廣域繼電保護(hù)與傳統(tǒng)繼電保護(hù)特點與區(qū)別

李立

摘要：在電網(wǎng)中，繼電保護(hù)是電網(wǎng)安全的重要組成部分，也是第一道防線，所以必須加強(qiáng)研究。分析了當(dāng)前大規(guī)模繼電保護(hù)的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及傳統(tǒng)大規(guī)模繼電保護(hù)系統(tǒng)實際應(yīng)用中可能存在的一些問題，分別討論了我國大規(guī)模繼電保護(hù)技術(shù)的工作原理，在此基礎(chǔ)上，研究了大規(guī)模廣域繼電保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)劃分，并對該算法進(jìn)行了較為深入的研究。摘要簡要介紹了我國廣域式繼電保護(hù)與傳統(tǒng)式繼電保護(hù)相關(guān)技術(shù)的特征，對其作用和功能進(jìn)行了確定性的區(qū)別。研究發(fā)現(xiàn)，由于傳統(tǒng)的繼電保護(hù)方式存在設(shè)施的保護(hù)與適應(yīng)性等諸多缺陷，寬帶式的繼電保護(hù)因為具有電力、計算機(jī)、通訊等優(yōu)勢而逐漸成為了電網(wǎng)安全保護(hù)的首要任務(wù)。

關(guān)鍵詞：廣域繼電保護(hù);傳統(tǒng)繼電保護(hù);保護(hù)特點

1廣域繼電保護(hù)信息域區(qū)分以及保護(hù)原理

1.1源于關(guān)聯(lián)拓?fù)錁涞男畔⒂騾^(qū)分方式

對于寬寬范圍的基點保護(hù)系統(tǒng)，所有的保護(hù)終端都是利用了智能電子設(shè)備IED ，安裝在所有的斷路器甚至電流互感器上，及時地查找電網(wǎng)的相關(guān)信息，并作出正確的故障診斷。利用單個IED ，通過關(guān)涉拓?fù)錁涞膶ο髞碜R別信息區(qū)域。所以區(qū)別的原則也就是，最低的保護(hù)類別指的是所有IED一切道路和后面的背側(cè)母線，最高的保護(hù)類別包括兩個最低的保護(hù)類別和兩條相鄰于后面的母線和道路。最大的保護(hù)類別可以認(rèn)為是關(guān)聯(lián)拓?fù)錁?，其中被淺析的IED 就是其基礎(chǔ)。最低極限地保護(hù)這個類別中IED 非常接近樹根，與被分析對象的IED 密切相關(guān)，而其他類型的IED則遠(yuǎn)離了被分析對象的IED ，聯(lián)系不良。當(dāng)發(fā)生故障時，關(guān)聯(lián)拓?fù)錁涞男畔⒔粨Q范圍將會根據(jù)拓?fù)錁鋸幕A(chǔ)到點逐步擴(kuò)展。

這種差別主要是來自智能電子設(shè)備（ IED ），主要用來判斷全部IED 甚至相應(yīng)IED 的最小保護(hù)范圍。拓?fù)錁涞谋磉_(dá)形式非常簡潔、清晰。對于保護(hù)范圍類別較小的基點繼電保護(hù)系統(tǒng)，可以迅速實現(xiàn)與保護(hù)范圍較廣的繼電保護(hù)系統(tǒng)之間的區(qū)別，正確地判斷故障點。然而，在對廣域性的繼電保護(hù)進(jìn)行研究時，以分散在所有的斷路器甚至電流互感器中的IED 為基礎(chǔ)，使其對信息域的區(qū)分更加復(fù)雜，這極大地降低了保護(hù)系統(tǒng)的正常工作效率。另外，關(guān)聯(lián)拓?fù)錁涞男畔⒂騾^(qū)別方式也沒有考慮到環(huán)網(wǎng)。

1.2源于專家系統(tǒng)的保護(hù)域在線區(qū)分方式

這樣，圖論仍然被認(rèn)為是區(qū)分主備和保護(hù)區(qū)域的良好工具，廣域繼電保護(hù)中對于主備和保護(hù)區(qū)域類別的自動在線區(qū)分仍然是通過與專家系統(tǒng)甚至通過連接SCADA 系統(tǒng)來實現(xiàn)完成的。知識的表現(xiàn)已經(jīng)成為了專家系統(tǒng)區(qū)分其他保護(hù)域的必要條件，因此我們需要能夠清晰地反映出該系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。專家體系在正確的知識和表示方法的基礎(chǔ)上，根據(jù)對保護(hù)設(shè)備的幾種不同使用情況，設(shè)定一次性設(shè)備的重要保護(hù)類別，構(gòu)成了重要的保護(hù)區(qū)域類別收集標(biāo)準(zhǔn)。重要的后備保護(hù)類別組合構(gòu)成后，通過對各個方面所有重疊的后備保護(hù)類別進(jìn)行比較，對各個方面所有重疊的后備保護(hù)類別都進(jìn)行相同或者不一樣的運(yùn)算，即可以直接獲得后備保護(hù)區(qū)域，，從而為專家系統(tǒng)提供完成保護(hù)的智能分區(qū)。此外，該專家系統(tǒng)也可以同時與SCADA系統(tǒng)相互連接，當(dāng)一個系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化時，它們就可以被執(zhí)行對在線保護(hù)領(lǐng)域重新分割。對于一個由專家系統(tǒng)設(shè)計的廣域電流差動保護(hù)系統(tǒng)，就是通過這種方式來劃分和設(shè)計起來。1.3廣域繼電保護(hù)原理

廣域繼電保護(hù)系統(tǒng)是實現(xiàn)信息安全利用和保護(hù)的系統(tǒng)。其保護(hù)基本上強(qiáng)于傳統(tǒng)繼電保護(hù)，弱于SCADA/EMS保護(hù)。廣域繼電保護(hù)控制電網(wǎng)的安全穩(wěn)定，規(guī)定其動作范圍在100 ms-100s之間。

廣域繼電保護(hù)技術(shù)本質(zhì)就是停止系統(tǒng)中大規(guī)模潮流轉(zhuǎn)移。當(dāng)系統(tǒng)中潮流轉(zhuǎn)移時，廣域繼電保護(hù)就是為了防止后備保護(hù)由于線路的過載導(dǎo)致跳閘。它有效地保證了電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定，簡化了傳統(tǒng)的繼電保護(hù)和后備繼電保護(hù)的完成與整定。出于以上目的，國內(nèi)外許多著名的繼電保護(hù)技術(shù)專家都在深入地進(jìn)行了廣域的繼電保護(hù)。

1.4 廣域繼電保護(hù)信息域劃分

廣域繼電保護(hù)中，接收電網(wǎng)信息的范圍不是盡可能大，主要有兩個原因：（1）電網(wǎng)受到干擾時，擾動點周圍的電網(wǎng)信息通常對判斷擾動很重要，離擾動越遠(yuǎn)，信息越不重要;（2）繼電保護(hù)的快速性使得保護(hù)系統(tǒng)接收和處理大量信息的能力受到限制。因此，信息域的劃分是構(gòu)建廣域繼電保護(hù)系統(tǒng)的必要條件。本文總結(jié)了三種信息域劃分方法：基于拓?fù)錁涞膭澐址椒ā⒒趯＜蚁到y(tǒng)的在線劃分方法和變電站集中或區(qū)域劃分方法。

2傳統(tǒng)繼電保護(hù)方式的不足

2.1定值的整定與配合

傳統(tǒng)的繼電保護(hù)系統(tǒng)主要包括主保護(hù)和后備保護(hù)，但現(xiàn)代電網(wǎng)在結(jié)構(gòu)、運(yùn)行方式、網(wǎng)絡(luò)組成等方面都不是靜態(tài)的。，特別是在某些設(shè)備的定值分配和相互調(diào)整中，而且在大多數(shù)情況下，其穩(wěn)定性無法通過現(xiàn)場檢測和遠(yuǎn)程調(diào)整來保證。上述做法不僅使電力工作者更傾向于“簡化后加強(qiáng)主控”的措施，而且以最極端的方式拋棄了一些后備保護(hù)裝置。正因為如此，加強(qiáng)雙套主保護(hù)并不能完全消除其故障，往往體現(xiàn)在大規(guī)模電網(wǎng)故障的發(fā)生上。這些不確定因素使得電網(wǎng)災(zāi)害的風(fēng)險漸漸加大，并花費(fèi)大量的資金用以維修。

2.2設(shè)計的復(fù)雜和后備保護(hù)性能的欠缺

傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置是上一世紀(jì)80年代從蘇聯(lián)引進(jìn)的，設(shè)計過于繁瑣，不能滿足現(xiàn)代電網(wǎng)的發(fā)展需要。性能的判斷能力和反應(yīng)時間都導(dǎo)致短時間內(nèi)無法響應(yīng)。大多數(shù)情況下，電網(wǎng)運(yùn)行正常。然而，一旦運(yùn)行方式和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置會跳線并發(fā)出事故指令，也就是說后備保護(hù)不能發(fā)揮其應(yīng)有的保護(hù)作用，從而嚴(yán)重威脅電網(wǎng)的安全和保護(hù)。使危險加劇。

2.3誤動作造成風(fēng)險加劇

傳統(tǒng)的繼電保護(hù)往往做出了錯誤的判斷，會直接導(dǎo)致伴隨大規(guī)模或者重負(fù)荷的潮流轉(zhuǎn)移和嚴(yán)重停電事故，也可能導(dǎo)致意外連鎖跳閘，最終可能導(dǎo)致系統(tǒng)解體或停電。理論上，繼電保護(hù)裝置本身已經(jīng)存儲了大量混合式數(shù)據(jù)，繼電保護(hù)裝置中的跳閘式保護(hù)主要是針對一些違規(guī)數(shù)據(jù)的發(fā)布和傳遞而進(jìn)行設(shè)計。即在正常工作的情況下，只有大大降低了錯誤判斷的可能性，改變了電網(wǎng)組織機(jī)構(gòu)，才能大大提高了繼電保護(hù)的精度和準(zhǔn)確性，維持系統(tǒng)的正常工作。

3廣域繼電保護(hù)與傳統(tǒng)繼電保護(hù)特點與區(qū)別

傳統(tǒng)的繼電保護(hù)不僅可以利用故障信息或各線路端口的信息（母線差動保護(hù)和線路距離保護(hù)），還可以利用故障設(shè)備相鄰節(jié)點的信息（相鄰電站母線縱向保護(hù)）。

但其后備保護(hù)根本不全面，即除了被保護(hù)線路的遠(yuǎn)程后備保護(hù)外，被保護(hù)線路的狀態(tài)、主保護(hù)動作狀態(tài)和與其相關(guān)的遠(yuǎn)程后備保護(hù)都是一個很可能涉及的信息。但是，目前我們只能夠通過對被連接在線路上單一局部位置的檢測和信號進(jìn)行判斷，這無疑是我們進(jìn)行傳統(tǒng)的繼電保護(hù)工作中一個重要的關(guān)鍵問題。廣域式的繼電保護(hù)系統(tǒng)既包括了本地接受到的保護(hù)設(shè)備檢測信息和遠(yuǎn)方檢測信息。既能夠有效保護(hù)當(dāng)?shù)剡b控設(shè)備的相關(guān)信息，又能夠有效保護(hù)當(dāng)?shù)剡b控裝置的信息。與其他各種傳統(tǒng)的繼電保護(hù)方式相比，廣域式的繼電保護(hù)主要是因為其選擇性不足而取決于延時;可以實現(xiàn)自適應(yīng)協(xié)調(diào)控制機(jī)制，有效地避免了連鎖式的跳閘，防止了停電區(qū)間的擴(kuò)大;廣域式繼電保護(hù)隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷進(jìn)步，其應(yīng)用及性能都有著牢固的基礎(chǔ)。

4結(jié)束語

廣域繼電保護(hù)具有較好的數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和可靠性，可以提高傳統(tǒng)復(fù)雜電網(wǎng)的應(yīng)急風(fēng)險，通過校正可以發(fā)揮明顯優(yōu)勢。這是大勢所趨下中國電力發(fā)展的重要一步，繼電保護(hù)和廣域信息穩(wěn)定控制組成的廣域保護(hù)已成為現(xiàn)代電力系統(tǒng)的研究熱點和未來保護(hù)與控制的發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)：

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