電網綜合自動化系統芻議

郭征南

（1、武漢大學電氣工程學院，湖北 武漢 430072 2、云南電網公司紅河供電局，云南 蒙自 661100）

1 前言

電網是一個不可分割的整體，對整個電網的一、二次設備信息進行綜合利用，對保證電網安全穩定運行具有重大的意義。近幾年，計算機和網絡技術的飛速發展，使綜合利用整個電網的一、二次設備信息成為可能。電網繼電保護綜合自動化系統就是綜合利用整個電網智能設備所采集的信息，自動對信息進行計算分析，并調整繼電保護的工作狀態，以確保電網運行安全可靠的自動化系統。

2 系統構成

從電網的角度分析電網繼電保護綜合自動化系統獲取信息的途徑。電網的結構和參數，可以從調度中心獲得；一次設備的運行狀態及輸送潮流，可以通過EMS 系統實時獲得；保護裝置的投退信息，由于必須通過調度下令，由現場執行，因此可以從調度管理系統獲得，并從變電站監控系統得到執行情況的驗證；保護裝置故障及異常，可以從微機保護裝置獲得；電網故障信息，可以從微機保護及微機故障錄波器獲得。通過以上分析，可以看出，實現電網繼電保護綜合自動化系統的信息資源是充分的。

3 功能分析

3.1 實現繼電保護裝置對系統運行狀態的自適應電網繼電保護的整定計算十分復雜，由于傳統的繼電保護以預先整定、實時動作為特征，保護定值必須適應所有可能出現的運行方式的變化。為使預先整定的保護定值適應所有可能出現的運行方式的變化，必然出現以下問題：

A.縮短了保護范圍，延長了保護動作延時。

B.被迫退出某些受運行方式變化影響較大的保護。如四段式的零序電流保護僅能無配合的使用其最后兩段。

C.可能還存在由于運行方式考慮不周而出現失去配合。

D.被迫限制一次系統運行方式。

電網繼電保護綜合自動化系統可以徹底改變這種局面。只要在調度端的服務器安裝故障計算及繼電保護定值綜合分析程序，依靠從EMS 系統獲得的系統一次設備的運行狀態，就可以迅速準確的判斷出當前繼電保護裝置整定值的可靠性，如出現部分后備保護定值不配合時，根據從調度管理系統獲得的線路縱聯保護及母差保護的投入情況，確定是否需要調整定值。如需要調整，可通過調度端服務器向變電站的客戶機下達指令，由客戶機動態修改保護定值，從而實現繼電保護裝置對系統運行狀態的自適應。以上所有計算分析工作，均依靠調度端服務器實時自動完成，這樣，繼電保護整定值就無需預先考慮那些出現機率很小的組合方式，從而解決困擾繼電保護整定計算工作的不同運行方式下可靠性與選擇性存在矛盾的問題。

3.2 實現對各種復雜故障的準確故障定位

目前的保護和故障錄波器的故障測距算法，一般分為故障分析法和行波法兩類。其中行波法由于存在行波信號的提取和故障產生行波的不確定性等問題而難以在電力生產中得到較好的運用。而故障分析法如果想要準確進行故障定位，必須得到故障前線路兩端綜合阻抗、相鄰線運行方式、與相鄰線的互感等信息，很顯然，僅利用保護或故障錄波器自己采集的數據，很難實現準確的故障定位。另外，對于比較復雜的故障，比如跨線異名相故障，單端分析手段已經無法正確判斷故障性質和故障距離，因此，往往出現誤報。

我們知道，得到的系統故障信息愈多，則對故障性質、故障位置的判斷和故障距離的檢測愈準確，因此，通過電網繼電保護綜合自動化系統，可以徹底解決這個問題。調度端數據庫中，已經儲備了所有一次設備參數、線路平行距離、互感情況等信息，通過共享EMS 系統的數據，可以獲得故障前系統一次設備的運行狀態。故障發生后，線路兩端變電站的客戶機可以從保護和故障錄波器搜集故障報告，上送到服務器。調度端服務器將以上信息綜合利用，通過比較簡單的故障計算，就可確定故障性質并實現準確的故障定位。

3.3 完成事故分析及事故恢復的繼電保護輔助決策

系統發生事故后，往往有可能伴隨著其它保護的誤動作。傳統的事故分析由人完成，受經驗和水平的影響，易出現偏差。由于電網繼電保護綜合自動化系統搜集了故障前后系統一次設備的運行狀態和變電站保護和故錄的故障報告，可以綜合線路兩端保護動作信息及同一端的其它保護動作信息進行模糊分析，并依靠保護和故錄的采樣數據精確計算，從而能夠迅速準確的做出判斷，實現事故恢復的繼電保護輔助決策。

當系統發生較大的事故時，由于在較短時間內跳閘線路較多，一般已經超過了繼電保護能夠適應的運行方式，此時保護可能已經處于無配合的狀態。此時進行事故恢復，不僅需要考慮一次運行方式的合理，還需要考慮保護是否能夠可靠并有選擇的切除故障。借助電網繼電保護綜合自動化系統，可以分析當前運行方式下保護的靈敏度及配合關系，并通過遠程改定值，完成繼電保護裝置對系統事故運行狀態的自適應。

3.4 實現繼電保護裝置的狀態檢修

根據以往的統計分析數據，設計存在缺陷、二次回路維護不良、廠家制造質量不良往往是繼電保護裝置誤動作的主要原因。由于微機型繼電保護裝置具有自檢及存儲故障報告的能力，因此，可以通過電網繼電保護綜合自動化系統實現繼電保護裝置的狀態檢修。

3.5 對系統中運行的繼電保護裝置進行可靠性分析

通過與繼電保護管理信息系統交換保護配置、服役時間、各種保護裝置的正動率及異常率等信息，電網繼電保護綜合自動化系統可以實現對繼電保護裝置的可靠性分析。特別是當某種保護或保護信號傳輸裝置出現問題，并暫時無法解決時，通過將此類裝置的可靠性評價降低，減輕系統對此類保護的依賴，通過遠程調整定值等手段，實現周圍系統保護的配合，防止因此類保護的拒動而擴大事故。

3.6 自動完成線路參數修正

由于征地的限制，新建線路往往與原有線路共用線路走廊，線路之間電磁感應日益增大。造成新線路參數測試的不準確以及原有線路參數的變化。現在，依靠電網繼電保護綜合自動化系統，可以將每次故障周圍系統保護的采樣數據進行收集，利用線路兩端的故障電流、故障電壓，校核并修正線路參數，實現線路參數的自動在線測量，從而提高繼電保護基礎參數的可靠性，保證系統安全。

4 實現本系統的難點分析

從技術上說，實現電網繼電保護綜合自動化系統的條件已經成熟，無論是變電站客戶機對保護信息的搜集、信息的網絡傳輸還是調度端服務器對EMS 系統共享數據的讀取、故障及穩定分析計算，都可以得到解決。主要的實施難度在于此系統需要綜合繼電保護、調度、方式、遠動、通信以及變電站綜合自動化等各個專業的技術，并且涉及到控制運行設備，其它專業一般不愿牽扯其中，因此只有解決好管理問題，才可能順利實施。

5 結語

我國電網繼電保護綜合自動化系統的實現，將給電網繼電保護工作帶來一次質的飛躍，不但加強了繼電保護的效能和可靠性，還對保證電網安全穩定運行起到了重大的意義。

[1]電力工業部電力規劃設計總院.電力系統設計手冊[M].北京：中國電力出版社，1998.

[2]嚴興疇,繼電保護技術極其應用[J]科技資訊.2007.

[3]周培華,淺談電力系統中繼電保護的發展趨勢[J].科技咨詢導報2007.