智能电网对继电保护发展的影响

       本文针对国家电网公司提出的“以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，利用先进的通信、信息和控制技术，构建以信息化、自动化、数学化、互动化为特征的自主创新、国际领先的坚强智能电网的战略发展目标”，比较了不同国家和地区智能电网的定义及特征。在分析了国家电网公司智能电网特点的基础上，分析了其对继电保护的影响，指出了在建设智能电网过程中为跟进新技术的应用及新设备的投产，必须开展继电保护相关问题的研究。

　　智能电网是当今世界电力系统发展变革的最新动向，被认为是2l世纪电力系统重大科技创新和发展趋势。作为全球最大的公用事业企业，国家电网公司根据我国特高压电网建设规划，结合大力发展风电等清洁新能源政策，充分考虑世界电网发展新趋势及我国电网现状，提出了建设以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，利用先进的通信、信息和控制技术，构建以信息化、自动化、数字化、互动化为特征的自主创新、国际领先的坚强智能电网的战略发展目标；形成了“一个目标、两条主线、三个阶段、四个体系、五项内涵、六个应用环节”的发展战略框架；制定了从发电到用户各应用环节和通信信息平台的发展路线；明确了总体发展目标、分阶段建设目标和重点工程，并对社会综合经济效益进行了初步分析评估。

　　智能电网将极大地改变传统电力系统的形态，电子式互感器、数字化变电站技术、广域测量技术、交直流灵活输电及控制技术的大量应用，必然对电力系统继电保护带来影响。

　　1  智能电网的定义和特点

　　尽管各国专家针对提高电网智能化水平及等级已经达成共识，但是，智能电网仍处于起步研究阶段，尚无明确的定义。由于发展环境和驱动因素不同，各国的电网企业和组织均以自己的方式理解智能电网。对智能电网进行研究和实践，各国智能电网发展的思路和重点也各不相同。因此，智能电网的概念处于不断丰富、发展阶段。

　　1.1  美国

　　美国电力科学研究院定义的智能电网可以描述为以下5个主要特征。

　　a．自愈性

　　复杂的电网监控系统能够预测并及时应对系统问题以避免或减少故障失电和电压不稳等电力供应质量问题。

　　b．安全性

　　电网可以在自然状态和计算机监控状态下更安全运行，新技术的应用和新设备的配置能够更好地识别和应对人为破坏及自然侵害。

　　c．兼容性

　　电网能够支持广泛分散电源的使用。标准化的电力网络通信平台和通信界面接点将使用户可以就地连接燃料电池、风能、生物能等可再生能源发电及其它分散的电源，并以简单的“即插即用”方式使用。

　　d．交互性

　　用户可以更好地控制自己的用电设备、装置，无论是家庭用户还是工商业用户，电网将与智能建筑物的能源管理系统相连，以帮助用户管理其能源使用，并减少能耗开销。

　　e．高效性

　　电网将达到更优化的输配量比，从而减少电力成本。电网的升级将提高输电网的输送能力，使输送容量最优化，减少损耗，使最低成本发电的电源得到最高利用率。同时可以更好地协调电力输送与当地负荷的匹配、地区间能源流动与通信传输量之间的关系。

　　1.2  欧盟

　　欧盟委员会将智能电网的特性概括为：一是灵活性，满足用户对电力的多样化需求；二是易接人性，保证所有用户都可接人电网，尤其是高效清洁的太阳能、生物能等可再生能源发电能够就地入网；三是可靠性，提高电力供应的可靠性与安全性；四是经济性，通过改革及竞争调节实现最有效的能源管理，提高电网的经济效益。

       1.3  我国国家电网公司

　　国家电网公司对坚强智能电网的基本特征的定义为技术上体现信息化、数字化、自动化、互动化；管理上体现集团化、集约化、精益化、标准化。信息化是坚强智能电网的实施基础，实现实时及非实时信息的高度集成、共享与利用；数字化是坚强智能电网的主要实现形式，定量描述电网对象、结构、特性及状态，实现各类信息的精确高效采集与传输；自动化是坚强智能电网的重要实现手段，依靠先进的自动控制策略，实现电网运行控制自动化水平的全面提高与管理水平的全面提升；互动化是坚强智能电网的内在要求，实现电源、电网和用户的友好互动和相互协调。坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动是坚强智能电网的基本内涵。坚强可靠是具有坚强的网架结构、强大的电力输送能力和安全可靠的电力供应能力；经济高效是提高电网运行和输送效率，降低运营成本，促进能源资源和电力资产的高效利用；清洁环保，促进可再生能源开发和利用，降低能源消耗和污染物排放，提高清洁电能在终端能源消费中的比重；透明开放是电网、电源和用户的信息透明共享，电网无歧视开放；友好互动是实现电网运行方式的灵活调整，友好兼容各类电源和用户接人与退出，促进发电企业和用户主动参与电网运行调节。

　　2  智能电网对继电保护的影响

　　智能电网是以物理电网为基础，充分利用先进的传感测量技术、通信技术、信息技术、计算机技术、控制技术、新能源技术，把发、输、配、用各环节互联成一个高度智能化的新型网络。作为电力系统安全稳定第一道防线的继电保护，按传统电网进行设计和配置不能适应于智能电网。智能电网的技术特点将影响现有继电保护的应用。

　　智能电网的一个重要特征是数字化，对继电保护而言：一是测量手段的数字化，广泛采用电子式互感器和数字接口；二是信息传输方式的数字化，传统变电站采用的模拟量电缆传输和状态量电缆传输方式将被以光纤为媒介的网络数字传输所代替。电子式互感器的优越性在于其采用光电转换原理进行测量，体积小、绝缘性能好。对继电保护其最大的优势是传输频带宽、暂态性能好，不存在电磁式互感器和电容式电压互感器等传统互感器的测量误差和暂态特性，能很好地将电力系统运行状态信号传N-次侧。随着智能电网的建设及智能化仪器、设备的推广，传统的互感器将逐步退出运行。电子式互感器采用网络接口，通过网络保护装置和智能断路器连接，大大简化了二次回路接线，易于维护。