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近幾十年來我國的電網運行存在幾個突出特點:一是發電裝機中以燃煤火電機組為主,發電導致的環境污染問題日益突出;二是能源中心與負荷中心逆向分布;三是配電模式還是以單電源模式為主,電能消費依舊是由電力部門主導。智能化電網的建設,將在電力系統的發、輸、配等環節進行改革,逐步降低一次化石能源在發電系統的占比,積極發展風能、太陽能等綠色能源;同時通過建設超/特高壓輸電網絡,實現電力資源的優化配置;積極推廣多電源配電模式,強化電網的服務職能。為適應智能化電網建設的需要,要利用微機繼電保護測試儀將電網的繼電保護構建的更加合理可靠,研究適應智能化電網改革需要的繼電保護方法。
1我國智能化電網建設現狀
自從提出電網的智能化改革以來,我國的電網智能化取得了許多成就,特別是在超/特高壓電網的建設及投運、新能源(例如風能)電力的并網運行以及智能化的配用電方面進行了一系列深遠而有意義改革。但是,隨著改革的進一步推進,電網的智能化也面臨著不少的困難和問題,其中主要體現在以下幾方面。
(1)長距離電力輸送系統對電力的安全運行形成挑戰。我國的能源集中地主要是在西部、北部等經濟不發達地區,而經濟發達的東部及南部沿海地區能源明顯不足,這就在客觀上決定了我國必須要建設大量的交直流混合、超/特高壓的輸電網絡。長距離、交直流混合以及超/特高壓輸電網絡成為我國電力輸送的一大特點,而實踐證明,這種大型、互聯的電力系統容易激生由于局部擾動而導致全線故障的隱患,同時,直流輸電會對交直流線路的控制能力以及繼電保護造成不同程度的影響,給電力系統的長期安全運行形成嚴峻挑戰。
(2)新能源電力并網給電網穩定運行帶來挑戰。近幾年,我國加大了新能源電力并網運行的速度,僅就2011年,新能源全年總發電量超過了900億kW/h,大量的新能源電力通過規模化接入電網作為主要的利用方式。而新能源電力具有幾個明顯的特點,即:間歇性、隨機性以及可調度差,這就給電力系統的控制增加了難度,同時,新能源電力系統本身采用的逆變設備等會產生諧波分量以及直流分量,不但會影響原有電能的質量,而且可能會導致電力系統繼電保護裝置的誤動作,嚴重影響電網的穩定、安全運行。
(3)電網和用戶有效互動不足,配電網保護及控制技術還不能滿足智能化的需求。我國傳統的配電模式是單向的電力供應用戶消費,在智能化電網中,要求提升供電質量的同時還需要提高電力資源的運行效率,這就需要將單向的消費模式轉變為雙向互動模式,電網和用戶一起積極采取措施“削峰平谷”,例如鼓勵居民使用節能電器,減少電能使用;鼓勵工廠錯峰生產,提升電力使用效率。隨著大量分布式電源接入,智能化電網將具有用戶反向送電能力,而現有的配電網保護及控制系統還不能滿足這一需求。
