廣域繼電保護與傳統繼電保護特點與區別

李立

摘要：在電網中，繼電保護是電網安全的重要組成部分，也是第一道防線，所以必須加強研究。分析了當前大規模繼電保護的技術發展現狀及傳統大規模繼電保護系統實際應用中可能存在的一些問題，分別討論了我國大規模繼電保護技術的工作原理，在此基礎上，研究了大規模廣域繼電保護系統的結構劃分，并對該算法進行了較為深入的研究。摘要簡要介紹了我國廣域式繼電保護與傳統式繼電保護相關技術的特征，對其作用和功能進行了確定性的區別。研究發現，由于傳統的繼電保護方式存在設施的保護與適應性等諸多缺陷，寬帶式的繼電保護因為具有電力、計算機、通訊等優勢而逐漸成為了電網安全保護的首要任務。

關鍵詞：廣域繼電保護;傳統繼電保護;保護特點

1廣域繼電保護信息域區分以及保護原理

1.1源于關聯拓撲樹的信息域區分方式

對于寬寬范圍的基點保護系統，所有的保護終端都是利用了智能電子設備IED ，安裝在所有的斷路器甚至電流互感器上，及時地查找電網的相關信息，并作出正確的故障診斷。利用單個IED ，通過關涉拓撲樹的對象來識別信息區域。所以區別的原則也就是，最低的保護類別指的是所有IED一切道路和后面的背側母線，最高的保護類別包括兩個最低的保護類別和兩條相鄰于后面的母線和道路。最大的保護類別可以認為是關聯拓撲樹，其中被淺析的IED 就是其基礎。最低極限地保護這個類別中IED 非常接近樹根，與被分析對象的IED 密切相關，而其他類型的IED則遠離了被分析對象的IED ，聯系不良。當發生故障時，關聯拓撲樹的信息交換范圍將會根據拓撲樹從基礎到點逐步擴展。

這種差別主要是來自智能電子設備（ IED ），主要用來判斷全部IED 甚至相應IED 的最小保護范圍。拓撲樹的表達形式非常簡潔、清晰。對于保護范圍類別較小的基點繼電保護系統，可以迅速實現與保護范圍較廣的繼電保護系統之間的區別，正確地判斷故障點。然而，在對廣域性的繼電保護進行研究時，以分散在所有的斷路器甚至電流互感器中的IED 為基礎，使其對信息域的區分更加復雜，這極大地降低了保護系統的正常工作效率。另外，關聯拓撲樹的信息域區別方式也沒有考慮到環網。

1.2源于專家系統的保護域在線區分方式

這樣，圖論仍然被認為是區分主備和保護區域的良好工具，廣域繼電保護中對于主備和保護區域類別的自動在線區分仍然是通過與專家系統甚至通過連接SCADA 系統來實現完成的。知識的表現已經成為了專家系統區分其他保護域的必要條件，因此我們需要能夠清晰地反映出該系統的拓撲結構。專家體系在正確的知識和表示方法的基礎上，根據對保護設備的幾種不同使用情況，設定一次性設備的重要保護類別，構成了重要的保護區域類別收集標準。重要的后備保護類別組合構成后，通過對各個方面所有重疊的后備保護類別進行比較，對各個方面所有重疊的后備保護類別都進行相同或者不一樣的運算，即可以直接獲得后備保護區域，，從而為專家系統提供完成保護的智能分區。此外，該專家系統也可以同時與SCADA系統相互連接，當一個系統的網絡拓撲發生變化時，它們就可以被執行對在線保護領域重新分割。對于一個由專家系統設計的廣域電流差動保護系統，就是通過這種方式來劃分和設計起來。1.3廣域繼電保護原理

廣域繼電保護系統是實現信息安全利用和保護的系統。其保護基本上強于傳統繼電保護，弱于SCADA/EMS保護。廣域繼電保護控制電網的安全穩定，規定其動作范圍在100 ms-100s之間。

廣域繼電保護技術本質就是停止系統中大規模潮流轉移。當系統中潮流轉移時，廣域繼電保護就是為了防止后備保護由于線路的過載導致跳閘。它有效地保證了電網的安全、穩定，簡化了傳統的繼電保護和后備繼電保護的完成與整定。出于以上目的，國內外許多著名的繼電保護技術專家都在深入地進行了廣域的繼電保護。

1.4 廣域繼電保護信息域劃分

廣域繼電保護中，接收電網信息的范圍不是盡可能大，主要有兩個原因：（1）電網受到干擾時，擾動點周圍的電網信息通常對判斷擾動很重要，離擾動越遠，信息越不重要;（2）繼電保護的快速性使得保護系統接收和處理大量信息的能力受到限制。因此，信息域的劃分是構建廣域繼電保護系統的必要條件。本文總結了三種信息域劃分方法：基于拓撲樹的劃分方法、基于專家系統的在線劃分方法和變電站集中或區域劃分方法。

2傳統繼電保護方式的不足

2.1定值的整定與配合

傳統的繼電保護系統主要包括主保護和后備保護，但現代電網在結構、運行方式、網絡組成等方面都不是靜態的。，特別是在某些設備的定值分配和相互調整中，而且在大多數情況下，其穩定性無法通過現場檢測和遠程調整來保證。上述做法不僅使電力工作者更傾向于“簡化后加強主控”的措施，而且以最極端的方式拋棄了一些后備保護裝置。正因為如此，加強雙套主保護并不能完全消除其故障，往往體現在大規模電網故障的發生上。這些不確定因素使得電網災害的風險漸漸加大，并花費大量的資金用以維修。

2.2設計的復雜和后備保護性能的欠缺

傳統的繼電保護裝置是上一世紀80年代從蘇聯引進的，設計過于繁瑣，不能滿足現代電網的發展需要。性能的判斷能力和反應時間都導致短時間內無法響應。大多數情況下，電網運行正常。然而，一旦運行方式和電網結構發生變化，傳統的繼電保護裝置會跳線并發出事故指令，也就是說后備保護不能發揮其應有的保護作用，從而嚴重威脅電網的安全和保護。使危險加劇。

2.3誤動作造成風險加劇

傳統的繼電保護往往做出了錯誤的判斷，會直接導致伴隨大規模或者重負荷的潮流轉移和嚴重停電事故，也可能導致意外連鎖跳閘，最終可能導致系統解體或停電。理論上，繼電保護裝置本身已經存儲了大量混合式數據，繼電保護裝置中的跳閘式保護主要是針對一些違規數據的發布和傳遞而進行設計。即在正常工作的情況下，只有大大降低了錯誤判斷的可能性，改變了電網組織機構，才能大大提高了繼電保護的精度和準確性，維持系統的正常工作。

3廣域繼電保護與傳統繼電保護特點與區別

傳統的繼電保護不僅可以利用故障信息或各線路端口的信息（母線差動保護和線路距離保護），還可以利用故障設備相鄰節點的信息（相鄰電站母線縱向保護）。

但其后備保護根本不全面，即除了被保護線路的遠程后備保護外，被保護線路的狀態、主保護動作狀態和與其相關的遠程后備保護都是一個很可能涉及的信息。但是，目前我們只能夠通過對被連接在線路上單一局部位置的檢測和信號進行判斷，這無疑是我們進行傳統的繼電保護工作中一個重要的關鍵問題。廣域式的繼電保護系統既包括了本地接受到的保護設備檢測信息和遠方檢測信息。既能夠有效保護當地遙控設備的相關信息，又能夠有效保護當地遙控裝置的信息。與其他各種傳統的繼電保護方式相比，廣域式的繼電保護主要是因為其選擇性不足而取決于延時;可以實現自適應協調控制機制，有效地避免了連鎖式的跳閘，防止了停電區間的擴大;廣域式繼電保護隨著網絡技術的不斷進步，其應用及性能都有著牢固的基礎。

4結束語

廣域繼電保護具有較好的數據傳輸穩定性、準確性和可靠性，可以提高傳統復雜電網的應急風險，通過校正可以發揮明顯優勢。這是大勢所趨下中國電力發展的重要一步，繼電保護和廣域信息穩定控制組成的廣域保護已成為現代電力系統的研究熱點和未來保護與控制的發展方向。

參考文獻：

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