面向智能电网的保护重构控制系统
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[摘 要]随着全球资源环境压力的不断增大，电力市场化进程的不断深入，可再生能源等分布式发电单元的数量不断增加，用户对电能质量要求的不断提升，建设更加安全、可靠、环保、经济的智能电网成为全球电力行业的共同目标。
[关键词]智能电网；保护重构；控制系统；措施
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）21-0086-01
基于目前电力行业的发展与研究基础，超、特高压电网的保护控制一体化技术是实现坚强智能大电网的关键，而大规模随机能源的接入及其灵活控制也为智能配电网的保护控制带来了新的挑战。
一、智能电网的继电保护系统重构的意义
当前所运行的继电保护系统结构属于一种刚性结构，无论是连接方式、网络适应条件，还是保护对象，都已经预先设定好了，由此导致继电保护系统的自适应能力较差。随着分布式电源接入到配电网络中，对于继电保护系统的要求越来越高，不仅需要适应单向潮流运行方式，还要适应双向潮流的运行方式，还会其速度、可靠性和灵敏性提出了更高的要求。要想适应现代化智能电网的运行方式，确保继电保护系统在出现故障后快速自动恢复，就必须要对继电保护系统进行重构，以更好的满足智能电网的运行要求。
二、继电保护重构的要求
2.1 完整的功能
对于继电保护系统进行重构的目的就是为了实现更完整的功能，因此，对于重构后的继电保护系统，应当具有原有继电保护系统所拥有的功能，同时还应当有超越原有保护系统的功能，在某些紧急的情况下，应当确保保护系统中的某些功能快速解除或者降价，以有效满足系统安全运行的最低指标。
2.2 快速重构
对于一次性的系统如果脱离继电保护，就会导致其无法运行，而这是也势必会导致电网出现大片故障，影响到人们的正常生活，因此，在进行继电保护系统重构的过程中应当保持快速、可靠，需要是多种继电保护需要进行重构，那就必须再维持其最低功能的情况下进行分布重构或者是同步进行重构处理，以确保重构能够在短时间内完成，最大限度的避免对电网运行产生的障碍。
2.3 重构经济、可靠
对于继电保护实行重构的目的是为了增加其功能，在重新选择组合设备的过程中，应当确保新组合的系统满足继电保护的可靠性指标要求，从而实现重构继电保护系统运行的可靠性。同时还应当最大限度的减少闲置资源占用，从而确保重构的经济性，更好的满足电网运行需求。
三、实证分析
根据上述继电保护系统重构的要求进行分析可知，对于继电保护系统重构模型的构建应当确保能够自行进行诊断及故障替换，确保具有完整的功能，并具备经济性、可靠性。继电保护系统重构模型主要包括协调决策层、状态检测及重构执行层、功能元件层，通过设置完整的元件功能，能够确保各个单元按照继电保护系统要求运行，从而实现运行效率的提高。以输电线路的电流差动保护举例分析，首先对电流差动保护系统进行分解处理，分为保护装置及信号通道。
如图1所示，L1、L2、L3两端均有保护装置，T1、T2、T3定义为信息通道，主要包括光缆、端机等相应的信息传输设备。此种继电保护系统的设置存在诸多漏洞，对于智能电网的适应性较差，需要进行重构处理。重构措施：在变电站设置相应的信息交换设备，形成T12、T13和T23，当期在检测过程中发现某一个保护通道失效时，立即启动信息交换命令，对于通过线路L1的保护信息转为通过T2和T3的健康通道进行传输，以确保故障能够快速恢复，并确保智能电网能够正常运行。通过重组，能够更好的发挥系统性能，从而确保继电保护系统运行更好的满足智能电网构建需求。
4.1 强化故障诊断功能
对于重构继电保护系统，其主要功能就是为了更好的服务于智能电网的运行，因此，重构以后的继电保护系统必须能够对系统运行过程中出现的异常状况或者是故障进行判断，同时还要确保能够判断隐性故障，以及时采取有效措施进行优化处理，从而促进智能电网的正常运行。因此，通过重构继电保护系统，能够在很大程度上减少其出现故障或异常，也避免了电网事故扩大，影响到整个电网运行，从而极大的提高了电网安全水平。
4.2 进一步完善系统功能
对继电保护系统进行重构的目的不仅要实现系统自动化诊断及维修，同时还是为了追求更加完善的系统功能，以更好的满足系统运行需求。但随着各种高新技术的发展和应用，对于智能电网运行的要求不断升高，对于继电保护系统的功能服务要求也越来越高，因此，对于继电保护系统的重构处理，应当进一步完善相关的系统功能，并确保这些功能再系统运行过程中能够真正的发挥作用，从而实现对智能电网的有效保护，最大限度的提升功能应用科学性、合理性。
4.3 智能控制中心的保护控制系统建设
智能控制中心是智能电网的核心环节，智能控制中心按照电网分层分区管理的原则建设，根据需要可分为国家级、区域级、省级、地市级，各级智能控制中心之间权责和功能不同，但互相协作，确保电网运行的安全可靠、灵活协调、优质高效、经济环保。智能控制中心是在现有的技术的基础上的再升级和结合，主要具有以下功能：可视化互操作平台、预测功能、交易与调度功能、快速安全稳定分析功能、智能保护整定、预警报警与事故处理、虚拟电厂、镜像备用等。智能控制中心开发建设新一代智能电网调度技术支持系统，实现运行信息全景化、数据传输网络化、安全评估动态化、调度决策精细化、运行控制自动化、机网协调最优化，按上述功能要求设置不同模块。广域保护控制系统属于智能电网调度技术支持系统的一部分。
智能应用支撑系统是智能电网调度技术支持系统的基础，提供电网模型、图形和数据等公共服务。以智能应用支撑系统为依托，建立大电网智能运行控制平台，通过在线实时分析实现对电网稳态情况下功率/频率、无功/电压的在线闭环控制，对电网在暂态/动态情况下实施在线闭环控制，从而形成具备自我感知、自我诊断、自我预防、自我愈合的大电网智能安全控制能力。如前所述，智能电网二次系统实现整合优化，数据库对海量数据的处理、分发在数据整合时需要深入研究。为满足不同系统功能关注不同时段、不同精度的数据的要求，对数据处理提供以下方案供以后数据整合研究时参考。
在智能控制中心的功能中，快速安全稳定分析功能、智能保护整定、预警报警与事故处理与智能电网的保护控制密切相关：a.快速安全稳定分析功能。应推动安全稳定分析的在线化和实时化。首先利用高性能量测和通信系统得到拓扑、潮流、频率、电压、设备实时模型等信息；然后进行状态估计和在线建模分析；最后判定当前系统的安全稳定性。b.智能保护整定。将在快速安全稳定分析、实时网络拓扑和参数、实时负荷特性的基础上计算出母线、线路、变压器保护和安全自动装置的定值。c.预警报警与事故处理。根据紧急程度，智能控制中心将做出相应的预警、报警和事故处理。
结束语
随着全球资源环境压力的不断增大、电力市场化进程的不断深入，以及分布式电源的接入，智能电网的研究与发展得到了广泛认同与关注。实行面向智能电网的继电保护系统重构已经成为进一步促进智能电网发展的重要途径。但同时也应当注意相关事项，确保重构后的继电保护系统功能更为齐全，而且能够自动检测故障，及时维修故障，从而提高智能电网的运行效率。
参考文献
[1] 傅家祥.智能电网时代继电保护技术发展趋势[J].机械与电子，2010.