简论电力系统电力系统广域继电保护学术

论文导读：
摘要：广域继电保护是近几年国内外新兴的一个研究课题，它的提出是建立在计算机和通信技术发展基础上的，并且与大型互联电网的安全性和稳定性要求有着密切关系。分析了目前广域继电保护的主要保护原理，电保护与稳定控制有机协调构成的广域保护已经成为现代电力统的研究热点，是未来保护与控制的发展方向。
关键词：广域继电保护；系统结构；控制策略
1009—0118（2012）11—0276—01
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一、引言
随着我国电力需求的与日俱增，电力市场改革的深化与发展以及电力系统规模的不断扩大，电力系统日渐接近极限运行，其运行与控制更为复杂，发生扰动以及故障的可能性更大，这些都对电力系统安全提出了更高的要求，对我国的继电保护以及安全稳定控制带来了新的挑战。
近年来，我国以特高压电网为骨干网架的各级电网在迅速协调发展，建立以信息化、自动化、互动化为特征的统一坚强智能电网川的要求十分迫切。智能电网的建设必须依托更精确，更快速，更完善的通讯系统以及信息共享平台，这为基于广域信息的广域保护系统的发展提供了契机。

二、广域继电保护概述

继电保护技术是随着电力系统的发展而发展起来的。电力系统在运行中，可能发生各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种形式的短路。在电力系统中，除应采取各项积极措施消除或减少发生故障的可能性以外，故障发生时，必须迅速而有选择性地切除故障元件，这是保证电力系统安全运行的最有效方法之一。现代电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力。
（一）电网互联的发展趋势对继电保护提出了更高的要求，不仅要求故障发生时继电保护装置能快速可靠地切除故障，还要求在系统遭受较大扰动时能保证其安全稳定地运行；

(二)当前继电保护系统存在的某些间题难以有效地解决，必须探索新的保护原理；

（三）以全球定位系统（GPS）为基础的相量测量单元（PMU）技术导致了广域测量系统（WAMS）的诞生PMU可测量系统各个结点的电压、电流相量，误差不大于1μs，为广域保护提供了能同时采集全电网多个结点信息的有效手段；
（四）通信技术的发展为广域保护的实现提供了技术保证，以太网（Ethernet）正在逐步代替现场总线，高压变电站间铺设了光纤环网，将信号传输延时控制在几十ms以内，可以应用于全电网的动态实时监测。

三、广域继电保护系统

广域继电保护系统可定义为：依赖电力系统多点的信息，对故障点进行快速、可靠、精确地切除（包括主保护和后备保护），同时分析故障切除对系统安全稳定运行的影响，并采取相应的措德，能同时实现继电保护和自动控制功能的系统称为广域保护系统.广域保护系统是一个复杂的系统，它的研究现状可以概括为以下3个方面：

(一)广域保护系统的一般结构

广域保护系统由各个变电站或发电厂的广域保护装置组成，经路由、光纤环网相连接。以集中式广域保护装置为倒，每个变电站设置枣央处理单元（IED）和若干个终端设备，经以太网相连接.对应予每台断路器设置终端设备，用以采集安装点的模拟量和开关量信息，对信息进行简单处理，与本变电站的IED连接，上传、下传信息与命令，按命令执行跳、合闸操作。变电站的IED接收来自各个终端设备的信息，并与其他变电站的IED交换信息，做出保护与控制决策后下传至终端设备执行变电站的所有广域保护算法都集中在lED中。

(二)基于不同原理的广域保护算法与控制策略

开展基于广域信息的继电保护和安全自动控制算法的研究是实行广域保护的关键，是当前的研究热点。构成广域继电保护算法应遵循以下几个原则：1、在满足故障判断的前提下，所利用的信息越少越好；2、所利用的信息在形式上越简单越好；3、故障判断和计算过程越简明越好；

4、能应付各种非正常情况，如IED拒动和误动、断路器失灵、变电站直流故障等。

据不完全统计，目前提出的保护算法与控制策略有：基于网格（Grid）计算的广域继电保护系统、基于专家系统的广域电流差动保护、利用A—gent的电网后备保护、基于图论的电网广域差动保护、能识别潮流转移的广域后备保护等。

(三)广域保护的通信网络

通信技术为广域保护的基础。广域保护的通信系统分为变电站内部的通信系统和变电站之间的通信系统，站内通信属于局域网通信，采用以太网；而站间通信属于广域网通信，采用同步数字体系、异步传输模式协议的光纤通信及低轨道卫星通信。当前我国在电力系统的高压和超高压变电站内开始敷设了光纤以太网，在各变电站之间敷设了光纤环网，使得高性能、低延时的实时通信成为可能。
对于广域保护的通信系统，不仅要有强健的底层通信网络进行承载，还要有上层的通信协议来保证。电力系统发生故障时有大量的、类型不同的数据在网络中传输，需有适应这种特殊情况的数据通信模型和通信协议，否则有可能造成通信阻塞和数据丢失。国际电工委员会颁发的变电站通信网络标准IEC61850，提供了标准的数据通信模型，支持了局域网和广源于：论文封面格式www.7ctime.com
域网的数据传输。

四、广域保护应用

广域保护的应用总的来说还处于起步阶段，目前国内外还没实现大规模应用，典型应用如：华东电网公司研发了一套针对华东电网的广域动态监测系统，目前该系统已进入运行阶段。在试运行中，该系统成功捕捉了2006年“桑美”台风登陆浙江、福建造成的电网短路故障、浙江乌沙山电厂60万千瓦机组的甩负荷试验状况，并经历了华东电网电力市场第二次调电试验考验，为华东电网安全稳定动态监视、预警和在线决策提供了技术手段，为运行方式的研究、电力交易的稳定校核和离线事故分析提供了技术支持。
五、总结
由于微机保护具有强大的逻辑分析、判断和数值计算的能力，并可以利用网络进行通信，通过广域保护和电网的信息交换来提高保护装置的性能的自适应、基于多agent的保护以及广域保护引起了国内外电力界学者和工程技术人员的广泛重视，经过长期不懈地努力，论文导读：已取得初步的成果。参考文献：贺家李，宋从矩.电力系统继电保护原理.北京：中国电力出版社，2003.陈德树，张哲，尹项根.微机继电保护.北京：中国电力出版社，2000.崔家佩，孟庆炎.电力系统继电保护与安全自动化装置整定计算.北京：中国电力出版社，1993.上一页12
已取得初步的成果。
参考文献：
贺家李，宋从矩.电力系统继电保护原理[M].北京：中国电力出版社，2003.
陈德树，张哲，尹项根.微机继电保护[M].北京：中国电力出版社，2000.
[3]崔家佩，孟庆炎.电力系统继电保护与安全自动化装置整定计算[M].北京：中国电力出版社，1993.