蘭浩

摘 要：隨著我國科技的不斷發(fā)展，電網(wǎng)建設規(guī)模也在不斷地擴大，并且電網(wǎng)的運行方式和結構都在逐漸變得更加多樣和復雜。在這期間越來越凸顯出繼電保護的重要性，尤其是在電網(wǎng)管理和運行、建設方面。相較于存在較多問題且不適應電網(wǎng)建設未來發(fā)展的傳統(tǒng)繼電保護來說，當前的廣域繼電保護才是未來電網(wǎng)保護的一大關鍵。本文將對廣域繼電保護如今存在的問題進行淺要分析，對其故障元件的判別方法和原理做出探討，為電網(wǎng)建設的未來的更好發(fā)展提供參考和建議。

關鍵詞：廣域繼電保護；保護原理；故障元件；判別

所謂繼電保護指的是是電網(wǎng)正常運行、保障電網(wǎng)安全的第一道防線。近幾年，科技不斷發(fā)展，電網(wǎng)建設規(guī)模也在不斷擴大，在如今這個日益復雜、多樣化的電網(wǎng)環(huán)境之下，廣域繼電保護已經(jīng)面臨著新的問題，需要進行調(diào)整。由于傳統(tǒng)的繼電保護并不能將如今的問題完美解決，這就需要我們研究出能夠快速進行識別故障和隔離故障的方案，并且還需要我們將保護廣域保護的配置方案和保護原理不斷簡化、優(yōu)化，為電網(wǎng)安穩(wěn)運行提供保障。下文是對現(xiàn)代電網(wǎng)中傳統(tǒng)繼電保護中存在問題的簡單介紹。

1 現(xiàn)代電網(wǎng)中傳統(tǒng)繼電保護中存在的問題

1.1 定值整定和配合困難

現(xiàn)代電網(wǎng)普遍存在運行方式復雜、結構多變的特點，并且其后備保護之間的動作值的配合以及其復雜多樣，很多情況之下延時實現(xiàn)配合和就地檢測量這兩種方式已經(jīng)不能確保選擇性了。“加強主保護、簡化后備保護”是人們在繼電保護中經(jīng)常采取的一種措施，并且這種措施可以讓繼電保護形成簡化，并且還能將后備保護配置的趨向放棄。當大電網(wǎng)發(fā)生高阻故障時，已經(jīng)不能光憑雙套主保護將其發(fā)生拒動的情況給阻止，定值整定和配合困難是現(xiàn)代網(wǎng)絡中傳統(tǒng)繼電保護存在的最為明顯的問題。

1.2 遠后備保護延時過長

所謂遠后備保護是指在元件出現(xiàn)故障時，其開關或者保護裝置拒絕動作時，各個電源側的相鄰元件保護裝置動作將故障切除的一種保護。而遠后備保護延時過長是由于多級階梯延時的出現(xiàn)，從而導致遠后備保護延遲的時間可能變得非常長，這對于整個系統(tǒng)的運行、和這個系統(tǒng)的安全很不利。遠后備保護延時過長也是在傳統(tǒng)繼電保護中存在的對系統(tǒng)安全不利的主要問題，這個問題需要我們及時解決。

1.3 缺乏自動適應應變能力

傳后備保護的整定配合在電網(wǎng)網(wǎng)架結構發(fā)生故障的原因就是缺乏自動適應應變能力，這會直接導致后備保護動作特性發(fā)生失配的情況，并且很有可能出現(xiàn)擴大事故的情況。

2 廣域繼電保護的基本途徑

基本故障元件判別原理和在線自動適應整定原理是廣域繼電保護的兩種基本功能，也是兩種完全不同的途徑。

2.1 基于FEI的廣域繼電保護

按照后備保護區(qū)域來形成差動保護范圍，基于故障元件判別原理的廣域繼電保護的研究可以將后備保護動作區(qū)域確定，并且將故障元件準確判定?；诠收显袆e原理的優(yōu)越性主要是其只需要通過簡單的邏輯配合和時序就能將后備保護的選擇性保證，不需要整定計算。并且其還可以將后備保護的動作時間縮短，并且對于全電網(wǎng)的實時變化信息沒有要求。對于后備保護非預期連鎖動作的風險問題，同樣也可以充分利用廣域信息對于電網(wǎng)潮流轉(zhuǎn)移狀況的判別，以此達到系統(tǒng)安全的保障。

2.2 基于OAS的廣域繼電保護

國內(nèi)為提高在線自適應整定的靈敏度，防止保護失配，國內(nèi)學者將20世紀80年代的研究采用。近20年對于在線自適應整定方法的研究工作圍繞著故障后最小斷點的快速短路計算?；谠诰€自適應整定原理的廣域繼電保護的研究取得了許多成果，其研究時間也相對較長一點，但是由于該方法并沒有在根本上將傳統(tǒng)后備保護整定配合復雜困難的情況改善，在實用化方面卻一直受阻，這也是后備保護目前存在威脅系統(tǒng)安全、易引發(fā)連鎖跳閘的主要原因。

3 新型故障元件判別原理

3.1 基于保障電壓分布的故障元件判別原理

縱聯(lián)方向、電流差動、縱聯(lián)距離等都可以作為單一元件的故障判別原理。如今出現(xiàn)了兩方面的問題，其一是同步采樣要求非常嚴格，因此我們在廣域保護時仍然存在著難處；其二是在相對復雜的條件之下，仍然沒有足夠完善的性能支撐。這兩方面問題可以被基于線路故障電壓分布的故障元件判別原理同時解決掉，而這個解決掉兩大問題的原理主要是利用線路一測的電流、電壓故障分量的測量值，然后再用一測的測量值對另一側的電壓故障分量進行估算。這種情況之下就可以使得廣域后備保護可以將電壓故障分量的估算值獲得，并且其測量值也會一并獲得。外側出現(xiàn)故障時，其線路中的任意一側的電壓故障分量的兩值都是一致的（兩值包括測量值和估算值），但是如果內(nèi)部出現(xiàn)故障其一測電壓的故障分量的兩值就會有比較大的差別了，這也是故障元件識別的一大判據(jù)，并且如果出現(xiàn)以上的問題，只需要線路兩端根據(jù)故障時的路線對其啟動特征進行校正就好（此處校正可同時）。這一原理也能將轉(zhuǎn)換性故障、高阻接地和振蕩中在故障燈情況之下出現(xiàn)的故障路線正確識別，而且，在識別的時候沒有潮流轉(zhuǎn)移對其產(chǎn)生影響。

3.2 基于廣域綜合阻抗的故障元件判別原理

比起普通電流差動保護，廣域電流差動更容易受線路分布電容的影響，并且廣域電流差動保護會在受影響之后降低靈敏度，這其中的原因主要是在不同運行方式之下，區(qū)域差動范圍之內(nèi)的線路數(shù)量不太一樣，并且其電容電流的分布也有了一定的變化，補償和估計在廣域條件之下也有很大的難度?；趶V域綜合阻抗的故障元件判別原理可以將電容的影響克服，并且其靈敏度也相較之下更高一點。在廣域繼電保護中引入綜合阻抗概念，可以形成一種故障元件的判別原理（基于廣域綜合阻抗），同時也將廣域電流差動保護的缺陷克服。這個原理主要是對區(qū)域多端電流和電壓構造綜合阻抗的利用。

3.3 基于遺傳信息融合技術的故障元件判別方法

為了能將廣域保護信息的可靠性不斷提高，一種基于遺傳信息融合技術的故障元件的判斷方法被提出，其主要的處理對象是以故障方向的遺傳算法，并且將多種保護判據(jù)信息和其他狀態(tài)融合，將數(shù)據(jù)傳輸過程中出現(xiàn)的信息錯誤或者信息缺失為電網(wǎng)保護帶來的影響克服掉。這種方法也是一種基于遺傳算法的信息融合的數(shù)學模型，可以在最短時間內(nèi)搜索判定的運算方式，也可以將最優(yōu)解的故障元件的判別實現(xiàn)。

3.4 基于概率識別的信息的融合技術

為了將遺傳算法的廣域繼電保護的計算量降低，為了能將過早收斂致使的判斷錯誤避免，不斷將信息容錯能力提高，我們提出了一套簡化和改進的概率識別信息融合技術，這種技術也可以將搜索的范圍減小，對同時發(fā)生的多處故障的可能性不大的問題進行假設，同時也將遺傳算法的收斂判斷避免。

4 結語

作為我國電力系統(tǒng)保護和建設研究的一大重要課題，廣域繼電保護是將電力系統(tǒng)廣域繼電保護的可靠性、高效性、靈敏性和信號的發(fā)送等安全可靠性實現(xiàn)，我們要將電力系統(tǒng)的規(guī)劃、檢測和維護加強，主要是從系統(tǒng)全局角度出發(fā)，然后將故障元件的判斷能力提高。隨著我國綜合國力的不斷提升，電網(wǎng)建設不斷擴大，國家對于電力系統(tǒng)的建設也更加關注，我們應該將電力系統(tǒng)的規(guī)劃不斷加強，促進電網(wǎng)的不斷發(fā)展。

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（作者單位：國網(wǎng)四川省電力公司綿陽供電公司）