分區域廣域繼電保護的系統結構與故障識別

郝興鋒（國網山西省電力公司呂梁供電公司,山西 呂梁 033000）

?

分區域廣域繼電保護的系統結構與故障識別

郝興鋒
（國網山西省電力公司呂梁供電公司,山西 呂梁 033000）

摘 要：繼電保護系統屬于電力系統中的重要組成部分，其能否安全穩定運行直接影響到電力企業供電情況，它所具有的可靠性與速動性能夠有效避事故的發生與發展。根據調查得知，80%左右的電力系統擾動情況都是由后備保護操作失誤導致的，以往的以就地測量信息后備保護為基礎的整定配合有直接關系，隨著電網互聯的普及與在輸電線路極限與工況相接近的情況下，這種情況更為突出。因此，怎樣識別分區域廣域繼電保護系統的結構與故障就成為現階段重點研究課題。

關鍵詞：分區域；廣域繼電保護；系統結構

0 前言

在科技的影響下，廣域測量技術逐漸提升，以電網多信息構成為基礎的關于繼電保護也就為解決存在電力系統中繼電保護結構帶來了很大影響。結合相關會議對廣域保護功能所做出的描述，其研究主要有兩方面，一為以廣域信息為基礎的電網安全能夠安全穩定運行，重點在于檢測與分析電網的安全與穩定運行；二為綜合運用廣域信息進行改進，不斷提升繼電保護性能。

1 廣域后備保護系統的主要構成

1.1 廣域電網分區域劃分中應考慮的主要方面

首先，對區域決策中心的選擇。在分布集中混合式系統結構中，經常會需要在分區域內選擇一個較為合適的信息集中中心成為其廣域繼電保護系統的決策中心。在選擇中心時，不能僅考慮某一方面，還需要在考慮輸電系統節點之間的關系時，更需顧及節點間通信系統的相結關系。通常情況下人為因素、地理環境以及相對應的通信條件都是需要首先考慮的內容，然后將一些較為特殊的變電站與區調中心設定為決策中心。

其次，分區域的保護范圍。被保護對象的主要后備保護通常為廣域繼電保護系統，該系統在功能上可以實現遠、近后備保護。通常都能在一定時間內完成后備保護，所涉及的區域在空間上也會很少出現交換情況，所以，廣域繼電保護所屬的范疇應將所有保護對象的遠后備保護范圍作為主要原則,也就是將決策中心為起點,將保護范圍確定在下一條線路的末尾,以便方便接入新建變電站,擴大范圍。

1.2 廣域繼電保護分布集中式系統結構

該結構具有很多優點，它將其中的一個變電站作為決策中心，并將其稱之為系統主站，該主站不僅要完成本站所有的信息采集與保護控制以外，還應完成更多信息的集中決策。在這一系統中還有其他單元功能，如智能電子設備、子站處理單元、區域集中決策中心以及其他功能。之所以要應用廣域多信息構建廣域繼電保護系統，主要原因在于完善后備保護性能，解決以就地信息為基礎的吧后備保護問題。

2 以多信息為基礎的區域距離保護的主要實現辦法

2.1 設計輔助元件

第一，振蕩閉鎖元件的設計。由于區域距離保護主要是為后備保護提供一定功能。在發生動作的時間內如果未形成一定的保護塊，就可以利用振蕩閉鎖方式，避免其在區域距離保護出現誤動作，且適當的開放條件，避免震蕩再次發生故障，使距離保護出現拒動，結合保護振蕩閉鎖的基本原理，可以將其分別對稱與不對稱兩種元件。第二，負荷限制元件。為減少因距離延長而使某段發生負荷轉移誤動作，可以在其中加入適當的與繼電器負荷相關具有限制特點的輔助元件，這樣就會有效減少常規潮流轉移所發生的保護誤動作。此外，在限制電阻中也應確保線路在一定范圍潮流轉移時因線路負荷超載而出現極限被拒情況。

2.2 以信息拓撲樹為基礎的搜索保護判斷

以多信息為基礎的廣域繼電保護功能具有一定的識別故障元件功能，其主要的保護對象為輸電元件，所應用的信息一般均來自將保護對象為中心的信息區域，在信息域被確定以后就能完成區域距離保護。由于廣域電網在實際運行中結構轉化較為頻繁，結合工況的變化可以使距離保護信息域發生一定變化，所以，廣域保護系統就可以結合電網拓撲結構形成具有保護能力的信息拓撲樹。它將保護對象作為樹根，將與其相鄰的元件作為樹枝，將樹枝的節點作為多層信息域。通過這樣的信息域搜索就能建立良好的距離保護判據。

3 算例分析

3.1 類蜂窩分區域保護分區

為證明該算法的正確性，運用電磁暫態仿真軟件對某地220kV電網系統模型進行實驗，增強其可信度。在這次算例分析中共設有三個決策中心站，編號分別為區域1、區域2、區域3。由于以往對這種分區做過研究，本文將以此為基礎適當的進行改進。首先，其對區域的劃分與之前相比更能體現其保護范圍的有限性，更利于廣域繼電保護工程實現；其次，增添了分區域的交互性與信息交換性，極大的促進了大電網各元件的保護，有效減少了以往研究中分區在邊界站上出現直流消失的情況；最后取消了固定半徑長的保護分區范圍，這樣的靈活性更便于新變電站的保護，確保其通信系統正常接入。

3.2 分區域距離的保護算法

為進一步說明保護系統所具有的故障識別算法，在進行仿真設計時將易發生故障階段作為接地故障，同時設定保護系統以便完成接收一定區域內所缺失的保護信息與錯誤，結合信息正確和多位信息錯誤的情況下，根據不同的信息區域中的冗余計算完成故障元件識別的可靠性研究。

4 結論

由于以往的后備保護經常出現問題,為此對廣域信息的繼電保護系統進行研究,根據安全第一的原則,重點研究了廣域繼電保護的系統結構與故障元件識別方法，并以某地為例進一步驗證了改算法的正確性，希望通過本文的研究能為相關人士帶來啟發，逐漸完善電力繼電保護系統。

參考文獻：

［1］金恩淑,汪有成,陳喜峰.基于分區域廣域繼電保護系統的故障識別算法［J］.電力系統保護與控制,2014（09）：68-73.

［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.

［3］張力壯.探討分區域的繼電保護的系統結構與故障識別技術［J］.中國高新技術企業,2012（Z2）：110-112.

［4］張文明.解讀分區域廣域繼電保護的結構與故障元件的判別［J］.中國新技術新產品,2015（09）：46.

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.146