【摘 要】傳統(tǒng)的保護(hù)及安全自動(dòng)裝置及其完全獨(dú)立的整定原則，已經(jīng)不能更好的適應(yīng)系統(tǒng)發(fā)展的要求，在很多情況下甚至是造成系統(tǒng)崩潰的助力。因此，需要探索保護(hù)電網(wǎng)的新方法來(lái)滿足系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的要求。本論提出電力系統(tǒng)集成保護(hù)的概念，并對(duì)相關(guān)技術(shù)方案進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】電力 系統(tǒng) 集成 保護(hù)

一、集成保護(hù)的概念及構(gòu)成

“集成保護(hù)”是指將變電站全部信息集成于一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，形成可靠、靈活、多樣互補(bǔ)的集中式保護(hù)系統(tǒng)，保護(hù)變電站內(nèi)多個(gè)獨(dú)立設(shè)備的同時(shí)，集成保護(hù)還可包括控制功能，是保護(hù)控制一體化裝置。變電站內(nèi)的所有設(shè)備、進(jìn)線出線的保護(hù)集中由一個(gè)計(jì)算機(jī)保護(hù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，為保護(hù)系統(tǒng)的安全可靠性，計(jì)算機(jī)保護(hù)系統(tǒng)采用完全的雙冗余配置。

集成保護(hù)系統(tǒng)主要由三大部分構(gòu)成：（一）接口單元：接口單元可按變電站內(nèi)二次系統(tǒng)的集中情況集中或分布設(shè)置，通過(guò)大容量的光纖網(wǎng)絡(luò)將測(cè)量控制單元的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送至集成保護(hù)單元。（二）光纖網(wǎng)：應(yīng)用光纖以太網(wǎng)作為集成保護(hù)的通信網(wǎng)絡(luò)，為保證可靠性采用環(huán)網(wǎng)或雙冗余結(jié)構(gòu)，同時(shí)可使用標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，使接口單元或合并單元、集成保護(hù)與系統(tǒng)間實(shí)現(xiàn)無(wú)縫通信。（三）集成計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)單元：集成繼電保護(hù)的功能在大型機(jī)上實(shí)現(xiàn)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接收到來(lái)自變電站各地的測(cè)量信息，并通過(guò)通信網(wǎng)與各相關(guān)變電站交換信息。集成保護(hù)通過(guò)各種傳感設(shè)備，采用軟硬件相結(jié)合的方法，同時(shí)獲取變電站內(nèi)的多處信息，在實(shí)現(xiàn)各獨(dú)立保護(hù)功能的基礎(chǔ)上，各保護(hù)功能之間易于協(xié)調(diào)配合，集成保護(hù)可以集成傳統(tǒng)保護(hù)原理，也可產(chǎn)生新的保護(hù)功能，提高保護(hù)的整體性能。

二、電力系統(tǒng)的集成保護(hù)與控制方案

（一）基于過(guò)電流原理的配電系統(tǒng)集成保護(hù)方案

基于過(guò)電流原理的配電系統(tǒng)集成保護(hù)安裝于變電站，與該變電站所有母線的進(jìn)出線上各CT相連，該保護(hù)還與連接母線的PT相連接以便于進(jìn)行方向的測(cè)量。該方案以過(guò)電流原理為基礎(chǔ)，既有傳統(tǒng)保護(hù)功能，又賦以新的保護(hù)功能特性，包括了瞬時(shí)跳閘單元，相繼加速跳閘單元以及分別直接跳閘單元等多個(gè)環(huán)節(jié)，從而構(gòu)成新型的三階段保護(hù)，構(gòu)成新型的三階段保護(hù)，其中第一、二階段做主保護(hù)，第三階段作后備保護(hù)。

基于電流原理的集成保護(hù)系統(tǒng)包括故障線路選擇單元、基于過(guò)電流定值的瞬時(shí)跳閘單元、縱聯(lián)通道跳閘單元、無(wú)通道加速跳閘單元和INP直接跳閘單元，以及兩個(gè)通信接口I、II。IOR繼電保護(hù)安裝于變電站，其中的“故障線路選擇單元”確定與母線相連的故障線路，對(duì)于小電流接地系統(tǒng)該單元應(yīng)具有單相接地故障選線功能，可利用傳統(tǒng)的選線方法或新的暫態(tài)技術(shù)，由于集成保護(hù)信息較多，可產(chǎn)生新的方法更有利于尋找故障線路。

（二）基于電流差動(dòng)原理的集成保護(hù)方案電流差動(dòng)保護(hù)已經(jīng)成為高壓輸電線的主要保護(hù)形式。電流差動(dòng)保護(hù)只需要檢測(cè)流入和流出保護(hù)區(qū)的不平衡電流，原理簡(jiǎn)單，選擇性好，特別是隨著光纖通信技術(shù)的發(fā)展，使得電流差動(dòng)保護(hù)性能提高并得以廣泛應(yīng)用。目前，以GPS信號(hào)同步采樣的數(shù)字電流差動(dòng)保護(hù)在動(dòng)作判據(jù)、通信系統(tǒng)等方面己基本滿足保護(hù)系統(tǒng)的要求。在基于電流差動(dòng)原理的集成保護(hù)方案中，輸電線路主要有兩大電流差動(dòng)保護(hù)技術(shù)，分別是：電流縱差保護(hù)（LCD）和電流橫差保護(hù)（TCD）。TCD技術(shù)可以由兩個(gè)保護(hù)算法組成：電流平衡和橫差方向算法，它能夠?yàn)榫€路上的速斷保護(hù)范圍外發(fā)生的故障提供加速跳閘。LCD能夠清除故障以保護(hù)整個(gè)輸電線路，但需要昂貴的通信通道；TCD不需要通信通道，但不能為整個(gè)保護(hù)線路提供快速跳閘。因此對(duì)于雙回線路，融合兩種技術(shù)的繼電保護(hù)裝置能夠?yàn)檩旊娋€路提供更好的保護(hù)方式。

集成電流差動(dòng)繼電器（ICD）安裝在網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)變電站的母線上，與包含變電站各出線CT的測(cè)控單元通過(guò)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接，并與遠(yuǎn)端線路末端的相鄰變電站通信。保護(hù)執(zhí)行縱差保護(hù)算法，并通過(guò)多個(gè)整定值的設(shè)置覆蓋所有被保護(hù)線路，負(fù)責(zé)保護(hù)連接于變電站母線上的每條線路：由于能夠測(cè)量到與母線相連的所有電流，那么該集成保護(hù)裝置同時(shí)也可以保護(hù)母線。整個(gè)方案有先進(jìn)的通信網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議的支持，每個(gè)ICD通過(guò)通信單元的多個(gè)通信通道與所有相關(guān)線路另一端的集成保護(hù)通信，以實(shí)現(xiàn)每條線路的電流差動(dòng)保護(hù)。針對(duì)雙回路或平行線路的保護(hù)，可在集成電流差動(dòng)保護(hù)中包括TCD保護(hù)算法。集成保護(hù)裝置中配以快速縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)算法作為每條雙回線路的主保護(hù)，而當(dāng)與遠(yuǎn)端聯(lián)系的通信信道不可用時(shí)，則采用橫差動(dòng)算法作為線路的主保護(hù)用以保護(hù)兩條線路，還可以集成由電流平衡和橫差方向兩個(gè)保護(hù)算法組成的TCD技術(shù)，為在被保護(hù)線路上的速斷保護(hù)范圍外發(fā)生的故障提供加速跳閘。ICD保護(hù)的電流差動(dòng)算法負(fù)責(zé)完成所有相關(guān)的線路兩端的差動(dòng)計(jì)算。該方案基于先進(jìn)的光纖通信網(wǎng)絡(luò)的支持。變電站的測(cè)量、控制和通信單元等都通過(guò)以太網(wǎng)與集成保護(hù)連接，并可使用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議。

三、基于多功能保護(hù)技術(shù)的集成保護(hù)方案

瞬時(shí)跳閘階段。保護(hù)的功能主要包括電流保護(hù)、電流差動(dòng)保護(hù)（當(dāng)通信通道可用時(shí)）和距離保護(hù)。集成保護(hù)繼電器裝置中設(shè)置多重整定值以保護(hù)其相應(yīng)的所有線路段和設(shè)備。如果故障發(fā)生在保護(hù)線路段的段范圍內(nèi)，電流差動(dòng)就會(huì)發(fā)出瞬時(shí)跳閘命令，對(duì)于在距離段范圍內(nèi)的故障，距離保護(hù)也會(huì)發(fā)出瞬時(shí)跳閘命令。對(duì)于電流差動(dòng)保護(hù)而言，當(dāng)通信通道不可用，實(shí)現(xiàn)電流差動(dòng)保護(hù)有困難，而距離保護(hù)的設(shè)置又存在問(wèn)題時(shí)，電流方向保護(hù)也能夠作為快速跳閘的主保護(hù)。與此同時(shí)，如果通信通道可用，繼電器會(huì)發(fā)送方向信息給遠(yuǎn)端集成保護(hù)和集成網(wǎng)絡(luò)保護(hù)單元。

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