淺談電力系統(tǒng)繼電保護中廣域信息的應用

錢文萍

（湖南芷江蟒塘溪水利水電開發(fā)有限責任公司 湖南懷化 419100）

淺談電力系統(tǒng)繼電保護中廣域信息的應用

錢文萍

（湖南芷江蟒塘溪水利水電開發(fā)有限責任公司 湖南懷化 419100）

本文針對廣域信息在電力系統(tǒng)繼電保護中的應用進行詳細的分析，研討了該技術(shù)的應用現(xiàn)狀和構(gòu)成要素，闡述了該應用的策略和技術(shù)要點。作為一項新興技術(shù)，希望通過此次研討，能夠為發(fā)展我國電力事業(yè)提供可參考的意見和建議。

電力系統(tǒng)；繼電保護；廣域信息

隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，電力需求在不斷攀升，這也使我國電力系統(tǒng)的規(guī)模不斷擴大，其運行和控制也將越加復雜。隨之而來的是在運行過程中，不斷出現(xiàn)的各種問題影響著電力事業(yè)的安全穩(wěn)定發(fā)展。因此，為了保證電網(wǎng)系統(tǒng)持續(xù)正常的運行，就需要有效的繼電保護系統(tǒng)對其進行科學合理的控制與監(jiān)測。傳統(tǒng)的技術(shù)手段儼然已經(jīng)滿足不了實際的需求，所以廣域信息在繼電保護中的應用也就成了大勢所趨、理所應當。

1 廣域信息繼電保護系統(tǒng)的現(xiàn)狀

依靠現(xiàn)代化信息網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展，通過實現(xiàn)在廣域范圍的電氣信息中完成故障切除，提高了工作的效率和準確性，這就是電力系統(tǒng)中廣域信息的繼電保護。在應用這種方式時，需對故障切除的可行性和安全性做充分的研究分析，要周全考慮切除故障系統(tǒng)的問題是否會影響到其他系統(tǒng)的運行，一定要力保整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。在繼電保護系統(tǒng)的研究中，廣域繼電保護的原理已經(jīng)被提出并應用了。這是一種采用分布式結(jié)構(gòu)原理的系統(tǒng)，它實現(xiàn)了從傳統(tǒng)獨立的元件擴展至相鄰區(qū)域中，并利用了GPS完成了時間與信號的一致性?；谶@個原理，系統(tǒng)中的電流數(shù)據(jù)實現(xiàn)了自動上傳至中央設備，再結(jié)合運用電流差動計算方法，直接從中央設備將跳閘信號發(fā)送到終端設備中，進而實現(xiàn)了多點差動保護，且延遲了后備保護用時。

2 廣域信息繼電保護系統(tǒng)的架構(gòu)與策略

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

廣域后備保護的結(jié)構(gòu)方式存在著很多差異，包括系統(tǒng)的保護功能、系統(tǒng)的可靠性與動作行為性等。在廣域繼電保護中，分為集中式變電站、區(qū)域集中式和實際分布式三種結(jié)構(gòu)[1]。

不同于其他，在廣域信息繼電保護系統(tǒng)中，它的每一個保護IED——智能電子設備的行為分別都是自由的，也具有對立的功能，而且不必選擇中心站。

變電站的集中式是指在每一個變電站中只可以選擇一套智能電子設備。采集所有智能電子設備在這一變電站中出現(xiàn)的信號，就形成了一套負責該變電站的所有狀態(tài)量與模擬量的智能電子設備，然后再根據(jù)廣域繼電保護的算法進行保護性控制并生成相關(guān)的保護策略等[2]。以上這種結(jié)構(gòu)可以最大程度地控制硬件成本，使系統(tǒng)的連接簡單化，在保證不影響傳統(tǒng)保護的前提下，又實現(xiàn)了后續(xù)一些附加性功能，有效實現(xiàn)了獨立化運行。

為確保其他相關(guān)系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，需要與該變電站配置同樣的智能電子設備，一旦檢測到設備故障，就要切換到備用智能電子設備上。為了提高保護系統(tǒng)的速率、精確度及可靠性，在進行傳輸采樣過程中可以使用電子式的過程總線與互感器。

2.2 系統(tǒng)策略

如果系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中沒有裝設合理的中心站，那么可以在每一個變電站中設計安裝一臺保護性裝置，這就是變電站集中式保護。確定中心站是確定信息區(qū)域的前提，首先應該將相鄰的節(jié)點多和路徑關(guān)聯(lián)比較密集的變電站作中心站；在對智能電子設備進行保護時，要對狀態(tài)量和模擬量進行信息采集和數(shù)據(jù)傳輸，從而定位故障，然后就行跳閘操作。廣域信息繼電保護的策略如下：

（1）故障識別法，這是一種計算補償性電壓故障分量，基于縱聯(lián)方向保護算法判斷故障是正向還是反向[3]。

（2）保護性區(qū)域，在對智能電子設備進行保護時，首先需要熟悉自己的保護區(qū)域，主要為了方便與其他區(qū)域保護智能電子設備進行信息交換。

（3）刷新網(wǎng)絡狀態(tài)信息，在對每臺設備進行保護時，必須定期刷新和維護網(wǎng)絡的狀態(tài)，了解相關(guān)元件列表及斷路器。

（4）廣域后備保護區(qū)域，在保護設備中，了解廣域保護區(qū)域就是要羅列出被保護設備的列表，包括相關(guān)線路、斷路器、變壓器和母線等。

（5）信息交換，在對智能電子設備的信息進行交換后需要進行技術(shù)分析和計算，分析受到的故障信息并判斷故障元件所在。

（6）故障檢測，在檢測了相應故障之后，再對智能電子設備保護進行故障判斷，主要看其是否是在自己的保護區(qū)域內(nèi)。假如故障位置在保護區(qū)域內(nèi)，那么就要及時保護斷路器的狀態(tài)信息與出口信息；如果出現(xiàn)拒動情況，則需要及時對斷路器發(fā)出跳閘信號，同時要時刻注意斷路器位置的狀態(tài)。如果斷路器依然拒動，則要向相鄰的智能電子設備繼續(xù)發(fā)出跳閘信號[4]。

（7）最大范圍內(nèi)維護故障，假如故障是發(fā)生在智能電子設備保護范圍外，首要是保證設備的正常運行，然后根據(jù)是否收到相鄰設備的信號決定是否跳閘。

當所有故障被切除之后，要使系統(tǒng)盡快恢復正常使用。后備保護功能是廣域信息繼電保護系統(tǒng)中的重要功能，對數(shù)據(jù)的整合效率和動作時間都表現(xiàn)優(yōu)越。不僅縮短了動作時間，還簡化了后備保護的整合過程。

3 廣域信息繼電保護系統(tǒng)的技術(shù)

廣域信息繼電保護系統(tǒng)的技術(shù)構(gòu)成，主要包括安全穩(wěn)定的控制、監(jiān)控子站、SDH、控制電網(wǎng)系統(tǒng)，以及通信線路等。

3.1 控制安全穩(wěn)定

在電網(wǎng)發(fā)生故障時，根據(jù)廠站的實際運行狀況，先要找出預先控制策略表，然后再對變電站的裝置進行切負荷操作，保證控制過程的安全與穩(wěn)定。如果電壓和電頻產(chǎn)生波動時，其安全穩(wěn)定控制裝置能夠快速自動進行無級切機的控制。當然，這一過程同樣可以由操作人員遠程進行控制，確保電網(wǎng)運行的安全穩(wěn)定。

3.2 監(jiān)控子站

監(jiān)控子站通常是裝設在變電站中，向上會通過電網(wǎng)和光纖控制主機的通信，向下則是利用相量測量和電網(wǎng)安全控制通信，它是溝通發(fā)電廠控制系統(tǒng)與穩(wěn)定監(jiān)測系統(tǒng)通信的主要工具。

3.3 SDH——同步數(shù)字體系

SDH是指GPS采取的電壓功率樣本與相量及開關(guān)等的動作行為情況，在計算出正序電流與電壓的相量后，通過通信線路與監(jiān)控站上傳相關(guān)數(shù)據(jù)。

3.4 檢測電網(wǎng)控制主機與維穩(wěn)

一般控制系統(tǒng)的主機安全和檢測都是在調(diào)度室完成，然后同監(jiān)控子站通信，以此獲取數(shù)據(jù)然后進行廣泛的保護計算。這一過程是要多站聯(lián)合展開模擬、控制和檢測，然后把所有相關(guān)的數(shù)據(jù)記錄并入庫。

3.5 資料分析站

利用瀏覽器對站與站的電流、電壓進行檢測，通過查看動態(tài)記錄，結(jié)合軟件分析記錄而做出相關(guān)的報表。

4 結(jié)束語

綜上所述，我國的經(jīng)濟發(fā)展現(xiàn)處于一個飛速前進的階段，基于西電東送工程進入了互聯(lián)時代，這使得廣域信息繼電保護工作變得越加重要。由于大容量和大機組的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)建成，這將給電網(wǎng)的保護措施提出更高的要求。在發(fā)展電力的過程中，既要認識到廣域信息在其中應用的價值，也要積極思考可能存在問題。由于廣域信息電網(wǎng)的運行環(huán)境較為復雜，在進行集中計算時可能出現(xiàn)定值誤差和保護性能下降的現(xiàn)象。所以，廣域信息在繼電保護中的應用有利也有弊，只有不斷積累工作經(jīng)驗，總結(jié)歷史教訓，才能在實際應用過程中充分發(fā)揮出積極的作用。

[1]陳國炎，張哲，尹項根.廣域繼電保護分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡拓撲設計[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2012（04）：63～70.

[2]許路廣.廣域保護技術(shù)在智能電網(wǎng)中的發(fā)展與探索[J].科技與企業(yè)，2012（16）：128.

[3]翟增強.新的數(shù)學理論在繼電保護中的應用及廣域保護概述[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2012（09）：91～93.

[4]王瑞健.基于廣域信息的繼電保護及其相關(guān)問題探討[J].科技傳播，2014（10）：53+30.

TM771

A

1004-7344（2016）25-0056-02

2016-8-19

錢文萍（1974-），女，電氣工程師，本科，從事電氣運行、檢修、維護與管理工作。