廣域繼電保護(hù)及其故障元件判別問題探究

崔愛軍

摘要：隨著中國市場經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，越來越多的電力企業(yè)開始逐步應(yīng)用廣域繼電保護(hù)技術(shù)來取代傳統(tǒng)繼電保護(hù)，并取得了顯著成效?；诖?，文章分析了老式繼電保護(hù)的主要缺陷，在此基礎(chǔ)上提出了繼電保護(hù)故障元件的判別方法，并總結(jié)了兩條廣域繼電保護(hù)的實現(xiàn)路徑，旨在為促進(jìn)電網(wǎng)可持續(xù)發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：廣域繼電保護(hù)；故障元件；判別方法；實現(xiàn)路徑

引言

電網(wǎng)進(jìn)行電力供應(yīng)的過程中，繼電保護(hù)的主要作用就是全力保障電網(wǎng)的安全。只有保證供電網(wǎng)絡(luò)的安全可靠運行，人們的生活才能夠安定，生產(chǎn)作業(yè)才能夠持續(xù)進(jìn)行。但是在現(xiàn)實社會中，人們會經(jīng)常遇到大面積或局部停電的狀況，這給人們的生活以及工業(yè)生產(chǎn)帶來了諸多的不便。對此，圍繞傳統(tǒng)老式繼電保護(hù)的缺陷，深入探討故障元件判別問題及廣域繼電保護(hù)實現(xiàn)途徑，具有極其重要的現(xiàn)實意義。

1老式繼電保護(hù)的缺陷

1.1定值的整定與配合

傳統(tǒng)的繼電保護(hù)系統(tǒng)主要有主保護(hù)和后備保護(hù)，但是現(xiàn)代電網(wǎng)在結(jié)構(gòu)、運行方式、網(wǎng)絡(luò)組成等方面并不是一成不變的，特別是在某些設(shè)備的定值分配和相互調(diào)整方面非常復(fù)雜，多數(shù)情況下并不能通過實地檢測和遠(yuǎn)距離調(diào)整來保證其穩(wěn)定性。以上做法不僅使電力工作者更加趨向于“簡后強(qiáng)主”的措施，這種方式最為極端的就是摒棄了某些后備保護(hù)裝置。正因為如此，加強(qiáng)雙套主保護(hù)也不能夠徹底消除其拒動，所以經(jīng)常會發(fā)生大面積電網(wǎng)故障。這些不確定因素使電網(wǎng)故障發(fā)生率逐級上升，并且企業(yè)還要為此花費大量維護(hù)費用。

1.2后備保護(hù)設(shè)計復(fù)雜

對于現(xiàn)代化電網(wǎng)，無論是運行設(shè)計還是結(jié)構(gòu)設(shè)計，都在向復(fù)雜化的方向發(fā)展，在對繼電保護(hù)的后備保護(hù)進(jìn)行設(shè)計的過程中，復(fù)雜性特點日益顯現(xiàn)。對于動作值選定而言，其需在相對較短的時段內(nèi)準(zhǔn)確選定，但當(dāng)前人們只能借助延時或就地檢測等傳統(tǒng)方式，還存在很大的不足。后備保護(hù)設(shè)計過程中，不可過于復(fù)雜和繁瑣，應(yīng)盡可能強(qiáng)化保護(hù)對策，并且現(xiàn)有的后備保護(hù)也要做出適應(yīng)的配合，這樣才能夠有效提升判斷的準(zhǔn)確性。但從現(xiàn)狀來看，對于傳統(tǒng)意義上的繼電保護(hù)由于在設(shè)計中參考的基本原理較為單一，即便可以采用雙套主實施保護(hù)，也無法從根本上避免誤動作的產(chǎn)生。

1.3存在一定誤動作風(fēng)險

如果繼電保護(hù)存在問題或故障，將對電網(wǎng)運行造成嚴(yán)重影響，甚至還會引發(fā)事故。電網(wǎng)運行中，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生改變，負(fù)荷潮流隨即發(fā)生轉(zhuǎn)移，而繼電保護(hù)具備一定保護(hù)功能，可對這部分信息實施儲存，從而將負(fù)荷潮流轉(zhuǎn)移自定義為內(nèi)部故障，繼而做出跳閘保護(hù)動。但實際上電網(wǎng)是在正常運行，未發(fā)生任何故障。這樣跳閘現(xiàn)象普遍出現(xiàn)，給人們的生活帶來了極大的不便。

2故障元件判別方式

2.1基于故障電壓分布以及故障元件處理判別

一般情況下，單個元件的故障判別經(jīng)常以一條線路為例，這其中就有縱連距離、縱聯(lián)方向等多個方面。在這一過程中人們需要注意的一點是：電流差分析并不能保證其同步采樣的準(zhǔn)確程度，如果將它在本文所探討的廣域繼電保護(hù)中進(jìn)行應(yīng)用，難免會出現(xiàn)一定的缺失，并存在一定的難度。同時針對縱連方向以及縱聯(lián)距離來說，其面對十分復(fù)雜的情況也是無能為力，在這些特殊情況下，工作人員依據(jù)故障電壓所分布的具體情況以及故障原件進(jìn)行判別處理，對故障元件判別進(jìn)行整合，就能夠有效解決以上提到的兩個問題。通過適合理的估算，分量得出兩段的電流分量和電壓故障，從而實現(xiàn)對廣域繼電保護(hù)裝置全面、準(zhǔn)確、科學(xué)、合理的校正。

2.2基于廣域綜合阻抗?fàn)顟B(tài)下的故障元件判別

廣域差動電流與普通的電流差值經(jīng)常用于比較和確定故障，因為就靈敏度而言，廣域電流差動因為受電流分布電容的影響，從而在靈敏性方面表現(xiàn)得更加突出。不難理解，這種變化可以歸結(jié)于兩種運行模式在保護(hù)裝置上的差別。特別是區(qū)域差動范圍的不同，分布電容、電容電流都可能在一定指標(biāo)下浮動，也就會帶來更加繁瑣的估計和補(bǔ)償。通過對故障元件問題判別，綜合抗阻能夠良好地進(jìn)行補(bǔ)償，提升靈敏度，為廣大科技工作者提出更為有效的解決方案。

2.3基于概率識別的信息融合技術(shù)

為了有效地控制傳統(tǒng)意義上的廣域繼電保護(hù)計算量過高現(xiàn)象，并充分地掌控保護(hù)判斷過程中存在的偏差問題，工作人員需要將概率識別作為基礎(chǔ)，采用信息融合技術(shù)。簡單來說，將概率識別作為基礎(chǔ)性工作，假定在同一時刻內(nèi)，整個廣域范圍內(nèi)不同類型的故障發(fā)生概率非常低，工作人員僅需要對這一有限廣域區(qū)域內(nèi)的個別原件做出相應(yīng)的故障識別以及編碼處理，從而就會使得后期計算過程中需要搜索的范圍得到有效控制。更為關(guān)鍵的是，信息融合技術(shù)中還有效地引入了進(jìn)行故障識別概率的計算方式，能夠?qū)收献R別的有效性作出保障。通過專門的方式進(jìn)行計算，所得出的故障識別率產(chǎn)生的數(shù)值越大，相對應(yīng)的原件發(fā)生故障的概率就越高，這樣就能保證故障故障元判別的有效性。

3廣域繼電保護(hù)功能實現(xiàn)路徑

3.1FEI途徑

這種途徑的廣域繼電保護(hù)裝置，對當(dāng)今電網(wǎng)進(jìn)行保護(hù)的主要作用體現(xiàn)在：即便電網(wǎng)正在運行，也可以對其產(chǎn)生的問題作出有效、準(zhǔn)確的判斷，并且能夠采用廣域多點測量方式獲取相應(yīng)的信息數(shù)據(jù)，從而對故障狀態(tài)作出判定。FEI途徑廣域繼電保護(hù)裝置能夠?qū)收衔恢靡约肮收蠣顟B(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確判定的主要原因在于，這種裝置在進(jìn)行多點測量信息收集時十分靈敏，并且可以甄別出大量不同的信息，從而準(zhǔn)確選擇故障信息。然后結(jié)合相關(guān)的信息數(shù)據(jù)對故障的位置和故障狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確確定，最后相關(guān)工作人員就可以針對不同故障制定出科學(xué)可行的解決措施。與傳統(tǒng)繼電保護(hù)相比，其優(yōu)越性十分明顯，可以同時判別大量有效信息，無需整定計算，在短時間內(nèi)實現(xiàn)廣域后備動作的有效控制，縮短后備保護(hù)的動作時間。此外，它沒有大負(fù)荷潮流轉(zhuǎn)移引起后備保護(hù)出現(xiàn)信息誤判的缺陷，也就解決了連鎖反應(yīng)造成大面積區(qū)域跳閘的問題。

3.2基于OAS的廣域繼電保護(hù)

OAS途徑實現(xiàn)廣域繼電保護(hù)已經(jīng)經(jīng)過了相當(dāng)長時間的研究，現(xiàn)階段其選擇性以及敏感性在適配問題下已經(jīng)得到了有效提升，在實際運行中已經(jīng)可以對電網(wǎng)運行的狀態(tài)進(jìn)行跟蹤和分析，進(jìn)而計算出相應(yīng)保護(hù)定值。然而，不足之處在于，實際應(yīng)用的過程中經(jīng)常會因缺乏后備保護(hù)，而導(dǎo)致其功能受到限制，這種隱性故障對整個系統(tǒng)造成了嚴(yán)重威脅。

結(jié)束語

總而言之，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，電網(wǎng)日益完善，對于電網(wǎng)運行故障，傳統(tǒng)老式的繼電保護(hù)已經(jīng)無法滿足實際需求，存在設(shè)計復(fù)雜、易產(chǎn)生誤動作等問題。而廣域繼電保護(hù)具有更好的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性及其數(shù)據(jù)輸送的可靠性，并且利用廣域繼電保護(hù)裝置從OAS途徑、FEI途徑出發(fā)，能夠使廣域繼電保護(hù)功能得到更好的發(fā)揮，從而推動我國電網(wǎng)朝著健康、長遠(yuǎn)的方向發(fā)展。

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