廣域繼電保護(hù)及其故障元件判別問題的探討

陳明

摘 要：我國的電網(wǎng)在運(yùn)行的過程中，會對廣域繼電保護(hù)和相應(yīng)的故障元件的判別進(jìn)行了詳細(xì)的分析，一定要對傳統(tǒng)的機(jī)電保護(hù)裝置存在的弊端進(jìn)行分析，對于故障元件的判別進(jìn)行詳細(xì)的闡述，為我國電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供了科學(xué)的理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：廣域繼電保護(hù)；故障元件；判別問題

在我們的生活中有時(shí)會出現(xiàn)停電的現(xiàn)象，出現(xiàn)這一現(xiàn)象的主要原因是由于電網(wǎng)在運(yùn)行的過程中，相關(guān)的繼電保護(hù)設(shè)備存在著一定的問題，例如誤動作。而且傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置也十分的復(fù)雜，必須要利用離線的方法對于保護(hù)值進(jìn)行確定。繼電保護(hù)裝置必須要滿足選擇性和敏感性的特點(diǎn)，這樣在電網(wǎng)發(fā)生故障的情況下，才能夠及時(shí)的保護(hù)線路。因此一定要重視繼電保護(hù)以及故障元件的判別問題，使電網(wǎng)能夠安全的運(yùn)行。

1 傳統(tǒng)繼電保護(hù)裝置存在的弊端

1.1 誤動作風(fēng)險(xiǎn)

繼電保護(hù)裝置如果存在著錯誤，那么電網(wǎng)就無法正常的運(yùn)行，如果嚴(yán)重的情況下，會出現(xiàn)重大的安全事故。繼電保護(hù)裝置在運(yùn)行的過程中，如果使用的是傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置，就會存在著一定的弊端，而且這一弊端主主要是體現(xiàn)在運(yùn)行的過程中。如果電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了突發(fā)性的改變，在這樣的情況下，負(fù)荷電流就會出現(xiàn)轉(zhuǎn)移，這時(shí)繼電保護(hù)裝置就會跳閘。從運(yùn)行的原理上分析，繼電保護(hù)裝置主要的作用保護(hù)電網(wǎng)的運(yùn)行，設(shè)備自身也就儲存了一定的信息，如果電網(wǎng)出現(xiàn)了違背信息，那么繼電保護(hù)裝置的跳閘保護(hù)功能就會自動的開啟。但是電網(wǎng)在處于正常的運(yùn)行狀態(tài)下的時(shí)候，是不會出現(xiàn)任何的的故障的。如果想要對運(yùn)行的情況進(jìn)行正確的判斷，，就必須要對運(yùn)行系統(tǒng)和波阿虎區(qū)域的信息進(jìn)行充分的獲取，對于這些信息進(jìn)行分析，就可以減少誤判的風(fēng)險(xiǎn)。

1.2 后備保護(hù)性能較弱

我國電網(wǎng)在運(yùn)行的過程中應(yīng)用了較多新技術(shù)，在這樣的情況下，傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置也就無法滿足電網(wǎng)的運(yùn)行需要，尤其是后備保護(hù)裝置是無法與電網(wǎng)進(jìn)行同步的更新的，這樣就會出現(xiàn)一些原本不應(yīng)該發(fā)生的問題。如果電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和運(yùn)行的方式出現(xiàn)了變化，那么即便電網(wǎng)是在正常的運(yùn)行狀態(tài)下，繼電保護(hù)裝置也在原本指令的引導(dǎo)下也會將其當(dāng)做是事故指令，這樣就會繼電保護(hù)裝置就會出現(xiàn)跳線的現(xiàn)象，局部的電網(wǎng)甚至?xí)嚯姡@時(shí)后備保護(hù)的性能卻無法得到有效的發(fā)揮，威脅系統(tǒng)的安全，斷電事故的區(qū)域甚至?xí)粩嗟脑黾印?/p>

2 廣域繼電保護(hù)的實(shí)現(xiàn)方式

傳統(tǒng)的繼電保護(hù)有著很多的弊端，但是目前并沒有科學(xué)的設(shè)備對電網(wǎng)的運(yùn)行進(jìn)行保護(hù)，因此必須要在廣域繼電保護(hù)的基礎(chǔ)上對繼電保護(hù)裝置進(jìn)行研究，將裝置上的缺點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)，還要對一些性能進(jìn)行提升，這樣就可以使機(jī)電保護(hù)裝置滿足新技術(shù)下電網(wǎng)運(yùn)行的需要，對于電網(wǎng)的運(yùn)行過程進(jìn)行有效的保護(hù)，對于廣域繼電器自身的性能進(jìn)行提升。經(jīng)過了眾多研究人員的研究，認(rèn)為廣域繼電保護(hù)裝置的性能要想得到提升，可以通過兩種有效的途徑來實(shí)現(xiàn)，一種是基于在線自適應(yīng)的整定原理的一種廣域繼電保護(hù)，又被叫做OAS，另外一種是基于故障元件判別原理的一種廣域機(jī)電保護(hù)，又被叫做FEI，以下對這兩種方式進(jìn)行詳細(xì)的分析：

2.1 FEI途徑

FEI途徑對于現(xiàn)代化電網(wǎng)運(yùn)行起到的保護(hù)作用主要體現(xiàn)以下方面：電網(wǎng)在運(yùn)行的過程中，一定要有效而又準(zhǔn)確的對于其中存在著問題的元件進(jìn)行有效的判斷，還可以利用廣域中的多點(diǎn)測量進(jìn)行信息的獲取，這樣就可以在電網(wǎng)正常運(yùn)行的狀態(tài)下，對于故障進(jìn)行判定。這種途徑能夠準(zhǔn)確的對故障狀態(tài)判定和位置進(jìn)行判斷的原因就是由于這種裝置自身具備的廣域多點(diǎn)測量方式，對于信息的獲取是極為敏感的，即便是大量的信息也可以進(jìn)行有效的甄別，對于故障信息進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷并且選擇合適的方法進(jìn)行相應(yīng)的處理。

2.2 OAS途徑

科研人員在經(jīng)過了長期的研究之后，OAS途徑在繼電保護(hù)上已經(jīng)取得較大的突破，繼電保護(hù)裝置的選擇性和敏感性在一定程度上得到了提升，這種裝置主要是對事件觸發(fā)作為誘因?qū)﹄娋W(wǎng)的運(yùn)行進(jìn)行基本的分析，通過計(jì)算進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，這樣對電網(wǎng)實(shí)行保護(hù)，也可以避免出現(xiàn)保護(hù)適配的現(xiàn)象，但是OAS途徑還沒有充分的解決傳統(tǒng)設(shè)備中存在的缺陷，使得后備保護(hù)裝置的作用無法得到發(fā)揮。

3 故障元件的判別

3.1 在故障電壓分布的基礎(chǔ)上判別故障元件

在故障電壓分布的基礎(chǔ)上對故障元件進(jìn)行判別需要利用單一元件為例將其中的原理進(jìn)行說明。單一元件在故障判別的過程中會涉及到縱聯(lián)距離、方向和電流的動差等，在利用電流的動差進(jìn)行故障的判斷的時(shí)候，必須要保證同步采樣的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，采樣工作必須要嚴(yán)格的進(jìn)行，但是在實(shí)際的保護(hù)中卻存在著很多的難題，而且縱聯(lián)方向和距離在面對這些故障的過程中，也無法完美的解決，也就是說應(yīng)用性較差。這樣就可以利用故障電壓的分布來解決上述問題。主要的工作原理就是要對整個(gè)線路一側(cè)存在的電壓測量值和電流故障分量的測量值利用科學(xué)合理的方式對另一側(cè)的測量值進(jìn)行估算。通過此方法廣域后備保護(hù)裝置可以同時(shí)獲得關(guān)于電流故障分量的雙重?cái)?shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)可以有效地對故障元件進(jìn)行判定，如果線路任意一端的電流故障分量值與估算值的數(shù)據(jù)基本一致，說明元件的故障屬性為外部故障；如果至少有一側(cè)的故障電壓的估算值與分量測定值存在比較大的差異就可以判定為元件的故障屬性為內(nèi)部故障屬性。

3.2 基于廣域綜合阻抗?fàn)顟B(tài)下的故障元件判別

如果把廣域差動電流與普通的電流差動做一下比較，我們就可以發(fā)現(xiàn)由于受到線路分布電容指標(biāo)因素的影響，廣域差動電流保護(hù)的靈敏性表現(xiàn)的更加突出、顯著。產(chǎn)生這種變化的主要原因是廣域電流的運(yùn)行模式與普通電流的運(yùn)行模式有很大的區(qū)別。這種數(shù)量上的差異又導(dǎo)致了電容電流以及分布性電容的巨大變化，把這種變化掌握在可控的范圍之內(nèi)，可以利用綜合阻抗有效地克服這種不利因素，將其應(yīng)用到廣域繼電保護(hù)系統(tǒng)，使這個(gè)系統(tǒng)的缺陷得到改善，有效的彌補(bǔ)了廣域電流差動保護(hù)方面的不足。

3.3 基于概率識別的信息融合技術(shù)分析

為了有效的控制傳統(tǒng)意義上的廣域繼電保護(hù)計(jì)算量過高現(xiàn)象，并充分的掌控保護(hù)判斷過程中存在的偏差問題，需要將概率識別作為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)信息融合技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。站在較為簡單的角度看，將概率識別作為基礎(chǔ)性工作，假定在同一時(shí)刻內(nèi)，信息融合技術(shù)在整個(gè)廣域范圍內(nèi)出現(xiàn)類型不同的故障發(fā)生概率非常低，僅對這一有限廣域區(qū)域內(nèi)的個(gè)別原件做出相應(yīng)的故障識別以及編碼處理，直接導(dǎo)致后期計(jì)算過程中所具備的搜索范圍受到了一定的控制。更加關(guān)鍵的是：有效的引入進(jìn)行故障識別概率的計(jì)算方式，從而對故障識別的有效性作出保障。

4 結(jié)論

傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置由于自身的設(shè)計(jì)的缺陷在部分情況下不僅不能對電網(wǎng)實(shí)行有效的保護(hù)，甚至有可能擴(kuò)大處于緊急狀態(tài)下的電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)，為了保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行，亟需對繼電保護(hù)裝置進(jìn)行有效改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)

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[2]李振興，尹項(xiàng)根，張哲，王育學(xué)，唐金銳.廣域繼電保護(hù)故障區(qū)域的自適應(yīng)識別方法[J].電力系統(tǒng)自動化，2011，16：15-20.