王圣亚

摘 要：科技的发展带动了智能电网的产生、发展与应用，也对电力系统保护提出了新的要求。本文从智能电网的特点出发，依据现阶段的制造技术分析了现有的电力系统保护技术，并对一些典型的新技术进行分析，为当今电力技术的发展和进步提供了说明。

关键词：智能电网；光纤传感；北斗导航

中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）23-0165-02

1 引言

在传统电网的基础上，利用最优的控制方法和精密的仪器设备，借助各种传感器进行检测，将得到的数据通过集成高速双向的通信网络传递给智能决策系统，以保证电网能够安全、经济、绿色运行，这就是智能电网[1-2]。和传统电网相比，智能电网具有较高的智能性和综合性，且随着技术水平的提高，智能电网朝着智能化、一体化的方向发展。

完整的电力系统由四部分组成：发电、输电、配电以及用电[3]。在这个过程中，电力系统将自然界其他形式的能量通过发电机转化为电能，并且将电能通过电网运输科学地分配给用户[4]。同时，还需要相关的保护技术对系统进行监测，并根据得到的数据进一步调节，以保证用户可以安全用电。其中熔断器是继电保护技术中最先使用的保护设备，在此基础上又发展出了电磁继电式和电子式静态继电保护装置。

不同的电网环境给电力保护系统也带来了不同的发展要求，现阶段，智能电网已经得到了广泛发展，风力和太阳能等发电方式的发展也促进了智能电网的进步和优化。而电力网络与市场紧密结合，对电能量和质量的需求都不断提高，也对电力保护系统提出了更高的要求[5]。传统的电磁继电式保护和电子式静态繼电保护装置已经不能满足需求，基于此，本文提出了一些电力保护新技术，并对各项技术进行简单的研究与探讨。

2 电力保护技术新技术探讨

2.1 分布式电源

分布式电源的应用主要是针对太阳能发电以及风力发电等清洁能源发电方式而提出的电力系统保护技术。对比其他电网发电模式，分布式电源发电规模小，且距离用户更近，既可以直接输向供电端，也可以根据需要将电能输送至电网。相较于传统发电模式，分布式电源发电更加经济、环保，可靠。分布式发电往往采用就近输送电能的方式，避免了因为远距离输电线带来的电磁损失，同时减少了高压输电线的架设，降低了输电成本。除此之外，因为分布式电源采用清洁能源发电方式，所以在减少污染，保护环境方面起到了重要的作用。

然而，我国目前并未在分布式电源方面投入太多的研究精力，且大量研究都集中在研究电源、发电本身，而对电力系统规划的研究并没有太深入，针对分布式电源的监测、运行等方面大多也只能利用定性反分析的方法，无法对得出的结论进行定量分析。因此分布式电源电力保护系统还需进一步加快发展。

2.2 光纤传感技术

因光纤既可以测量信号，又可进行传感，且光纤传感不易受电磁信号的干扰，具有扛辐射性能，及绝缘、耐腐蚀和耐高温等特性，因此利用光纤传感技术可以保护电力系统不受上述内容的危害。与传统传感技术比较，光纤传感技术具有材料安全、测量精确，响应速度快、抗干扰能力强及寿命长、易于组网的特点。

3 电力系统维护相关技术

3.1 分布式光纤传感

智能电网能够安全运行，很大程度上依赖于监测数据的及时性和可靠性，这个过程主要依靠精密的传感器和传感技术、计算机技术以及电力电子技术等方面，通过实时在线监测将各种数据传输并进行分析诊断，实现整个系统状态的实时监测。例如电力系统中的变压器，如果其内的绕组发生细微的形变，并不能很方便直观地发现，当形变发生到一定程度时会引起短路事故并且可能会造成严重的损失。针对这种隐患，对变压器机械性变状态的监测极为重要，以便在未造成损失的情况下能够及时发现故障进行修复，有效避免重大事故的发生。

变压器设备在整个电力系统中发挥着重要的作用，其工作状态是否正常对电网的运行有很大的影响。在设计变压器时，它的各个部件尤其是绕组部分要满足较高的机械强度、耐热强度和绝缘强度参数，还要设计最大电压和短路电流参数，这是因为变压器的工作环境通常伴随着强的机械负荷、电压以及电磁场，并且还会产生大量的热。但是在变压器运行的过程中也会逐渐出现某些偏差：油纸的绝缘性能会逐渐下降，绕组承受点动力的能力也会逐渐减弱，电力系统的短路电容会增加，变压器如果承受短路冲击会使绕组发生机械形变，铁心未压紧产生松动及硅钢片的重力作用都会使得铁心发生机械形变。

针对以上这些问题，使用分布式光纤传感能够实时灵敏地测量变压器是否发生机械形变以及发生机械形变的具体位置，并将数据通过光纤进行传输。和其他的传输方式相比，光纤传输的抗干扰能力较强，不受电磁干扰，绝缘性能优良，能够保证整个电器系统安全可靠地运行。

3.2 集成通信技术

智能电网主要依靠通信系统完成各个设备信息的收集工作，在电力公司和电力用户之间信息的相互交换是十分可靠的，基于此，各个电力系统之间的通信设施必须是开放式的，且相互开放的两个电力系统之间的信息应该可以双传递。在信息高度开放的前提下，如何保证电力系统之间的信息不外漏就成了一个非常重要的探索方向。现阶段，各个通信系统之间多采用光纤、扩频、电缆以及电力线载波等通信方式，虽然可以基本实现电力系统之间的相互通信，但可移植性差，且保密方式单一，因此，这就需要根据不同的应用环境，将各种通信方式进行融合，形成一个个的集成通信技术。

3.3 北斗导航通信

传统的通信方式一般使用光纤传输，光纤通信具有传输速度快、安全可靠等优点，但是同时也存在铺设成本和后期维护成本高、容易遭受自然灾害损坏的缺点。相比来说，通信卫星的通信方式传输速度更高、建设成本低、搭建方便、传输距离远，但是租用的费用较高，而且安全性不如光纤传输。

北斗导航卫星系统是我国自主研发并建设的卫星系统，包括三部分：北斗卫星的空间站部分、地面端的地面控制中心以及卫星用户。该卫星系统能够实现迅速定位、远距离通信、双向传输以及精密授时，并且运营维护简单方便，应用在通信方面能够大大节省成本，而且因为这是中国自主研发的卫星系统，可避免通信数据被其他国家掌握，其安全性能够得到有效保障。随着技术的不断发展，北斗导航卫星系统越来越成熟，逐渐应用到生产生活中的各个领域，在电力系统中可以考虑将北斗通信卫星作为应急通信的一种方式，和传统的通信方式相结合，提高系统的可靠性。

4 结语

科学的不断发展为电力市场打开了新的发展方向，通过吸收各个领域的先进技术，智能电网可适于家庭和工业等各个领域的应用，符合国家对能源的发展需求，也与国家提出的绿色发展和可持续发展战略相适应。电力系统保护作为智能电网中的一个非常重要的方面，未来会有更多的新技术涌现，比如分布式光纤传感技术保护电力系统通信安全，集成通信技术保证电力系统的有效性，以及借助于北斗卫星导航可提高电力系统的准确性等，在未来的发展中，还会有越来越多的先进技术被应用到电力系统保护中来。

参考文献

[1]徐妍.智能电网环境下电力系统保护新技术的研究与探讨[D].东南大学，2015.

[2]李筱茹，孙永鑫.智能电网环境下电力系统保护新技术的研究与探讨[J].山东工业技术，2018，（8）：158.

[3]颜伟，文旭，余娟，等.智能电网环境下电力市场面临的机遇与挑战[J].中国科技信息，2012，（24）：224-230.

[4]费智.电力市场发展环境下的智能电网建设对策分析[J].低碳世界，2017，（34）：80-81.

[5]李兴源，魏巍，王渝红，等.坚强智能电网发展技术的研究[J].电力系统保护与控制，2009，（17）：1-7.