浅谈电力系统继电保护中广域信息的应用

钱文萍

（湖南芷江蟒塘溪水利水电开发有限责任公司 湖南怀化 419100）

浅谈电力系统继电保护中广域信息的应用

钱文萍

（湖南芷江蟒塘溪水利水电开发有限责任公司 湖南怀化 419100）

本文针对广域信息在电力系统继电保护中的应用进行详细的分析，研讨了该技术的应用现状和构成要素，阐述了该应用的策略和技术要点。作为一项新兴技术，希望通过此次研讨，能够为发展我国电力事业提供可参考的意见和建议。

电力系统；继电保护；广域信息

随着我国经济的不断发展，电力需求在不断攀升，这也使我国电力系统的规模不断扩大，其运行和控制也将越加复杂。随之而来的是在运行过程中，不断出现的各种问题影响着电力事业的安全稳定发展。因此，为了保证电网系统持续正常的运行，就需要有效的继电保护系统对其进行科学合理的控制与监测。传统的技术手段俨然已经满足不了实际的需求，所以广域信息在继电保护中的应用也就成了大势所趋、理所应当。

1 广域信息继电保护系统的现状

依靠现代化信息网络技术的发展，通过实现在广域范围的电气信息中完成故障切除，提高了工作的效率和准确性，这就是电力系统中广域信息的继电保护。在应用这种方式时，需对故障切除的可行性和安全性做充分的研究分析，要周全考虑切除故障系统的问题是否会影响到其他系统的运行，一定要力保整个系统的稳定运行。在继电保护系统的研究中，广域继电保护的原理已经被提出并应用了。这是一种采用分布式结构原理的系统，它实现了从传统独立的元件扩展至相邻区域中，并利用了GPS完成了时间与信号的一致性。基于这个原理，系统中的电流数据实现了自动上传至中央设备，再结合运用电流差动计算方法，直接从中央设备将跳闸信号发送到终端设备中，进而实现了多点差动保护，且延迟了后备保护用时。

2 广域信息继电保护系统的架构与策略

2.1 系统架构

广域后备保护的结构方式存在着很多差异，包括系统的保护功能、系统的可靠性与动作行为性等。在广域继电保护中，分为集中式变电站、区域集中式和实际分布式三种结构[1]。

不同于其他，在广域信息继电保护系统中，它的每一个保护IED——智能电子设备的行为分别都是自由的，也具有对立的功能，而且不必选择中心站。

变电站的集中式是指在每一个变电站中只可以选择一套智能电子设备。采集所有智能电子设备在这一变电站中出现的信号，就形成了一套负责该变电站的所有状态量与模拟量的智能电子设备，然后再根据广域继电保护的算法进行保护性控制并生成相关的保护策略等[2]。以上这种结构可以最大程度地控制硬件成本，使系统的连接简单化，在保证不影响传统保护的前提下，又实现了后续一些附加性功能，有效实现了独立化运行。

为确保其他相关系统的可靠性和稳定性，需要与该变电站配置同样的智能电子设备，一旦检测到设备故障，就要切换到备用智能电子设备上。为了提高保护系统的速率、精确度及可靠性，在进行传输采样过程中可以使用电子式的过程总线与互感器。

2.2 系统策略

如果系统结构中没有装设合理的中心站，那么可以在每一个变电站中设计安装一台保护性装置，这就是变电站集中式保护。确定中心站是确定信息区域的前提，首先应该将相邻的节点多和路径关联比较密集的变电站作中心站；在对智能电子设备进行保护时，要对状态量和模拟量进行信息采集和数据传输，从而定位故障，然后就行跳闸操作。广域信息继电保护的策略如下：

（1）故障识别法，这是一种计算补偿性电压故障分量，基于纵联方向保护算法判断故障是正向还是反向[3]。

（2）保护性区域，在对智能电子设备进行保护时，首先需要熟悉自己的保护区域，主要为了方便与其他区域保护智能电子设备进行信息交换。

（3）刷新网络状态信息，在对每台设备进行保护时，必须定期刷新和维护网络的状态，了解相关元件列表及断路器。

（4）广域后备保护区域，在保护设备中，了解广域保护区域就是要罗列出被保护设备的列表，包括相关线路、断路器、变压器和母线等。

（5）信息交换，在对智能电子设备的信息进行交换后需要进行技术分析和计算，分析受到的故障信息并判断故障元件所在。

（6）故障检测，在检测了相应故障之后，再对智能电子设备保护进行故障判断，主要看其是否是在自己的保护区域内。假如故障位置在保护区域内，那么就要及时保护断路器的状态信息与出口信息；如果出现拒动情况，则需要及时对断路器发出跳闸信号，同时要时刻注意断路器位置的状态。如果断路器依然拒动，则要向相邻的智能电子设备继续发出跳闸信号[4]。

（7）最大范围内维护故障，假如故障是发生在智能电子设备保护范围外，首要是保证设备的正常运行，然后根据是否收到相邻设备的信号决定是否跳闸。

当所有故障被切除之后，要使系统尽快恢复正常使用。后备保护功能是广域信息继电保护系统中的重要功能，对数据的整合效率和动作时间都表现优越。不仅缩短了动作时间，还简化了后备保护的整合过程。

3 广域信息继电保护系统的技术

广域信息继电保护系统的技术构成，主要包括安全稳定的控制、监控子站、SDH、控制电网系统，以及通信线路等。

3.1 控制安全稳定

在电网发生故障时，根据厂站的实际运行状况，先要找出预先控制策略表，然后再对变电站的装置进行切负荷操作，保证控制过程的安全与稳定。如果电压和电频产生波动时，其安全稳定控制装置能够快速自动进行无级切机的控制。当然，这一过程同样可以由操作人员远程进行控制，确保电网运行的安全稳定。

3.2 监控子站

监控子站通常是装设在变电站中，向上会通过电网和光纤控制主机的通信，向下则是利用相量测量和电网安全控制通信，它是沟通发电厂控制系统与稳定监测系统通信的主要工具。

3.3 SDH——同步数字体系

SDH是指GPS采取的电压功率样本与相量及开关等的动作行为情况，在计算出正序电流与电压的相量后，通过通信线路与监控站上传相关数据。

3.4 检测电网控制主机与维稳

一般控制系统的主机安全和检测都是在调度室完成，然后同监控子站通信，以此获取数据然后进行广泛的保护计算。这一过程是要多站联合展开模拟、控制和检测，然后把所有相关的数据记录并入库。

3.5 资料分析站

利用浏览器对站与站的电流、电压进行检测，通过查看动态记录，结合软件分析记录而做出相关的报表。

4 结束语

综上所述，我国的经济发展现处于一个飞速前进的阶段，基于西电东送工程进入了互联时代，这使得广域信息继电保护工作变得越加重要。由于大容量和大机组的电网结构建成，这将给电网的保护措施提出更高的要求。在发展电力的过程中，既要认识到广域信息在其中应用的价值，也要积极思考可能存在问题。由于广域信息电网的运行环境较为复杂，在进行集中计算时可能出现定值误差和保护性能下降的现象。所以，广域信息在继电保护中的应用有利也有弊，只有不断积累工作经验，总结历史教训，才能在实际应用过程中充分发挥出积极的作用。

[1]陈国炎，张哲，尹项根.广域继电保护分层系统结构的网络拓扑设计[J].电力系统保护与控制，2012（04）：63～70.

[2]许路广.广域保护技术在智能电网中的发展与探索[J].科技与企业，2012（16）：128.

[3]翟增强.新的数学理论在继电保护中的应用及广域保护概述[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2012（09）：91～93.

[4]王瑞健.基于广域信息的继电保护及其相关问题探讨[J].科技传播，2014（10）：53+30.

TM771

A

1004-7344（2016）25-0056-02

2016-8-19

钱文萍（1974-），女，电气工程师，本科，从事电气运行、检修、维护与管理工作。