电气设备保护控制分析

在气象冲击、电网扰动、设备缺陷等风险因素的影响下，以三道防线为主的传统电网的安全防御系统已逐渐演变为多维度的安全风险防控体系。未来电网安全风险防御体系将在不同的时间尺度上对设备级与系统级层面，实施静态、动态、暂态等各种保护措施以达到稳定控制的目的。在这一系列的措施之中，让保护与控制系统变得“主动”、“智能”和“协调”则是重中之重，也是未来继电保护技术新的发展趋势。

1构建主动保护与控制的技术支撑

1.1主动感知与预测技术相结合

关注和感知各种不确定性因素下的状态变化特性是主动保护与控制需要考虑的关键因素。电网网架结构改变、元件切除或投入等带来的扰动、外部灾害等诸多因素会引起何种状态变化，其特性是什么，是需要考虑的问题所在。传感器技术、数据采集与通信以及设备故障预测技术是主动感知与预测技术的重要组成部分。

1.2安全域建模与动态辨识技术相结合

设备安全域与动态安全裕度建模技术。做好“三法”的研究工作：寻找输变电设备安全域表征方法，采用特征量量化分析方法，分析输变电设备电-磁-热-力等物理因素，对其进行建模，探讨输变电设备安全域演变规律及预测其发展趋势。安全域动态辨识与跟踪技术在复杂条件下的应用。快速分析计算技术的特点是多源、异质、广域、信息量大，以此为契机，依托高科技可实现模型的快速辨识与跟踪。

1.3主动保护与协同控制技术相结合

主动保护可以通过预测故障，主动采取控制措施，以降低故障发生的概率。但针对有些无法预测的故障或者是己发生的故障，主动保护可以依靠设备本体安全承载能力与系统安全承载能力之间的关系，自动识别，通过主动调节来阻断故障蔓延或缩小故障影响范围。有效阻断故障蔓延的可行性措施是在己知设备安全承载能力基础上，采用协同控制手段。随着科技的发展，很多电子设备投入到电力系统的安全防御体系中，为其实施广域协同控制提供了硬件保证。

2主动保护与控制的可操作性分析

输变电设备状态监测技术的快速发展为其提供了技术保证：在线监测技术可以为输变电设备运行提供参量。涉及到电、磁、热、声、光、力、化学等多种类型的参量，为评定输变电设备的电气、机械性能提供了准确数据。目前有较全面的监测方式的设备涉及到变压器、断路器、气体绝缘金属封闭开关设备(UIS)、电缆等主要一次电力设备；对继电保护测量回路、通信网络等二次设备的在线监测技术也随着变电站向智能化方向的发展也得到快速发展。现代电力系统存在的供电冗余性与调控灵活性为其提供了改革的必要性：输变电设备内部状态感知是通过状态评价与故障诊断技术而得知的。输变电设备的状态评价及故障诊断随着处理非线性问题的神经网络、适应于小样本条件的支持矢量机、针对不确定性问题的模糊理论方法、可描述系统动态行为的Petri网等在内的各类智能算法与计算机技术的发展也在不断得到提升。这种发展性的进步可以主动感知输变电设备的内部状态。电力系统高级预测技术为其发展提供了可能性：输变电设备外部环境变化趋势预测得益于精细化气象预报。以生产、运行为主的电网在能源互联技术蓬勃发展的催生下，其规模在日益扩大，而它在各个阶段对气象信息的需求也在随之增加。精细化气象预报已经成为电力、气象两个领域的相互连接的重要纽带。随着数值预报、降尺度、滚动更新订正等气象技术和计算机技术的不断发展，气象预报服务由传统的面向公众逐步过渡到面向电网行业，现有地面气象观测网也在随之不断完善。

3电力系统的冗余性提供了空间保障

输变电设备存在供电冗余性：电力设备具有一定的过载耐受能力是因为在输变电设备投运前的设计阶段，大多充分考虑了极端运行环境等影响。因而大部分电力设备供电能力都有着一定裕度的预留。例如，70℃是中国架空输电线路设计出的额定载流对应的容许温度，而实际上，可容许的载流能力可能在不同运行环境里远超其设计载流能力。输电网络存在冗余性，具有调控灵活性：中国电网网架结构得到很大增强得益于多年持续的电网建设。在元件故障风险高时，若短时退出则不会影响用户供电的可靠性。大规模电力电子装备应用于电力系统在很大程度上与直流输电、灵活交流输电装备的应用有关。执行主动保护与控制任务的有效性是与电力电子器件开关速度快、控制能力强分不开的。因此投入大容量的备用电源、调峰调频电厂、分布式微电网，极大程度的提高了紧急状态下的供电冗余性和调控裕度。

4结语

设备种类数量繁多、运营环境多变、网架结构复杂是现代电力系统所具有的特点。若无正确应对意外扰动的措施，有可能导致事故扩散，进而蔓延到全系统造成一系列重大损失。因而主动保护既需要关注预测故障，同时也需要关注预测设备本体的安全裕度。未来的电气设备主动保护与控制策略可操作性得益于快速发展在线监测技术、通信技术、人工智能技术、保护与控制协调技术的发展。