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行业知识

正向隔离装置 智能电网环境下的继电保护

 1.智能电网面临的问题
1.1远距离、交直流混合、超高压输电构成的大电网
我国的煤炭、水力以和风能等资源主要分布在西部和北部地区,而用电负荷主要分布在东部地区、中部地区以及南部沿海地区,因此为了合理配置能源资源,我国电力部门必须采取远距离、交直流混合、超/特高压输电方式,但是由于我国电系统系统较为庞大,在输送电力过程中,极易引起安全事故的发生,对电力系统的稳定的发展产生了不利影响,特别是直流输电传输方式,其交直流系统相互作用,这样不仅会影响对交直流线路的控制,同时对继电保护也会产生不利影响。
1.2波动性新能源电力
新能源的不断开发,其主要目的就是为了优化能源供应的结构,降低电力系统对化石能源的消耗。我国在2011年底实现用风电机发电量达到45000MW,而利用太阳能源发电的总数量达2140MW。根据数据显示,利用新能源发电总容量就有900亿kWh。而在新能源中主要程逆向分布的就是太阳能,利用这一特点,也是电网规模化的主要利用模式。新能源的特点主要有:间歇性、随机性和可调动性,而在一定情况下,也会为电力系统的安全带来隐患。当新能源和电力系统并入时,这时线路内的潮流就会发生巨大的改变,潮流发生改变后电网有功和无功功率的分布就会发生变化,在对系统进行控制时就会增加难度。而与常规电源相比较,对新能源进行控制的方式也有所不用,在进行常规稳定控制时就面临着很大的挑战。
1.3新能源电力缺少就地平衡的互补电源
目前我国还缺少水电站、燃气电站等电源,无法与新能源电力进行互补,从而造成以下几项问题:(1)接入新能源以后,需要对燃煤机组的运行工况进行调整,这样就增加了设备运行的压力,加快了设备老化。(2)新能源并网以后,不仅降低了系统的调峰容量,同时还降低了电网运行安全,因此还需要加强新能源电力就地平衡,优化系能源电力互补方案,从而实现整个系统的安全、稳定的运行。
1.4配电网发展滞后
配电网的主要职责就是保证电力的质量,提高电网运行效率,而其直接面对的就是全国用户。我国主要采用的供应模式就是单向电力,而在使用的过程中,电网和用户之间没有任何交流,就造成了“峰谷”负荷过大。智能配电系统的完善,可以增强电网和用户之间的交流,对用户的积极性进行调动,提高输电效率,降低社会资源的过度浪费。国家对用户使用电力可以采用鼓励机制,比如在夏季用电高峰期,每夜9点以后用电会更便宜,用户在积极响应的同时,还方便国家对峰谷平衡进行调整。
2.智能电网环境下的继电保护分析
2.1继电保护重点研究的内容
单元件保护的研究内容,单元件保护的对象包括发电机、变压器以及交直流线路等,主要是对传统元件保护的改良和新原理算法的研究:(1)发电机保护方面,需要重点关注内部短路,特别是匝间短路保护,在保护方案设计、整定计算、灵敏度校验等方面需要进一步的精确化;后备保护中的过激磁、反时限过流等保护的判据需要与实际机组的承受能力相匹配;定、转子一点接地保护的可靠性;失磁、失步保护与电网保护的有效配合以及超大容量机组保护运行的特殊性等方面也有待深入研究。(2)变压器保护方面,励磁涌流识别仍然是关注的焦点,因励磁涌流所存在的非线性、随机性、混淆性以及多样性特征,使得目前解决方案并非完美无缺,因此变压器内部故障分析计算和保护新原理仍是研究的重点。广域保护,广域保护是近年来继电保护领域的研究热点,以高速实时的信息通信为平台,将多点多类型信息纳入保护系统,从根本上革新了继电保护的配置方式,能够显著提升继电保护的动作性能.
2.2远距离、交直流混合、超高压输电构成的大电网面临的要求更高
特高压面临故障时,谐波分量增大,非周期的分量减少就变得缓慢,导致暂态这一过程变得明显,多保护动作的可靠性和快速性就造成了影响;在暂态状态下电流和电压的互感器就变得迟钝,容易发生保护误动作;同塔双回或多回线路的跨线模式导致故障,而互感和线路参数的不平衡则会导致对保护造成一定的影响;电网间由于不断的互相影响,导致故障的模式变的复杂化,而计算误差就是随着复杂化不断增加;要想对继电保护设备继续起到作用,就需要提供可靠性更高,安全性更好的电磁进行兼容的作用.
2.3继电保护对故障电流造成影响
在建立智能电网的过程中会建立更多的电力电子设备,而这些设备会导致电网短路电流所具有的一些特征和分布都发生变化:(1)在对FACTS的原件进行安装时,在后期进行投入使用中,或者在使用期间对一些参数进行调整,都会导致电网短路电流发生改变,其主要分布也会产生变化;(2)而对直流输电系统的安全问题进行控制会造成更多的影响因素,导致交、直流之间的故障会相互进行影响;(3)而影响电力系统故障的主要因素有很多,由于因素的不同,导致对不同时段的保护会产生影响,主要影响因素包括:风机的类型、风机的工作状态、风机所采用的控制方法等等。
2.4智能电网给继电保护带来的机遇
智能电网在发展的过程中虽然存在着很多问题,但是同样也为继电保护带来了机遇。随着智能电网的发展,新型继电保护的平台得到了进一步的发展和研究。在建立实施监测系统后,我国的信息采集也变得逐渐便利,在各个电站都安装了同步相量测量单位(PMU),而广域测量系统(WAMS)也形成了一定的规模。WAMS和PMU模式的建立,不仅可以对广域电网实施在线测量,还能对数据进行及时的更新,信息的同步发展可以更好的发挥继电保护功能。随着信息通信的发展,我国主要的信息通信设备就是以光纤为主,电力通信形成一定的特征,数字化的网络装置也逐渐建立,信息通信运营平台的标准逐渐完善,对信息资源可以实施更好的保护,同时起到共享作用。对传统继电保护中已经发生的问题进行改正,使机电部变得更加可靠。

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