【新时代背景下高压电网有限广域智能保护研究】广域泛在 电网什么意思
摘 要：电力系统是否安全运行是关系到经济发展和社会稳定的关键，电网互联能够促进资源优化配置，提高供电的可能性，有着巨大的社会效益和经济效益。与此同时，由于电网规模的庞大和复杂化，电网故障也是经常发生的。为了适应电力系统发展的需求，解决电力系统中存在的问题，本文将广域丰富的信息和人工智能技术相结合，对有限广域智能保护系统进行了研究，希望能为我国的电力事业的进步做出一份贡献。
关键词：新时代；高压电网；有限广域；智能保护；研究
中图分类号：U665.12文献标识码：A 文章编号：
现阶段，我国继电保护已经发展得比较完善，形成了继电保护研究、后备保护配置、保护装置制造、运行管理一整套完整系统，有效发挥了电力安全“第一道防线”作用。随着我国“西电东送、南北互供、全国联网”电力战略的发展，逐步形成了世界上数一数二具有超大规模的互联电网。在新时代新背景下，研究我国高压电网有限广域智能保护具现实意义重大。
一、研究高压电网有限广域智能保护的必要性
我国已经逐渐形成了在世界上数一数二的电网系统，新时代下，互联电网的发展更加复杂化和扩大化，这就为我国电力系统提出了更高的要求。我国的电力系统一旦发生故障，这将会给我们社会生活和经济发展带来严重的损失。因此，我们要深入探讨高压电网继电保护的新技术和新原理，以适应智能发展和复杂大型电网发展带来的问题。
（一）频发的电网事故
电网灾变事故主要可以分为两类，一类是由于电网稳定受到波坏引起大范围停电事故。在这类事故中就暴露出当前高压电继电保护的主要依据是基于被保护元件端口或就地等局部信息构成的，电网的运行状况或电网结构的非预设性变化会降低甚至是破坏电网的后备保护性能，这样当电力系统中某点发生故障时，继电保护的风险依然存在，从而造成事故的进一步扩大。第二类是由于极端天气引发的大范围停电事故，例如我国2008年由于极端的风雪灾害造成电力设施的破坏，引发全国大范围停电。我国频发的电力事故为我国电网系统的安全运行敲响了警钟。
（二）大电网的发展给电网安全提出了更高的要求
随着送电距离的增加、负荷的增长、FACTS交流输电系统的投运、HVDC大量高压直流输电的投运，以及新时代下电力系统动态特征如：失稳模式、同调性、关键断面越来越复杂，相继开断可能会发生在直流通道、交流通道、送受端电网、交直流通道之间。继电保护装置交流电网和多馈入直流系统间的相互作用、受端无功支撑力、机组非计划停运、低频振荡、电压稳定、功角稳定等因素增加了相继故障转化为大停电的风险。新时代背景下，电网互联发展趋势对电力系统的稳定性有了更高的要求。
（三）通信技术和数字变电站的发展要求
由于网络技术和通信技术的迅猛发展，电力系统通信发生了巨大的变化。例如：Ethernet正在逐渐代替工业控制现场的总线，很多变电站的内部都已经组建了内部局域网，高压变电站铺设的Synchronous Digital Hierarchy简称SDH光纤网等。相量测量单元PMU，广域测量系统WAMS广域通信系统性能已经能够满足继电保护的标准，这就会广域保护工程的应用打下了良好的基础。
数字化变电站是一项与中国电网建设、智能电网、信息数字化密切相关的重要技术。它是利用智能一次设备同二次设备、高性能的数据通信技术、计算机网络通信，实现数字化、功能标准化以及通信标准化，以适应变电器和电力系统的发展需求。在通信技术和数字变电站的发展要求要，我们必要要加强研究高压电网有限广域智能保护。
（四）电网的后备保护问题
电网的后备保护问题主要有三方面。一是，整定配合较困难；二是，大负荷的转移误动作；三是，缺乏自动适应能力。因此为了解决好电网的后备保护等相关问题以保证电网的顺利运行，我们需要做好高压有限广域智能保护。
二、高压电网有限广域智能保护系统
（一）高压电网有限广域智能保护的思想
按照工程应用的划分，广域保护包括了安全紧急三道防线，“第一道防线”即是继电保护，这是保证整个系统安全控制的基础，因此利用广域或者是区域信息改善继电保护研究是实现广域保护的首要步骤，在建造有限广域智能保护时，我们要考虑到以下因素：一是，要注意有限广域的概念，这个系统要考虑到电网“第一道防线”的功能，承担的任务是有限的；第二该系统要实现对对象的后备保护功能，所以要获取与对象相关的有限广域的相关信息；第三，全电网广域分区是由各个区域共同组成的，它们之间存在电磁环网，但是电磁环网的接环运行仍然是电力系统的改造趋势。大量数据的存在既提供了利用信息的有效性也增加了选择信息的难度，为提供有效准确的信息和实现信息的融合需要人工智能技术的支持。
（二）要充分利用有限广域电网中的冗余信息
广域系统能够采集到较大范围的电网的实时信息并进行判断，在实际工作中，我们必须考虑到收集信息的准确性。传统保护装置在采取信息时一般取自就地量，并在采集的过程中做好了抗干扰措施。尽管这样，仍然会出现很多由于采集信息错误引起保护误动的情况。然而广域信息的采集难以做到类似传统装置那样精密的措施，如果一旦通信的环境发生了扰动，就会大大增加通信误码率。广域信息量多而冗杂，目前的在对信息的整合以及综合利用方面的研究显得十分不足，不能满足系统可靠性要求，因此，要充分利用有限广域网中冗余并且相关信息量，找出它们的内在联系加以分析利用是应用有限广域信息的关键所在。
（三）要和现有的保护系统相配合
有限广域智能保护不是取代现有的主保护，而是要积极寻求和主保护相配合，它的主要目的是要改善后备保护。我们知道，使用光纤网进行广域差动通信延时仿真最高可以达到24ms，但是本系统的通信传输状态量远远要小于广域差动通信量，再考虑到故障决策单元的运算时间和其他类型的延时情况，这种系统对故障反映的时间远远要小于100ms。我们还要考虑到保护一体化和数字化变电站发展的趋势，有限广域智能保护要适应继电保护的发展需要。我们要结合信息数字化和现阶段变电站保护测量终端的运行模式，在通信协议、数字建模等方面要符合IEC61850制定的标准，从而适应变电站综合自动化发展趋势。
（四）要着重改善后备保护功能
有限广域智能保护通过借助广域通信系统实现电网继电保护，我们要着重改善后备保护功能，要通过电网的连接关系和运行方式而不是多段式动作时间的配合来确保后备保护的选择，这就从根本上避免了过负荷跳闸事故的出现。我们要充分利用好有限范围中的信息，要不断提高电力系统的继电保护水平，这是广域保护的合理发展趋势也符合电网结构的发展需求。
三、结束语
为了不断提高电力系统“一道防线”——继电保护的性能，不断适应复杂大电网发展的要求并具备电网灾变的应变能力，本章介绍了高压电网有限广域智能保护的研究情况，我们相信有限广域智能保护研究不仅能够实现广域保护从原理向应用研究的转化，还能不断推进保护领域中智能化技术的运用。
参考文献：
[1]汪旸.高压电网有限广域智能保护研究[D].华中科技大学,2009.
[2]李鹏,吴小辰,李立涅等.南方电网广域阻尼控制系统及其运行分析[J].电力系统自动化,2009,33(18):52-56,101.
[3王大光,林因,吴丹岳等.福建电网发展战略思考[J].福建电力与电工,2008,28(1):1-7.
[4]周宏,李强,林涛等.特高压及500 kV区域联网的仿真复现与比较[J].高电压技术,2010,36(1):153-159.
[5]汪娟娟,李鹏,傅闯等.电力系统广域阻尼控制与工程应用[J].电网技术,2011,35(10):29-35.
[6]姚文俊,何正浩,邓鹤鸣等.直流电压下两相体放电的粒径效应[J].中国电机工程学报,2012,32(13):144-151.
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