保護智能化的發展與智能繼電器網絡的探討

章 婷

（江蘇省電力公司檢修分公司淮安運維分部，223002）

保護智能化的發展與智能繼電器網絡的探討

章 婷

（江蘇省電力公司檢修分公司淮安運維分部，223002）

隨著我國智能電網的應用，為了電力系統能更加可靠、穩定的運行，對繼電保護有了更加嚴格的要求。本文針對保護智能化的發展和智能繼電器網絡相關問題進行分析探究。

智能化發展；智能電網；繼電器網絡

0 前言

隨著現代科技水平的進步，保護智能化有著暫態保護、廣域保護、繼承保護、自適應保護等特點。在智能電網的持續發展中，智能電網將更加具備全面化和穩定化，繼電保護也會向計算機技術和通信網絡技術方向發展，智能繼電器網絡將廣泛應用在智能電網中。

1 智能保護的特點

1.1 可靠采集電力系統中的多點信息。在我國電力系統的應用中，逐漸加入了全球定位系統的科學技術手段，使廣域測量系統得到實現，滿足了實時監測互聯電網的同步運行的狀態，使電網實時檢測系統的時間同步、空間廣域的要求被滿足。實現廣域保護的技術支持是WAMS，其也為智能電網中，廣域保護系統的實現提供技術基礎。

此外，智能變電站技術在IEC61850通信標準的支持下逐漸成熟，實現了變電站信息在采集、處理、傳輸、共享等環節的數字化發展模式，也就是說，將變電站的電力設備變換、采集和傳輸的交流、控制命令等信息全部轉成了數字化信息，在通信網絡中以分層、分布的形式傳輸，完成了電力系統的信息共享工作。

圖一 智能繼電保護裝置

1.2 信息共享技術使新算法應運而生。在智能變電站實施檢測和獲取電網中多點信息與廣域保護系統應用的背景下，繼電保護的算法有了新的計算方式。

1）繼電保護的算法基于縱聯比較原理的廣域和區域。這種方法實現故障判別的方法是通過廣域故障信息的方向，從而進行廣域縱聯保護，這種算法可以對繼電保護的開關量及動作信號等信息進行傳送。

2）繼電保護的算法基于電流差差動保護原理的廣域和戰域。單個電氣元件是常規電流進行差動保護工作的保護對象，常規電流差動保護方式與基爾霍夫電流定律相吻合。廣域和戰域與常規電流的電流保護原理基本相似，不同之處就是廣域電流差動保護原理和戰域電流差動保護原理的保護范圍不是單個電氣元件，二是多個電氣元件。

3）繼電保護的算法基于方向比較原理的廣域和戰域。采用變電站集中式的結構，當電力系統的故障發生以后，以方向元件對發生故障部分的方向信息進行指示的的結果為依據，對具體發生故障的元件進行確定。

1.3 大停電事故的防止。根據全球近年來發生的大停電事故進行分析，得出發生大停電事故的原因多為電力系統中的安全自動裝置、安全保護裝置都為分散的動作、獨立判別，即電力系統中各個設備缺乏配合，從而導致電力系統出現連鎖過載現象，進而出現跳閘的狀況。相關專家和學者在全網電力系統的多點暫態信息和穩態信息的共享和同步中，提出了新的智能保護算法，即潮流轉移識別算法，連鎖切機算法等等，對電力系統運行過程中的連鎖跳閘問題進行有針對性的有效解決，對大停電事故的發生有阻礙作用。

2 智能繼電器網絡

2.1 檢測故障和處理信息模塊。在多路輸入的基礎上，進行故障啟動和選線元件是故障檢測模塊的主要組成部分。信號處理單元可以根據各個保護模塊的不同需求，對產生故障時的高頻和分量信號進行分別提取，如何將提取出的信息輸送到有需求的各個模塊中。對暫態電流信號故障進行提取的方式有兩個頻率段，如圖一所示，為智能繼電保護裝置。

2.2 單端量位置保護模塊。當故障發生在輸電線時，通過電力導線可以將帶有多種頻率成分的電流信號和電壓信號進行傳播。這些信號在傳輸過程中，如果被輸電線路中不連續的點打斷，就會對信號的傳輸產生阻礙作用，從而使故障點接受到部分信號的反射。這些信號受故障位置因素的影響，即受路徑阻抗故障和電力導線阻抗特征的影響。對到達的高頻故障信號的時間進行確定就是信號處理的只要手段。當單端量位置保護模塊的故障發生在輸電線路中，由于受故障電流信號的高頻暫態行波特殊的傳輸特點及不連續點的反射特性等因素的影響，對該故障信號的捕捉可以通過定位保護繼電器的集成故障進行定位。

2.3 邊界保護模塊。邊界保護模塊的測量方式以單端測量模式為基礎。一個故障將產生多頻段的電流信號，產生的電流信號以線路的兩個方向進行傳輸。信號在傳輸中，遇到母線系統不連續點時，部分信號就會向另一條的線路進行運行傳輸，而遇到不連續點的信號將會被反射到故障點上。暫態電流的大量信號，以高頻部分電流信號為主，將以母線電容傳輸的方式分流給土地。阻抗特征明顯變化的位置是線路的邊界。在電力系統的實際運行中，連接在線路末端的電力設備，如母線、變壓器、線路阻波器等，對高頻特征阻抗具有十分明顯的改變作用。

2.4 極性比較保護模塊。電力系統中，極性比較保護模塊的各個位置都對電流互感器進行安裝，因此，無論故障會出現在電力系統的哪個方面，電網中都會有暫態電流的生成。通過繼電器對暫態信號的檢測，分為兩組不同的極性。其一為暫態信號的極性相同，極性取決于故障發生時，故障向電壓信號的極性。其二為與第一組極性相反的相同極性。暫態電流信號的極性由各個集成繼電器的故障檢出。

3 結論

本文通過對可靠采集電力系統中的多點信息，信息共享技術使新算法應運而生，大停電事故的防止三個方面對智能保護的特點進行分析，其中，對信息共享技術的新算法進行了主要的分析。對智能繼電器網絡的檢測故障和處理信息模塊，單端量位置保護模塊，邊界保護模塊和極性比較保護模塊進行了探究。由此可以看出，保護智能化的發展和智能繼電器網絡的應用，對我國電力系統的發展具有顯著的推動作用。

薄志謙,張保會,董新洲,和敬涵,林湘寧,曾祥君,李斌.保護智能化的發展與智能繼電器網絡[J].電力系統保護與控制,2013,02:1-12.

Discussion on the development of intelligent protection and intelligent relay network

Zhang Ting
（Jiangsu electric power company maintenance branch Huaian operation and maintenance branch，223002)

With the application of smart grid in China,in order to the power system more reliable and stable operation,the relay protection has more stringent requirements.In this paper,the development of intelligent protection and the development of intelligent relay network related issues to analyze and explore.

intelligent development;smart grid;relay network