智能電網的有限廣域繼電保護分區與跳閘

周彪 姚雄

（許繼電氣股份有限公司 河南省許昌市 461000）

1 分區集中決策的保護系統

1.1 系統總體概述

圖1 為有限廣域在繼電保護方面的單個系統內部結構。在設計建設一個我國能夠涵蓋廣域中全部變電站，在繼電保護方面的系統時，會涉及到同廣域中的繼電信息網絡展開直接性交換。以此在保證充分釋放有限的技術信息時，能夠強化廣域在電力系統方面的繼電保護能力，這也會成為我國未來在廣域智能方面對電力保護的發展方向。對有限區間的廣域電網實際信息進行廣泛應用，會直接波及到我國電網在安全保護方面的體系結構，若是能夠以有限區域電網為基礎，通過集中手段來保護決策數據體系管理結構，便能夠更好地適合有限廣域在實際劃分之后，呈現出來的規模化電網的保護局面，與此同時，以區域局部為基礎的集中化具有分布特點的電網終端，自然也會為我國電網在未來安全發展過程中的穩定性與計算分析奠定了重要基礎。

在基于區域集中進行決策的有限網絡廣域電網系統中，廣域綜合電網被廣泛看作唯一是基于多個有限網絡區域的整體組合。在每個有限供電區域內，每個子變電站都被稱為供電廣域在有限系統方面的單體中心站，除了系統中心站，別的變電站通常也被叫做子變電站。每個區域的變電所都要負責全面收集好自己站內有關iied 遠程檢測出來的數據信息及本站相關變電設備運行狀態監測信息，變電所只與本站所在區域供電中心站遠程通信，使其可以選擇接受別的站子發來的遠程控制請求。與此同時，所有的變電中心站都一定要配備好有限廣域在應急決策方面進行集中式管理的模塊，這個模塊主要工作內容為：基于實時收集到的有限廣域里面有關大型變電站的全部故障信息，及時且準確的對變電故障做出判斷，掌握發生分量，及時制定應急行動實施策略，并向各區域變電站人員發出應急指令。當后備接收到準確安全指令之后，所有區域的變電所，一定要結合自己在后備運行方面的保護手段與主接線保護手段，以此構建出健全的后備式安全保護網絡。通過應用多樣化廣域定位數據，其主要目的在于，能夠優化后備在繼電方面的保護作用，處理好因系統整合后配合不契合的難題。除此之外，全面發揮多樣化廣域數據信息，還可以不斷改進系統主繼電保護后備性能水平，并且對于部分無法完全配置上雙重自動化式主繼電方面的后備保護系統，一旦發現此主繼電沒有及時被檢修或者產生相關故障，可以選擇應用具備絕對選擇性和操作高速性廣域信息在繼電保護方面的元件，以此用于故障被動，此外，加大對主繼電的保護投入，也不失為一種有效性故障有效處理手段。因后備控制方面的網絡涉及范圍持續增加，以局部集中為基礎的這些用于后備網絡決策的單元點，在很大程度上可以幫其快速制定計劃并實現自動執行，因此能夠快速、具體、有效的處理好故障問題。

1.2 創建系統的關鍵點

圖1：單個有限廣域繼電保護系統結構

這個系統所采用需實時收集廣域電網在差動方面的信息量比較有限，不過其在很大程度上，已經可以完全滿足現階段以廣域高壓方面的電流保護差動為基礎。新式廣域電流在繼電保護方面的差動算法在實際應用中的切實需要，研究了以冗余智能化數據信息為基礎，對故障處理進行決策的冗余智能化在信息保護方面的處理算法，和以冗余信息在智能融合方面的處理手段為基礎，充分發揮區域信息在集中后的強化性算法性能，因此大大強化了系統在不良數據方面的抗干擾水平與容錯方面的水平，而這也成為了本次研究的關鍵點。

2 保護分區與電網圖論分析

2.1 中心站、子站的選擇以及有限廣域半徑

眾所周知，圖論分析是用于分析復雜化電力工程的一種有效性工具，也正是因為它在復雜化電力工程方面所展現的獨特優勢，才使得其在廣域電力方面的系統技術中獲得了非常廣泛的使用，將其投入到有限廣域在電力系統方面，其可以幫助電力系統完成一個保護區的分區和其他保護區的分區在有限范圍內的選擇等，并在決策的必要時候為其提供必要的基本理論。

2.1.1 體育中心站、子公園站的編號選取

根據電網拓撲密集化的程度，將其所受到的保護區域電網大致可以劃分為如下：多樣化區域保護式電網與拓撲密集保護式電網。本文著力研究有關電網方面圖論節點分析，還深入探究了電網在局部輸電方面的鄰接矩陣和網絡相關性的計算，選擇了一些具有多個電網密集輸電方式與周邊輸電節點方式，直接相關的大型變電站節點作為電網中心站。網絡在拓撲方面的系統結構處于簡單狀態時，在快速明確供電中心站方面的關鍵思路為：第一挑選所有網絡中電壓變化級別最高的關鍵性變電站，主要因為這個關鍵性變電站通常為我國在局部供電方面的關鍵聯絡路徑或匯集點，并且依據局部區域周邊輸電節點與密集輸電節點和有限差分法確定中心站廣域半徑的相關操作和協議，分站所屬輻射范圍。

2.1.2 明確有限廣域的半徑

有限廣域的半徑R，簡單來說為以中心站為起始點，延伸至最遠處變電站在邏輯方面的最短路徑，這個邏輯路徑代表著這兩個變電站間的直接連接距離。明確半徑R 時：

（1）可以以通信信息為基礎，優化相關區域并做好劃分，以此明確半徑R 的實際意義。其中優化是為了：完成對故障的準確性識別與明確故障信息范圍、類型以及其相關要求，與此同時還可以達成容錯技術在信息冗余方面的切實需要，確保這個系統在實際運行中的效率，在信息維度方面的實際要求，確保區域與跨區范圍內在信息交換方面的質量需要。通常描述如下：在RSN，n=1 的時候，是處于變電所的集中模式下，這個時候進行分區是比較簡單的，且變電所屬權力非常明確，在N22 的時候，是處于區域調度的中心模式下，這個時候進行分區是比較繁瑣化的，不過變電所在選擇標準與結論方面是最為常見的。

（2）可以結合保護合作方面的具體要求展開區域劃分。進行遠程方面的后備保護時，會涉及到應用故障元件周邊元件做出保護動作來達到后備保護，基于中心站的核心作用，使得在R=2 區域里面的電氣信息能夠當成中心站在遠程方面的后備保護力量。所以我們可以結合現階段在通信方面的能力與預期系統來把握R。而為了方便討論，要更為全面化的反映好現階段工況環境下的分區過程。所以暫時將R<2 擺在有限廣域在分區方面的標準，若R ≤2 的時候，會阻礙系統規模、信息維數，以此保障好通信性能，結合實際研究結果來看，在R ≤2 的情況下，便能夠契合故障測距與信息冗余切實需要。

2.2 保護分區的原則和手段

（1）起始點定位預選中心站，基于網絡拓撲在輻射方面的關系，根據結合已有區域半徑（且r<2），就是挑選中心站周邊子站與相鄰子站當成有限廣域方面的子站，這個中心站與分站便能夠集中構建出有限廣域方面的獨立系統。

（2）基于已經完成劃分并形成固定式有限廣域在網絡邊界結構出發，在未來新劃分的廣域網絡中再次重新選擇一個中心網絡站點并進行外部網絡搜索，以此構建出一個涵蓋與其他有限廣域方面的網絡系統。此外科學規劃控制物體在輻射方面的分布半徑，能夠有效保證每個輻射單元間都有一個清晰的輻射體系，并根據正確地理輻射位置和輻射均分布規律，構建出不規則式蜂窩狀網絡結構。

（3）處于周邊有限廣域方面的網絡系統中的子站，也被稱之為邊界子站。這個邊界子站中的數據信息能夠被反饋至其被管控的全部中心站，之后全部的中心站都能夠對其展開調控，若此中存在兩個中心站基于輸電線路而有所連接，那么他們則將彼此視為自己的邊界子站。

（4）若中心站處于搜索狀態的時候，發現其中重疊子站所顯示的邏輯路徑有所不同的時候，則可以判定這個子站隸屬邏輯路徑中的短系統管控，為此我們可以挑選其中子站發揮邊界子站的效用。若這個子站同周邊子站在邏輯路徑方面保持一致，那么我們可以挑選邏輯路徑比較短的那個子站發揮邊界子站效用。

（5）網絡主站在故障決策方面的分析模塊:這個模塊可以把處于多樣化網絡電壓在各個等級中出現的主站故障展開分析與辨別，這個模塊可以忽略主站處于跨變壓器里面的組合，并且當處于同種電壓各等級環境下，也能夠基于不同動作展開決策，并且在實際劃分的時候，能夠發現發電廠在處理手段方面提供變電站保持一致。

（6）若分區在保護元件方面的范圍還涵蓋到了受分區保護的各個廣域在水力方面的電網，并且這些保護元件都能夠滿足在廣域電網之中的時候，這個保護范圍的分區會自動結束。從根本上來說，這個新電網的建設為持續性建設與快速推進的過程。不過處于生態工程方面的技術應用環境下，就需要對自然保護區建設進行深入探討。應綜合考慮到系統在總體方面的規劃、調度、實際運行管理手段、保護以及通信等各個層面的整體設計與運行過程中人員對各個部分的針對性應用要求。

2.3 以圖論在有限廣域方面為基礎展開電網的拓撲辨識

簡單來說，這個拓撲分析為繁瑣化多連通性質的一種分析過程，此過程主要包含了：網絡在拓撲方面的分析、站點在拓撲方面的分析。本文重點以圖論在有限廣域方面為基礎展開電網的拓撲辨識，以此達到保護分區的作用，尤其在電網結構發生較大變化時，甚至當電網結構(大范圍)處于不規則變化狀態時出現的極端性災害，會對原有保護網絡帶來較為嚴重性的損害。為此我們可以基于對上述技術手段的討論，在有限廣域方面的電網展開快速建構，以此實現對電網的應急保護。為了簡化分析，圖論在基本元素與電力系統方面的實際概念是:頂點映射作為連通性變電站，邊映射站之間的連接關系用輸電線兩端的斷路器組合點線表示。邊緣存在的條件是有一條傳輸線，兩端斷路器閉合。

3 有限廣域系統跳閘策略

故障模式的準確辨識：

從根本上來說，對后備故障方面的保護，也可以說是對系統故障在元件方面的處理，例如：對跳閘停電故障進行的處理，主要是依據系統故障在保護元件以及別的保護元件在實際活動中反饋回來的信息，縮小了由故障保護元件在系統規定工作區域內活動引起的跳閘停電影響范圍的后備保護元件動作處理。

故障模式準確辨識有三個主要的協同過程：

模式1。當故障發生于一對一分站情況或中心站情況下，例如：出現線路故障。這個時候可以通過有限廣域在系統方面的數據中心站展開數據處理。之后結合系統周邊矩陣，可以挑選同故障子站在元素分量上比較相似的子后備站分別作為近或遠后備站，選擇與近后備的子站（作為故障元素分量的下一個）元素相鄰的子后備站分別作為遠或近后備站。

模式2。故障范圍發生在線路邊界外的變電站（變壓站內外）。處理過程與保護模式1 和處理模式2 相似，只是由于邊界保護變電站內的后備故障保護屬于連續多個有限制的區域保護，一旦設備的外部設備出現故障的時候，若外部故障在控制單元方面的設置處于有限廣域里面的時候，則可以選擇與外部故障控制單元位置相鄰的子后備站分別作為近或子后備站，選擇與近或子后備站位置相鄰的子后備站分別作為遠或近后備站，相反方向的遠后備站由邊界子站所屬的其他中心站確定。當電站發生故障時，處理方法類似。

4 結束語

綜上所述，隨著電網的不斷擴大和不斷的復雜化，我國在智能電網方面也開始了強化建設，尤其在電力系統方面的繼電保護手段方面尤為重視，希望其后備保護方面的設備可以具備優質適應能力。為此本文將工程對其的實際應用情況與實際適應狀況想結合，力求建設出一個能夠實現分區，且集中區域做好決策的一種有限廣域方面的繼電保護系統，之后再展開其在保護分區方面與跳閘方面的可行性技術手段。