廣域保護智能化發展與智能繼電器網絡

國網四川省電力公司檢修公司 郭定海 趙思宇

通過介紹一種基于暫態檢測的集成廣域保護方案來闡述集暫態、集成和廣域保護為一體的智能保護單元所構成的繼電器網絡的優越性。接收和比較來自各變電站集成保護裝置的信號以此判斷故障的位置并做出跳閘決策發給相應的變電站來執行，從而實現電網的廣域集成保護。

引言：隨著信息時代的到來，通信技術高速發展，廣域信息交互更加方便，廣域測量系統的發展為電力系統繼電保護工作提供了更為廣闊的思路。基于暫態極性比較的集成保護方案能夠保證母線和變電站相連線路的安全性，并且不需要復雜的保護裝置。現有的方法還能夠結合GPS定位技術對故障進行定位，比如多代理技術就是集成保護控制的方法之一（哈恒旭,張保會,呂志來.利用暫態電流的輸電線路單端量保護新原理探討[J].中國電機工程學報,2000,20(11):23-25;林湘寧,劉沛,楊春明,等.基于小波分析的超高壓輸電線路無通信全線速動保護方案[J].中國電機工程學報,2001,21(6):16-18）。

1 暫態、廣域和集成保護的發展

近年來以微機處理技術為基礎的繼電保護方案得到了廣泛研究，使得故障定位技術不斷發展，并且將學者們的興趣延伸至故障產生的暫態過程上。在已提出的諸多方法中，單端量全線速動保護，基于GPS的廣域保護，具有集成保護的及廣域保護特性的位置保護等都是研究的新方向。多種研究表明暫態保護大都具有廣域和集成保護的性質（何正友,土曉茹,錢清泉.利用小波分析實現EH V電線路單端量暫態保護的研究[J].中國電機工程學報,2001,21(10):37-39），所以其具有暫態保護技術得到了極大的發展。結合GPS位置保護及單端量位置保護的保護方案可以很準確的定位故障點。而基于暫態極性比較的集成保護方案可以保證線路安全性，且不需要復雜的保護裝置，只需要簡單通信的廣域保護。

2 智能保護的特點及研究現狀

當前常用的繼保裝置基本都是基于保護元件的端口信息進行判斷，再結合其他技術對故障點進行定位，然而不同的保護裝置之間一般都是通過固定值進行約束的，為了確保保護的選擇性，多段保護都要進行延時并且與整定值相互配合，現在的電力網絡比較復雜，而輸電線路長短和復雜程度對電力系統的保護配置具有較大影響，因此長線路的后備保護也更加復雜，通過時間和定值之間的配合也很難保證選擇性（董杏麗,葛耀中,董新洲.基于小波變換的無通道全線速動行波保護[J].電力系統自動化,2001,25(10):13-15;土志華,尹項根,楊經超,等.基于故障高頻暫態行波能量的輸電線路快速保護[J].電網技術,2004,28(20):9-11;馬靜,土增平,徐巖,等.利用多分辨形態梯度實現單端暫態量保護新方案[J].華北電力大學學報,2005,12(5):9-12）。

電網無預兆的災變會給電網結構以及運行帶來諸多問題，保護的準確性很難確保，因此會造成保護拒絕動作，甚至是負荷發生轉移。后備保護基于的是穩定的運行方式，確定的運行參數，當系統參數頻繁變化，處于波動狀況時，電網網架會隨之發生改變，現有的保護配置就會不起作用，而該保護段的現有的后備保護缺乏應對網架頻繁變化的適應能力，因此保護的整定值要進行動態整定以保護運行線路。

3 智能繼電器網絡

智能繼電器網絡基本原理如圖1所示，集成保護的繼電器利用光纖和分布在站內各處的傳感器通過合并單元檢測線路上的各種電氣信號，該繼電器網絡除了采用集中式的網絡結構，而且其中含有多種保護算法，包括工頻量及暫態量。

圖1 典型的電力系統和智能保護繼電器網絡

保護模塊分為四個部分，包括單端量位置保護，邊界保護，極性比較保護以及基于GPS同步的位置保護。這四個模塊又包括基于本地信息直接跳閘的單端量位置保護及邊界保護。基于遠端信息比較的極性比較保護及基于GPS同步的位置保護。

故障處理模塊由故障啟動和選線元件構成。不同的保護模塊需要的信號不同，需要分別提取故障產生的高頻及故障分量信號。單端量位置保護指的是當輸電線上發生故障時，夾雜多種頻率的電壓和電流信號當遇到斷電時會有部分反射回原來的故障點。邊界保護模塊其實也屬于單端量的保護，當傳輸的多頻段電流信號遇到系統的不連續處，部分信號會繼續向下一條線路傳輸，另一部分信號會被反射回來。

4 結語

本文對繼電保護發展現狀和研究過程進行了介紹，并通過一個實例-基于暫態測量的集成廣域繼電保護方案展望了繼電保護新的發展方向。由此看來集成保護繼電器的研制應以工頻測量為主。隨著微機技術的日益成熟，智能繼電器將會在繼電保護領域具有廣闊前景。