錢文萍

（湖南芷江蟒塘溪水利水電開發(fā)有限責任公司 湖南懷化 419100）

淺談電力系統(tǒng)繼電保護中廣域信息的應(yīng)用

錢文萍

（湖南芷江蟒塘溪水利水電開發(fā)有限責任公司 湖南懷化 419100）

本文針對廣域信息在電力系統(tǒng)繼電保護中的應(yīng)用進行詳細的分析，研討了該技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀和構(gòu)成要素，闡述了該應(yīng)用的策略和技術(shù)要點。作為一項新興技術(shù)，希望通過此次研討，能夠為發(fā)展我國電力事業(yè)提供可參考的意見和建議。

電力系統(tǒng)；繼電保護；廣域信息

隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，電力需求在不斷攀升，這也使我國電力系統(tǒng)的規(guī)模不斷擴大，其運行和控制也將越加復雜。隨之而來的是在運行過程中，不斷出現(xiàn)的各種問題影響著電力事業(yè)的安全穩(wěn)定發(fā)展。因此，為了保證電網(wǎng)系統(tǒng)持續(xù)正常的運行，就需要有效的繼電保護系統(tǒng)對其進行科學合理的控制與監(jiān)測。傳統(tǒng)的技術(shù)手段儼然已經(jīng)滿足不了實際的需求，所以廣域信息在繼電保護中的應(yīng)用也就成了大勢所趨、理所應(yīng)當。

1 廣域信息繼電保護系統(tǒng)的現(xiàn)狀

依靠現(xiàn)代化信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，通過實現(xiàn)在廣域范圍的電氣信息中完成故障切除，提高了工作的效率和準確性，這就是電力系統(tǒng)中廣域信息的繼電保護。在應(yīng)用這種方式時，需對故障切除的可行性和安全性做充分的研究分析，要周全考慮切除故障系統(tǒng)的問題是否會影響到其他系統(tǒng)的運行，一定要力保整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。在繼電保護系統(tǒng)的研究中，廣域繼電保護的原理已經(jīng)被提出并應(yīng)用了。這是一種采用分布式結(jié)構(gòu)原理的系統(tǒng)，它實現(xiàn)了從傳統(tǒng)獨立的元件擴展至相鄰區(qū)域中，并利用了GPS完成了時間與信號的一致性?；谶@個原理，系統(tǒng)中的電流數(shù)據(jù)實現(xiàn)了自動上傳至中央設(shè)備，再結(jié)合運用電流差動計算方法，直接從中央設(shè)備將跳閘信號發(fā)送到終端設(shè)備中，進而實現(xiàn)了多點差動保護，且延遲了后備保護用時。

2 廣域信息繼電保護系統(tǒng)的架構(gòu)與策略

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

廣域后備保護的結(jié)構(gòu)方式存在著很多差異，包括系統(tǒng)的保護功能、系統(tǒng)的可靠性與動作行為性等。在廣域繼電保護中，分為集中式變電站、區(qū)域集中式和實際分布式三種結(jié)構(gòu)[1]。

不同于其他，在廣域信息繼電保護系統(tǒng)中，它的每一個保護IED——智能電子設(shè)備的行為分別都是自由的，也具有對立的功能，而且不必選擇中心站。

變電站的集中式是指在每一個變電站中只可以選擇一套智能電子設(shè)備。采集所有智能電子設(shè)備在這一變電站中出現(xiàn)的信號，就形成了一套負責該變電站的所有狀態(tài)量與模擬量的智能電子設(shè)備，然后再根據(jù)廣域繼電保護的算法進行保護性控制并生成相關(guān)的保護策略等[2]。以上這種結(jié)構(gòu)可以最大程度地控制硬件成本，使系統(tǒng)的連接簡單化，在保證不影響傳統(tǒng)保護的前提下，又實現(xiàn)了后續(xù)一些附加性功能，有效實現(xiàn)了獨立化運行。

為確保其他相關(guān)系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，需要與該變電站配置同樣的智能電子設(shè)備，一旦檢測到設(shè)備故障，就要切換到備用智能電子設(shè)備上。為了提高保護系統(tǒng)的速率、精確度及可靠性，在進行傳輸采樣過程中可以使用電子式的過程總線與互感器。

2.2 系統(tǒng)策略

如果系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中沒有裝設(shè)合理的中心站，那么可以在每一個變電站中設(shè)計安裝一臺保護性裝置，這就是變電站集中式保護。確定中心站是確定信息區(qū)域的前提，首先應(yīng)該將相鄰的節(jié)點多和路徑關(guān)聯(lián)比較密集的變電站作中心站；在對智能電子設(shè)備進行保護時，要對狀態(tài)量和模擬量進行信息采集和數(shù)據(jù)傳輸，從而定位故障，然后就行跳閘操作。廣域信息繼電保護的策略如下：

（1）故障識別法，這是一種計算補償性電壓故障分量，基于縱聯(lián)方向保護算法判斷故障是正向還是反向[3]。

（2）保護性區(qū)域，在對智能電子設(shè)備進行保護時，首先需要熟悉自己的保護區(qū)域，主要為了方便與其他區(qū)域保護智能電子設(shè)備進行信息交換。

（3）刷新網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息，在對每臺設(shè)備進行保護時，必須定期刷新和維護網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)，了解相關(guān)元件列表及斷路器。

（4）廣域后備保護區(qū)域，在保護設(shè)備中，了解廣域保護區(qū)域就是要羅列出被保護設(shè)備的列表，包括相關(guān)線路、斷路器、變壓器和母線等。

（5）信息交換，在對智能電子設(shè)備的信息進行交換后需要進行技術(shù)分析和計算，分析受到的故障信息并判斷故障元件所在。

（6）故障檢測，在檢測了相應(yīng)故障之后，再對智能電子設(shè)備保護進行故障判斷，主要看其是否是在自己的保護區(qū)域內(nèi)。假如故障位置在保護區(qū)域內(nèi)，那么就要及時保護斷路器的狀態(tài)信息與出口信息；如果出現(xiàn)拒動情況，則需要及時對斷路器發(fā)出跳閘信號，同時要時刻注意斷路器位置的狀態(tài)。如果斷路器依然拒動，則要向相鄰的智能電子設(shè)備繼續(xù)發(fā)出跳閘信號[4]。

（7）最大范圍內(nèi)維護故障，假如故障是發(fā)生在智能電子設(shè)備保護范圍外，首要是保證設(shè)備的正常運行，然后根據(jù)是否收到相鄰設(shè)備的信號決定是否跳閘。

當所有故障被切除之后，要使系統(tǒng)盡快恢復正常使用。后備保護功能是廣域信息繼電保護系統(tǒng)中的重要功能，對數(shù)據(jù)的整合效率和動作時間都表現(xiàn)優(yōu)越。不僅縮短了動作時間，還簡化了后備保護的整合過程。

3 廣域信息繼電保護系統(tǒng)的技術(shù)

廣域信息繼電保護系統(tǒng)的技術(shù)構(gòu)成，主要包括安全穩(wěn)定的控制、監(jiān)控子站、SDH、控制電網(wǎng)系統(tǒng)，以及通信線路等。

3.1 控制安全穩(wěn)定

在電網(wǎng)發(fā)生故障時，根據(jù)廠站的實際運行狀況，先要找出預先控制策略表，然后再對變電站的裝置進行切負荷操作，保證控制過程的安全與穩(wěn)定。如果電壓和電頻產(chǎn)生波動時，其安全穩(wěn)定控制裝置能夠快速自動進行無級切機的控制。當然，這一過程同樣可以由操作人員遠程進行控制，確保電網(wǎng)運行的安全穩(wěn)定。

3.2 監(jiān)控子站

監(jiān)控子站通常是裝設(shè)在變電站中，向上會通過電網(wǎng)和光纖控制主機的通信，向下則是利用相量測量和電網(wǎng)安全控制通信，它是溝通發(fā)電廠控制系統(tǒng)與穩(wěn)定監(jiān)測系統(tǒng)通信的主要工具。

3.3 SDH——同步數(shù)字體系

SDH是指GPS采取的電壓功率樣本與相量及開關(guān)等的動作行為情況，在計算出正序電流與電壓的相量后，通過通信線路與監(jiān)控站上傳相關(guān)數(shù)據(jù)。

3.4 檢測電網(wǎng)控制主機與維穩(wěn)

一般控制系統(tǒng)的主機安全和檢測都是在調(diào)度室完成，然后同監(jiān)控子站通信，以此獲取數(shù)據(jù)然后進行廣泛的保護計算。這一過程是要多站聯(lián)合展開模擬、控制和檢測，然后把所有相關(guān)的數(shù)據(jù)記錄并入庫。

3.5 資料分析站

利用瀏覽器對站與站的電流、電壓進行檢測，通過查看動態(tài)記錄，結(jié)合軟件分析記錄而做出相關(guān)的報表。

4 結(jié)束語

綜上所述，我國的經(jīng)濟發(fā)展現(xiàn)處于一個飛速前進的階段，基于西電東送工程進入了互聯(lián)時代，這使得廣域信息繼電保護工作變得越加重要。由于大容量和大機組的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)建成，這將給電網(wǎng)的保護措施提出更高的要求。在發(fā)展電力的過程中，既要認識到廣域信息在其中應(yīng)用的價值，也要積極思考可能存在問題。由于廣域信息電網(wǎng)的運行環(huán)境較為復雜，在進行集中計算時可能出現(xiàn)定值誤差和保護性能下降的現(xiàn)象。所以，廣域信息在繼電保護中的應(yīng)用有利也有弊，只有不斷積累工作經(jīng)驗，總結(jié)歷史教訓，才能在實際應(yīng)用過程中充分發(fā)揮出積極的作用。

[1]陳國炎，張哲，尹項根.廣域繼電保護分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)拓撲設(shè)計[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2012（04）：63～70.

[2]許路廣.廣域保護技術(shù)在智能電網(wǎng)中的發(fā)展與探索[J].科技與企業(yè)，2012（16）：128.

[3]翟增強.新的數(shù)學理論在繼電保護中的應(yīng)用及廣域保護概述[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2012（09）：91～93.

[4]王瑞健.基于廣域信息的繼電保護及其相關(guān)問題探討[J].科技傳播，2014（10）：53+30.

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1004-7344（2016）25-0056-02

2016-8-19

錢文萍（1974-），女，電氣工程師，本科，從事電氣運行、檢修、維護與管理工作。