隨著國網(wǎng)公司智能電網(wǎng)建設(shè)工作的開展，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、微網(wǎng)運行等技術(shù)及分布式電源接入等問題也相應(yīng)出現(xiàn)，對現(xiàn)階段的繼電保護提出了新要求。同時，伴隨智能電網(wǎng)出現(xiàn)的新技術(shù)，如新型傳感器技術(shù)、計算機技術(shù)及光纖通信技術(shù)等的應(yīng)用也為繼電保護裝置的發(fā)展提供著廣闊空間。

1智能電網(wǎng)及建設(shè)

1.1智能電網(wǎng)定義

智能電網(wǎng)即Smart Grid，亦被稱做智能網(wǎng)或智能網(wǎng)格。其定義為：以傳統(tǒng)物理電網(wǎng)為基礎(chǔ)，超高壓和特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，高度集成現(xiàn)代先進的通信計算機技術(shù)、傳感測量技術(shù)、信息技術(shù)及控制技術(shù)，形成現(xiàn)代新型智能化電網(wǎng)。智能電網(wǎng)中使用智能傳感器進行整個電力系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的實時監(jiān)控，如對發(fā)、輸、配、供、用各個環(huán)節(jié)電力設(shè)備的運行狀況進行實時監(jiān)控，并且通過智能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)整合收集獲得的相關(guān)數(shù)據(jù)，同時進行相關(guān)智能化處理，其本質(zhì)是實現(xiàn)對能源的兼容利用及對相關(guān)綠色能源的替代。

1.2 智能電網(wǎng)的建設(shè)

智能電網(wǎng)建設(shè)是一項十分復(fù)雜巨大的工程，要考慮到各方面因素，難度非常大。現(xiàn)代電力系統(tǒng)主要由以下4個環(huán)節(jié)，即發(fā)電環(huán)節(jié)、輸電環(huán)節(jié)、配電環(huán)節(jié)、供電環(huán)節(jié)和用電環(huán)節(jié)，可以將智能電網(wǎng)的建設(shè)過程看作對已有電力系統(tǒng)進行能源體系智能化和動態(tài)化改造的過程。

2 傳統(tǒng)繼電保護及其重要作用

電力系統(tǒng)繼電保護裝置用于在設(shè)備發(fā)生故障時，自動地、快速地且有選擇地將系統(tǒng)中故障設(shè)備切除，從而保證其它無故障設(shè)備的正常運行及避免故障設(shè)備繼續(xù)遭到破壞;當系統(tǒng)處于不正常運行狀態(tài)時，繼電保護裝置可以發(fā)出報警，使值班人員采取相關(guān)有效措施。

傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中，電源處潮流流向是單向的。繼電保護設(shè)備中的輸入通常是本側(cè)電氣量，包括：三相電流Ia、Ib和Ic，以及三相電壓Ua、Ub和Uc。保護裝置通過判別上述電氣量，進行動作以滿足相關(guān)保護要求。對于較復(fù)雜線路光纖差動保護而言，其輸入量為被保護線路對側(cè)電流?？梢钥闯?，傳統(tǒng)繼電保護電氣判別量基本上不變，并且只需本側(cè)保護對象電氣量。

3 智能電網(wǎng)中的影響繼電保護的關(guān)鍵因素

智能電網(wǎng)繼電保護在原理上與常規(guī)微機保護差別不大，其主要發(fā)展在于保護二次回路變化。保護二次回路運用了一系列影響智能電網(wǎng)繼電保護的關(guān)鍵技術(shù)和因素，例如基于IEC61850標準和電子式互感器的應(yīng)用、智能一次設(shè)備的出現(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)應(yīng)用及自動化系統(tǒng)總體架構(gòu)。這幾個因素實際上互相關(guān)聯(lián)，不能割裂，以下作詳細介紹。

3.1 IEC 61850標準

IEC 61850標準本身并非繼電保護專業(yè)技術(shù)標準，但由于該標準對變電站功能架構(gòu)、通信體系和自動化系統(tǒng)帶來巨大變化及其廣泛影響力，繼電保護不可避免受到其深刻影響。

3.2 電子式互感器

電子式互感器是國際電工委員會對各種新型非常規(guī)或半常規(guī)、光電轉(zhuǎn)換原理或電磁感應(yīng)原理電流互感器或電壓互感器的統(tǒng)稱。其對繼電保護的影響主要體現(xiàn)在以下幾方面：a） 互感器傳變性能的提升，主要是抗飽和能力提升，改善繼電保護的工作條件;b） 互感器輸出信號數(shù)字化，引起保護裝置采樣方式的變化;c） 采樣環(huán)節(jié)的移出，使得保護裝置自身不能控制采樣時刻，測量頻率跟蹤方法只能采用軟件算法。

從智能電網(wǎng)繼電保護的實施情況來看，后兩方面對繼電保護的影響更為明顯。

3.3 一次設(shè)備智能化

智能一次設(shè)備中，對繼電保護影響最大的是智能斷路器。目前斷路器智能化的實現(xiàn)方式為：傳統(tǒng)斷路器+智能終端。智能終端的出現(xiàn)帶來以下變化：a） 改變了斷路器操作方式，斷路器操作箱回路及繼電器被數(shù)字化、智能化，功能通過軟件邏輯實現(xiàn);b） 保護裝置的跳合閘輸出方式和閉鎖、啟動信號輸入方式均由常規(guī)硬接點、電纜連接改變?yōu)?a target="_blank">數(shù)字信號，通過光纖、以太網(wǎng)交換機連接。

3.4 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)

智能變電站將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引入自動化系統(tǒng)，出現(xiàn)了站控層/間隔層網(wǎng)絡(luò)和過程層網(wǎng)絡(luò)。其中，過程層網(wǎng)絡(luò)包括GOOSE網(wǎng)和SV網(wǎng)，GOOSE網(wǎng)主要用于保護裝置之間的聯(lián)閉鎖信息交互、保護裝置與智能終端跳合閘命令傳遞和開關(guān)位置信息采集;SV網(wǎng)用于傳輸電氣量采樣值。不難看出，過程層網(wǎng)絡(luò)運行情況對保護裝置保護功能的實現(xiàn)具有重要影響。

3.5 自動化體系結(jié)構(gòu)

作為自動化體系結(jié)構(gòu)的一個組成部分，繼電保護受體系結(jié)構(gòu)設(shè)計的影響較大。體系結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅影響保護裝置的接口要求，更重要的是從整體上影響保護裝置配置、功能實現(xiàn)方式、運維方式及運行安全、可靠性。

4 智能電網(wǎng)中的繼電保護相關(guān)問題

對智能電網(wǎng)的規(guī)劃和發(fā)展，很大程度上改變了傳統(tǒng)電能傳輸?shù)哪承┨攸c，智能電網(wǎng)信息化和數(shù)字化的特征，使得智能電網(wǎng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)有了非常大的區(qū)別，而繼電保護作為智能電網(wǎng)規(guī)劃與建設(shè)中的重要環(huán)節(jié)，也需緊跟智能電網(wǎng)發(fā)展步伐，與時俱進進行相關(guān)研究工作。

4.1 網(wǎng)絡(luò)化改變了繼電保護的配置形態(tài)

智能電網(wǎng)采用IEC61850網(wǎng)絡(luò)的智能變電站，它的采用使傳統(tǒng)繼電保護信息獲取和信號發(fā)送的媒介發(fā)生了改變。智能電網(wǎng)一個前沿性問題是利用共享的站內(nèi)相關(guān)電氣元件信息，對主保護性能進行改善和提高，同時，采用共享控制信號網(wǎng)絡(luò)簡化繼電保護配置?？墒牵悄茈娋W(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化帶來共享信息的同時，也需要考慮信息傳輸?shù)目煽啃院桶踩浴^(qū)別于傳統(tǒng)二次電纜的傳輸方式，必須要保證傳輸網(wǎng)絡(luò)的可靠性，因此，如何保證保護配置的可靠，是數(shù)字化變電站條件下網(wǎng)絡(luò)化二次回路的關(guān)鍵問題。

4.2 提高安全自動裝置性能

智能電網(wǎng)中的PMU和WAMS網(wǎng)絡(luò)，可以為電力系統(tǒng)廣域信息提高防御和緊急控制。如此，使得智能電網(wǎng)可以使用其已建成的網(wǎng)絡(luò)，改善時間敏感性不強的后備保護及安全自動裝置的性能，同時可以改變現(xiàn)有保護的整定原則，使得在某些情況下，保護裝置可以及時自動判斷系統(tǒng)故障，同時采取措施，避免大停電等惡性事故的發(fā)生。

4.3 與傳統(tǒng)保護的配合

智能電網(wǎng)規(guī)劃過程及建成后，必須要考慮與傳統(tǒng)微機保護及數(shù)字化變電站內(nèi)保護實現(xiàn)保護配合和協(xié)作問題，需要考慮類型不同的保護之間的協(xié)調(diào)配合，主要有：a） 線路采用差動保護時，線路一側(cè)采用電磁式電流互感器，而另一側(cè)采用電子式互感器，這樣，區(qū)外發(fā)生故障時，電磁式電流互感器側(cè)有可能會有單端飽和現(xiàn)象發(fā)生，所以線路兩端的差動保護必須可以判段單端飽和并且防止保護誤動;b） 原有線路差動保護數(shù)據(jù)同步算法的基礎(chǔ)是兩側(cè)都是模擬式互感器，這樣便會存在兩側(cè)不同互感器數(shù)據(jù)類型是否同步的問題，需要進行新保護算法的研究。

4.4 在線整定技術(shù)

自適應(yīng)保護的思想在繼電保護領(lǐng)域已被廣泛應(yīng)用，限于之前的技術(shù)條件，傳統(tǒng)的自適應(yīng)保護僅能根據(jù)被保護線路運行情況對定值進行調(diào)整，不能利用全網(wǎng)信息準確、實時地判斷運行方式來調(diào)整定值。智能電網(wǎng)的發(fā)展有望改變這一現(xiàn)狀，從而實現(xiàn)在線整定。

5 結(jié)語

智能電網(wǎng)建設(shè)作為電力系統(tǒng)的一次重大變革，是電力系統(tǒng)未來的發(fā)展方向，而繼電保護裝置是促使智能電網(wǎng)正常工作的保障，是維護其安全、可靠、穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。因此，本文從智能電網(wǎng)定義、特點、建設(shè)及繼電保護作用入手，討論了智能電網(wǎng)建設(shè)過程中繼電保護關(guān)鍵技術(shù)，包括智能感應(yīng)技術(shù)、廣域測量技術(shù)、仿真分析與控制決策技術(shù)、電力電子技術(shù)等，接著對智能電網(wǎng)中繼電保護裝置的發(fā)展趨勢進行了探討，對智能電網(wǎng)建設(shè)過程中影響繼電保護裝置的關(guān)鍵因素和需關(guān)注的相關(guān)問題進行了探討和分析，有助于為智能電網(wǎng)的建設(shè)工作和安全運行提供技術(shù)支撐，具有重要意義。