廣域保護(hù)系統(tǒng)功能與可行結(jié)構(gòu)分析

劉婷

摘 要：廣域保護(hù)系統(tǒng)主要是針對(duì)電力系統(tǒng)廣域信息進(jìn)行收集和分析，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，從而能夠有效地保護(hù)多種系統(tǒng)不會(huì)受到擾動(dòng)。本文針對(duì)廣域保護(hù)系統(tǒng)功能以及可行結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析和介紹，希望能夠?qū)V義保護(hù)系統(tǒng)的進(jìn)一步推廣起到有效的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：廣域保護(hù)系統(tǒng)；功能；可行結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào)：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

現(xiàn)在電力市場(chǎng)需求的越來(lái)越快，再加上電力市場(chǎng)改革的深化以及輸電網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)建不斷增加的困難，導(dǎo)致電力系統(tǒng)已經(jīng)逐漸的達(dá)到運(yùn)行極限，因此電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障和擾動(dòng)的可能性也變得越來(lái)越大?，F(xiàn)在電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)方必須要充分的考慮如何使電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行得到保證，并且針對(duì)系統(tǒng)范圍的大擾動(dòng)進(jìn)行有效的平息。在這種背景下，廣域保護(hù)技術(shù)開(kāi)始逐漸的得到了應(yīng)用。

1廣域保護(hù)系統(tǒng)的主要功能

廣域保護(hù)就是保護(hù)廣域擾動(dòng)，立足于現(xiàn)象層面，可以將廣域擾動(dòng)劃分為以下幾種：電力系統(tǒng)連鎖故障、過(guò)負(fù)荷、電壓失穩(wěn)、功角失穩(wěn)等。立足于本質(zhì)原因來(lái)看，導(dǎo)致這種現(xiàn)象發(fā)生的主要原因是保護(hù)控制設(shè)備故障、局部或者整體出現(xiàn)需求大于供給的有功功率、被破壞的無(wú)功功率平衡、被破壞的有功功率平衡以及由于其他因素造成的不恰當(dāng)動(dòng)作等。在針對(duì)這些擾動(dòng)進(jìn)行處理的時(shí)候采取的措施就是特殊保護(hù)措施，傳統(tǒng)的特殊保護(hù)措施通常只會(huì)在嚴(yán)重?cái)_動(dòng)的情況下發(fā)生反應(yīng)，然后利用各種嚴(yán)格的措施恢復(fù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，但是卻具有非常大的代價(jià)。廣域保護(hù)則可以以及時(shí)和豐富的廣域信息為根據(jù)實(shí)時(shí)的判斷系統(tǒng)的狀態(tài)，并且可以以系統(tǒng)的需要為根據(jù)，采用多功能的系統(tǒng)保護(hù)針對(duì)系統(tǒng)擾動(dòng)進(jìn)行保護(hù)。廣域保護(hù)能夠?qū)⑤^小的系統(tǒng)擾動(dòng)檢測(cè)出來(lái)，同時(shí)還可以以具體情況為根據(jù)將實(shí)時(shí)控制策略形成，并且還可以保證多種控制措施動(dòng)作之間的協(xié)調(diào)性，所以在對(duì)電力系統(tǒng)的完整性和穩(wěn)定性進(jìn)行維持的時(shí)候具有非常好的效果。

2廣域保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析

2.1分散式廣域保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在電力系統(tǒng)各處的保護(hù)終端當(dāng)中針對(duì)數(shù)據(jù)的分析和決策過(guò)程進(jìn)行執(zhí)行的廣域保護(hù)系統(tǒng)就是所謂的分散式廣域保護(hù)系統(tǒng)。在不同的變電站當(dāng)中針對(duì)系統(tǒng)保護(hù)終端進(jìn)行放置，然后通過(guò)對(duì)環(huán)形通信網(wǎng)絡(luò)的利用連接各個(gè)系統(tǒng)保護(hù)終端，每個(gè)系統(tǒng)保護(hù)終端可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)針對(duì)其他系統(tǒng)保護(hù)終端數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取，因此其信息資源變得十分豐富。通過(guò)對(duì)相對(duì)簡(jiǎn)單的判據(jù)和算法的應(yīng)用，分散式廣域保護(hù)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)靈敏的、可靠的以及多功能的系統(tǒng)保護(hù)，比如變壓器抽頭調(diào)節(jié)閉鎖、自動(dòng)汽輪機(jī)投入、自動(dòng)負(fù)荷控制以及廣域電壓穩(wěn)定控制等。

因?yàn)闊o(wú)法排除通信系統(tǒng)失效的可能性，所以通信系統(tǒng)與各個(gè)系統(tǒng)終端之間應(yīng)該具有相對(duì)獨(dú)立的特點(diǎn)，這樣系統(tǒng)終端才能夠?qū)νㄐ畔到y(tǒng)的故障進(jìn)行檢測(cè)，就算部分或者全部的通信系統(tǒng)已經(jīng)失效，保護(hù)終端仍然可以通過(guò)對(duì)本地準(zhǔn)則以及本機(jī)數(shù)據(jù)的利用采取有效的保護(hù)措施。在分散式的廣域保護(hù)系統(tǒng)當(dāng)中，就算是其中的一個(gè)保護(hù)終端無(wú)法發(fā)揮作用，而鄰近的系統(tǒng)保護(hù)終端則會(huì)作為失效保護(hù)終端的后備發(fā)生作用。這樣分散式廣域保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)就能夠有效的將很多問(wèn)題解決掉，但是系統(tǒng)保護(hù)終端只能獲取比較有效的信息，而且具有有限的決策能力以及分析能力，所以無(wú)法實(shí)現(xiàn)最佳的全局控制。

2.2集中式廣域保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

集中式廣域保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以采集整個(gè)電力系統(tǒng)當(dāng)中的數(shù)據(jù)，并且在控制中心針對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行集中分析，同時(shí)發(fā)出控制決策，然后向系統(tǒng)保護(hù)終端發(fā)送控制命令，從而進(jìn)行有效的控制。因?yàn)榧惺綇V域保護(hù)系統(tǒng)是立足于整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行分析和決策，所以可以保證最佳全局控制的實(shí)現(xiàn)，并且能夠?qū)V域保護(hù)的優(yōu)勢(shì)充分的體現(xiàn)出來(lái)。相對(duì)于分散式廣域保護(hù)系統(tǒng)而言，集中式廣域保護(hù)系統(tǒng)具有較大的優(yōu)勢(shì)，因此未來(lái)廣域保護(hù)系統(tǒng)發(fā)展的主要方向就是集中式廣域保護(hù)系統(tǒng)。

立足于結(jié)構(gòu)層面，我們可以發(fā)現(xiàn)，有以下幾個(gè)子系統(tǒng)包含在集中式廣域保護(hù)系統(tǒng)當(dāng)中；

①數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：其中主要包括繼電器信號(hào)、發(fā)電機(jī)投切狀態(tài)、開(kāi)關(guān)位置、頻率、相位、電壓幅值以及電流幅值等。

②在線數(shù)據(jù)決策和分析系統(tǒng)等：在將大量的數(shù)據(jù)收集到之后，廣域保護(hù)系統(tǒng)只有在經(jīng)過(guò)相應(yīng)的處理之后，才可以將包括系統(tǒng)的潮流分布包括在內(nèi)的需要的系統(tǒng)參數(shù)得出來(lái)。將不正常的數(shù)據(jù)從大量的數(shù)據(jù)當(dāng)中過(guò)濾掉，同時(shí)還要將電力系統(tǒng)的狀態(tài)正確的估計(jì)出來(lái)，最終針對(duì)是否處于不安全狀態(tài)的系統(tǒng)進(jìn)行判定，這是進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的主要難點(diǎn)。隨后就需要立足于電力系統(tǒng)不安全狀態(tài)的誘導(dǎo)因素或者安全狀態(tài)，將廣域擾動(dòng)的種類快速的識(shí)別出來(lái)。

③執(zhí)行系統(tǒng)：控制措施的實(shí)施者就是執(zhí)行系統(tǒng)，執(zhí)行系統(tǒng)可以將從控制中心發(fā)出來(lái)的命令接收到，并且有效的執(zhí)行相應(yīng)的控制措施。

④通信系統(tǒng)：通信系統(tǒng)的主要作用就是上傳和控制采集數(shù)據(jù)的命令，或者下傳系統(tǒng)保護(hù)終端整定值。在集中式廣域保護(hù)系統(tǒng)當(dāng)中通信系統(tǒng)具有十分重要的作用，其實(shí)時(shí)性和可靠性關(guān)系到整個(gè)廣域保護(hù)系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)與否。

2.3三層式廣域保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

可以采用分層的方式針對(duì)集中式廣域保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行處理，使之變成三層結(jié)構(gòu)，這就是所謂的三層式廣域保護(hù)系統(tǒng)。三層式廣域保護(hù)系統(tǒng)當(dāng)中的本地保護(hù)中心共同配合起來(lái)能夠保證系統(tǒng)保護(hù)方案的實(shí)現(xiàn)，其上層的系統(tǒng)保護(hù)中心能夠有效地協(xié)調(diào)各本地保護(hù)中心，從而保證系統(tǒng)安全防御的實(shí)現(xiàn)。三層式廣域保護(hù)系統(tǒng)能夠分散在各個(gè)本地中心當(dāng)中從而針對(duì)大量的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并且在各個(gè)有限區(qū)域之內(nèi)限制大量原始數(shù)據(jù)的傳輸。三層式廣域保護(hù)系統(tǒng)當(dāng)中的本地保護(hù)中心還可以對(duì)數(shù)據(jù)集中器當(dāng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行直接的訪問(wèn)，這樣就能夠?qū)⒄麄€(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為很好的掌握住。

結(jié)語(yǔ)

作為一門新興的技術(shù)，廣域保護(hù)系統(tǒng)同時(shí)還是計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)發(fā)展以及電力系統(tǒng)控制復(fù)雜化的必然產(chǎn)物。作為一種有效的控制手段，廣義保護(hù)系統(tǒng)能夠?qū)?qiáng)有力地保障提供給電力系統(tǒng)，使電力系統(tǒng)能夠在日益復(fù)雜的情況下還能夠保證穩(wěn)定、安全以及經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。在本文當(dāng)中針對(duì)廣域保護(hù)系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了介紹，并且突出了其自身的優(yōu)點(diǎn)。由于具備強(qiáng)大的功能，集中式廣域保護(hù)系統(tǒng)未來(lái)必然會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用。

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