分區(qū)域廣域繼電保護(hù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與故障識(shí)別

郝興鋒（國(guó)網(wǎng)山西省電力公司呂梁供電公司,山西 呂梁 033000）

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分區(qū)域廣域繼電保護(hù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與故障識(shí)別

郝興鋒
（國(guó)網(wǎng)山西省電力公司呂梁供電公司,山西 呂梁 033000）

摘 要：繼電保護(hù)系統(tǒng)屬于電力系統(tǒng)中的重要組成部分，其能否安全穩(wěn)定運(yùn)行直接影響到電力企業(yè)供電情況，它所具有的可靠性與速動(dòng)性能夠有效避事故的發(fā)生與發(fā)展。根據(jù)調(diào)查得知，80%左右的電力系統(tǒng)擾動(dòng)情況都是由后備保護(hù)操作失誤導(dǎo)致的，以往的以就地測(cè)量信息后備保護(hù)為基礎(chǔ)的整定配合有直接關(guān)系，隨著電網(wǎng)互聯(lián)的普及與在輸電線路極限與工況相接近的情況下，這種情況更為突出。因此，怎樣識(shí)別分區(qū)域廣域繼電保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與故障就成為現(xiàn)階段重點(diǎn)研究課題。

關(guān)鍵詞：分區(qū)域；廣域繼電保護(hù)；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

0 前言

在科技的影響下，廣域測(cè)量技術(shù)逐漸提升，以電網(wǎng)多信息構(gòu)成為基礎(chǔ)的關(guān)于繼電保護(hù)也就為解決存在電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)結(jié)構(gòu)帶來了很大影響。結(jié)合相關(guān)會(huì)議對(duì)廣域保護(hù)功能所做出的描述，其研究主要有兩方面，一為以廣域信息為基礎(chǔ)的電網(wǎng)安全能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行，重點(diǎn)在于檢測(cè)與分析電網(wǎng)的安全與穩(wěn)定運(yùn)行；二為綜合運(yùn)用廣域信息進(jìn)行改進(jìn)，不斷提升繼電保護(hù)性能。

1 廣域后備保護(hù)系統(tǒng)的主要構(gòu)成

1.1 廣域電網(wǎng)分區(qū)域劃分中應(yīng)考慮的主要方面

首先，對(duì)區(qū)域決策中心的選擇。在分布集中混合式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，經(jīng)常會(huì)需要在分區(qū)域內(nèi)選擇一個(gè)較為合適的信息集中中心成為其廣域繼電保護(hù)系統(tǒng)的決策中心。在選擇中心時(shí)，不能僅考慮某一方面，還需要在考慮輸電系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系時(shí)，更需顧及節(jié)點(diǎn)間通信系統(tǒng)的相結(jié)關(guān)系。通常情況下人為因素、地理環(huán)境以及相對(duì)應(yīng)的通信條件都是需要首先考慮的內(nèi)容，然后將一些較為特殊的變電站與區(qū)調(diào)中心設(shè)定為決策中心。

其次，分區(qū)域的保護(hù)范圍。被保護(hù)對(duì)象的主要后備保護(hù)通常為廣域繼電保護(hù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)在功能上可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)、近后備保護(hù)。通常都能在一定時(shí)間內(nèi)完成后備保護(hù)，所涉及的區(qū)域在空間上也會(huì)很少出現(xiàn)交換情況，所以，廣域繼電保護(hù)所屬的范疇?wèi)?yīng)將所有保護(hù)對(duì)象的遠(yuǎn)后備保護(hù)范圍作為主要原則,也就是將決策中心為起點(diǎn),將保護(hù)范圍確定在下一條線路的末尾,以便方便接入新建變電站,擴(kuò)大范圍。

1.2 廣域繼電保護(hù)分布集中式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該結(jié)構(gòu)具有很多優(yōu)點(diǎn)，它將其中的一個(gè)變電站作為決策中心，并將其稱之為系統(tǒng)主站，該主站不僅要完成本站所有的信息采集與保護(hù)控制以外，還應(yīng)完成更多信息的集中決策。在這一系統(tǒng)中還有其他單元功能，如智能電子設(shè)備、子站處理單元、區(qū)域集中決策中心以及其他功能。之所以要應(yīng)用廣域多信息構(gòu)建廣域繼電保護(hù)系統(tǒng)，主要原因在于完善后備保護(hù)性能，解決以就地信息為基礎(chǔ)的吧后備保護(hù)問題。

2 以多信息為基礎(chǔ)的區(qū)域距離保護(hù)的主要實(shí)現(xiàn)辦法

2.1 設(shè)計(jì)輔助元件

第一，振蕩閉鎖元件的設(shè)計(jì)。由于區(qū)域距離保護(hù)主要是為后備保護(hù)提供一定功能。在發(fā)生動(dòng)作的時(shí)間內(nèi)如果未形成一定的保護(hù)塊，就可以利用振蕩閉鎖方式，避免其在區(qū)域距離保護(hù)出現(xiàn)誤動(dòng)作，且適當(dāng)?shù)拈_放條件，避免震蕩再次發(fā)生故障，使距離保護(hù)出現(xiàn)拒動(dòng)，結(jié)合保護(hù)振蕩閉鎖的基本原理，可以將其分別對(duì)稱與不對(duì)稱兩種元件。第二，負(fù)荷限制元件。為減少因距離延長(zhǎng)而使某段發(fā)生負(fù)荷轉(zhuǎn)移誤動(dòng)作，可以在其中加入適當(dāng)?shù)呐c繼電器負(fù)荷相關(guān)具有限制特點(diǎn)的輔助元件，這樣就會(huì)有效減少常規(guī)潮流轉(zhuǎn)移所發(fā)生的保護(hù)誤動(dòng)作。此外，在限制電阻中也應(yīng)確保線路在一定范圍潮流轉(zhuǎn)移時(shí)因線路負(fù)荷超載而出現(xiàn)極限被拒情況。

2.2 以信息拓?fù)錁錇榛A(chǔ)的搜索保護(hù)判斷

以多信息為基礎(chǔ)的廣域繼電保護(hù)功能具有一定的識(shí)別故障元件功能，其主要的保護(hù)對(duì)象為輸電元件，所應(yīng)用的信息一般均來自將保護(hù)對(duì)象為中心的信息區(qū)域，在信息域被確定以后就能完成區(qū)域距離保護(hù)。由于廣域電網(wǎng)在實(shí)際運(yùn)行中結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化較為頻繁，結(jié)合工況的變化可以使距離保護(hù)信息域發(fā)生一定變化，所以，廣域保護(hù)系統(tǒng)就可以結(jié)合電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形成具有保護(hù)能力的信息拓?fù)錁洹Ｋ鼘⒈Ｗo(hù)對(duì)象作為樹根，將與其相鄰的元件作為樹枝，將樹枝的節(jié)點(diǎn)作為多層信息域。通過這樣的信息域搜索就能建立良好的距離保護(hù)判據(jù)。

3 算例分析

3.1 類蜂窩分區(qū)域保護(hù)分區(qū)

為證明該算法的正確性，運(yùn)用電磁暫態(tài)仿真軟件對(duì)某地220kV電網(wǎng)系統(tǒng)模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)其可信度。在這次算例分析中共設(shè)有三個(gè)決策中心站，編號(hào)分別為區(qū)域1、區(qū)域2、區(qū)域3。由于以往對(duì)這種分區(qū)做過研究，本文將以此為基礎(chǔ)適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行改進(jìn)。首先，其對(duì)區(qū)域的劃分與之前相比更能體現(xiàn)其保護(hù)范圍的有限性，更利于廣域繼電保護(hù)工程實(shí)現(xiàn)；其次，增添了分區(qū)域的交互性與信息交換性，極大的促進(jìn)了大電網(wǎng)各元件的保護(hù)，有效減少了以往研究中分區(qū)在邊界站上出現(xiàn)直流消失的情況；最后取消了固定半徑長(zhǎng)的保護(hù)分區(qū)范圍，這樣的靈活性更便于新變電站的保護(hù)，確保其通信系統(tǒng)正常接入。

3.2 分區(qū)域距離的保護(hù)算法

為進(jìn)一步說明保護(hù)系統(tǒng)所具有的故障識(shí)別算法，在進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)時(shí)將易發(fā)生故障階段作為接地故障，同時(shí)設(shè)定保護(hù)系統(tǒng)以便完成接收一定區(qū)域內(nèi)所缺失的保護(hù)信息與錯(cuò)誤，結(jié)合信息正確和多位信息錯(cuò)誤的情況下，根據(jù)不同的信息區(qū)域中的冗余計(jì)算完成故障元件識(shí)別的可靠性研究。

4 結(jié)論

由于以往的后備保護(hù)經(jīng)常出現(xiàn)問題,為此對(duì)廣域信息的繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行研究,根據(jù)安全第一的原則,重點(diǎn)研究了廣域繼電保護(hù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與故障元件識(shí)別方法，并以某地為例進(jìn)一步驗(yàn)證了改算法的正確性，希望通過本文的研究能為相關(guān)人士帶來啟發(fā)，逐漸完善電力繼電保護(hù)系統(tǒng)。

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DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.146