廣域后備保護(hù)原理與通信技術(shù)研究

孫陶鈞

摘要：互聯(lián)大電網(wǎng)的發(fā)展使目前的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜，傳統(tǒng)的后備保護(hù)是對單端信息進(jìn)行故障檢測判斷，如果出現(xiàn)異常運(yùn)行狀況或非預(yù)期故障時(shí)，傳統(tǒng)的后備保護(hù)很可能出現(xiàn)保護(hù)誤動、保護(hù)拒動或者是連鎖動作，進(jìn)而造成大面積停電，這就要求從根本上改善傳統(tǒng)后備保護(hù)的不足之處。隨著電力市場的推進(jìn)和電力系統(tǒng)的發(fā)展，電網(wǎng)的穩(wěn)定問題日趨明顯。繼電保護(hù)是電網(wǎng)安全保障系統(tǒng)中的第一道防線，近年來，廣域后備保護(hù)改善了繼電保護(hù)的性能，使電網(wǎng)更加穩(wěn)定。本文對廣域后備保護(hù)原理和通信技術(shù)進(jìn)行了具體的研究。

關(guān)鍵詞：廣域后備保護(hù)原理 通信技術(shù) 電網(wǎng)

中圖分類號：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）07-0099-01

1 廣域后備保護(hù)的現(xiàn)狀

1.1 廣域后備保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

要實(shí)現(xiàn)廣域后備保護(hù)首先要對廣域后備保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行確定。不同的WAPS結(jié)構(gòu)會對廣域后備保護(hù)通信網(wǎng)絡(luò)、廣域后備保護(hù)算法等方面的設(shè)計(jì)產(chǎn)生不同的影響。目前，適宜的WAPS結(jié)構(gòu)主要有三種：區(qū)域主站集中式WAPS結(jié)構(gòu)、分布式WAPS結(jié)構(gòu)以及變電站式WAPS結(jié)構(gòu)[1]。

1.2 廣域后備保護(hù)的算法

目前，廣域后備保護(hù)的算法大致可以分為三類：基于邏輯狀態(tài)信息的廣域后備保護(hù)、基于單端電氣量信息的廣域后備保護(hù)以及基于電壓、多斷電流等電氣量信息的廣域后備保護(hù)。

1.3 廣域后備保護(hù)系統(tǒng)的可靠性

與傳統(tǒng)的后備保護(hù)相比，廣域后備保護(hù)在作用域、信息域、保護(hù)原理以及實(shí)現(xiàn)方式等方面都產(chǎn)生了很大的變化；廣域后備保護(hù)設(shè)計(jì)到保護(hù)裝置、智能變電站內(nèi)合并單元等多種智能電子設(shè)備，因此，要考慮傳統(tǒng)保護(hù)可靠性模型是否能直接應(yīng)用到廣域后備保護(hù)中；多元件備用系統(tǒng)和廣域通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性也要慎重考慮。

1.4 廣域通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究

廣域后備保護(hù)系統(tǒng)需要通過電力通信網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)各個(gè)變電站之間的信息通信。因此，在應(yīng)用廣域后備保護(hù)系統(tǒng)時(shí)，首先要解決廣域保護(hù)通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問題。

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)用途的不同大致可以將電力通信網(wǎng)分成四類：傳輸網(wǎng)絡(luò)、支撐網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)以及數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)[2]。

1.4.1 傳輸網(wǎng)絡(luò)

傳輸網(wǎng)絡(luò)可以分為無線通信傳輸網(wǎng)和有線通信傳輸網(wǎng)。在傳輸網(wǎng)中，通信的核心網(wǎng)絡(luò)是SDH光傳輸網(wǎng)。它是以波分復(fù)用DWDM為SDH的技術(shù)補(bǔ)充，以無線通信和電力線載波為備用和應(yīng)急通道。目前，我國已經(jīng)在各個(gè)廠站基本建成SDH體制的光傳輸網(wǎng)，這種光傳輸網(wǎng)以環(huán)形結(jié)構(gòu)為主。

1.4.2 支撐網(wǎng)絡(luò)

支撐網(wǎng)絡(luò)包括同步網(wǎng)以及網(wǎng)管系統(tǒng)。同步網(wǎng)的基礎(chǔ)是綜合定時(shí)供給設(shè)備；而網(wǎng)管系統(tǒng)則是電力通信網(wǎng)中的關(guān)鍵支撐系統(tǒng)，它能夠?yàn)殡娏νㄐ啪W(wǎng)提供管理、運(yùn)行以及維護(hù)手段。

1.4.3 業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)

業(yè)務(wù)網(wǎng)包括會議電視、調(diào)度交換網(wǎng)、行政交換網(wǎng)等。

1.4.4 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)

可以將數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)分為電力綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)和電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)兩種。電力綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)是在IP+SDH的基礎(chǔ)上建立而成的。電力綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)能夠提供更為安全穩(wěn)定、帶寬大、可靠性高、實(shí)時(shí)性好的多種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)平臺。電力綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)的總體速率單位是155Mbit/s；電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)同樣是在IP+SDH為基礎(chǔ)建立而成，電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)通過MPLS VPN將調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)分成VPN1以及VPN2。VPN1和VPN2分別完成縱向安全區(qū)I和安全區(qū)II的數(shù)據(jù)傳輸、交換工作。

1.4.5 廣域通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究總結(jié)

繼電保護(hù)的范疇中包括廣域后備保護(hù)。對于電力行業(yè)的要求而言，直接在SDH光傳輸網(wǎng)上加載遠(yuǎn)方線路繼電保護(hù)的傳輸方式更加合適。電力通信網(wǎng)的業(yè)務(wù)要依靠不同的通信子網(wǎng)來完成，而通信子網(wǎng)又依賴于電力傳輸網(wǎng)，因此可以說，電力通信網(wǎng)是一個(gè)能夠?qū)⒍喾N業(yè)務(wù)子網(wǎng)綜合起來的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。廣域保護(hù)通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)中目前亟待解決的關(guān)鍵問題是，在不影響運(yùn)行、實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約以及廣域機(jī)電保護(hù)功能有效性的基礎(chǔ)上，納入以SDH光傳輸網(wǎng)為基礎(chǔ)的電力通信網(wǎng)[3]。

2 廣域后備保護(hù)原理與通信技術(shù)研究

2.1 基于證據(jù)理論

邏輯量信息和幅值信息是構(gòu)建具有低同步采樣要求的廣域后備保護(hù)算法的可用信息?；谧C據(jù)理論融合的廣域后備保護(hù)基本原理主要體現(xiàn)在子站故障檢測部分、主站接收部分以及相關(guān)子站與主站之間的發(fā)送接收過程。子站故障檢測部分首先要進(jìn)行采樣預(yù)值來提高采樣測量的可靠性，然后對LTU向主站RDU發(fā)送信息周期和線路的啟動元件動作狀態(tài)進(jìn)行判斷，如果啟動元件動作，則要根據(jù)故障后支路電流的分布確定故障線路與本站之間的最近支路，并將故障線路的相關(guān)數(shù)值信息傳至主站[4]。

2.2 基于IEC 61850

在IEC 61850的基礎(chǔ)上對廣域后備保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行建模，可以發(fā)現(xiàn)如下特點(diǎn)：第一，基于IEC 61850的廣域后備保護(hù)建模方法具有廣泛的適應(yīng)性；第二，信息服務(wù)模型具有極強(qiáng)的傳輸可靠性；第三，信息服務(wù)模型的通信量小。

2.3 基于HLA

HLA可以在不同的仿真系統(tǒng)之間提供相對獨(dú)立的支撐服務(wù)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)仿真軟件之間的相互操作。一個(gè)基于HLA的廣域后備保護(hù)仿真系統(tǒng)可以由一個(gè)或者多個(gè)聯(lián)邦與若干成員構(gòu)成。

3 結(jié)語

廣域后備保護(hù)信息交互的支撐平臺是廣域通信系統(tǒng)，良好的廣域通信系統(tǒng)可以使廣域后備保護(hù)在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)快速正確地切除故障。通過對廣域后備保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和廣域網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的研究，對廣域后備保護(hù)的可靠性進(jìn)行了分析和判斷。

參考文獻(xiàn)

[1]劉益青.智能變電站站域后備保護(hù)原理及實(shí)現(xiàn)技術(shù)研究[D].山東大學(xué)，2012.

[2]陳國炎.廣域后備保護(hù)原理與通信技術(shù)研究[D].華中科技大學(xué)，2012.

[3]張超.廣域保護(hù)的故障元件識別算法與相關(guān)通信技術(shù)研究[D].廣西大學(xué)，2014.

[4]楊昌洪.輸電線路廣域后備保護(hù)研究[D].西南交通大學(xué)，2008.