章 婷

（江蘇省電力公司檢修分公司淮安運(yùn)維分部，223002）

保護(hù)智能化的發(fā)展與智能繼電器網(wǎng)絡(luò)的探討

章 婷

（江蘇省電力公司檢修分公司淮安運(yùn)維分部，223002）

隨著我國(guó)智能電網(wǎng)的應(yīng)用，為了電力系統(tǒng)能更加可靠、穩(wěn)定的運(yùn)行，對(duì)繼電保護(hù)有了更加嚴(yán)格的要求。本文針對(duì)保護(hù)智能化的發(fā)展和智能繼電器網(wǎng)絡(luò)相關(guān)問題進(jìn)行分析探究。

智能化發(fā)展；智能電網(wǎng)；繼電器網(wǎng)絡(luò)

0 前言

隨著現(xiàn)代科技水平的進(jìn)步，保護(hù)智能化有著暫態(tài)保護(hù)、廣域保護(hù)、繼承保護(hù)、自適應(yīng)保護(hù)等特點(diǎn)。在智能電網(wǎng)的持續(xù)發(fā)展中，智能電網(wǎng)將更加具備全面化和穩(wěn)定化，繼電保護(hù)也會(huì)向計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方向發(fā)展，智能繼電器網(wǎng)絡(luò)將廣泛應(yīng)用在智能電網(wǎng)中。

1 智能保護(hù)的特點(diǎn)

1.1 可靠采集電力系統(tǒng)中的多點(diǎn)信息。在我國(guó)電力系統(tǒng)的應(yīng)用中，逐漸加入了全球定位系統(tǒng)的科學(xué)技術(shù)手段，使廣域測(cè)量系統(tǒng)得到實(shí)現(xiàn)，滿足了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)互聯(lián)電網(wǎng)的同步運(yùn)行的狀態(tài)，使電網(wǎng)實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)的時(shí)間同步、空間廣域的要求被滿足。實(shí)現(xiàn)廣域保護(hù)的技術(shù)支持是WAMS，其也為智能電網(wǎng)中，廣域保護(hù)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供技術(shù)基礎(chǔ)。

此外，智能變電站技術(shù)在IEC61850通信標(biāo)準(zhǔn)的支持下逐漸成熟，實(shí)現(xiàn)了變電站信息在采集、處理、傳輸、共享等環(huán)節(jié)的數(shù)字化發(fā)展模式，也就是說，將變電站的電力設(shè)備變換、采集和傳輸?shù)慕涣鳌⒖刂泼畹刃畔⑷哭D(zhuǎn)成了數(shù)字化信息，在通信網(wǎng)絡(luò)中以分層、分布的形式傳輸，完成了電力系統(tǒng)的信息共享工作。

圖一 智能繼電保護(hù)裝置

1.2 信息共享技術(shù)使新算法應(yīng)運(yùn)而生。在智能變電站實(shí)施檢測(cè)和獲取電網(wǎng)中多點(diǎn)信息與廣域保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)用的背景下，繼電保護(hù)的算法有了新的計(jì)算方式。

1）繼電保護(hù)的算法基于縱聯(lián)比較原理的廣域和區(qū)域。這種方法實(shí)現(xiàn)故障判別的方法是通過廣域故障信息的方向，從而進(jìn)行廣域縱聯(lián)保護(hù)，這種算法可以對(duì)繼電保護(hù)的開關(guān)量及動(dòng)作信號(hào)等信息進(jìn)行傳送。

2）繼電保護(hù)的算法基于電流差差動(dòng)保護(hù)原理的廣域和戰(zhàn)域。單個(gè)電氣元件是常規(guī)電流進(jìn)行差動(dòng)保護(hù)工作的保護(hù)對(duì)象，常規(guī)電流差動(dòng)保護(hù)方式與基爾霍夫電流定律相吻合。廣域和戰(zhàn)域與常規(guī)電流的電流保護(hù)原理基本相似，不同之處就是廣域電流差動(dòng)保護(hù)原理和戰(zhàn)域電流差動(dòng)保護(hù)原理的保護(hù)范圍不是單個(gè)電氣元件，二是多個(gè)電氣元件。

3）繼電保護(hù)的算法基于方向比較原理的廣域和戰(zhàn)域。采用變電站集中式的結(jié)構(gòu)，當(dāng)電力系統(tǒng)的故障發(fā)生以后，以方向元件對(duì)發(fā)生故障部分的方向信息進(jìn)行指示的的結(jié)果為依據(jù)，對(duì)具體發(fā)生故障的元件進(jìn)行確定。

1.3 大停電事故的防止。根據(jù)全球近年來發(fā)生的大停電事故進(jìn)行分析，得出發(fā)生大停電事故的原因多為電力系統(tǒng)中的安全自動(dòng)裝置、安全保護(hù)裝置都為分散的動(dòng)作、獨(dú)立判別，即電力系統(tǒng)中各個(gè)設(shè)備缺乏配合，從而導(dǎo)致電力系統(tǒng)出現(xiàn)連鎖過載現(xiàn)象，進(jìn)而出現(xiàn)跳閘的狀況。相關(guān)專家和學(xué)者在全網(wǎng)電力系統(tǒng)的多點(diǎn)暫態(tài)信息和穩(wěn)態(tài)信息的共享和同步中，提出了新的智能保護(hù)算法，即潮流轉(zhuǎn)移識(shí)別算法，連鎖切機(jī)算法等等，對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中的連鎖跳閘問題進(jìn)行有針對(duì)性的有效解決，對(duì)大停電事故的發(fā)生有阻礙作用。

2 智能繼電器網(wǎng)絡(luò)

2.1 檢測(cè)故障和處理信息模塊。在多路輸入的基礎(chǔ)上，進(jìn)行故障啟動(dòng)和選線元件是故障檢測(cè)模塊的主要組成部分。信號(hào)處理單元可以根據(jù)各個(gè)保護(hù)模塊的不同需求，對(duì)產(chǎn)生故障時(shí)的高頻和分量信號(hào)進(jìn)行分別提取，如何將提取出的信息輸送到有需求的各個(gè)模塊中。對(duì)暫態(tài)電流信號(hào)故障進(jìn)行提取的方式有兩個(gè)頻率段，如圖一所示，為智能繼電保護(hù)裝置。

2.2 單端量位置保護(hù)模塊。當(dāng)故障發(fā)生在輸電線時(shí)，通過電力導(dǎo)線可以將帶有多種頻率成分的電流信號(hào)和電壓信號(hào)進(jìn)行傳播。這些信號(hào)在傳輸過程中，如果被輸電線路中不連續(xù)的點(diǎn)打斷，就會(huì)對(duì)信號(hào)的傳輸產(chǎn)生阻礙作用，從而使故障點(diǎn)接受到部分信號(hào)的反射。這些信號(hào)受故障位置因素的影響，即受路徑阻抗故障和電力導(dǎo)線阻抗特征的影響。對(duì)到達(dá)的高頻故障信號(hào)的時(shí)間進(jìn)行確定就是信號(hào)處理的只要手段。當(dāng)單端量位置保護(hù)模塊的故障發(fā)生在輸電線路中，由于受故障電流信號(hào)的高頻暫態(tài)行波特殊的傳輸特點(diǎn)及不連續(xù)點(diǎn)的反射特性等因素的影響，對(duì)該故障信號(hào)的捕捉可以通過定位保護(hù)繼電器的集成故障進(jìn)行定位。

2.3 邊界保護(hù)模塊。邊界保護(hù)模塊的測(cè)量方式以單端測(cè)量模式為基礎(chǔ)。一個(gè)故障將產(chǎn)生多頻段的電流信號(hào)，產(chǎn)生的電流信號(hào)以線路的兩個(gè)方向進(jìn)行傳輸。信號(hào)在傳輸中，遇到母線系統(tǒng)不連續(xù)點(diǎn)時(shí)，部分信號(hào)就會(huì)向另一條的線路進(jìn)行運(yùn)行傳輸，而遇到不連續(xù)點(diǎn)的信號(hào)將會(huì)被反射到故障點(diǎn)上。暫態(tài)電流的大量信號(hào)，以高頻部分電流信號(hào)為主，將以母線電容傳輸?shù)姆绞椒至鹘o土地。阻抗特征明顯變化的位置是線路的邊界。在電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行中，連接在線路末端的電力設(shè)備，如母線、變壓器、線路阻波器等，對(duì)高頻特征阻抗具有十分明顯的改變作用。

2.4 極性比較保護(hù)模塊。電力系統(tǒng)中，極性比較保護(hù)模塊的各個(gè)位置都對(duì)電流互感器進(jìn)行安裝，因此，無論故障會(huì)出現(xiàn)在電力系統(tǒng)的哪個(gè)方面，電網(wǎng)中都會(huì)有暫態(tài)電流的生成。通過繼電器對(duì)暫態(tài)信號(hào)的檢測(cè)，分為兩組不同的極性。其一為暫態(tài)信號(hào)的極性相同，極性取決于故障發(fā)生時(shí)，故障向電壓信號(hào)的極性。其二為與第一組極性相反的相同極性。暫態(tài)電流信號(hào)的極性由各個(gè)集成繼電器的故障檢出。

3 結(jié)論

本文通過對(duì)可靠采集電力系統(tǒng)中的多點(diǎn)信息，信息共享技術(shù)使新算法應(yīng)運(yùn)而生，大停電事故的防止三個(gè)方面對(duì)智能保護(hù)的特點(diǎn)進(jìn)行分析，其中，對(duì)信息共享技術(shù)的新算法進(jìn)行了主要的分析。對(duì)智能繼電器網(wǎng)絡(luò)的檢測(cè)故障和處理信息模塊，單端量位置保護(hù)模塊，邊界保護(hù)模塊和極性比較保護(hù)模塊進(jìn)行了探究。由此可以看出，保護(hù)智能化的發(fā)展和智能繼電器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，對(duì)我國(guó)電力系統(tǒng)的發(fā)展具有顯著的推動(dòng)作用。

薄志謙,張保會(huì),董新洲,和敬涵,林湘寧,曾祥君,李斌.保護(hù)智能化的發(fā)展與智能繼電器網(wǎng)絡(luò)[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2013,02:1-12.

Discussion on the development of intelligent protection and intelligent relay network

Zhang Ting
（Jiangsu electric power company maintenance branch Huaian operation and maintenance branch，223002)

With the application of smart grid in China,in order to the power system more reliable and stable operation,the relay protection has more stringent requirements.In this paper,the development of intelligent protection and the development of intelligent relay network related issues to analyze and explore.

intelligent development;smart grid;relay network