廣域繼電保護及其故障元件判別問題探討

包宗士

摘 要

繼電保護裝置是保護電網安全運行的必要條件，文章對其故障保護途徑以及故障元件的判別原理進行了闡述。

【關鍵詞】廣域繼電保護 故障元件 判別

1 傳統的廣域繼電保護中存在的問題

1.1 存在誤動作的風險

傳統的繼電保護有時會在誤讀，誤判的情況下導致距離保護跳閘，甚至會產生系統解列以及大停電事故。使正常的生產運行受到影響，這種情況的出現通常由于電網結構在短時間內的突然改變，所造成的大范圍內的大負荷潮流的變化，造成這種現象的根源在于繼電保護裝置的保護設計程序所決定的，繼電保護動作是依據設備自身儲存的信息來進行判斷的，如果電網的運行狀態與設備儲存的信息相符，電網就會保持正常運行的狀態，否則，就會發生上述現象。如果繼電器自身能夠儲存關于電網正常運行的信息，就會減少誤判的發生率，提高繼電保護判斷的準確性。

1.2 后備保護性能較弱

由于現在運行的電網中運用了很多的新技術，所以傳統的繼電保護裝置在某種程度上，已經不能適應現在電網運行的需求，特別是其后備保護裝置不能夠電網的更新同步，所以在運行中經常會出現一些不該發生的問題。如當電網的運行方式改變或者是網架結構產生改變的時候，即使電網的運行狀態是正常的繼電保護裝置也會把它當作事故指令處理，自動跳閘使電網斷電，這時應該發揮作用的后備保護性能卻不能發揮應有的功效，卻會使斷電事故更加惡化。

2 廣域繼電保護的實現方式

傳統繼電雖然存在著很多的弊端，但是到目前為止還沒有比廣域繼電器更有效的設備可以對電網實行有效的保護，所以要在現有廣域繼電器的基礎上進行研究，改變其設計上的缺點，對其采取進一步的有效措施，使這種繼電設備能夠適應現代電網的變化，實現對現代網的有效保護，實現廣域繼電器的自身的提升。學者們經過多年的研究發現了廣域機電設備的性能得到有效提升的兩類輔助途徑：基于故障元件判別原理的廣域繼電保護也被稱為FEI途徑，基于在線自適應整定原理的廣域繼電保護簡稱為OAS途徑。

2.1 OAS途徑

科研人員經過長時間的研究在OAS途徑方面取得了很大的突破，提高了繼電保護裝置的靈敏性、選擇性，這套設備可以在工作運行狀態下以事件觸發為誘因對電網的運行方式進行分析，通過計算做出判斷，對電網實行保護，避免保護適配的現象發生。但是OAS途徑卻沒有從根本上解決傳統設備上的缺陷，這也是使后備保護裝置出現問題的一個極為關鍵的因素。

2.2 FEI途徑

FEI途徑的廣域繼電保護裝置，對在現代化電網的保護作用主要體現在，即使在電網處于正在運行的狀態時，也可以有效、準確的判斷出發生問題的元件的故障點具體的位置，而且還可以通過廣域多點測量獲得的信息判定出故障的狀態。之所以能夠進行準確的位置判斷與故障狀態判定主要是因為進行這種裝置的廣域多點測量信息的收集比較靈敏，并且能夠對大量的信息進行甄別，選出故障信息，根據相關的信息數據確定故障位置與狀態，采用合適的方法處理故障。

3 故障元件的判別問題

3.1 故障電壓分布基礎上對故障元件的分析與判別

我們可以用單一元件為范例說明其中的原理，要對單一元件進行故障判別往往會牽涉到縱聯方向、縱聯距離、電流差動等許多方面，在利用電流的差動進行故障的判斷的時候，需要注意的問題是要保證同步采樣的精確性，因此對采樣工作要嚴格要求，但是將其實際應用在廣域繼電保護上卻存在一定的困難，而縱聯距離與縱聯方向在應對復雜的故障問題的時候，表現也不夠完美，在其應用性方面還不夠完善，存在一定的問題。而通過對建立在故障電壓分布趨勢分析基礎上對故障元件的分析卻能夠解決以上不足。其工作原理是通過對線路一側的電流故障分量的測量值以及電壓的測量值通過一定的科學方法對另一側的電壓故障分量進行估算。通過此方法廣域后備保護可以同時獲得關于電流故障分量的雙重數據，也就是兩側電壓與電流的分量值與估算數據，根據這些數據可以有效地對故障元件進行判定，如果線路任意一端的電流故障分量值與估算值的數據基本一致，說明元件的故障屬性為外部故障；如果至少有一側的故障電壓的估算值與分量測定值存在比較大的差異就可以判定為元件的故障屬性為內部故障屬性。

3.2 基于廣域綜合阻抗狀態下的故障元件判別

如果把廣域差動電流與普通的電流差動做一下比較，我們就可以發現由于受到線路分布電容指標因素的影響，廣域差動電流保護的靈敏性表現的更加突出、顯著。產生這種變化的主要原因是廣域電流的運行模式與普通電流的運行模式有很大的區別。這種模式狀態下它們牽涉的線路的數量也有很大的不同。這種數量上的差異又導致了電容電流以及分布性電容的巨大變化，把這種變化掌握在可控的范圍之內，可以利用綜合阻抗有效地克服這種不利因素，將其應用到廣域繼電保護系統，使這個系統的缺陷得到改善，有效的彌補了廣域電流差動保護方面的不足。通過電流構造與區域多端電壓的綜合阻抗的原理對故障元件進行判斷。

4 結束語

傳統的繼電保護裝置由于自身的設計的缺陷在部分情況下不僅不能對電網實行有效的保護，甚至有可能擴大處于緊急狀態下的電網風險，為了保證電網的安全運行，亟需對繼電保護裝置進行有效改進。經過科研人員多年的研究與實踐，這一問題得到了有效地解決，廣域繼電保護裝置的問世從根本上解決了傳統繼電器的缺點，為電網的穩定運行提供了有效地保護。

參考文獻

[1]李振興，尹項根，張哲，何志勤，馮燦成.基于多信息融合的廣域繼電保護新算法[J].電力系統自動化，2011，9：14-18.

[2]李振興，尹項根，張哲，王育學，唐金銳.廣域繼電保護故障區域的自適應識別方法[J].電力系統自動化，2011，16：15-20.

作者單位

國網湖南省電力公司張家界供電分公司 湖南省張家界市 427000endprint

摘 要

繼電保護裝置是保護電網安全運行的必要條件，文章對其故障保護途徑以及故障元件的判別原理進行了闡述。

【關鍵詞】廣域繼電保護 故障元件 判別

1 傳統的廣域繼電保護中存在的問題

1.1 存在誤動作的風險

傳統的繼電保護有時會在誤讀，誤判的情況下導致距離保護跳閘，甚至會產生系統解列以及大停電事故。使正常的生產運行受到影響，這種情況的出現通常由于電網結構在短時間內的突然改變，所造成的大范圍內的大負荷潮流的變化，造成這種現象的根源在于繼電保護裝置的保護設計程序所決定的，繼電保護動作是依據設備自身儲存的信息來進行判斷的，如果電網的運行狀態與設備儲存的信息相符，電網就會保持正常運行的狀態，否則，就會發生上述現象。如果繼電器自身能夠儲存關于電網正常運行的信息，就會減少誤判的發生率，提高繼電保護判斷的準確性。

1.2 后備保護性能較弱

由于現在運行的電網中運用了很多的新技術，所以傳統的繼電保護裝置在某種程度上，已經不能適應現在電網運行的需求，特別是其后備保護裝置不能夠電網的更新同步，所以在運行中經常會出現一些不該發生的問題。如當電網的運行方式改變或者是網架結構產生改變的時候，即使電網的運行狀態是正常的繼電保護裝置也會把它當作事故指令處理，自動跳閘使電網斷電，這時應該發揮作用的后備保護性能卻不能發揮應有的功效，卻會使斷電事故更加惡化。

2 廣域繼電保護的實現方式

傳統繼電雖然存在著很多的弊端，但是到目前為止還沒有比廣域繼電器更有效的設備可以對電網實行有效的保護，所以要在現有廣域繼電器的基礎上進行研究，改變其設計上的缺點，對其采取進一步的有效措施，使這種繼電設備能夠適應現代電網的變化，實現對現代網的有效保護，實現廣域繼電器的自身的提升。學者們經過多年的研究發現了廣域機電設備的性能得到有效提升的兩類輔助途徑：基于故障元件判別原理的廣域繼電保護也被稱為FEI途徑，基于在線自適應整定原理的廣域繼電保護簡稱為OAS途徑。

2.1 OAS途徑

科研人員經過長時間的研究在OAS途徑方面取得了很大的突破，提高了繼電保護裝置的靈敏性、選擇性，這套設備可以在工作運行狀態下以事件觸發為誘因對電網的運行方式進行分析，通過計算做出判斷，對電網實行保護，避免保護適配的現象發生。但是OAS途徑卻沒有從根本上解決傳統設備上的缺陷，這也是使后備保護裝置出現問題的一個極為關鍵的因素。

2.2 FEI途徑

FEI途徑的廣域繼電保護裝置，對在現代化電網的保護作用主要體現在，即使在電網處于正在運行的狀態時，也可以有效、準確的判斷出發生問題的元件的故障點具體的位置，而且還可以通過廣域多點測量獲得的信息判定出故障的狀態。之所以能夠進行準確的位置判斷與故障狀態判定主要是因為進行這種裝置的廣域多點測量信息的收集比較靈敏，并且能夠對大量的信息進行甄別，選出故障信息，根據相關的信息數據確定故障位置與狀態，采用合適的方法處理故障。

3 故障元件的判別問題

3.1 故障電壓分布基礎上對故障元件的分析與判別

我們可以用單一元件為范例說明其中的原理，要對單一元件進行故障判別往往會牽涉到縱聯方向、縱聯距離、電流差動等許多方面，在利用電流的差動進行故障的判斷的時候，需要注意的問題是要保證同步采樣的精確性，因此對采樣工作要嚴格要求，但是將其實際應用在廣域繼電保護上卻存在一定的困難，而縱聯距離與縱聯方向在應對復雜的故障問題的時候，表現也不夠完美，在其應用性方面還不夠完善，存在一定的問題。而通過對建立在故障電壓分布趨勢分析基礎上對故障元件的分析卻能夠解決以上不足。其工作原理是通過對線路一側的電流故障分量的測量值以及電壓的測量值通過一定的科學方法對另一側的電壓故障分量進行估算。通過此方法廣域后備保護可以同時獲得關于電流故障分量的雙重數據，也就是兩側電壓與電流的分量值與估算數據，根據這些數據可以有效地對故障元件進行判定，如果線路任意一端的電流故障分量值與估算值的數據基本一致，說明元件的故障屬性為外部故障；如果至少有一側的故障電壓的估算值與分量測定值存在比較大的差異就可以判定為元件的故障屬性為內部故障屬性。

3.2 基于廣域綜合阻抗狀態下的故障元件判別

如果把廣域差動電流與普通的電流差動做一下比較，我們就可以發現由于受到線路分布電容指標因素的影響，廣域差動電流保護的靈敏性表現的更加突出、顯著。產生這種變化的主要原因是廣域電流的運行模式與普通電流的運行模式有很大的區別。這種模式狀態下它們牽涉的線路的數量也有很大的不同。這種數量上的差異又導致了電容電流以及分布性電容的巨大變化，把這種變化掌握在可控的范圍之內，可以利用綜合阻抗有效地克服這種不利因素，將其應用到廣域繼電保護系統，使這個系統的缺陷得到改善，有效的彌補了廣域電流差動保護方面的不足。通過電流構造與區域多端電壓的綜合阻抗的原理對故障元件進行判斷。

4 結束語

傳統的繼電保護裝置由于自身的設計的缺陷在部分情況下不僅不能對電網實行有效的保護，甚至有可能擴大處于緊急狀態下的電網風險，為了保證電網的安全運行，亟需對繼電保護裝置進行有效改進。經過科研人員多年的研究與實踐，這一問題得到了有效地解決，廣域繼電保護裝置的問世從根本上解決了傳統繼電器的缺點，為電網的穩定運行提供了有效地保護。

參考文獻

[1]李振興，尹項根，張哲，何志勤，馮燦成.基于多信息融合的廣域繼電保護新算法[J].電力系統自動化，2011，9：14-18.

[2]李振興，尹項根，張哲，王育學，唐金銳.廣域繼電保護故障區域的自適應識別方法[J].電力系統自動化，2011，16：15-20.

作者單位

國網湖南省電力公司張家界供電分公司 湖南省張家界市 427000endprint

摘 要

繼電保護裝置是保護電網安全運行的必要條件，文章對其故障保護途徑以及故障元件的判別原理進行了闡述。

【關鍵詞】廣域繼電保護 故障元件 判別

1 傳統的廣域繼電保護中存在的問題

1.1 存在誤動作的風險

傳統的繼電保護有時會在誤讀，誤判的情況下導致距離保護跳閘，甚至會產生系統解列以及大停電事故。使正常的生產運行受到影響，這種情況的出現通常由于電網結構在短時間內的突然改變，所造成的大范圍內的大負荷潮流的變化，造成這種現象的根源在于繼電保護裝置的保護設計程序所決定的，繼電保護動作是依據設備自身儲存的信息來進行判斷的，如果電網的運行狀態與設備儲存的信息相符，電網就會保持正常運行的狀態，否則，就會發生上述現象。如果繼電器自身能夠儲存關于電網正常運行的信息，就會減少誤判的發生率，提高繼電保護判斷的準確性。

1.2 后備保護性能較弱

由于現在運行的電網中運用了很多的新技術，所以傳統的繼電保護裝置在某種程度上，已經不能適應現在電網運行的需求，特別是其后備保護裝置不能夠電網的更新同步，所以在運行中經常會出現一些不該發生的問題。如當電網的運行方式改變或者是網架結構產生改變的時候，即使電網的運行狀態是正常的繼電保護裝置也會把它當作事故指令處理，自動跳閘使電網斷電，這時應該發揮作用的后備保護性能卻不能發揮應有的功效，卻會使斷電事故更加惡化。

2 廣域繼電保護的實現方式

傳統繼電雖然存在著很多的弊端，但是到目前為止還沒有比廣域繼電器更有效的設備可以對電網實行有效的保護，所以要在現有廣域繼電器的基礎上進行研究，改變其設計上的缺點，對其采取進一步的有效措施，使這種繼電設備能夠適應現代電網的變化，實現對現代網的有效保護，實現廣域繼電器的自身的提升。學者們經過多年的研究發現了廣域機電設備的性能得到有效提升的兩類輔助途徑：基于故障元件判別原理的廣域繼電保護也被稱為FEI途徑，基于在線自適應整定原理的廣域繼電保護簡稱為OAS途徑。

2.1 OAS途徑

科研人員經過長時間的研究在OAS途徑方面取得了很大的突破，提高了繼電保護裝置的靈敏性、選擇性，這套設備可以在工作運行狀態下以事件觸發為誘因對電網的運行方式進行分析，通過計算做出判斷，對電網實行保護，避免保護適配的現象發生。但是OAS途徑卻沒有從根本上解決傳統設備上的缺陷，這也是使后備保護裝置出現問題的一個極為關鍵的因素。

2.2 FEI途徑

FEI途徑的廣域繼電保護裝置，對在現代化電網的保護作用主要體現在，即使在電網處于正在運行的狀態時，也可以有效、準確的判斷出發生問題的元件的故障點具體的位置，而且還可以通過廣域多點測量獲得的信息判定出故障的狀態。之所以能夠進行準確的位置判斷與故障狀態判定主要是因為進行這種裝置的廣域多點測量信息的收集比較靈敏，并且能夠對大量的信息進行甄別，選出故障信息，根據相關的信息數據確定故障位置與狀態，采用合適的方法處理故障。

3 故障元件的判別問題

3.1 故障電壓分布基礎上對故障元件的分析與判別

我們可以用單一元件為范例說明其中的原理，要對單一元件進行故障判別往往會牽涉到縱聯方向、縱聯距離、電流差動等許多方面，在利用電流的差動進行故障的判斷的時候，需要注意的問題是要保證同步采樣的精確性，因此對采樣工作要嚴格要求，但是將其實際應用在廣域繼電保護上卻存在一定的困難，而縱聯距離與縱聯方向在應對復雜的故障問題的時候，表現也不夠完美，在其應用性方面還不夠完善，存在一定的問題。而通過對建立在故障電壓分布趨勢分析基礎上對故障元件的分析卻能夠解決以上不足。其工作原理是通過對線路一側的電流故障分量的測量值以及電壓的測量值通過一定的科學方法對另一側的電壓故障分量進行估算。通過此方法廣域后備保護可以同時獲得關于電流故障分量的雙重數據，也就是兩側電壓與電流的分量值與估算數據，根據這些數據可以有效地對故障元件進行判定，如果線路任意一端的電流故障分量值與估算值的數據基本一致，說明元件的故障屬性為外部故障；如果至少有一側的故障電壓的估算值與分量測定值存在比較大的差異就可以判定為元件的故障屬性為內部故障屬性。

3.2 基于廣域綜合阻抗狀態下的故障元件判別

如果把廣域差動電流與普通的電流差動做一下比較，我們就可以發現由于受到線路分布電容指標因素的影響，廣域差動電流保護的靈敏性表現的更加突出、顯著。產生這種變化的主要原因是廣域電流的運行模式與普通電流的運行模式有很大的區別。這種模式狀態下它們牽涉的線路的數量也有很大的不同。這種數量上的差異又導致了電容電流以及分布性電容的巨大變化，把這種變化掌握在可控的范圍之內，可以利用綜合阻抗有效地克服這種不利因素，將其應用到廣域繼電保護系統，使這個系統的缺陷得到改善，有效的彌補了廣域電流差動保護方面的不足。通過電流構造與區域多端電壓的綜合阻抗的原理對故障元件進行判斷。

4 結束語

傳統的繼電保護裝置由于自身的設計的缺陷在部分情況下不僅不能對電網實行有效的保護，甚至有可能擴大處于緊急狀態下的電網風險，為了保證電網的安全運行，亟需對繼電保護裝置進行有效改進。經過科研人員多年的研究與實踐，這一問題得到了有效地解決，廣域繼電保護裝置的問世從根本上解決了傳統繼電器的缺點，為電網的穩定運行提供了有效地保護。

參考文獻

[1]李振興，尹項根，張哲，何志勤，馮燦成.基于多信息融合的廣域繼電保護新算法[J].電力系統自動化，2011，9：14-18.

[2]李振興，尹項根，張哲，王育學，唐金銳.廣域繼電保護故障區域的自適應識別方法[J].電力系統自動化，2011，16：15-20.

作者單位

國網湖南省電力公司張家界供電分公司 湖南省張家界市 427000endprint