广域继电保护与传统继电保护特点与区别

李立

摘要：在电网中，继电保护是电网安全的重要组成部分，也是第一道防线，所以必须加强研究。分析了当前大规模继电保护的技术发展现状及传统大规模继电保护系统实际应用中可能存在的一些问题，分别讨论了我国大规模继电保护技术的工作原理，在此基础上，研究了大规模广域继电保护系统的结构划分，并对该算法进行了较为深入的研究。摘要简要介绍了我国广域式继电保护与传统式继电保护相关技术的特征，对其作用和功能进行了确定性的区别。研究发现，由于传统的继电保护方式存在设施的保护与适应性等诸多缺陷，宽带式的继电保护因为具有电力、计算机、通讯等优势而逐渐成为了电网安全保护的首要任务。

关键词：广域继电保护;传统继电保护;保护特点

1广域继电保护信息域区分以及保护原理

1.1源于关联拓扑树的信息域区分方式

对于宽宽范围的基点保护系统，所有的保护终端都是利用了智能电子设备IED ，安装在所有的断路器甚至电流互感器上，及时地查找电网的相关信息，并作出正确的故障诊断。利用单个IED ，通过关涉拓扑树的对象来识别信息区域。所以区别的原则也就是，最低的保护类别指的是所有IED一切道路和后面的背侧母线，最高的保护类别包括两个最低的保护类别和两条相邻于后面的母线和道路。最大的保护类别可以认为是关联拓扑树，其中被浅析的IED 就是其基础。最低极限地保护这个类别中IED 非常接近树根，与被分析对象的IED 密切相关，而其他类型的IED则远离了被分析对象的IED ，联系不良。当发生故障时，关联拓扑树的信息交换范围将会根据拓扑树从基础到点逐步扩展。

这种差别主要是来自智能电子设备（ IED ），主要用来判断全部IED 甚至相应IED 的最小保护范围。拓扑树的表达形式非常简洁、清晰。对于保护范围类别较小的基点继电保护系统，可以迅速实现与保护范围较广的继电保护系统之间的区别，正确地判断故障点。然而，在对广域性的继电保护进行研究时，以分散在所有的断路器甚至电流互感器中的IED 为基础，使其对信息域的区分更加复杂，这极大地降低了保护系统的正常工作效率。另外，关联拓扑树的信息域区别方式也没有考虑到环网。

1.2源于专家系统的保护域在线区分方式

这样，图论仍然被认为是区分主备和保护区域的良好工具，广域继电保护中对于主备和保护区域类别的自动在线区分仍然是通过与专家系统甚至通过连接SCADA 系统来实现完成的。知识的表现已经成为了专家系统区分其他保护域的必要条件，因此我们需要能够清晰地反映出该系统的拓扑结构。专家体系在正确的知识和表示方法的基础上，根据对保护设备的几种不同使用情况，设定一次性设备的重要保护类别，构成了重要的保护区域类别收集标准。重要的后备保护类别组合构成后，通过对各个方面所有重叠的后备保护类别进行比较，对各个方面所有重叠的后备保护类别都进行相同或者不一样的运算，即可以直接获得后备保护区域，，从而为专家系统提供完成保护的智能分区。此外，该专家系统也可以同时与SCADA系统相互连接，当一个系统的网络拓扑发生变化时，它们就可以被执行对在线保护领域重新分割。对于一个由专家系统设计的广域电流差动保护系统，就是通过这种方式来划分和设计起来。1.3广域继电保护原理

广域继电保护系统是实现信息安全利用和保护的系统。其保护基本上强于传统继电保护，弱于SCADA/EMS保护。广域继电保护控制电网的安全稳定，规定其動作范围在100 ms-100s之间。

广域继电保护技术本质就是停止系统中大规模潮流转移。当系统中潮流转移时，广域继电保护就是为了防止后备保护由于线路的过载导致跳闸。它有效地保证了电网的安全、稳定，简化了传统的继电保护和后备继电保护的完成与整定。出于以上目的，国内外许多著名的继电保护技术专家都在深入地进行了广域的继电保护。

1.4 广域继电保护信息域划分

广域继电保护中，接收电网信息的范围不是尽可能大，主要有两个原因：（1）电网受到干扰时，扰动点周围的电网信息通常对判断扰动很重要，离扰动越远，信息越不重要;（2）继电保护的快速性使得保护系统接收和处理大量信息的能力受到限制。因此，信息域的划分是构建广域继电保护系统的必要条件。本文总结了三种信息域划分方法：基于拓扑树的划分方法、基于专家系统的在线划分方法和变电站集中或区域划分方法。

2传统继电保护方式的不足

2.1定值的整定与配合

传统的继电保护系统主要包括主保护和后备保护，但现代电网在结构、运行方式、网络组成等方面都不是静态的。，特别是在某些设备的定值分配和相互调整中，而且在大多数情况下，其稳定性无法通过现场检测和远程调整来保证。上述做法不仅使电力工作者更倾向于“简化后加强主控”的措施，而且以最极端的方式抛弃了一些后备保护装置。正因为如此，加强双套主保护并不能完全消除其故障，往往体现在大规模电网故障的发生上。这些不确定因素使得电网灾害的风险渐渐加大，并花费大量的资金用以维修。

2.2设计的复杂和后备保护性能的欠缺

传统的继电保护装置是上一世纪80年代从苏联引进的，设计过于繁琐，不能满足现代电网的发展需要。性能的判断能力和反应时间都导致短时间内无法响应。大多数情况下，电网运行正常。然而，一旦运行方式和电网结构发生变化，传统的继电保护装置会跳线并发出事故指令，也就是说后备保护不能发挥其应有的保护作用，从而严重威胁电网的安全和保护。使危险加剧。

2.3误动作造成风险加剧

传统的继电保护往往做出了错误的判断，会直接导致伴随大规模或者重负荷的潮流转移和严重停电事故，也可能导致意外连锁跳闸，最终可能导致系统解体或停电。理论上，继电保护装置本身已经存储了大量混合式数据，继电保护装置中的跳闸式保护主要是针对一些违规数据的发布和传递而进行设计。即在正常工作的情况下，只有大大降低了错误判断的可能性，改变了电网组织机构，才能大大提高了继电保护的精度和准确性，维持系统的正常工作。

3广域继电保护与传统继电保护特点与区别

传统的继电保护不仅可以利用故障信息或各线路端口的信息（母线差动保护和线路距离保护），还可以利用故障设备相邻节点的信息（相邻电站母线纵向保护）。

但其后备保护根本不全面，即除了被保护线路的远程后备保护外，被保护线路的状态、主保护动作状态和与其相关的远程后备保护都是一个很可能涉及的信息。但是，目前我们只能够通过对被连接在线路上单一局部位置的检测和信号进行判断，这无疑是我们进行传统的继电保护工作中一个重要的关键问题。广域式的继电保护系统既包括了本地接受到的保护设备检测信息和远方检测信息。既能够有效保护当地遥控设备的相关信息，又能够有效保护当地遥控装置的信息。与其他各种传统的继电保护方式相比，广域式的继电保护主要是因为其选择性不足而取决于延时;可以实现自适应协调控制机制，有效地避免了连锁式的跳闸，防止了停电区间的扩大;广域式继电保护随着网络技术的不断进步，其应用及性能都有着牢固的基础。

4结束语

广域继电保护具有较好的数据传输稳定性、准确性和可靠性，可以提高传统复杂电网的应急风险，通过校正可以发挥明显优势。这是大势所趋下中国电力发展的重要一步，继电保护和广域信息稳定控制组成的广域保护已成为现代电力系统的研究热点和未来保护与控制的发展方向。

参考文献：

[1]张文明.解读分区域广域继电保护的结构与故障元件的判别[J].中国新技术新产品，2018（9）：46.

[2]石磊.浅析广域继电保护及其故障元件判别问题[J].通讯世界，2020（14）：161～162.