广域继电保护系统研究

王威

摘 要：伴随中国社会经济的飞速发展和进步，电力企业的发展也非常迅速，而且电力系统的建设规模和安全系数也在不断扩大和提升。而且电力系统也逐渐在极限值进行工作，这也导致相关工作人员在进行电力系统操作的过程中，难度也有所增大。这样一来，电力系统在平时运行工作的时候，发生故障和问题的频率次数也有所增多，进而对我国电力系统的安全性有了全新的需求，同时，对于电力系统的继电保护系统有了全新的要求。在进入二十一世纪之后，已经发生过很多次大面积停电问题，这个问题就促使电力企业中的工作人员必须要对继电保护系统的安全性和稳定性进行重新的思考，并保证继电保护系统能够充分的发挥出自身的作用，进而保证电力系统的正常运行和工作。

关键词：电力系统；广域继电保护系统；研究

中图分类号： TM771 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）14-152-2

0 引言

针对电力系统来说，继电保护系统是其中非常重要的预防危险和问题的防线。电力系统要是发生故障和问题的话，继电保护系统能够在第一时间做出反应，对电力系统进行非常高效的保护，进而确保电力系统的正常工作和运行不会受到影响。如果继电保护系统没有在第一时间做出保护动作的话，就有可能会出现非常严重的事故，造成国家的经济损失，甚至是人员伤亡。能够造成电网系统大范围故障的原因非常多，但是因为保护动作出现失误、没做出保护动作和电网大范围潮流转移过程中出现的保护连锁动作，能够将小事故在很大的程度上扩大，进而造成大范围停电事故产生。本篇文章针对电力系统中的广域继电保护系统进行研究和分析，并加以阐述，希望会对广域继电保护系统的发展和进步有所帮助。

1 潮流转移识别

1.1 输电断面有功安全性保护算法

按照实际的网络拓扑结构和潮流分布对系统的状态图进行良好的构建，之后使用有向图的邻接矩阵以及路径矩阵对电网中的并行输电断面进行找出。这种方式能够对过去的方式进行改变和完善，并在进行紧急控制的过程预留了非常富裕的时间。在输电断面明确以后，迅速对单一支路断开时进行极短，之后对其他输电断面中的支路进行并行，这种方法也存在一定的缺点，那就是因为对基态潮流的影响进行了忽略，进而造成比较大的误差值产生。线路相关集就是说在单条支路断开之后，和断开线路两端有关联，而且还会受到非常大的潮流影响的线路集合。运用决策树理论对线路相

关集进行找出，并对故障线路断开之后的潮流转移进行估

计[1]。

1.2 基于潮流转移因子的过负荷保护算法

有关资料引入用支路电流关系表达的潮流转移因子（FTRF）概念，将潮流转移因子矩阵利用离线计算形成。在单一支路断开的时候，通过潮流转移因子矩阵中和这个断开的单一支路对应的列元素估算出其他线路的电流量，并对估计值和实际值进行对比，进而就能够判断出其中是否发生了潮流转移现象。对潮流转移的虚拟折返过程对系统中多条支路连锁除去时转移因子的快速算法进行了构建，这样就能够防止对潮流转移因子矩阵进行反复的更改。同时，也针对支路上的电流量进行了更正[2]。

1.3 研究的难点和建议

利用仿真实验，对结果进行分析我们能够知道，上述潮流转移识别算法的运算时间都符合紧急控制的时间需求。但是因为在支路除去的时候，系统中的发电机等中的电流量是随时变化的，而且有些非线性元件也在电力系统的应用非常普遍，这样就不能够确保在进行支路去除时，其中的部件的关系都是线性的，就是说，在进行计算的过程中有可能会存在一定的偏差。所以，潮流转移识别算法在计算精度上必须要进行完善。

2 基于故障元件识别的广域后备保护

2.1 广域方向比较纵联保护

相关人员将区域调度中心当作后备保护系统中心，并对该区域范围内部的多个变电站线路保护装置的方向判别信息进行了良好的调查，并对故障方向关联矩阵进行了监理，进而能够对故障或问题进行非常快速的判断，同时进行保护动作。网络仿真软件（NS2）的仿真结果显示出主站到子站的端对端通信时长是4.6ms，这个数值符合广域后备保护的通信需求[3]。

2.2 广域电流差动保护

有关资料中针对在分布式结构的广域电流差动保护算法的前提下，建立了图论方法的专家系统，按照相关设施的数据参数和实际结构，对设施的主要和后备保护区进行明确。将一个区域内的保护装置能够完成良好的通信，就能够完成差动保护。同时，按照其内部结构的变化规律，进行自适应调整。有些学者在上述基础上将预测和修正自愈策略的保护Agent承担通信以及协调性能进行了有效的接入。通过仿真实验，其结果显示其在出现电网连锁故障的时候，其对比过流保护有着更好的动作特点[4]。

2.3 广域信息容错性算法

针对广域信息容错性算法进行分析和研究，就是在集中决策系统了解是什么样的信息错误的前提下，没有对信息的准确性进行考究。因此，对于这种问题来说，有关学者提出了遗传算法和故障问题的识别原理，利用各种函数的交叉计算，进而得出信息的准确度。通过仿真实验得到的结果显示出，在5/32的信息畸变率下进行保护动作的时候是能够对相关信息进行非常精准的判断和识别的。除此之外，还能够通过对状态进行估计，对相关信息进行判断和识别，并运用递归量测误差估计辨识法对不正确的信息进行找出，这种方法有着更好的实用性。

2.4 研究的难点和建议

针对保护系统的结构而言，区域集中式、变电站集中式以及分布式结构的广域继电保护系统都有优点和缺点，区域集中式和变电站集中式结构系统的资金投入量非常少，其中集成的信息总量也非常大，这种情况就能够使其做出的保护动作更多，但是其中也有着决策中心依赖的程度非常高的缺点。分布式结构的保护系统通信量非常少，而且其中的算法也非常简便，可靠性非常强，但是其中也有着IED性能的要求很高，在实际工作中进行运用的难度非常大的缺点。所以，怎样才能够按照电力系统的实际状况，对非常适用的结构系统还需要进一步研究。根据广域后备保护系统中的算法来看，运用方向对比纵联保护的最大优点就是对GPS同步对时的要求比较低，但是怎样才能够提高逻辑量输出的准确性和传统纵联方向保护中的问题还需要进一步的研究。比如说，区内或区外单相接地故障转区外或区内异名相单相/两相接地故障的时候，方向元件出现拒保护动作。线路非全相运行，负/零序方向元件退出之后，发生故障或问题的时候保护拒绝发生动作。在环网中的功率分点故障，线路两侧不同方向元件有可能会被一同判断为正向，进而致使保护出现错误动作等。应用广域电流差动保护就能够防止这些问题的产生[5]。

3 结语

综上所述，我们能够知道，电力系统在发生故障和问题的第一道保护防线就是继电保护系统，继电保护系统能够在电力系统出现故障或问题的时候，及时做出保护动作，进而使电力系统能够正常运行，并且还能够避免故障或问题进一步扩大，导致出现电力系统瘫痪，出现大范围停电现象。如果继电保护系统存在误判断、拒保护等问题，就会造成严重的事故。因此，上文针对广域继电保护系统进行的具体的分析和研究，在当今时代下，广域继电保护系统的发展非常迅速，而且其随着电力系统的发展而进步，相关人员也在对其进行更加深入的研究，相信在未来的某一天，广域继电保护系统的作用会更大，促使电力系统在工作和运行的过程中更加安全可靠，进而使我国的社会发展和经济建设都能够进一步提高。

参 考 文 献

[1] 王明俊.大电网继电自动装置的隐藏故障、脆弱性和适应性问题[J].电力自动化设备，2015，25（03）：111-115.

[2] 段献忠，杨增力，程逍.继电保护在线整定和离线整定的定值性能比较[J].电力系统自动化，2015，29（19）：158-161.

[3] 丛伟，潘贞存，丁磊，等.满足“三道防线”要求的广域保护系统及其在电力系统中的应用[J].电网技术，2014，28（18）：29-33.

[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，2014，24（07）：101-106.

[5] 曹国臣，韩蕾，祝滨.大电网分布式自适应继电保护系统的实现方法[J].电力系统自动化，2011，24（13）：119-122.