智能電網(wǎng)環(huán)境下廣域繼電保護的研究

1、    智能電網(wǎng)環(huán)境下廣域繼電保護的研究    蘇海金摘要：隨著智能電網(wǎng)的建設，繼電保護技術將擁有很大的發(fā)展空間，本文作者結合多年來的工作經(jīng)驗，指出了智能電網(wǎng)建設給繼電保護帶來的機遇，闡述了繼電保護重點研究的內(nèi)容，并就其中的繼電保護的廣域保護問題展開重點研究，具有一定的參考意義。關鍵詞：智能電網(wǎng)；繼電保護；廣域保護智能電網(wǎng)的建設是電力系統(tǒng)的一次重要變革，是未來電網(wǎng)發(fā)展方向。智能電網(wǎng)新技術的發(fā)展不但影響了我國電力系統(tǒng)運行的各個環(huán)節(jié)，同時也給繼電保護的發(fā)展提供了廣闊的空間。相關人員應該準確掌握繼電保護重點研究內(nèi)容，利用智能電網(wǎng)提供的信息系統(tǒng)，更好的使用繼電保

2、護系統(tǒng)，使繼電保護技術適應電網(wǎng)需要逐步向智能化發(fā)展，跟進電網(wǎng)建設步伐，為智能電網(wǎng)建設與發(fā)展保駕護航，提升智能電網(wǎng)運行穩(wěn)定性和可靠性。1 智能電網(wǎng)建設給繼電保護工作帶來機遇近年來，新型繼電保護的發(fā)展中，都是以智能電網(wǎng)為基礎的。在信息采集領域，我國對動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的構建始于1996年，該系統(tǒng)可以實現(xiàn)實時信息檢測。至今為止，pmu即同步相量測量單元已經(jīng)在我國多數(shù)220kv變電站中進行安裝，而同時，也成為我國500kv變電站的重要組成部分。在這種情況下，現(xiàn)階段我國已經(jīng)形成了擁有一定規(guī)模的wmas即廣域測量系統(tǒng)。在在線同步測量廣域電網(wǎng)的過程中，可以對wams/pmu進行充分的應用，而在更新數(shù)據(jù)的過程中，時

3、間也大大縮減，能夠在幾十毫秒內(nèi)完成，這樣一來，就為繼電保護功能信息同步的實現(xiàn)奠定了良好的基礎。從信息通信角度來看，現(xiàn)階段，我國500kv及以上電網(wǎng)在運行中，都產(chǎn)生了高達100%的光纖覆蓋率，而99.2%是220kv電網(wǎng)的覆蓋率，93%是110kv電網(wǎng)的覆蓋率。由此可見，我國整體電網(wǎng)在運行過程中，主要介質(zhì)已經(jīng)成為了光纖，而電力通信專網(wǎng)也能夠凸顯出分層分級自愈環(huán)網(wǎng)這一主要特征。2 繼電保護重點研究內(nèi)容2.1 單元件保護首先，在發(fā)電機保護中，必須增加對內(nèi)部短路的關注，尤其是匝間短路保護問題。因此必須精確化處理整定計算、保護方案設計以及靈敏度校驗等內(nèi)容；根據(jù)機組實際運行過程中的承受能力來判據(jù)反時限過流

4、、后備保護中的過激磁等保護；促使可靠性在定子、轉子一點接地中得以體現(xiàn)；通過有效配合得以在失磁、失步保護中實現(xiàn)，同時還深入研究了超大容量機組保護運行的特殊性等。其次，在變壓器保護領域，我國部分專家仍然將研究的重點放在了勵磁涌流識別方面，由于隨機性、多樣性以及非線性等是勵磁涌流的關鍵特征，因此現(xiàn)階段在制訂相關解決方案的過程中，始終存在一定缺陷，分析計算變壓器內(nèi)部故障以及保護新原理等始終是變壓器保護領域的研究重點。再次，在交流線路保護領域，由于高阻接地很容易影響距離保護，導致短路再次在系統(tǒng)振蕩中產(chǎn)生時，系統(tǒng)無法進行有效應對，因此產(chǎn)生了較低的躲避負荷的能力；在對同桿并架雙回線進行應用的過程中，由于電氣

5、量范圍的約束和跨線故障的產(chǎn)生，導致較大的誤差產(chǎn)生于故障測距和選相中。最后，在直流線路保護領域，行波保護是主保護，在對其進行使用的過程中，始終受到故障產(chǎn)生行波信號的不確定性影響，包括母線接線方式和波速等影響因素，同時其還會受到過渡電阻、采樣率限制以及動態(tài)時延等約束。2.2 廣域保護近年來，為了適應智能電網(wǎng)的發(fā)展需求，我國加大了繼電保護研究力度，廣域保護得以產(chǎn)生。在廣域保護中，信息通信平臺中可以有效融入多點多類型信息，同時信息具有較強的實時性。這一方式的產(chǎn)生，極大地轉變了傳統(tǒng)繼電保護的配置模式，動作性能在繼電保護中得以有效提升。3 智能電網(wǎng)建設下繼電保護的廣域保護研究3.1 廣域保護內(nèi)涵通常情況下

6、，單端量和雙端量是繼電保護所使用的信息形式，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要原因同軟硬件技術水平低具有緊密的聯(lián)系，而信息使用過程中，被保護設備自身的信息被作為信息主要來源。近年來，我國在積極加強電網(wǎng)建設的過程中，其運行的環(huán)境呈現(xiàn)出越來越復雜的特點，較少的信息存在于傳統(tǒng)保護原理中，在對故障進行分析的過程中，通常只能夠從單一的角度出發(fā)。與此同時，智能電網(wǎng)在建設過程中，已經(jīng)構建了一個有效的平臺，為多信息化繼電保護的實現(xiàn)提供了可能，在這種情況下，繼電保護發(fā)展中，廣域保護成為重點發(fā)展方向。廣域保護在實施過程中，可以對多類型、多點信息進行融合，這些信息同故障都具有緊密的聯(lián)系，在綜合判斷信息的基礎上，有助于各種功能的實現(xiàn)

7、，包括跳閘策略制訂、保護動作特性調(diào)整等。由此可見，在對廣域保護進行應用的過程中可以從更加全面地角度對故障進行檢測，從而有助于保護措施同系統(tǒng)運行方式變化進行適應，使保護對定值的依賴降低，確保保護動作的速度得以有效提升。3.2 廣域后備保護的構成模式3.2.1 廣域集中式系統(tǒng)內(nèi)部的某一個中心站是設置決策主機的主要位置，其運行過程中，能夠對區(qū)域電網(wǎng)整體進行覆蓋，為數(shù)十個廠站甚至更多廠站運行提供便利。同時，在該模式中，基本單元被設置為被保護設備，在判斷故障的過程中，主要的方式是將所有信息進行直接集中處理。在對該模式進行應用的過程中，能夠實現(xiàn)較大規(guī)模的信息集中，因此可以做到更加全面地對故障角度進行檢測，

8、更重要的是，在該模式中，要求保護主機能夠擁有較高的處理能力以及安全性。3.2.2 ied分布式ied分布式結構模式下，ied元件存在于被保護設備中，這成為該模式的決策基本單元，本地信息的采集由ied負責，而保護功能的實現(xiàn)，需要ied充分展開信息交互工作。ied分布式模式在使用的過程中，擁有靈活的保護構成方式和較強的適應能力，在實施保護功能的過程中，不需要過度依賴單一決策元件，這是該模式使用中的優(yōu)勢。但是也具有一定缺陷，如在實現(xiàn)信息交互的過程中，必須對大量的信息進行處理，同時需要對復雜的保護配置進行應用，因此必須在良好的通信條件下才能夠投入使用。3.2.3 站域集中與區(qū)域分布相配合的模式該模式在

9、實際運行的過程中，能夠實現(xiàn)對區(qū)域和站域的雙重保護。在站域保護中，可以促使后備保護功能在站內(nèi)元件中得以充分的體現(xiàn)，站域主機被設置于每一個廠站中，實際運行中，能夠對該站不同元件的信息進行集中，而在對分布式系統(tǒng)進行構建的過程中，需要將各站視為區(qū)域保護子站，并進行有效連接；在處理站間聯(lián)絡線故障的過程中，充分發(fā)揮區(qū)域保護的功能，故障的判斷需要建立在站域主機交互信息的基礎上，并且可以將遠后備功能提供給站內(nèi)元件。站域集中與區(qū)域分布相配合的模式同廣域集中式相比，對主站安全性及運算能力要求不高，同時擁有較短的通信延時和較高的交互信息相關度；而該模式相比于ied分布式，呈現(xiàn)出相對簡單的故障判斷和信息交互機制，在識別故障的過程中，不需要進行較多的工作重復，對于推動后備保護實現(xiàn)簡單化配置具有重要意義。4 結束語總之，繼電保護是電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的重要保障，在智能電網(wǎng)建設的影響下，傳統(tǒng)繼電保護顯然無法滿足現(xiàn)代化智能電網(wǎng)的穩(wěn)定運行需求。為了保證電網(wǎng)更好更穩(wěn)定的運行，在今后智能電網(wǎng)繼電保護運行中，仍需加強繼電保護方式研究，不斷的去改進和更新，以不斷的在繼電保護系統(tǒng)中融入新技術，從而實現(xiàn)智能電網(wǎng)