基本上可以达到预防电压荷载过大等问题，确保用电安全。我国在广域后备保护方面取得了较多研究成果，如输电线路集合保护概念、广域电流差动保护方案等。

1.3集成保护系统

集成保护主要是指将变电站内以独立状态存在的保护设备进行全面集成，将其归于计算机保护体系当中，形成一个完整的主体，即集中式保护系统。近几年来，继电器平台信号处理能力持续提升，集成保护不再局限于软硬件当中，更多在多点信息测量方面进行发展。如双回线保护、数字化集成保护与控制系统等。目的在于保护继电器与变电站相连的线路安全，并做好故障识别工作，规避不良因素的干扰，最大限度地维护系统运行安全[2]。

2智能化保护的发展现状与具体特点

2.1传统后备保护存在的不足与智能保护特点

现有的继电保护装置基本上都是利用就地或者被保护元件端口等部件提供的局部信息进行故障识别工作与检测工作，以达到最终的保护效果。与一般的保护装置具有明显不同，传统后备保护装置为了确保自身的选择性，会选择采取多段保护延长动作时间，并于动作区间内进行相互配合。在网络拓扑结构愈加复杂的形势下，由一条母线连接的电力系统传输线在长短方面具有较大的差异性，严重增加后备保护的整合难度。最重要的是，后备保护装置在时间和定值的选择方面并不能完全实现自主选择，不可抗阻因素逐渐增加，使得电网运行出现明显故障问题。

针对于此，可知传统后备保护已经不再适用于智能电网建设当中，且相应的保护性能也无法得到有效保障，局限性过强。随着通信技术与网络技术的不断发展，电力系统通信模式发生重大转变。举个例子来说，以太网逐渐取代传统现场总线方式，多数变电站内部选择应用以太网构建内部局域网，使得PMU、WAMS等广域通信设备得到进一步强化。智能变电站作为中国电网建设与智能电网的技术支撑，比较符合当前电网体系的发展，具有一定的应用意义[3]。

2.2智能保护具体特点

第一，采集多点信息，确保电力系统运行稳定。

随着GPS定位技术的深入发展以及通信技术的不断完善，电力领域逐渐研发与应用基于相量测量单元的广域测量系统，大体上有效满足互联电网多点同步运行的要求，同时有效满足系统实时监控的要求。其中，WAMS为广域保护的全面实现提供技术保障，并为智能电网广域保护系统的全面强化提供有力支撑，具有一定的保护价值。

与此同时，基于IEC61850通信标准构建得来的智能变电站技术逐渐成熟，使得变电站在执行信息采集、处理等方面工作的时候，变得更加智能化与精确化。最重要的是，智能化保护使得多点信息的采集成为了可能，进一步为电力系统的安全运行提供保障[4]。

第二，信息共享技术进一步优化算法流程。

基于纵联比较原理的广域和区域的继电保护算法在广域保护系统与智能变电站之中得到了广泛应用，是当前主要的算法之一。一般来说，这种算法主要利用广域故障方向提供的参数信息，辅助操作人员及时识别故障点位置。其中，提供的参数信息主要为动作信号与开关量。除此之外，该算法主要利用区域IED内的元件动作信息以及开关量信息完成故障定位工作。一旦系统出现故障问题，操作人员可以根据方向元件的指定方向确定故障元件信息，并结合继电保护算法完成故障排除工作。

第三，规避大范围停电事故。

结合我国近几年的大范围停电事故来看，发生停电故障的主要原因在于电网安全自动装置与其它保护系统动作较为分散，缺乏整体性的配合，因此引发一系列的连锁反应，造成跳闸。针对于此，相关人员主张应用基于全网多点暂态与稳态信息的同步技术予以解决，针对性地规避跳闸问题，确保供电体系安全[5]。

3智能继电器网络的具体应用

3.1识别故障点、处理信息模块

在实行多路输入操作的时候，故障检测模块基本上由故障启动以及选线元件组合而成的模块形式。信号处理单元可以根据模块需求的不同分别提取分量信号或者识别故障点位置。当输电线出现故障问题的时候，位于单端量位置的保护模块会根据高频故障信号的传播途径进行故障点确定，并对故障问题予以及时处理，将各类隐患因素消除于故障排除阶段，确保电力系统的运行安全。

3.2极性比较保护模块，阻抗高频影响

在当前的电力系统当中，极性比较保护模块的具体位置会对电流互感器的安装位置产生影响。无论电力系统的故障位置发生在何处，电网中都会有暂态电流出现与通过。在此过程中，我们可以利用极性比较保护模块检测方式将暂态电流分成两组不同的极性，并确保暂态信号极性一致。从某种程度上来说，极性的特性取决于故障发生时的状态，而通过利用这种方法基本上可以实现阻抗高频影响的要求。更重要的是，极性比较保护模块可以有效规避以往电流信号传输质量不佳等问题，利于电力系统实现稳定的要求[6]。

3.3边界保护模块，提升电流信号传输安全

边界保护模块属于基于单端量测量的智能继电器网络模式。当某个故障将故障发生点的电流方向向外传输时，会形成具有多频段特征的电流信号。举个例子来说，在此过程中，一旦信号受到外界因素的影响，如母线系统连接不畅等，部分信号会继续沿着线路区方向进行传输，而另一部分信号会受到干扰被反射。此时大量的暂态电流信号会经由高频部分以及母线电容处产生分流现象，并流入大地当中。实际连接的过程中位于线路末端的母线、变压器等设备都会受到边界保护模块的作用改善高频阻抗影响，并有效提升电流信号的传输安全。

结论：总而言之，现阶段保护智能化系统主要依靠电力系统内部的多点信息予以实现。与此同时，信息共享技术的出现与普及使用衍生了较多的新型计算方法，便于提升智能电网的运行质量，能够第一时间识别故障位置并及时解决。针对大型停电事故可以从智能保护的相关特点进行着手，结合信息共享技术的算法分析手段，做好智能继电器网络的故障检测工作和处理工作，实现智能电网的发展目标。相信通过全体人员的不懈努力，国内保护智能化的发展与智能继电器网络的发展将会得到全面优化与提升，促进我国电力系统的繁荣发展，让我们拭目以待！

参考文献：

[1]刘银广.保护智能化的发展与智能继电器网络[J].黑龙江科技信息，2017（09）：52.

[2]熊文斌.电力系统及其自动化和继电保护的关系探究[J].时代农机，2017，44（03）：27-28.

[3]薄志谦，张保会，董新洲，和敬涵，林湘宁，曾祥君，李斌.保护智能化的发展与智能继电器网络[J].电力系统保护与控制，2013，41（02）：1-12.

[4]王菲.保护智能化的发展与智能继电器网络[J].广州科技信息，2012.

[5]隋松亮.电力系统及其自动化和继电保护的关系研究[J].科技通信，2018.

[6]董新洲.保护智能化的发展与智能继电器网络[J].电力系统保护与控制，2013.

作者简介：

赵玉仲（1971.02.14），性别：男；籍贯：天津；民族：汉；学历：本科；职称：工程师；职务：部门主任；研究方向：继电保护

刘辉（1990.08.26），性别：男；籍贯：天津；民族：汉；学历：本科，学士；职称：助理工程师；职务：专工；研究方向：继电保护；