1、广域电力系统继电保护自动化探讨摘要： 提高电力系统继电保护的自动化水平，能够提高电网安全运行的能力。首先介绍了继电保护的作用，然后描述了我国继电保护的发展现状，最后在此基础上对综合自动化进行了详细介绍。 关键词： 电力系统；继电保护；自动化；安全运行 中图分类号：TB 文献标识码：A 文章编号：16723198（2013）02017401 0 引言 伴随我国电网覆盖率的不断增大，电网系统也越来越复杂，这就使得原来的后备保护措施越来越滞后于电网的正常运行、维护工作。为了解决它们之间相互配合协调工作的问题，近年来兴起的继电保护系统成为解决以上问题的最好办法，继电保护系统具有高效、灵活应变、安全等特
2、点，可以适合电力系统的复杂性与运营多样性。继电保护系统是当前解决电网运行风险的最为有效的手段，它本身所具有的可靠性与速动性可以更好的保护电网正常运行，将电网中偶发的故障隔离起来，从而防止事故的扩大。根据相关资料显示，当前电网中有 75%的电力系统扰动都是由后背保护的误操作所引起的。因此，必须提高电力系统继电保护自动化的水平，最大限度的减少由于继电保护所引起的电路故障。 1 电力系统广域继电保护系统的结构体系 一般来说，电力系统的广域继电保护系统是一种基于广域电网和居于电网的，专门用来确保电网中的某一固定区域的正常安全运行的电力保护系统。它通常安装在某个变电站中，通过搜集保护系统所在变电站及相邻
3、变电站内智能电子设备的故障方向信息，从而准确的判断出发成故障的元件（广域继电保护系统结构简图见图 1） 。在这个固定区域的某变电站中，广域继电保护系统利用变电站中的内部局域网将发生故障元件的方向信息传送给其决策系统，随后通过决策系统确定发生故障元件所需要的故障方向信息。在决策系统确定出哪个元件为故障元件之后，及时通过广域网将断电信号发送给这个区域的终端执行器，使这个区域的隔离出这个故障元件，避免更大的故障出现。 根据广域继电保护系统的结构可以看出，它是以变电站为核心的集中式体系结构，整个系统对广域保护决策系统有十分高的依赖性。为了提升整个系统的可靠性，防止系统由于某个决策系统出现问题而造成整个
4、系统的瘫痪，以变电站为基础级别划分的广域保护决策系统可采取“冗余方式”来提升广域继电系统的整体安全可靠性能。另外，提升系统整体的安全可靠性能，还可以通过现代通信技术的发展与电力专用光纤数据网的广泛铺设来提高，这种方式不仅可以提升整体系统的安全性能，还能保证整个继电保护系统的通信可靠性。 2 广域继电保护系统的关键技术 广域继电保护系统在实际生产生活当中，主要用在电力电网的工程化应用当中。广域继电保护系统主要考虑以特高压电网为骨干网架、各级电网协调统一和分布式电源灵活接入等问题。广域继电保护系统还要具备应对更为复杂且灵活的系统运行方式的能力，以此来适应智能电网的发展。广域继电保护系统所应用到的关
5、键技术有以下 3 个方面： 2.1 通信系统技术 通信系统技术是确保广域继电保护系统各项功能得以顺利实现的基础，同时也给广域继电保护系统划出了明确的保护区域。伴随相量测量单元（PMU）和广域测量系统（WAMS）等通信系统技术的发展和完善，并且结合 IEC 61850 数字化变电站为中心的局部配电网络的大面积推广，凭借整个局域网的信息为一个整体的同步数字体系（SDH）环网传输模式则成为信息传输的发展趋势。有限系统拟采集的电网信息量可以适应当前相当成熟的广域电流差动与基于纵联比较原理等算法的要求，另外一方面，通过区域信息的集中，还可以极大改善算法的性能，这样可以对基于冗余信息量故障决策的智能保护算
6、法或者信息融合技术进行深入的探讨，从而更大程度的提升整个系统对一些有问题的数据信息抗干扰和容错能力，因此通信技术成为当前广域继电保护系统研究中的在关键技术之一。 2.2 广域继电保护故障识别原理与实现方法 广域继电保护系统将广域电网分为许多子区域，并以此来实现电力系统的继电保护。分区域的信息量相比广域网的信息量来说已经相当小了，因此可以利用当前相对成熟的多种广域继电保护故障识别算法。由于传统继电设备的主保护功能自身具备响应速度快、执行功能明确等优点，而且当前电力系统中继电保护装置在继电保护中担任着十分重要的作用。在一般广域继电保护系统内，传统主保护的测量、判断、通信、控制等功能都能够在各 IE
7、D 中得以实现，而 RCDC 主要基于广域多信息融合技术实现系统的后备保护。在通过有限区域的冗余信息执行故障信息决策的智能保护算法以及信息融合技术研究的时候，RCDC 可利用几种不相同原理或算法的保护判据可以最大程度保证故障识别的安全性和稳定性。 2.3 多级处理单元的协助功能 虽然，在通常的电力系统中 RCDC 和 SSPU 一般都使用双重化配置，但是认识到广域继电保护保护的范围比较的大，正常继电保护下的电网一旦出现故障或者发生判断失误的时候都可能会给整个电网系统带来十分严重的后果。因此，在广域继电保护系统中必须重点考虑这些问题，而要解决这些问题就必须充分发挥多级处理单元的协助功能。 3 广
8、域继电保护系统的应用 目前，我国的输电电网覆盖面积已十分的庞大，保障电力系统的安全稳定运行，已经成为电力部门重点研究的问题之一。要保障电力系统的安全稳定运行，首先必须建立在电力系统的合理结构布局上，这是系统规划设计和运行调度工作中必须重视的问题。在此基础上，系统保护的合理配置和正确整定，同时配合系统安全自动装置（例如：解列装置、自动减负荷、切水轮发电机组、快速压汽轮发电机出力、自动重合闸、电气制动等） ，达到电力系统安全运行的目的。 电力系统继电保护的基本任务是： （1）自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行。 （2）反
9、应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件（如有无经常值班人员）而动作于信号，以便值班员及时处理，或由装置自动进行调整，或将那些继续运行就会引起损坏或发展成为事故的电气设备予以切除。此时一般不要求保护迅速动作，而是根据对电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时，以免暂短地运行波动造成不必要的动作和干扰而引起的误动。 （3）继电保护装置还可以与电力系统中的其他自动化装置配合，在条件允许时，采取预定措施，缩短事故停电时间，尽快恢复供电，从而提高电力系统运行的可靠性。 广域继电保护系统主要应用在以下几个方面： （1）当输电电网发生足以损坏电力设备或者危害到输电电网安全运行的故障时，要确保被保护
10、的设备迅速脱离这个区域的电网； （2）对输电电网的非正常运行以及一些输电设备的非正常状态能及时发出警报信号，以便电力系统执行终端可以迅速的响应，及时处理，使输电电网在最短的时间内恢复正常运行； （3）要实现电力系统的“自动化”与“远动化” ，特别是某些大型工业生产的自动化保护控制。 4 总结 电力系统的正常稳定运行，不仅关系到人们群众日常的生活、工作，同时还与国家的经济生活、工业生产、科研事业等密切相关。因此，通过研究继电保护系统来保障电力系统的安全、稳定运行是一项重要且十分有意义的工作，需要从事继电保护方面的研究人员在现有继电保护装置和输电电网的基础上，找出最适合广域网与局域网的算法，开发出
11、更稳定、更灵敏的继电保护系统。 参考文献 1周玉兰，王玉玲，赵曼勇.2004 年全国电网继电保护与安全自动装置运行情况J.电网技术，2005，29（16）：4244. 2WANG Y G，YIN X G，YOU D H，et al.Development of wide area current differential protection IED based on IEC 61850J.Transmission and Distribution Conference and Exposition，2008. 3尹项根，汪?，张哲.适应智能电网的有限广域继电保护分区与跳闸策略J.中国电机工程学报，2010， （07）. 4张保会.加强继电保护与紧急控制系统的研究提高互联电网安全防御能力J.中国电机工程学报，2004， （07）. 5LI N Xiangning，KE Shuohao，LI Zhengtian，et al.A faultdiagnosis method of power systems based on i mproved objectivefunction and genetic algorithmTabu searchJ.IEEE Transactions on Power Delivery，2010.
