廣域繼電保護(hù)及其故障元件判別問題的分析

【摘 要】依托于對廣域信息的綜合應(yīng)用，繼電保護(hù)所獲取的性能及應(yīng)用優(yōu)勢均是極為顯著的。本文依據(jù)這一實際情況，以廣域繼電保護(hù)為研究對象，在結(jié)合當(dāng)前技術(shù)條件支持下，首先針對廣域繼電保護(hù)的實現(xiàn)途徑進(jìn)行了簡要分析，進(jìn)而重點研究了適應(yīng)于廣域繼電保護(hù)工作實際情況的故障元件判別原理及其應(yīng)用優(yōu)勢，希望能夠為今后相關(guān)研究與實踐工作的開展提供一定的參考與幫助。

【關(guān)鍵詞】廣域繼電保護(hù)；故障元件；特點；判別問題；應(yīng)用

一、廣域繼電保護(hù)實現(xiàn)途徑分析

在當(dāng)前技術(shù)條件支持下，能夠輔助廣域繼電保護(hù)功能實現(xiàn)的途徑基本可以分為兩種類型：（1）基于在線自適應(yīng)整定的廣

域繼電保護(hù)。簡單來說，此種廣域繼電保護(hù)主要是指以事件觸發(fā)為基礎(chǔ)，通過對電網(wǎng)運行方式進(jìn)行持續(xù)性跟蹤，實現(xiàn)對保護(hù)定值的合理計算與在線化處理，其目的在于防止廣域繼電保護(hù)在實踐應(yīng)用中出現(xiàn)繼電保護(hù)適配問題，并兼顧對保護(hù)靈敏性的有效提升。（2）基于故障元件判別的廣域繼電保護(hù)。簡單來說，此種廣域繼電保護(hù)主要是指借助于電網(wǎng)運行系統(tǒng)中所涉及到的廣域多點測量信息，通過對各種故障判別方式的選取，實現(xiàn)對電網(wǎng)中故障元件具體所處位置以及故障狀態(tài)的有效確定，進(jìn)而發(fā)揮繼電保護(hù)應(yīng)用優(yōu)勢。同基于在線自適應(yīng)整定的廣域繼電保護(hù)實現(xiàn)途徑相比，這種基于故障元件的判別方式不需要進(jìn)行整定計算，較短且有效的計算時間能夠確保廣域后備保護(hù)選取的有效性，同時兼顧對廣域后備保護(hù)動作時間的有效控制，綜合優(yōu)勢顯著。

二、故障元件判別相關(guān)問題分析

1.基于故障電壓分布情況的故障元件判別問題分析：以

一條線路（即單一元件）為例，與之相對應(yīng)故障判別原理往往涉及到多個方面（包括電流差動、縱聯(lián)距離以及縱聯(lián)方向等在內(nèi)）。在此過程當(dāng)中需要注意的一點是：對于電流差動而言，受限于其對同步采樣精確性的嚴(yán)格要求，將其應(yīng)用于本文所研究的廣域繼電保護(hù)實際情況中難免存在一定的缺失與難度，而對于縱聯(lián)方向與縱聯(lián)距離而言，涉及到較為復(fù)雜性的故障問題仍然可能出現(xiàn)應(yīng)用性能方面的缺失與不完善之處。而通過對基于故障電壓分布情況的故障元件判別處理，則能夠?qū)崿F(xiàn)對以上兩個方面問題的有效解決。簡單來說，該故障元件判別原理通過對線路某一側(cè)電流故障分量以及電壓故障分量的測定值，在一定的估算方式作用之下獲取該線路另一側(cè)所對應(yīng)的電流故障分量以及電壓故障分量。在此種方式作用之下，相對于整個廣域后備保護(hù)而言，其能夠同時獲取兩側(cè)位置、電壓電流所對應(yīng)的實際測與估算值。通過實踐研究的方式不難發(fā)現(xiàn)：在所出現(xiàn)故障屬性表現(xiàn)為外部故障的情況下，該線路兩側(cè)位置的電壓故障分量在測量狀態(tài)以及估算狀態(tài)下所對應(yīng)的數(shù)據(jù)基本保持一致性。然而在故障屬性表現(xiàn)為外部故障的情況下，整個線路至少存在某一側(cè)狀態(tài)下電壓故障分量測定值與電壓故障分量估算值數(shù)據(jù)之間的顯著差異，進(jìn)而形成故障元件的判別依據(jù)。下圖（見圖1）即為線路電壓故障分量測定與估算數(shù)據(jù)分布示意圖。整個故障元件的判別原理分別參考有負(fù)序分量判別元件、正序分量判別元件以及零序分量判別元件這三種類型。其優(yōu)勢在于能夠可靠性判定內(nèi)外部故障狀態(tài)下負(fù)接地故障問題、三相短路故障問題以及相間短路故障問題。更為關(guān)鍵的一點在于：在基于故障電壓分布情況的故障元件判別過程當(dāng)中，僅對于遠(yuǎn)方電壓幅值數(shù)據(jù)有著明確要求，相對于廣域同步采樣的精確性程度并沒有做出嚴(yán)格要求，僅需要確保故障兩側(cè)啟動特征校正處理的同步性即可。從以上分析當(dāng)中不難發(fā)現(xiàn)：此類原理的應(yīng)用能夠在剔除潮流轉(zhuǎn)移因素影響的前提下，確保對故障線路識別的有效性。

（a）內(nèi)部故障狀態(tài) （b）外部故障狀態(tài)

圖1 線路電壓故障分量測定與估算數(shù)據(jù)分布示意圖

2.基于廣域綜合阻抗情況的故障元件判別原理分析：考

慮到廣域電流與普通電流所對應(yīng)區(qū)域差動范圍在不同運行模式作用下所涉及到的線路數(shù)量存在一定的差異性問題，導(dǎo)致同一般意義上的電流差動相比，廣域差動電流保護(hù)所表現(xiàn)出的靈敏度指標(biāo)受線路分布電容指標(biāo)的影響更為顯著與具體。這是由于線路數(shù)量的差異性往往會對應(yīng)著差異性顯著的分布性電容以及電容電流。而本文所研究的此種基于廣域組合阻抗情況的故障元件判別原理能夠?qū)崿F(xiàn)對這一分布電容影響問題的有效