劉志洪

（云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司昆明供電局）

0 引言

我國(guó)當(dāng)前科技發(fā)展規(guī)模逐漸擴(kuò)大，電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模也不斷擴(kuò)大，廣域繼電保護(hù)機(jī)器故障原件判別工作也得到重視。雖然廣域繼電保護(hù)措施已經(jīng)實(shí)施一段時(shí)間，但是仍然存在著一些問題，無(wú)法保障電網(wǎng)正常運(yùn)行。

1 傳統(tǒng)電網(wǎng)繼電保護(hù)存在的問題

1.1 傳統(tǒng)的電網(wǎng)繼電保護(hù)存在著整定和配合的

問題

最近幾年，電網(wǎng)建設(shè)和先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)逐漸融合，使目前的電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境非常繁復(fù)，涉及到較多的內(nèi)容。雖然，電網(wǎng)與科技融合能夠保障電網(wǎng)建設(shè)的現(xiàn)代化，為我國(guó)居民提供更加先進(jìn)的服務(wù)，但是隨著電網(wǎng)建設(shè)不斷的現(xiàn)代化、科技化，對(duì)于相關(guān)的保護(hù)設(shè)施以及相關(guān)技術(shù)人員的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也逐漸提高了。在當(dāng)前的繼電保護(hù)當(dāng)中，經(jīng)常出現(xiàn)后備保護(hù)設(shè)施的整定值受到現(xiàn)代電網(wǎng)影響導(dǎo)致配合越來(lái)越復(fù)雜，導(dǎo)致電網(wǎng)就地檢測(cè)與延時(shí)的配合方式選取困難。與此同時(shí)，受到這一原因的影響，目前我國(guó)的電網(wǎng)后備保護(hù)設(shè)施正在不斷的簡(jiǎn)化，甚至出現(xiàn)了取消后備設(shè)備的現(xiàn)象。除此之外，還要了解雖然可以使用雙套主方式解決大型電網(wǎng)中發(fā)生的高阻故障，但是無(wú)法徹底解決這一問題［1］。

1.2 傳統(tǒng)繼電保護(hù)在遠(yuǎn)后備保護(hù)具有較長(zhǎng)的延時(shí)

在以往的繼電保護(hù)中，經(jīng)常出現(xiàn)多段式延時(shí)配合的情況，這一現(xiàn)象的存在非常容易導(dǎo)致繼電保護(hù)系統(tǒng)后備保護(hù)延遲時(shí)間的延長(zhǎng)，從而削弱了電網(wǎng)系統(tǒng)的安全程度。

1.3 傳統(tǒng)繼電保護(hù)措施缺乏自適應(yīng)應(yīng)變機(jī)制

傳統(tǒng)繼電保護(hù)措施的后備保護(hù)裝置是將現(xiàn)行的電網(wǎng)運(yùn)行模式作為基礎(chǔ)進(jìn)行構(gòu)建的，并沒有辦法隨著電網(wǎng)變化而發(fā)生改變。如果電網(wǎng)運(yùn)行模式出現(xiàn)大幅度的改動(dòng)或是網(wǎng)架結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，都很容易導(dǎo)致電網(wǎng)運(yùn)行錯(cuò)誤，出現(xiàn)重大事故。

1.4 傳統(tǒng)繼電保護(hù)措施很容易出現(xiàn)錯(cuò)誤操作

傳統(tǒng)的繼電保護(hù)系統(tǒng)本身存在著一定的不足，很容易導(dǎo)致出現(xiàn)“距離保護(hù)Ⅲ段非預(yù)期連鎖跳閘”，即電網(wǎng)的網(wǎng)架排列或是運(yùn)行出現(xiàn)了一些在預(yù)料之外的突發(fā)狀況，導(dǎo)致大量負(fù)荷流在電網(wǎng)系統(tǒng)中大規(guī)模轉(zhuǎn)移，有可能會(huì)出現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)解列現(xiàn)象或是無(wú)法持續(xù)為居民們供電。當(dāng)前的繼電保護(hù)措施依據(jù)安裝處設(shè)施制定的，無(wú)法對(duì)于整個(gè)電網(wǎng)有一個(gè)詳細(xì)的掌控，導(dǎo)致后備保護(hù)設(shè)施無(wú)法對(duì)于當(dāng)前的電網(wǎng)運(yùn)行形式進(jìn)行判斷，從而無(wú)法做出及時(shí)判斷和整定措施［2］。

2 實(shí)施廣域繼電保護(hù)的措施

從我國(guó)目前的電網(wǎng)發(fā)展形勢(shì)來(lái)看，想要實(shí)施廣域繼電保護(hù)措施可以通過(guò)OAS（在線自適應(yīng)整定原理）和FEI（故障元件判別原理）實(shí)現(xiàn)。OAS原理主要是收集繼電保護(hù)故障后擾動(dòng)域鑒別、最小斷點(diǎn)集進(jìn)行快速的短路計(jì)算等方面來(lái)支撐探究的，主要是能夠提升廣域繼電保護(hù)措施的靈活程度，但是當(dāng)前的OAS原理還不能夠在根源上解決后備保護(hù)的階段性延遲，還需要不斷對(duì)其進(jìn)行研究；FEI原理的運(yùn)用，能夠有效地減少繼電保護(hù)計(jì)算整定所需要的環(huán)節(jié)，僅需將時(shí)序和邏輯相匹配，就能夠?yàn)楹髠浔Ｗo(hù)創(chuàng)造選擇的空間，并且能夠有效削弱后備保護(hù)所需要的整定時(shí)間，解決了負(fù)電荷大面積轉(zhuǎn)移引起的負(fù)面影響，是一種有限制的廣域繼電保護(hù)。

3 新型故障元件判別方式

3.1 基于故障電壓分布的故障元件判別方式

對(duì)于一個(gè)元件的故障判別方式分為很多類型，比如電流差動(dòng)和聯(lián)縱距離等等。電流差動(dòng)對(duì)于同步采樣有著很高標(biāo)準(zhǔn)的要求，導(dǎo)致其很難運(yùn)用在廣域繼電保護(hù)當(dāng)中，而聯(lián)眾距離對(duì)于產(chǎn)生原因較為復(fù)雜的故障原因解決較為困難。基于故障電壓分布的故障元件判別方式就能完美地對(duì)于單一元件故障進(jìn)行判別。

圖1 測(cè)試電壓和推測(cè)電壓故障分量

這一方式主要是使用元件中一端的電壓及電流問題分量的檢測(cè)值對(duì)于另一端的電壓?jiǎn)栴}分量進(jìn)行推測(cè)，通過(guò)這樣的方式廣域后備保障設(shè)施就能夠同時(shí)對(duì)于單一線路兩端的故障分量有所了解。在外部出現(xiàn)故障時(shí)線路的任意一端電壓故障分量數(shù)值和推算的數(shù)值是一樣的，而在線路內(nèi)部故障中，至少一端的電壓分量與推測(cè)值存在著很大的不同，通過(guò)這樣的方式對(duì)出現(xiàn)故障的元件進(jìn)行判斷，具體方式如圖1所示［3］。

因?yàn)橹恍枰?jì)算較遠(yuǎn)地方的電壓幅值，所以基于故障電壓分布的判別方式并不需要進(jìn)行精準(zhǔn)的廣域同步采樣，只要將出現(xiàn)故障時(shí)線路相冊(cè)的啟動(dòng)特點(diǎn)進(jìn)行同步地校正。根據(jù)實(shí)驗(yàn)計(jì)算顯示，包含高阻接地和非全相運(yùn)行狀態(tài)下的故障在內(nèi)的等較為雜亂情形，該判別方式都能夠?qū)τ诰€路中出現(xiàn)的問題進(jìn)行正確的判定，并且不受到其他因素的影響。

3.2 基于廣域綜合阻抗的故障元件判別方式

廣域電流差動(dòng)保護(hù)方式的靈活程度要比普通的電流差動(dòng)更容易受到線路中分布的電容影響，這主要是由于區(qū)域電流差動(dòng)中不同形式的運(yùn)轉(zhuǎn)方式中的元件數(shù)量很有可能是不同的，與此同時(shí)廣域環(huán)境中的推測(cè)和彌補(bǔ)的電容也存在著較大的困難?；趶V域綜合阻抗的故障原件判別方式能夠很好地解決電容對(duì)于故障判斷的影響，具有較高的靈敏性。將這一判斷方式應(yīng)用于廣域繼電保護(hù)中，能夠完美解決廣域電流差動(dòng)保障中的不足。

這一方式主要使用區(qū)域多端電壓和電流的綜合阻抗，如圖2所示，這一理念的公式為：

式中，M為進(jìn)入廣域繼電保護(hù)范圍的線路數(shù)量；N為光宇繼電保護(hù)范圍邊界的母線數(shù)目。

對(duì)于廣域保護(hù)范圍之外出現(xiàn)故障時(shí)，廣域綜合阻抗表現(xiàn)出和保護(hù)范圍內(nèi)線路一樣的容抗，其虛部數(shù)值是千歐級(jí)，阻抗角大概為-90°；保護(hù)范圍內(nèi)的故障式廣域綜合阻抗和系統(tǒng)、線路以及過(guò)度電阻等元素相關(guān)，但主要體現(xiàn)為感抗，它的虛部數(shù)值比較小。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)于這一算法進(jìn)行驗(yàn)證，證明這一方法的靈敏程度較高，能夠承擔(dān)較多的過(guò)渡電阻，不會(huì)受到電容電流等問題的干擾。

圖2 廣域保護(hù)范圍

3.3 基于遺傳信息認(rèn)同和技術(shù)的故障元件判別方式

為了加強(qiáng)廣域信息保障能力，提出了基于遺傳信息認(rèn)同和技術(shù)的故障元件判別方式，這種判別方式將故障發(fā)生法當(dāng)做遺傳算法的計(jì)算對(duì)象，并與其他的幾種保障斷定依據(jù)進(jìn)行信息整合，通過(guò)線路兩側(cè)的故障發(fā)生方向的容錯(cuò)鎖定出現(xiàn)問題的元件，通過(guò)這樣的方式減少在數(shù)據(jù)傳遞當(dāng)中出現(xiàn)的信息遺失和內(nèi)容錯(cuò)誤的現(xiàn)象，提升故障元件判別工作效率［4］。

這一原理是以故障方向的廣域繼電保護(hù)原理為基礎(chǔ)，融合遺傳算法而構(gòu)建的信息融合數(shù)學(xué)模型。這一模型當(dāng)中主要涉及到的數(shù)據(jù)有：保護(hù)主體、對(duì)于斷路器失效保護(hù)、帶方向距離保護(hù)Ⅰ、Ⅱ階段動(dòng)作信息和斷路器情況等數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)都和線路中出現(xiàn)的問題有著一定的關(guān)聯(lián)，運(yùn)用這些數(shù)據(jù)可以建造各保護(hù)環(huán)節(jié)的理想數(shù)值，后根據(jù)當(dāng)前的數(shù)值與理想間的差距打造最大的適應(yīng)度數(shù)值。通過(guò)遺傳算法進(jìn)行快速的計(jì)算整合來(lái)尋找故障最好的解決辦法，通過(guò)這一方法，能夠在影響因素較多的環(huán)境當(dāng)中對(duì)于問題元件進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)的不斷發(fā)展，國(guó)家電網(wǎng)面積不斷擴(kuò)大。傳統(tǒng)的繼電保護(hù)措施受到多種原因的影響已經(jīng)不能滿足當(dāng)代電網(wǎng)發(fā)展需求，而廣域繼電保護(hù)措施就能很好地解決這一問題。因此一定要加大對(duì)于廣域繼電保護(hù)措施的重視，讓我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)更好發(fā)展。