分析當(dāng)前廣域繼電保護(hù)的保護(hù)原理

蘭浩

摘 要：隨著我國(guó)科技的不斷發(fā)展，電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模也在不斷地?cái)U(kuò)大，并且電網(wǎng)的運(yùn)行方式和結(jié)構(gòu)都在逐漸變得更加多樣和復(fù)雜。在這期間越來越凸顯出繼電保護(hù)的重要性，尤其是在電網(wǎng)管理和運(yùn)行、建設(shè)方面。相較于存在較多問題且不適應(yīng)電網(wǎng)建設(shè)未來發(fā)展的傳統(tǒng)繼電保護(hù)來說，當(dāng)前的廣域繼電保護(hù)才是未來電網(wǎng)保護(hù)的一大關(guān)鍵。本文將對(duì)廣域繼電保護(hù)如今存在的問題進(jìn)行淺要分析，對(duì)其故障元件的判別方法和原理做出探討，為電網(wǎng)建設(shè)的未來的更好發(fā)展提供參考和建議。

關(guān)鍵詞：廣域繼電保護(hù)；保護(hù)原理；故障元件；判別

所謂繼電保護(hù)指的是是電網(wǎng)正常運(yùn)行、保障電網(wǎng)安全的第一道防線。近幾年，科技不斷發(fā)展，電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，在如今這個(gè)日益復(fù)雜、多樣化的電網(wǎng)環(huán)境之下，廣域繼電保護(hù)已經(jīng)面臨著新的問題，需要進(jìn)行調(diào)整。由于傳統(tǒng)的繼電保護(hù)并不能將如今的問題完美解決，這就需要我們研究出能夠快速進(jìn)行識(shí)別故障和隔離故障的方案，并且還需要我們將保護(hù)廣域保護(hù)的配置方案和保護(hù)原理不斷簡(jiǎn)化、優(yōu)化，為電網(wǎng)安穩(wěn)運(yùn)行提供保障。下文是對(duì)現(xiàn)代電網(wǎng)中傳統(tǒng)繼電保護(hù)中存在問題的簡(jiǎn)單介紹。

1 現(xiàn)代電網(wǎng)中傳統(tǒng)繼電保護(hù)中存在的問題

1.1 定值整定和配合困難

現(xiàn)代電網(wǎng)普遍存在運(yùn)行方式復(fù)雜、結(jié)構(gòu)多變的特點(diǎn)，并且其后備保護(hù)之間的動(dòng)作值的配合以及其復(fù)雜多樣，很多情況之下延時(shí)實(shí)現(xiàn)配合和就地檢測(cè)量這兩種方式已經(jīng)不能確保選擇性了?！凹訌?qiáng)主保護(hù)、簡(jiǎn)化后備保護(hù)”是人們?cè)诶^電保護(hù)中經(jīng)常采取的一種措施，并且這種措施可以讓繼電保護(hù)形成簡(jiǎn)化，并且還能將后備保護(hù)配置的趨向放棄。當(dāng)大電網(wǎng)發(fā)生高阻故障時(shí)，已經(jīng)不能光憑雙套主保護(hù)將其發(fā)生拒動(dòng)的情況給阻止，定值整定和配合困難是現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)中傳統(tǒng)繼電保護(hù)存在的最為明顯的問題。

1.2 遠(yuǎn)后備保護(hù)延時(shí)過長(zhǎng)

所謂遠(yuǎn)后備保護(hù)是指在元件出現(xiàn)故障時(shí)，其開關(guān)或者保護(hù)裝置拒絕動(dòng)作時(shí)，各個(gè)電源側(cè)的相鄰元件保護(hù)裝置動(dòng)作將故障切除的一種保護(hù)。而遠(yuǎn)后備保護(hù)延時(shí)過長(zhǎng)是由于多級(jí)階梯延時(shí)的出現(xiàn)，從而導(dǎo)致遠(yuǎn)后備保護(hù)延遲的時(shí)間可能變得非常長(zhǎng)，這對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行、和這個(gè)系統(tǒng)的安全很不利。遠(yuǎn)后備保護(hù)延時(shí)過長(zhǎng)也是在傳統(tǒng)繼電保護(hù)中存在的對(duì)系統(tǒng)安全不利的主要問題，這個(gè)問題需要我們及時(shí)解決。

1.3 缺乏自動(dòng)適應(yīng)應(yīng)變能力

傳后備保護(hù)的整定配合在電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)發(fā)生故障的原因就是缺乏自動(dòng)適應(yīng)應(yīng)變能力，這會(huì)直接導(dǎo)致后備保護(hù)動(dòng)作特性發(fā)生失配的情況，并且很有可能出現(xiàn)擴(kuò)大事故的情況。

2 廣域繼電保護(hù)的基本途徑

基本故障元件判別原理和在線自動(dòng)適應(yīng)整定原理是廣域繼電保護(hù)的兩種基本功能，也是兩種完全不同的途徑。

2.1 基于FEI的廣域繼電保護(hù)

按照后備保護(hù)區(qū)域來形成差動(dòng)保護(hù)范圍，基于故障元件判別原理的廣域繼電保護(hù)的研究可以將后備保護(hù)動(dòng)作區(qū)域確定，并且將故障元件準(zhǔn)確判定。基于故障元件判別原理的優(yōu)越性主要是其只需要通過簡(jiǎn)單的邏輯配合和時(shí)序就能將后備保護(hù)的選擇性保證，不需要整定計(jì)算。并且其還可以將后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間縮短，并且對(duì)于全電網(wǎng)的實(shí)時(shí)變化信息沒有要求。對(duì)于后備保護(hù)非預(yù)期連鎖動(dòng)作的風(fēng)險(xiǎn)問題，同樣也可以充分利用廣域信息對(duì)于電網(wǎng)潮流轉(zhuǎn)移狀況的判別，以此達(dá)到系統(tǒng)安全的保障。

2.2 基于OAS的廣域繼電保護(hù)

國(guó)內(nèi)為提高在線自適應(yīng)整定的靈敏度，防止保護(hù)失配，國(guó)內(nèi)學(xué)者將20世紀(jì)80年代的研究采用。近20年對(duì)于在線自適應(yīng)整定方法的研究工作圍繞著故障后最小斷點(diǎn)的快速短路計(jì)算?；谠诰€自適應(yīng)整定原理的廣域繼電保護(hù)的研究取得了許多成果，其研究時(shí)間也相對(duì)較長(zhǎng)一點(diǎn)，但是由于該方法并沒有在根本上將傳統(tǒng)后備保護(hù)整定配合復(fù)雜困難的情況改善，在實(shí)用化方面卻一直受阻，這也是后備保護(hù)目前存在威脅系統(tǒng)安全、易引發(fā)連鎖跳閘的主要原因。

3 新型故障元件判別原理

3.1 基于保障電壓分布的故障元件判別原理

縱聯(lián)方向、電流差動(dòng)、縱聯(lián)距離等都可以作為單一元件的故障判別原理。如今出現(xiàn)了兩方面的問題，其一是同步采樣要求非常嚴(yán)格，因此我們?cè)趶V域保護(hù)時(shí)仍然存在著難處；其二是在相對(duì)復(fù)雜的條件之下，仍然沒有足夠完善的性能支撐。這兩方面問題可以被基于線路故障電壓分布的故障元件判別原理同時(shí)解決掉，而這個(gè)解決掉兩大問題的原理主要是利用線路一測(cè)的電流、電壓故障分量的測(cè)量值，然后再用一測(cè)的測(cè)量值對(duì)另一側(cè)的電壓故障分量進(jìn)行估算。這種情況之下就可以使得廣域后備保護(hù)可以將電壓故障分量的估算值獲得，并且其測(cè)量值也會(huì)一并獲得。外側(cè)出現(xiàn)故障時(shí)，其線路中的任意一側(cè)的電壓故障分量的兩值都是一致的（兩值包括測(cè)量值和估算值），但是如果內(nèi)部出現(xiàn)故障其一測(cè)電壓的故障分量的兩值就會(huì)有比較大的差別了，這也是故障元件識(shí)別的一大判據(jù)，并且如果出現(xiàn)以上的問題，只需要線路兩端根據(jù)故障時(shí)的路線對(duì)其啟動(dòng)特征進(jìn)行校正就好（此處校正可同時(shí)）。這一原理也能將轉(zhuǎn)換性故障、高阻接地和振蕩中在故障燈情況之下出現(xiàn)的故障路線正確識(shí)別，而且，在識(shí)別的時(shí)候沒有潮流轉(zhuǎn)移對(duì)其產(chǎn)生影響。

3.2 基于廣域綜合阻抗的故障元件判別原理

比起普通電流差動(dòng)保護(hù)，廣域電流差動(dòng)更容易受線路分布電容的影響，并且廣域電流差動(dòng)保護(hù)會(huì)在受影響之后降低靈敏度，這其中的原因主要是在不同運(yùn)行方式之下，區(qū)域差動(dòng)范圍之內(nèi)的線路數(shù)量不太一樣，并且其電容電流的分布也有了一定的變化，補(bǔ)償和估計(jì)在廣域條件之下也有很大的難度?；趶V域綜合阻抗的故障元件判別原理可以將電容的影響克服，并且其靈敏度也相較之下更高一點(diǎn)。在廣域繼電保護(hù)中引入綜合阻抗概念，可以形成一種故障元件的判別原理（基于廣域綜合阻抗），同時(shí)也將廣域電流差動(dòng)保護(hù)的缺陷克服。這個(gè)原理主要是對(duì)區(qū)域多端電流和電壓構(gòu)造綜合阻抗的利用。

3.3 基于遺傳信息融合技術(shù)的故障元件判別方法

為了能將廣域保護(hù)信息的可靠性不斷提高，一種基于遺傳信息融合技術(shù)的故障元件的判斷方法被提出，其主要的處理對(duì)象是以故障方向的遺傳算法，并且將多種保護(hù)判據(jù)信息和其他狀態(tài)融合，將數(shù)據(jù)傳輸過程中出現(xiàn)的信息錯(cuò)誤或者信息缺失為電網(wǎng)保護(hù)帶來的影響克服掉。這種方法也是一種基于遺傳算法的信息融合的數(shù)學(xué)模型，可以在最短時(shí)間內(nèi)搜索判定的運(yùn)算方式，也可以將最優(yōu)解的故障元件的判別實(shí)現(xiàn)。

3.4 基于概率識(shí)別的信息的融合技術(shù)

為了將遺傳算法的廣域繼電保護(hù)的計(jì)算量降低，為了能將過早收斂致使的判斷錯(cuò)誤避免，不斷將信息容錯(cuò)能力提高，我們提出了一套簡(jiǎn)化和改進(jìn)的概率識(shí)別信息融合技術(shù)，這種技術(shù)也可以將搜索的范圍減小，對(duì)同時(shí)發(fā)生的多處故障的可能性不大的問題進(jìn)行假設(shè)，同時(shí)也將遺傳算法的收斂判斷避免。

4 結(jié)語

作為我國(guó)電力系統(tǒng)保護(hù)和建設(shè)研究的一大重要課題，廣域繼電保護(hù)是將電力系統(tǒng)廣域繼電保護(hù)的可靠性、高效性、靈敏性和信號(hào)的發(fā)送等安全可靠性實(shí)現(xiàn)，我們要將電力系統(tǒng)的規(guī)劃、檢測(cè)和維護(hù)加強(qiáng)，主要是從系統(tǒng)全局角度出發(fā)，然后將故障元件的判斷能力提高。隨著我國(guó)綜合國(guó)力的不斷提升，電網(wǎng)建設(shè)不斷擴(kuò)大，國(guó)家對(duì)于電力系統(tǒng)的建設(shè)也更加關(guān)注，我們應(yīng)該將電力系統(tǒng)的規(guī)劃不斷加強(qiáng)，促進(jìn)電網(wǎng)的不斷發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]李振興，尹項(xiàng)根，張哲，等.分區(qū)域廣域繼電保護(hù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與故障識(shí)別[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2011，31（28）：95-103.

[2]何志勤，張哲，尹項(xiàng)根等.電力系統(tǒng)廣域繼電保護(hù)研究綜述[J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2010，30（5）：125-130.

[3]叢偉，潘貞存，趙建國(guó)，等.基于縱聯(lián)比較原理的廣域繼電保護(hù)算法研究[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2006，26（21）：8-14.

[4]汪旸，尹項(xiàng)根，張哲，等.基于遺傳信息融合技術(shù)的廣域繼電保護(hù)[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2010，25（8）：174-179.

[5]尹項(xiàng)根，李振興，劉穎彤，等.廣域繼電保護(hù)及其故障元件判別問題的探討[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2012，40（5）：1-9.

[6]宋鵬.探討廣域繼電保護(hù)及其故障元件判別問題[J].商品與質(zhì)量，2016，（24）：344，345.

（作者單位：國(guó)網(wǎng)四川省電力公司綿陽供電公司）