蘭浩

摘 要：隨著我國(guó)科技的不斷發(fā)展，電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模也在不斷地?cái)U(kuò)大，并且電網(wǎng)的運(yùn)行方式和結(jié)構(gòu)都在逐漸變得更加多樣和復(fù)雜。在這期間越來(lái)越凸顯出繼電保護(hù)的重要性，尤其是在電網(wǎng)管理和運(yùn)行、建設(shè)方面。相較于存在較多問(wèn)題且不適應(yīng)電網(wǎng)建設(shè)未來(lái)發(fā)展的傳統(tǒng)繼電保護(hù)來(lái)說(shuō)，當(dāng)前的廣域繼電保護(hù)才是未來(lái)電網(wǎng)保護(hù)的一大關(guān)鍵。本文將對(duì)廣域繼電保護(hù)如今存在的問(wèn)題進(jìn)行淺要分析，對(duì)其故障元件的判別方法和原理做出探討，為電網(wǎng)建設(shè)的未來(lái)的更好發(fā)展提供參考和建議。

關(guān)鍵詞：廣域繼電保護(hù)；保護(hù)原理；故障元件；判別

所謂繼電保護(hù)指的是是電網(wǎng)正常運(yùn)行、保障電網(wǎng)安全的第一道防線。近幾年，科技不斷發(fā)展，電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，在如今這個(gè)日益復(fù)雜、多樣化的電網(wǎng)環(huán)境之下，廣域繼電保護(hù)已經(jīng)面臨著新的問(wèn)題，需要進(jìn)行調(diào)整。由于傳統(tǒng)的繼電保護(hù)并不能將如今的問(wèn)題完美解決，這就需要我們研究出能夠快速進(jìn)行識(shí)別故障和隔離故障的方案，并且還需要我們將保護(hù)廣域保護(hù)的配置方案和保護(hù)原理不斷簡(jiǎn)化、優(yōu)化，為電網(wǎng)安穩(wěn)運(yùn)行提供保障。下文是對(duì)現(xiàn)代電網(wǎng)中傳統(tǒng)繼電保護(hù)中存在問(wèn)題的簡(jiǎn)單介紹。

1 現(xiàn)代電網(wǎng)中傳統(tǒng)繼電保護(hù)中存在的問(wèn)題

1.1 定值整定和配合困難

現(xiàn)代電網(wǎng)普遍存在運(yùn)行方式復(fù)雜、結(jié)構(gòu)多變的特點(diǎn)，并且其后備保護(hù)之間的動(dòng)作值的配合以及其復(fù)雜多樣，很多情況之下延時(shí)實(shí)現(xiàn)配合和就地檢測(cè)量這兩種方式已經(jīng)不能確保選擇性了?！凹訌?qiáng)主保護(hù)、簡(jiǎn)化后備保護(hù)”是人們?cè)诶^電保護(hù)中經(jīng)常采取的一種措施，并且這種措施可以讓繼電保護(hù)形成簡(jiǎn)化，并且還能將后備保護(hù)配置的趨向放棄。當(dāng)大電網(wǎng)發(fā)生高阻故障時(shí)，已經(jīng)不能光憑雙套主保護(hù)將其發(fā)生拒動(dòng)的情況給阻止，定值整定和配合困難是現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)中傳統(tǒng)繼電保護(hù)存在的最為明顯的問(wèn)題。

1.2 遠(yuǎn)后備保護(hù)延時(shí)過(guò)長(zhǎng)

所謂遠(yuǎn)后備保護(hù)是指在元件出現(xiàn)故障時(shí)，其開(kāi)關(guān)或者保護(hù)裝置拒絕動(dòng)作時(shí)，各個(gè)電源側(cè)的相鄰元件保護(hù)裝置動(dòng)作將故障切除的一種保護(hù)。而遠(yuǎn)后備保護(hù)延時(shí)過(guò)長(zhǎng)是由于多級(jí)階梯延時(shí)的出現(xiàn)，從而導(dǎo)致遠(yuǎn)后備保護(hù)延遲的時(shí)間可能變得非常長(zhǎng)，這對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行、和這個(gè)系統(tǒng)的安全很不利。遠(yuǎn)后備保護(hù)延時(shí)過(guò)長(zhǎng)也是在傳統(tǒng)繼電保護(hù)中存在的對(duì)系統(tǒng)安全不利的主要問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)題需要我們及時(shí)解決。

1.3 缺乏自動(dòng)適應(yīng)應(yīng)變能力

傳后備保護(hù)的整定配合在電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)發(fā)生故障的原因就是缺乏自動(dòng)適應(yīng)應(yīng)變能力，這會(huì)直接導(dǎo)致后備保護(hù)動(dòng)作特性發(fā)生失配的情況，并且很有可能出現(xiàn)擴(kuò)大事故的情況。

2 廣域繼電保護(hù)的基本途徑

基本故障元件判別原理和在線自動(dòng)適應(yīng)整定原理是廣域繼電保護(hù)的兩種基本功能，也是兩種完全不同的途徑。

2.1 基于FEI的廣域繼電保護(hù)

按照后備保護(hù)區(qū)域來(lái)形成差動(dòng)保護(hù)范圍，基于故障元件判別原理的廣域繼電保護(hù)的研究可以將后備保護(hù)動(dòng)作區(qū)域確定，并且將故障元件準(zhǔn)確判定?；诠收显袆e原理的優(yōu)越性主要是其只需要通過(guò)簡(jiǎn)單的邏輯配合和時(shí)序就能將后備保護(hù)的選擇性保證，不需要整定計(jì)算。并且其還可以將后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間縮短，并且對(duì)于全電網(wǎng)的實(shí)時(shí)變化信息沒(méi)有要求。對(duì)于后備保護(hù)非預(yù)期連鎖動(dòng)作的風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，同樣也可以充分利用廣域信息對(duì)于電網(wǎng)潮流轉(zhuǎn)移狀況的判別，以此達(dá)到系統(tǒng)安全的保障。

2.2 基于OAS的廣域繼電保護(hù)

國(guó)內(nèi)為提高在線自適應(yīng)整定的靈敏度，防止保護(hù)失配，國(guó)內(nèi)學(xué)者將20世紀(jì)80年代的研究采用。近20年對(duì)于在線自適應(yīng)整定方法的研究工作圍繞著故障后最小斷點(diǎn)的快速短路計(jì)算?；谠诰€自適應(yīng)整定原理的廣域繼電保護(hù)的研究取得了許多成果，其研究時(shí)間也相對(duì)較長(zhǎng)一點(diǎn)，但是由于該方法并沒(méi)有在根本上將傳統(tǒng)后備保護(hù)整定配合復(fù)雜困難的情況改善，在實(shí)用化方面卻一直受阻，這也是后備保護(hù)目前存在威脅系統(tǒng)安全、易引發(fā)連鎖跳閘的主要原因。

3 新型故障元件判別原理

3.1 基于保障電壓分布的故障元件判別原理

縱聯(lián)方向、電流差動(dòng)、縱聯(lián)距離等都可以作為單一元件的故障判別原理。如今出現(xiàn)了兩方面的問(wèn)題，其一是同步采樣要求非常嚴(yán)格，因此我們?cè)趶V域保護(hù)時(shí)仍然存在著難處；其二是在相對(duì)復(fù)雜的條件之下，仍然沒(méi)有足夠完善的性能支撐。這兩方面問(wèn)題可以被基于線路故障電壓分布的故障元件判別原理同時(shí)解決掉，而這個(gè)解決掉兩大問(wèn)題的原理主要是利用線路一測(cè)的電流、電壓故障分量的測(cè)量值，然后再用一測(cè)的測(cè)量值對(duì)另一側(cè)的電壓故障分量進(jìn)行估算。這種情況之下就可以使得廣域后備保護(hù)可以將電壓故障分量的估算值獲得，并且其測(cè)量值也會(huì)一并獲得。外側(cè)出現(xiàn)故障時(shí)，其線路中的任意一側(cè)的電壓故障分量的兩值都是一致的（兩值包括測(cè)量值和估算值），但是如果內(nèi)部出現(xiàn)故障其一測(cè)電壓的故障分量的兩值就會(huì)有比較大的差別了，這也是故障元件識(shí)別的一大判據(jù)，并且如果出現(xiàn)以上的問(wèn)題，只需要線路兩端根據(jù)故障時(shí)的路線對(duì)其啟動(dòng)特征進(jìn)行校正就好（此處校正可同時(shí)）。這一原理也能將轉(zhuǎn)換性故障、高阻接地和振蕩中在故障燈情況之下出現(xiàn)的故障路線正確識(shí)別，而且，在識(shí)別的時(shí)候沒(méi)有潮流轉(zhuǎn)移對(duì)其產(chǎn)生影響。

3.2 基于廣域綜合阻抗的故障元件判別原理

比起普通電流差動(dòng)保護(hù)，廣域電流差動(dòng)更容易受線路分布電容的影響，并且廣域電流差動(dòng)保護(hù)會(huì)在受影響之后降低靈敏度，這其中的原因主要是在不同運(yùn)行方式之下，區(qū)域差動(dòng)范圍之內(nèi)的線路數(shù)量不太一樣，并且其電容電流的分布也有了一定的變化，補(bǔ)償和估計(jì)在廣域條件之下也有很大的難度?；趶V域綜合阻抗的故障元件判別原理可以將電容的影響克服，并且其靈敏度也相較之下更高一點(diǎn)。在廣域繼電保護(hù)中引入綜合阻抗概念，可以形成一種故障元件的判別原理（基于廣域綜合阻抗），同時(shí)也將廣域電流差動(dòng)保護(hù)的缺陷克服。這個(gè)原理主要是對(duì)區(qū)域多端電流和電壓構(gòu)造綜合阻抗的利用。

3.3 基于遺傳信息融合技術(shù)的故障元件判別方法

為了能將廣域保護(hù)信息的可靠性不斷提高，一種基于遺傳信息融合技術(shù)的故障元件的判斷方法被提出，其主要的處理對(duì)象是以故障方向的遺傳算法，并且將多種保護(hù)判據(jù)信息和其他狀態(tài)融合，將數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中出現(xiàn)的信息錯(cuò)誤或者信息缺失為電網(wǎng)保護(hù)帶來(lái)的影響克服掉。這種方法也是一種基于遺傳算法的信息融合的數(shù)學(xué)模型，可以在最短時(shí)間內(nèi)搜索判定的運(yùn)算方式，也可以將最優(yōu)解的故障元件的判別實(shí)現(xiàn)。

3.4 基于概率識(shí)別的信息的融合技術(shù)

為了將遺傳算法的廣域繼電保護(hù)的計(jì)算量降低，為了能將過(guò)早收斂致使的判斷錯(cuò)誤避免，不斷將信息容錯(cuò)能力提高，我們提出了一套簡(jiǎn)化和改進(jìn)的概率識(shí)別信息融合技術(shù)，這種技術(shù)也可以將搜索的范圍減小，對(duì)同時(shí)發(fā)生的多處故障的可能性不大的問(wèn)題進(jìn)行假設(shè)，同時(shí)也將遺傳算法的收斂判斷避免。

4 結(jié)語(yǔ)

作為我國(guó)電力系統(tǒng)保護(hù)和建設(shè)研究的一大重要課題，廣域繼電保護(hù)是將電力系統(tǒng)廣域繼電保護(hù)的可靠性、高效性、靈敏性和信號(hào)的發(fā)送等安全可靠性實(shí)現(xiàn)，我們要將電力系統(tǒng)的規(guī)劃、檢測(cè)和維護(hù)加強(qiáng)，主要是從系統(tǒng)全局角度出發(fā)，然后將故障元件的判斷能力提高。隨著我國(guó)綜合國(guó)力的不斷提升，電網(wǎng)建設(shè)不斷擴(kuò)大，國(guó)家對(duì)于電力系統(tǒng)的建設(shè)也更加關(guān)注，我們應(yīng)該將電力系統(tǒng)的規(guī)劃不斷加強(qiáng)，促進(jìn)電網(wǎng)的不斷發(fā)展。

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（作者單位：國(guó)網(wǎng)四川省電力公司綿陽(yáng)供電公司）