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電力系統(tǒng)廣域繼電保護
電力系統(tǒng)廣域繼電保護
摘要：廣域繼電保護是近幾年國內(nèi)外新興的一個研究課題，它的提出是建立在計算機和通信技術(shù)發(fā)展基礎(chǔ)上的，并且與大型互聯(lián)電網(wǎng)的安全性和穩(wěn)定性要求有著密切關(guān)系。
分析了目前廣域繼電保護的主要保護原理，電保護與穩(wěn)定控制有機協(xié)調(diào)構(gòu)成的廣域保護已經(jīng)成為現(xiàn)代電力統(tǒng)的研究熱點，是未來保護與控制的發(fā)展方向。
關(guān)鍵詞：廣域繼電保護;系統(tǒng)結(jié)構(gòu);控制策略?
一、引言?
隨著我國電力需求的與日俱增，電力市場改革的深化與發(fā)展以及電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大，電力系統(tǒng)日漸接近極限運行，其運行與控制更為復(fù)雜，發(fā)生擾動以及故障的可能性更大，這些都對電力系統(tǒng)安全提出了更高的要求，對我國的繼電保護以及安全穩(wěn)定控制帶來了新的挑戰(zhàn)。
近年來，我國以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架的各級電網(wǎng)在迅速協(xié)調(diào)發(fā)展，建立以信息化、自動化、互動化為特征的統(tǒng)一堅強智能電網(wǎng)川的要求十分迫切。
智能電網(wǎng)的建設(shè)必須依托更精確，更快速，更完善的通訊系統(tǒng)以及信息共享平臺，這為基于廣域信息的廣域保護系統(tǒng)的發(fā)展提供了契機。
二、廣域繼電保護概述?
繼電保護技術(shù)是隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展而發(fā)展起來的。
電力系統(tǒng)在運行中，可能發(fā)生各種故障和不正常運行狀態(tài)，最常見同時也是最危險的故障是發(fā)生各種形式的短路。
在電力系統(tǒng)中，除應(yīng)采取各項積極措施消除或減少發(fā)生故障的可能性以外，故障發(fā)生時，必須迅速而有選擇性地切除故障元件，這是保證電力系統(tǒng)安全運行的最有效方法之一。
現(xiàn)代電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展對繼電保護不斷提出新的要求，電子技術(shù)、計算機技術(shù)與通信技術(shù)的飛速發(fā)展又為繼電保護技術(shù)的發(fā)展不斷地注入了新的活力。
(一)電網(wǎng)互聯(lián)的發(fā)展趨勢對繼電保護提出了更高的要求，不僅要求故障發(fā)生時繼電保護裝置能快速可靠地切除故障，還要求在系統(tǒng)遭受較大擾動時能保證其安全穩(wěn)定地運行;
(二)當前繼電保護系統(tǒng)存在的某些間題難以有效地解決，必須探索新的保護原理;
(三)以全球定位系統(tǒng)(GPS)為基礎(chǔ)的相量測量單元(PMU)技術(shù)導(dǎo)致了廣域測量系統(tǒng)(WAMS)的誕生PMU可測量系統(tǒng)各個結(jié)點的電壓、電流相量，誤差不大于1μs，為廣域保護提供了能同時采集全電網(wǎng)多個結(jié)點信息的有效手段;
(四)通信技術(shù)的發(fā)展為廣域保護的實現(xiàn)提供了技術(shù)保證，以太網(wǎng)(Ethernet)正在逐步代替現(xiàn)場總線，高壓變電站間鋪設(shè)了光纖環(huán)網(wǎng)，將信號傳輸延時控制在幾十ms以內(nèi)，可以應(yīng)用于全電網(wǎng)的動態(tài)實時監(jiān)測。
三、廣域繼電保護系統(tǒng)?
廣域繼電保護系統(tǒng)可定義為：依賴電力系統(tǒng)多點的信息，對故障點進行快速、可靠、精確地切除(包括主保護和后備保護)，同時分析故障切除對系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的影響，并采取相應(yīng)的措德，能同時實現(xiàn)繼電保護和自動控制功能的系統(tǒng)稱為廣域保護系統(tǒng).廣域保護系統(tǒng)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，它的研究現(xiàn)狀可以概括為以下3個方面：?
(一)廣域保護系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)?
廣域保護系統(tǒng)由各個變電站或發(fā)電廠的廣域保護裝置組成，經(jīng)路由、光纖環(huán)網(wǎng)相連接。
以集中式廣域保護裝置為倒，每個變電站設(shè)置棗央處理單元(IED)和若干個終端設(shè)備，經(jīng)以太網(wǎng)相連接.對應(yīng)予每臺斷路器設(shè)置終端設(shè)備，用以采集安裝點的模擬量和開關(guān)量信息，對信息進行簡單處理，與本變電站的IED連接，上傳、下傳信息與命令，按命令執(zhí)行跳、合閘操作。
變電站的IED接收來自各個終端設(shè)備的信息，并與其他變電站的IED交換信息，做出保護與控制決策后下傳至終端設(shè)備執(zhí)行變電站的所有廣域保護算法都集中在lED中。
(二)基于不同原理的廣域保護算法與控制策略?
開展基于廣域信息的繼電保護和安全自動控制算法的研究是實行廣域保護的關(guān)鍵，是當前的研究熱點。
構(gòu)成廣域繼電保護算法應(yīng)遵循以下幾個原則：1、在滿足故障判斷的前提下，所利用的信息越少越好;2、所利用的信息在形式上越簡單越好;3、故障判斷和計算過程越簡明越好;4、能應(yīng)付各種非正常情況，如IED拒動和誤動、斷路器失靈、變電站直流故障等。
據(jù)不完全統(tǒng)計，目前提出的保護算法與控制策略有：基于網(wǎng)格(Grid)計算的廣域繼電保護系統(tǒng)、基于專家系統(tǒng)的廣域電流差動保護、利用A—gent的電網(wǎng)后備保護、基于圖論的電網(wǎng)廣域差動保護、能識別潮流轉(zhuǎn)移的廣域后備保護等。
(三)廣域保護的通信網(wǎng)絡(luò)?
通信技術(shù)為廣域保護的基礎(chǔ)。
廣域保護的通信系統(tǒng)分為變電站內(nèi)部的通信系統(tǒng)和變電站之間的通信系統(tǒng)，站內(nèi)通信屬于局域網(wǎng)通信，采用以太網(wǎng);而站間通信屬于廣域網(wǎng)通信，采用同步數(shù)字體系、異步傳輸模式協(xié)議的光纖通信及低軌道衛(wèi)星通信。
當前我國在電力系統(tǒng)的高壓和超高壓變電站內(nèi)開始敷設(shè)了光纖以太網(wǎng)，在各變電站之間敷設(shè)了光纖環(huán)網(wǎng)，使得高性能、低延時的實時通信成為可能。
對于廣域保護的通信系統(tǒng)，不僅要有強健的底層通信網(wǎng)絡(luò)進行承載，還要有上層的通信協(xié)議來保證。
電力系統(tǒng)發(fā)生故障時有大量的、類型不同的數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸，需有適應(yīng)這種特殊情況的數(shù)據(jù)通信模型和通信協(xié)議，否則有可能造成通信阻塞和數(shù)據(jù)丟失。
國際電工委員會頒發(fā)的變電站通信網(wǎng)絡(luò)標準IEC61850，提供了標準的數(shù)據(jù)通信模型，支持了局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸。
四、廣域保護應(yīng)用?
廣域保護的應(yīng)用總的來說還處于起步階段，目前國內(nèi)外還沒實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，典型應(yīng)用如：華東電網(wǎng)公司研發(fā)了一套針對華東電網(wǎng)的廣域動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，目前該系統(tǒng)已進入運行階段。
在試運行中，該系統(tǒng)成功捕捉了2006年“桑美”臺風登陸浙江、福建造成的電網(wǎng)短路故障、浙江烏沙山電廠60萬千瓦機組的甩負荷試驗狀況，并經(jīng)歷了華東電網(wǎng)電力市場第二次調(diào)電試驗考驗，為華東電網(wǎng)安全穩(wěn)定動態(tài)監(jiān)視、預(yù)警和在線決策提供了技術(shù)手段，為運行方式的研究、電力交易的穩(wěn)定校核和離線事故分析提供了技術(shù)支持。
五、總結(jié)?
由于微機保護具有強大的邏輯分析、判斷和數(shù)值計算的能力，并可以利用網(wǎng)絡(luò)進行通信，通過廣域保護和電網(wǎng)的信息交換來提高保護裝置的性能的自適應(yīng)、基于多agent的保護以及廣域保護引起了國內(nèi)外電力界學(xué)者和工程技術(shù)人員的廣泛重視，經(jīng)過長期不懈地努力，已取得初步的成果。
參考文獻：?
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[3]崔家佩，孟慶炎.電力系統(tǒng)繼電保護與安全自動化裝置整定計算[M].北京：中國電力出版社，1993.
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