广域保护系统功能与可行结构分析

刘婷

摘 要：广域保护系统主要是针对电力系统广域信息进行收集和分析，同时对系统的状态进行评估，从而能够有效地保护多种系统不会受到扰动。本文针对广域保护系统功能以及可行结构进行了分析和介绍，希望能够对广义保护系统的进一步推广起到有效的促进作用。

关键词：广域保护系统；功能；可行结构

中图分类号：TM77 文献标识码：A

现在电力市场需求的越来越快，再加上电力市场改革的深化以及输电网络扩建不断增加的困难，导致电力系统已经逐渐的达到运行极限，因此电力系统出现故障和扰动的可能性也变得越来越大。现在电网运营方必须要充分的考虑如何使电力系统的稳定运行得到保证，并且针对系统范围的大扰动进行有效的平息。在这种背景下，广域保护技术开始逐渐的得到了应用。

1广域保护系统的主要功能

广域保护就是保护广域扰动，立足于现象层面，可以将广域扰动划分为以下几种：电力系统连锁故障、过负荷、电压失稳、功角失稳等。立足于本质原因来看，导致这种现象发生的主要原因是保护控制设备故障、局部或者整体出现需求大于供给的有功功率、被破坏的无功功率平衡、被破坏的有功功率平衡以及由于其他因素造成的不恰当动作等。在针对这些扰动进行处理的时候采取的措施就是特殊保护措施，传统的特殊保护措施通常只会在严重扰动的情况下发生反应，然后利用各种严格的措施恢复系统的稳定性，但是却具有非常大的代价。广域保护则可以以及时和丰富的广域信息为根据实时的判断系统的状态，并且可以以系统的需要为根据，采用多功能的系统保护针对系统扰动进行保护。广域保护能够将较小的系统扰动检测出来，同时还可以以具体情况为根据将实时控制策略形成，并且还可以保证多种控制措施动作之间的协调性，所以在对电力系统的完整性和稳定性进行维持的时候具有非常好的效果。

2广域保护系统的结构分析

2.1分散式广域保护系统结构

在电力系统各处的保护终端当中针对数据的分析和决策过程进行执行的广域保护系统就是所谓的分散式广域保护系统。在不同的变电站当中针对系统保护终端进行放置，然后通过对环形通信网络的利用连接各个系统保护终端，每个系统保护终端可以通过网络针对其他系统保护终端数据库的数据进行获取，因此其信息资源变得十分丰富。通过对相对简单的判据和算法的应用，分散式广域保护系统能够实现灵敏的、可靠的以及多功能的系统保护，比如变压器抽头调节闭锁、自动汽轮机投入、自动负荷控制以及广域电压稳定控制等。

因为无法排除通信系统失效的可能性，所以通信系统与各个系统终端之间应该具有相对独立的特点，这样系统终端才能够对通信系统的故障进行检测，就算部分或者全部的通信系统已经失效，保护终端仍然可以通过对本地准则以及本机数据的利用采取有效的保护措施。在分散式的广域保护系统当中，就算是其中的一个保护终端无法发挥作用，而邻近的系统保护终端则会作为失效保护终端的后备发生作用。这样分散式广域保护系统结构就能够有效的将很多问题解决掉，但是系统保护终端只能获取比较有效的信息，而且具有有限的决策能力以及分析能力，所以无法实现最佳的全局控制。

2.2集中式广域保护系统结构

集中式广域保护系统结构可以采集整个电力系统当中的数据，并且在控制中心针对这些数据进行集中分析，同时发出控制决策，然后向系统保护终端发送控制命令，从而进行有效的控制。因为集中式广域保护系统是立足于整个系统进行分析和决策，所以可以保证最佳全局控制的实现，并且能够将广域保护的优势充分的体现出来。相对于分散式广域保护系统而言，集中式广域保护系统具有较大的优势，因此未来广域保护系统发展的主要方向就是集中式广域保护系统。

立足于结构层面，我们可以发现，有以下几个子系统包含在集中式广域保护系统当中；

①数据采集系统：其中主要包括继电器信号、发电机投切状态、开关位置、频率、相位、电压幅值以及电流幅值等。

②在线数据决策和分析系统等：在将大量的数据收集到之后，广域保护系统只有在经过相应的处理之后，才可以将包括系统的潮流分布包括在内的需要的系统参数得出来。将不正常的数据从大量的数据当中过滤掉，同时还要将电力系统的状态正确的估计出来，最终针对是否处于不安全状态的系统进行判定，这是进行数据分析的主要难点。随后就需要立足于电力系统不安全状态的诱导因素或者安全状态，将广域扰动的种类快速的识别出来。

③执行系统：控制措施的实施者就是执行系统，执行系统可以将从控制中心发出来的命令接收到，并且有效的执行相应的控制措施。

④通信系统：通信系统的主要作用就是上传和控制采集数据的命令，或者下传系统保护终端整定值。在集中式广域保护系统当中通信系统具有十分重要的作用，其实时性和可靠性关系到整个广域保护系统功能的实现与否。

2.3三层式广域保护系统结构

可以采用分层的方式针对集中式广域保护系统进行处理，使之变成三层结构，这就是所谓的三层式广域保护系统。三层式广域保护系统当中的本地保护中心共同配合起来能够保证系统保护方案的实现，其上层的系统保护中心能够有效地协调各本地保护中心，从而保证系统安全防御的实现。三层式广域保护系统能够分散在各个本地中心当中从而针对大量的原始数据进行处理，并且在各个有限区域之内限制大量原始数据的传输。三层式广域保护系统当中的本地保护中心还可以对数据集中器当中的数据进行直接的访问，这样就能够将整个系统的动态行为很好的掌握住。

结语

作为一门新兴的技术，广域保护系统同时还是计算机、通信技术发展以及电力系统控制复杂化的必然产物。作为一种有效的控制手段，广义保护系统能够将强有力地保障提供给电力系统，使电力系统能够在日益复杂的情况下还能够保证稳定、安全以及经济的运行。在本文当中针对广域保护系统的功能和结构进行了介绍，并且突出了其自身的优点。由于具备强大的功能，集中式广域保护系统未来必然会得到更加广泛的应用。

参考文献

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