分区域广域继电保护的系统结构与故障识别

2016-06-13郝兴锋国网山西省电力公司吕梁供电公司山西吕梁033000

山东工业技术 2016年12期

郝兴锋（国网山西省电力公司吕梁供电公司,山西吕梁 033000）

分区域广域继电保护的系统结构与故障识别

郝兴锋
（国网山西省电力公司吕梁供电公司,山西吕梁 033000）

摘要：继电保护系统属于电力系统中的重要组成部分，其能否安全稳定运行直接影响到电力企业供电情况，它所具有的可靠性与速动性能够有效避事故的发生与发展。根据调查得知，80%左右的电力系统扰动情况都是由后备保护操作失误导致的，以往的以就地测量信息后备保护为基础的整定配合有直接关系，随着电网互联的普及与在输电线路极限与工况相接近的情况下，这种情况更为突出。因此，怎样识别分区域广域继电保护系统的结构与故障就成为现阶段重点研究课题。

关键词：分区域；广域继电保护；系统结构

0 前言

在科技的影响下，广域测量技术逐渐提升，以电网多信息构成为基础的关于继电保护也就为解决存在电力系统中继电保护结构带来了很大影响。结合相关会议对广域保护功能所做出的描述，其研究主要有两方面，一为以广域信息为基础的电网安全能够安全稳定运行，重点在于检测与分析电网的安全与稳定运行；二为综合运用广域信息进行改进，不断提升继电保护性能。

1 广域后备保护系统的主要构成

1.1 广域电网分区域划分中应考虑的主要方面

首先，对区域决策中心的选择。在分布集中混合式系统结构中，经常会需要在分区域内选择一个较为合适的信息集中中心成为其广域继电保护系统的决策中心。在选择中心时，不能仅考虑某一方面，还需要在考虑输电系统节点之间的关系时，更需顾及节点间通信系统的相结关系。通常情况下人为因素、地理环境以及相对应的通信条件都是需要首先考虑的内容，然后将一些较为特殊的变电站与区调中心设定为决策中心。

其次，分区域的保护范围。被保护对象的主要后备保护通常为广域继电保护系统，该系统在功能上可以实现远、近后备保护。通常都能在一定时间内完成后备保护，所涉及的区域在空间上也会很少出现交换情况，所以，广域继电保护所属的范畴应将所有保护对象的远后备保护范围作为主要原则,也就是将决策中心为起点,将保护范围确定在下一条线路的末尾,以便方便接入新建变电站,扩大范围。

1.2 广域继电保护分布集中式系统结构

该结构具有很多优点，它将其中的一个变电站作为决策中心，并将其称之为系统主站，该主站不仅要完成本站所有的信息采集与保护控制以外，还应完成更多信息的集中决策。在这一系统中还有其他单元功能，如智能电子设备、子站处理单元、区域集中决策中心以及其他功能。之所以要应用广域多信息构建广域继电保护系统，主要原因在于完善后备保护性能，解决以就地信息为基础的吧后备保护问题。

2 以多信息为基础的区域距离保护的主要实现办法

2.1 设计辅助元件

第一，振荡闭锁元件的设计。由于区域距离保护主要是为后备保护提供一定功能。在发生动作的时间内如果未形成一定的保护块，就可以利用振荡闭锁方式，避免其在区域距离保护出现误动作，且适当的开放条件，避免震荡再次发生故障，使距离保护出现拒动，结合保护振荡闭锁的基本原理，可以将其分别对称与不对称两种元件。第二，负荷限制元件。为减少因距离延长而使某段发生负荷转移误动作，可以在其中加入适当的与继电器负荷相关具有限制特点的辅助元件，这样就会有效减少常规潮流转移所发生的保护误动作。此外，在限制电阻中也应确保线路在一定范围潮流转移时因线路负荷超载而出现极限被拒情况。

2.2 以信息拓扑树为基础的搜索保护判断

以多信息为基础的广域继电保护功能具有一定的识别故障元件功能，其主要的保护对象为输电元件，所应用的信息一般均来自将保护对象为中心的信息区域，在信息域被确定以后就能完成区域距离保护。由于广域电网在实际运行中结构转化较为频繁，结合工况的变化可以使距离保护信息域发生一定变化，所以，广域保护系统就可以结合电网拓扑结构形成具有保护能力的信息拓扑树。它将保护对象作为树根，将与其相邻的元件作为树枝，将树枝的节点作为多层信息域。通过这样的信息域搜索就能建立良好的距离保护判据。

3 算例分析

3.1 类蜂窝分区域保护分区

为证明该算法的正确性，运用电磁暂态仿真软件对某地220kV电网系统模型进行实验，增强其可信度。在这次算例分析中共设有三个决策中心站，编号分别为区域1、区域2、区域3。由于以往对这种分区做过研究，本文将以此为基础适当的进行改进。首先，其对区域的划分与之前相比更能体现其保护范围的有限性，更利于广域继电保护工程实现；其次，增添了分区域的交互性与信息交换性，极大的促进了大电网各元件的保护，有效减少了以往研究中分区在边界站上出现直流消失的情况；最后取消了固定半径长的保护分区范围，这样的灵活性更便于新变电站的保护，确保其通信系统正常接入。

3.2 分区域距离的保护算法

为进一步说明保护系统所具有的故障识别算法，在进行仿真设计时将易发生故障阶段作为接地故障，同时设定保护系统以便完成接收一定区域内所缺失的保护信息与错误，结合信息正确和多位信息错误的情况下，根据不同的信息区域中的冗余计算完成故障元件识别的可靠性研究。