廣域繼電保護(hù)及其故障元件判別問題分析

余曉嬌

摘 要：近年來，電能應(yīng)用越來越廣泛、電網(wǎng)發(fā)展速度越來越快、電網(wǎng)運(yùn)行越來越復(fù)雜多樣，作為電網(wǎng)系統(tǒng)安全保護(hù)的首道防線，繼電保護(hù)裝置已經(jīng)越來越發(fā)揮著重要的作用。與傳統(tǒng)的繼電保護(hù)對比，廣域繼電保護(hù)具有非常明顯的優(yōu)勢，因而也更適宜電力行業(yè)發(fā)展的實(shí)際需要。文章分析了傳統(tǒng)繼電保護(hù)存在的一些問題和實(shí)現(xiàn)廣域繼電保護(hù)的主要方式，系統(tǒng)地闡述了廣域繼電保護(hù)的故障元件判別，對電力企業(yè)和電力工作人員探索、推廣和應(yīng)用廣域繼電保護(hù)具有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：廣域繼電保護(hù)；故障元件；判別分析

中圖分類號：TM774 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）26-0070-02

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展不斷提速和科技水平日益增強(qiáng)，電力企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營規(guī)模和效益也得到了顯著的提升。但是長期以來，很多地方都曾經(jīng)出現(xiàn)過大面積的停電現(xiàn)象，繼電保護(hù)裝置作用未能很好的發(fā)揮是主要的原因。而且由于傳統(tǒng)的繼電保護(hù)沒有很高的靈敏性，保護(hù)定值不穩(wěn)定，存在安全隱患，特別是隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及應(yīng)用，廣域繼電保護(hù)逐漸被運(yùn)用到了電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行中，而且分析研究故障元件的判別原理也日益被提上了重要日程。本文就廣域繼電保護(hù)及其故障元件的判別談些粗淺的想法。

1 傳統(tǒng)繼電保護(hù)的不足

1.1 保護(hù)定值不穩(wěn)定

在近年來科技水平日新月異和電力行業(yè)持續(xù)發(fā)展的背景下，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的運(yùn)行也出現(xiàn)了多樣性和復(fù)雜性的實(shí)際情況。雖然現(xiàn)代化科技手段應(yīng)用到電網(wǎng)運(yùn)行當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)了電力發(fā)展的時(shí)代性和科學(xué)化，但是同時(shí)也使繼電保護(hù)裝置面臨著復(fù)雜多變的客觀環(huán)境，而且對一些關(guān)鍵性技術(shù)環(huán)節(jié)的改進(jìn)增加了新的難度。傳統(tǒng)的繼電保護(hù)受電網(wǎng)系統(tǒng)現(xiàn)代化發(fā)展趨勢影響，后備保護(hù)定值一般不穩(wěn)定，對電網(wǎng)設(shè)備的現(xiàn)場檢測和定值配合形式的選用方面就增加了困難，因而在繼電保護(hù)裝置的利用方面已經(jīng)越來越被簡化，而且很多地方已經(jīng)被廣域繼電保護(hù)所替代。

1.2 延長保護(hù)性能

一般傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置，由于呈多級階梯性，因而在保護(hù)性能的配合上都具有延長時(shí)間的現(xiàn)象，非常容易出現(xiàn)后備保護(hù)增加時(shí)限的情況，使電網(wǎng)系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行受到一定程度的影響，無法有效發(fā)揮繼電保護(hù)的作用。

1.3 適應(yīng)能力不強(qiáng)

由于傳統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的整定值配合一般都具有很大的局限性，如果電網(wǎng)系統(tǒng)隨著科技水平的提高和社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，而不斷改善變電設(shè)備的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)或者電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行模式，特別是變化比較大的情況下，即便電網(wǎng)系統(tǒng)正常運(yùn)行，傳統(tǒng)的繼電保護(hù)也會由于信息的不對稱而出現(xiàn)不適應(yīng)性，形成繼電保護(hù)的誤動作，不能充分發(fā)揮保護(hù)作用，或者延長保護(hù)時(shí)間，出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象，造成安全用電事故，制約電力系統(tǒng)的安全、可靠、平穩(wěn)運(yùn)行。

1.4 存在誤動作風(fēng)險(xiǎn)

很多電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行失常或者出現(xiàn)安全生產(chǎn)事故，一般都是繼電保護(hù)不力發(fā)生誤動作情況所造成的。特別是傳統(tǒng)繼電保護(hù)，由于受到電網(wǎng)結(jié)構(gòu)變化的影響非常明顯，不能系統(tǒng)分析把握電力運(yùn)行的全部信息資源，自身對整定信息改變又存在一定的不適應(yīng)性，無法有效地判別和整定電力事故發(fā)生的原因和適應(yīng)電力系統(tǒng)的運(yùn)行變化，一旦在運(yùn)行使用的時(shí)候超過自身承載負(fù)荷，就很容易出現(xiàn)誤動作的問題，造成保護(hù)設(shè)施自動跳閘，出現(xiàn)大面積停電，從而影響電網(wǎng)的正常運(yùn)行，出現(xiàn)用電事故。

2 實(shí)現(xiàn)廣域繼電保護(hù)的基本形式

基于以上原因，傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置已不太適應(yīng)電力行業(yè)發(fā)展的實(shí)際需要，特別是電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和科技手段的逐步應(yīng)用，不能科學(xué)地實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)功能。所以很多電力企業(yè)，尤其是一些科研機(jī)構(gòu)，都在研究推廣廣域繼電保護(hù)設(shè)備，有效地解決后備保護(hù)不足的問題。目前，實(shí)現(xiàn)廣域繼電保護(hù)的基本形式，主要包括OAS和FEI兩種辦法。

2.1 OAS形式

就是根據(jù)在線的自適應(yīng)性進(jìn)行整定借以發(fā)揮繼電保護(hù)的作用。采用這種形式，主要是考慮到廣域繼電保護(hù)裝置的配合性，發(fā)生用電故障以后能夠及時(shí)地識別擾動區(qū)間和搜索判定斷電的最小集，而且對發(fā)生短路的區(qū)域進(jìn)行迅速測算，以改善繼電保護(hù)裝置反映能力和靈敏性，特別是在電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)候，OAS可以參照事故觸發(fā)的情形，對電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全程跟蹤分析判別，從而準(zhǔn)確地測算出廣域繼電設(shè)備保護(hù)的整定值，及時(shí)在線處理，避免用電事故的發(fā)生。

2.2 FEI形式

分析判別故障元件性能，實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)系統(tǒng)的繼電保護(hù)功能。采用這種形式可以有效地縮短整定值測算的時(shí)間，單純運(yùn)用繼電保護(hù)設(shè)備的邏輯配合性能和工作時(shí)序，能夠發(fā)揮廣域后備保護(hù)的作用，防止保護(hù)作用的延時(shí)和用電負(fù)荷變化帶來的不利影響，即使電網(wǎng)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，也能夠及時(shí)判定故障元件的準(zhǔn)確定位，而且能夠及時(shí)采取有效的措施進(jìn)行處理。

3 判別故障元件的措施

3.1 通過故障電壓的分布形式來判別元件故障

一般情況下，判別單個(gè)元件的故障，應(yīng)當(dāng)采取的措施包括縱聯(lián)距離、方向和電流差動等形式。但是在判別復(fù)雜多變的電網(wǎng)元件故障中，縱聯(lián)距離和縱聯(lián)方向不是非常的適合，而且采取電流差動的辦法在廣域繼電保護(hù)中也不能有效地利用。然而采用故障電壓的發(fā)布對元件的故障進(jìn)行分析判別，就能夠有效地彌補(bǔ)這兩種辦法的不足。這種方法主要是利用一側(cè)的線路電壓以及出現(xiàn)問題的電流分量計(jì)算出來的取值，來分析估算另一側(cè)線路的故障電壓情況，如果計(jì)算和估算的線路兩側(cè)的故障電壓分量一致，就可以判別出繼電保護(hù)裝置的外部發(fā)生了元件故障問題，如果數(shù)值不一致，就說明是內(nèi)部出現(xiàn)了元件故障問題。或者是采取單相繼電測試儀進(jìn)行測試，如圖1所示。運(yùn)用這種判別辦法，即使面對電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行過程中非常復(fù)雜多變的故障轉(zhuǎn)移以及高阻接地等情況，或者出現(xiàn)震蕩的現(xiàn)象二次發(fā)生線路故障的情況，都能夠非常及時(shí)地判斷出來故障的準(zhǔn)確定位，為專業(yè)技術(shù)人員全面、準(zhǔn)確、科學(xué)、合理地校正廣域繼電保護(hù)裝置提供了便利條件。

3.2 通過阻抗電壓電流的綜合能力來判別元件故障

廣域繼電保護(hù)裝置的電流差動受到電容的影響非常明顯，而且波動非常大，因而也就造成了其靈敏性在一定程度上的降低，產(chǎn)生上述問題的原因，一般是繼電保護(hù)設(shè)備的運(yùn)行在區(qū)域差動的架構(gòu)范疇，利用的形式和通過的線路數(shù)量具有一定的差異性，非常容易改變所分布的電容和產(chǎn)生的電流，一定程度上會影響廣域繼電保護(hù)較為靈敏的反映能力。所以，通過阻抗電壓和電流的綜合能力分析評判故障的繼電保護(hù)元件，因?yàn)槠渥陨磔^高的靈敏性，可以非常有效地彌補(bǔ)電流差動造成的不良影響，解決元件故障判別問題。

3.3 通過融合信息的手段來判別元件故障

這種方法目前在具有有限性特征的廣域繼電保護(hù)中應(yīng)用的非常普遍，特別是在一些智能電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的效果非常好，應(yīng)用流程如圖2所示。主要是采用融合信息的技術(shù)手段對故障發(fā)生的概率進(jìn)行分析判斷，建立故障的順序編號，這樣不但可以提高故障元件問題檢索效率，節(jié)省故障排查時(shí)間，而且可以降低計(jì)算過程，避免對繼電保護(hù)作出錯(cuò)誤的判斷，提升錯(cuò)誤信息的容納能力。

4 結(jié) 語

隨著電能需求的逐漸提高，電力行業(yè)的發(fā)展也將越來越快，電網(wǎng)的安全運(yùn)行也將日益被社會各界和電力企業(yè)所重視，而繼電保護(hù)目前在電網(wǎng)系統(tǒng)的科學(xué)、平穩(wěn)運(yùn)行中正越來越發(fā)揮了重要的支撐作用。本文分析了傳統(tǒng)繼電保護(hù)裝置存在的局限性，闡述了實(shí)現(xiàn)廣域繼電保護(hù)的基本形式和判別元件故障的主要措施，對進(jìn)一步推廣應(yīng)用廣域繼電保護(hù)設(shè)備，科學(xué)、準(zhǔn)確地分析判斷元件故障的實(shí)際情況，確保電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，促進(jìn)電力行業(yè)健康協(xié)調(diào)快速發(fā)展具有一定的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李振興，尹項(xiàng)根，張哲，等.分區(qū)域廣域繼電保護(hù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與故障識別[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2011，（28）.

[2] 李琪，趙雯莉，任凱.廣域繼電保護(hù)及其故障元件判別分析[J].自動化應(yīng)用，2013，（11）.

[3] 許小軍.廣域繼電保護(hù)及其故障元件判別問題分析[J].三角洲，2014，（5）.

[4] 郭飛飛.廣域繼電保護(hù)及其故障元件判別問題的探討[J].科技與企業(yè)，2013，（21）.

[5] 寧威.廣域繼電保護(hù)及其故障元件判別問題的分析[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2013，（28）.