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智能化电网改革对电力系统继电保护的面临的挑战

发布日期:2014-12-26 |
责任编辑:一只前进的蜗牛

  智能化电网改革给电力系统的继电保护测试仪检测工作带来新的挑战,其中主要体现在以下几点。

  (1)超/特高压互联大电网对现有的继电保护提出了更高的要求。大电网故障时暂态过程明显,同时,电网相互间影响使得故障特性复杂化,继电保护动作的可靠性、快速性不能有效发挥,在故障状态转换时容易导致保护误动作。因此,大电网对继电保护系统设备的可靠性、安全性以及电磁兼容能力提出了更高要求。

  (2)智能化电网使用的大量新型电力电子设备会导致故障电流的特征和分布发生重大变化,从而影响到继电保护装置的判断力。例如电网中柔性交流输电系统(FACTS)的安装位置、运行以及系统参数的调整等都会对电网短路电流特征及分布产生明显影响;电网中风机类型、控制方法以及故障发生等也会对电网故障电流产生影响,影响到不同时段的继电保护、选项功能等。

  (3)电网继电保护的需要和智能化电网的控制策略的平衡对继电保护的有效、可行提出了挑战。智能化电网是一个复杂系统,其中包括了大量的具有独特功能系统单元,例如柔性交流输电系统、直流输电系统、新能源并网运行系统、电网故障保护系统等,继电保护需要综合考虑与各个系统单元的相互平衡以及各个系统单元之间相互协调对平衡关系的影响。

  (4)由于传统后备保护不能消除电网运行方式改变和网络拓扑带来的影响,已经成为电力系统安全运行的重大隐患。在实际电网运行中,传统的后备保护系统存在一些严重的问题。例如后备保护系统整定动作复杂、时间较长,不能满足电力系统稳定的切除时间需求;受制于系统运行方式,难以兼顾保护的选择性和灵敏性;对区内故障以及故障消除后导致的潮流转移过负荷区分不清,容易导致连锁跳闸。

  3智能化继电保护系统的研究重点在智能化电网积极推进的背景下,电力系统的继电保护需要确定自己的研究重点,以适应电网发展需要,对智能化电网提供全面全过程的安全保障。当前,电力系统的继电保护需要研究的重点是单元件保护和广域保护。

  (1)单元件保护。单元件保护指的是对电力系统中的单个设备、线路的保护。单元件保护研究的主要内容包括:①发动机的内部短路保护,后备保护中的过激磁、反时限过流保护与机组承受能力的平衡,定、转子接地保护,失磁、失步保护与电网保护的配合保护等;②变压器保护主要关注励磁涌流识别;③交流电路方面注意高阻接地对距离保护的影响,零序互感对交流线路跨线故障的影响等问题。④直流线路保护方面需要研究线路端非线性元件的动态时延以及采样率限制、过渡电阻对直流线路的影响等。

  (2)广域保护。广域保护通过高速实时的信息通信,将多点多类型信息接入继电保护系统,从而显著提升了继电保护的动作性能,是对传统继电保护配置方式的全面革新,具有广阔的应用前景。传统继电保护系统的信息来源都是被保护设备本身,包括单端量和双端量,越来越不能适应复杂电网继电保护的需要。而智能化电网的推广,为继电保护信息通信搭建了多通道平台,从而使得广域保护成为可能。

  广域保护系统可以对多点、多信息综合判断,自动实现开放/闭锁保护、对保护动作特性自行调节并制定跳闸程序。广域继电保护研究的重点是如何实现广域后备保护,因为广域保护的自身特点,更适合用来作为电力系统的后备保护:一是广域保护主要通过信息交互并作出判断,在反应速度方面不够迅速;二是目前电力系统继电主保护采用的电流差动保护和方向/距离纵联保护,实践证明,保护性能比较稳定;三是当前电力系统后备保护存在较多问题,亟需改善。

  智能化电网是我国电网改革的方向,也是我国电力系统实现可持续发展、创新发展的重要契机,电网继电保护系统作为电网安全的保障,需要加大研究力度,发展适合智能化电网继电保护的新技术。

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