潘侃

摘 要：目前我國(guó)繼電保護(hù)中廣泛采用多重化主保護(hù)聯(lián)合后備保護(hù)配置方式，基于縱聯(lián)原理能夠迅速確定出故障的區(qū)域。文章提出了基于縱聯(lián)原理的廣域繼電保護(hù)算法，通過(guò)對(duì)繼電保護(hù)故障的確定和算法研究，分析了繼電保護(hù)系統(tǒng)在廣域的運(yùn)行狀況和保護(hù)策略，表現(xiàn)了算法的準(zhǔn)確性，能夠克服運(yùn)行的狀況影響，提高繼電保護(hù)性能。

關(guān)鍵詞：縱聯(lián)原理；廣域；繼電保護(hù)算法

中圖分類(lèi)號(hào)：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）29-0080-02

為了改善現(xiàn)階段繼電保護(hù)中的不足，在追求更高性能的繼電保護(hù)方法的同時(shí)對(duì)新的繼電保護(hù)概念進(jìn)行研究。在繼電保護(hù)中不同位置的IED能夠通過(guò)互感器獲得信息同時(shí)也能獲得其他IED的信息，在實(shí)現(xiàn)主保護(hù)的同時(shí)提供后備保護(hù)的功能。

1 廣域繼電保護(hù)中的問(wèn)題

廣域既定保護(hù)有分布式和集中決策式兩種結(jié)構(gòu)。因?yàn)榧袥Q策結(jié)構(gòu)主要靠決策主機(jī)進(jìn)行運(yùn)作，且對(duì)通信系統(tǒng)的依賴(lài)性較大，因此本文著重延吉分布式?jīng)Q策的結(jié)構(gòu)。決策結(jié)構(gòu)中不采用決策主機(jī)，而是通過(guò)在斷路器處設(shè)IED，使IED在執(zhí)行故障定位判斷的同時(shí)對(duì)安裝點(diǎn)進(jìn)行信息采集、運(yùn)算、傳輸。而每個(gè)IED都會(huì)通過(guò)和其他IED交換信息以預(yù)算出故障位置，由此進(jìn)行與之對(duì)應(yīng)的操作。分布式?jīng)Q策機(jī)構(gòu)中的廣域繼電保護(hù)的算法中存在兩個(gè)問(wèn)題：①通過(guò)廣域繼電保護(hù)的保護(hù)范圍的確定來(lái)避免盲目獲取測(cè)點(diǎn)信息，增加通訊壓力。因而當(dāng)信息交換范圍被劃定后IED能夠和其相關(guān)范圍的IED進(jìn)行信息交換，避免盲目的交換。②交換信息內(nèi)容及故障判斷等信息的利用。

2 廣域繼電保護(hù)范圍的劃分

廣域繼電保護(hù)分為兩個(gè)部分，在快速主保護(hù)的同時(shí)要對(duì)相鄰的設(shè)備故障進(jìn)行后備保護(hù)。

2.1 快速主保護(hù)區(qū)域（最小保護(hù)區(qū)域）

與常規(guī)繼電保護(hù)中的線路主保護(hù)和母線主保護(hù)相同，包括背側(cè)母線和IED所在線路。快速主保護(hù)區(qū)域與傳統(tǒng)繼電保護(hù)相比優(yōu)勢(shì)在于有兩套主保護(hù)，其繼電保護(hù)只要跳開(kāi)一個(gè)斷路器并且只需要通過(guò)一個(gè)IED完成。

2.2 后備保護(hù)區(qū)域

它也稱(chēng)為最大保護(hù)區(qū)域在常規(guī)工作下IED及其相鄰線路提供后備保護(hù)作用，可以通過(guò)設(shè)定確定最大保護(hù)區(qū)域的范圍。

如圖1所示，數(shù)字對(duì)應(yīng)IED和斷路器的編號(hào)，L為線路，B為母線。如IEDL3最小保護(hù)范圍是L2、B2。最大的保護(hù)范圍為L(zhǎng)1、L3、L4、L5及母線B3，當(dāng)LEDL3故障發(fā)生時(shí)只能在這一范圍內(nèi)交換信息。

3 基于縱聯(lián)原理的廣域繼電保護(hù)算法

3.1 廣域縱聯(lián)比較故障定位算法

快速繼電保護(hù)功能實(shí)現(xiàn)取決于判斷故障所在的區(qū)段?；诳v聯(lián)原理對(duì)廣域繼電保護(hù)進(jìn)行研究，應(yīng)當(dāng)在系統(tǒng)內(nèi)每個(gè)斷路器、電流互感器出設(shè)IED來(lái)測(cè)量故障方向。其中沒(méi)個(gè)IED都要事先規(guī)劃其保護(hù)區(qū)域，同時(shí)列出最大保護(hù)區(qū)域內(nèi)的被保護(hù)設(shè)備與IED的對(duì)應(yīng)關(guān)系。通過(guò)研究IED內(nèi)部中故障方向的信息計(jì)算出故障的發(fā)生區(qū)段，確保在故障時(shí)周?chē)腎ED能夠準(zhǔn)確判斷區(qū)段且執(zhí)行相關(guān)操作。

在故障定位算法介紹前要確定兩個(gè)系數(shù)的定義。

3.1.1 動(dòng)作系數(shù)AF

AF表示為IED故障方向的原件動(dòng)作情況，其取值為：

AFi=i=1時(shí)代表方向元件i為正向故障i=-1時(shí)代表方向元件i為反向故障i=0時(shí)代表方向元件i無(wú)輸出

3.1.2 關(guān)聯(lián)系數(shù)

AF為其它IED相對(duì)于被研究的IED關(guān)聯(lián)程度值，表現(xiàn)不同位置的IED輸出結(jié)果對(duì)判斷故障的影響程度，其取值為

RFi=n1 IEDi和相關(guān)IED的關(guān)聯(lián)系數(shù)在最小保護(hù)范圍內(nèi)線路故障n1IEDi和相關(guān)IED的關(guān)聯(lián)系數(shù)在最小保護(hù)范圍內(nèi)母線故障n2 IEDi和相關(guān)IED的關(guān)聯(lián)系數(shù)在最大保護(hù)范圍內(nèi)其他原件故障

其中，（n1）（n1）>n2

n的取值代表的是不同IED輸出對(duì)故障定位的不同影響，目的是刻畫(huà)量度，其本身沒(méi)有特殊含義。當(dāng)n2=1時(shí)，n1、n2取值和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有關(guān)，定義為：

①計(jì)算最小保護(hù)區(qū)域線路故障時(shí)，IED的取為n1。IED的線路接線為I接線，在正常情況下n1=2，與自身RF值也是n1；

②計(jì)算最小保護(hù)區(qū)域內(nèi)母線故障時(shí)，IED的RF為n1。n1等于被研究的IED最大保護(hù)區(qū)域內(nèi)母線帶出線條的最大值，此時(shí)IED自身RF值也是n1。

在節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖中，IED3最下保護(hù)區(qū)域包括L2和B2。在IED3和IED4中，判斷故障是否在線路L2中發(fā)生，IED4相對(duì)于IED3關(guān)聯(lián)系數(shù)RF為n1=2；在IED3和IED2、IED7中判斷故障是否在母線B2上，IED2、IED7相對(duì)于IED3關(guān)聯(lián)系數(shù)RF為n=3；在IED2和IED1中判斷故障是否在線路L1，IED2相對(duì)于IED3關(guān)聯(lián)系數(shù)RF為n2=1。

故障方向其原件動(dòng)作系數(shù)和IED關(guān)聯(lián)系數(shù)R作為廣域繼電保護(hù)的算法基礎(chǔ)，其中每個(gè)IED內(nèi)部都會(huì)對(duì)故障進(jìn)行定位計(jì)算。當(dāng)故障時(shí)其中每個(gè)IED都應(yīng)當(dāng)按照如表所示的算法進(jìn)行故障判斷，其結(jié)果作為，將其與事先確定的RF相乘能夠作為IED輸出的結(jié)果。將被保護(hù)的單元采用式1，同時(shí)將相互對(duì)應(yīng)的IED輸出值進(jìn)行相加，將其結(jié)果作為判斷的結(jié)果。根據(jù)式2、3再綜合考慮判斷結(jié)果能夠判斷出故障的發(fā)生位置。

其中，F(xiàn)為對(duì)保護(hù)對(duì)象i的故障判斷結(jié)果，N為被保護(hù)元件i的IED數(shù)量。

當(dāng)線路i故障時(shí)，對(duì)應(yīng)線路的值為正且滿足以下條件，則F為線路i的故障線路判斷結(jié)果。

Fouti≥Fthi>Foutj （2）

式中，F(xiàn)thi為線路i的故障判斷結(jié)果門(mén)檻值，線路都存在門(mén)檻值，設(shè)定依據(jù)線路的故障對(duì)應(yīng)的IED拒動(dòng)之后，采用式1能夠得出門(mén)檻值。

當(dāng)故障發(fā)生在母線，故障的母線對(duì)應(yīng)的值是負(fù)數(shù)且滿足以下幾個(gè)條件，則F為母線故障時(shí)的判斷結(jié)果。

Foutm≤Fthm

其中，F(xiàn)outm是母線的故障判斷結(jié)果門(mén)檻值，原則同式（2）。

3.2 廣域繼電保護(hù)策略

在運(yùn)行故障時(shí)的IED通過(guò)故障定位算法來(lái)確定故障位置，且通過(guò)故障位置來(lái)判斷機(jī)電保護(hù)策略，廣域繼電保護(hù)策略，如圖2所示。

在故障中如果故障在最小保護(hù)范圍，IED會(huì)迅速發(fā)出跳閘的信息來(lái)控制斷路器，以此檢測(cè)斷路器的故障，在斷路器失靈時(shí)應(yīng)當(dāng)向相鄰的IED發(fā)送信號(hào)進(jìn)行斷路器的跳閘。

當(dāng)故障在最大保護(hù)區(qū)域時(shí)，IED通過(guò)檢測(cè)相鄰斷路器等方法來(lái)確定是否跳開(kāi)IED的控制斷路器，進(jìn)行后備保護(hù)。這種繼電保護(hù)的算法可以在短時(shí)間內(nèi)同時(shí)完成主保護(hù)同時(shí)提供后備保護(hù)功能。因此后備保護(hù)不需要依靠整定值及動(dòng)作的延時(shí)配合，只需要信息斷路器和IED來(lái)進(jìn)行后備保護(hù)，能夠使故障切除的范圍達(dá)到最小。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文基于縱聯(lián)原理對(duì)廣域繼電保護(hù)進(jìn)行分析，提出了一種包括廣域信息故障判斷和繼電保護(hù)的算法。這種算法緊跟時(shí)代步伐，更好地服務(wù)于電力運(yùn)行和繼電保護(hù)，其不但能夠在短時(shí)間內(nèi)對(duì)元件進(jìn)行主保護(hù)，也能為相鄰設(shè)備提供后備保護(hù)，確保繼電保護(hù)的正常作用，為日后的研究發(fā)展提供參考和論述，也為廣域繼電保護(hù)提供了活力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 叢偉，潘貞存，趙建國(guó).基于縱聯(lián)比較原理的廣域繼電保護(hù)算法研究[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2006，（21）.

[2] 叢偉.廣域保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及故障判別算法研究[D].濟(jì)南：山東大學(xué)，2005.

[3] 尹項(xiàng)根，李振興，劉穎彤，等.廣域繼電保護(hù)及其故障元件判別問(wèn)題的探討[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2012，（5）.

[4] 劉柱，王凱，劉杰.廣域繼電保護(hù)研究綜述[J].廣東電力，2009，（8）.

摘 要：目前我國(guó)繼電保護(hù)中廣泛采用多重化主保護(hù)聯(lián)合后備保護(hù)配置方式，基于縱聯(lián)原理能夠迅速確定出故障的區(qū)域。文章提出了基于縱聯(lián)原理的廣域繼電保護(hù)算法，通過(guò)對(duì)繼電保護(hù)故障的確定和算法研究，分析了繼電保護(hù)系統(tǒng)在廣域的運(yùn)行狀況和保護(hù)策略，表現(xiàn)了算法的準(zhǔn)確性，能夠克服運(yùn)行的狀況影響，提高繼電保護(hù)性能。

關(guān)鍵詞：縱聯(lián)原理；廣域；繼電保護(hù)算法

中圖分類(lèi)號(hào)：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）29-0080-02

為了改善現(xiàn)階段繼電保護(hù)中的不足，在追求更高性能的繼電保護(hù)方法的同時(shí)對(duì)新的繼電保護(hù)概念進(jìn)行研究。在繼電保護(hù)中不同位置的IED能夠通過(guò)互感器獲得信息同時(shí)也能獲得其他IED的信息，在實(shí)現(xiàn)主保護(hù)的同時(shí)提供后備保護(hù)的功能。

1 廣域繼電保護(hù)中的問(wèn)題

廣域既定保護(hù)有分布式和集中決策式兩種結(jié)構(gòu)。因?yàn)榧袥Q策結(jié)構(gòu)主要靠決策主機(jī)進(jìn)行運(yùn)作，且對(duì)通信系統(tǒng)的依賴(lài)性較大，因此本文著重延吉分布式?jīng)Q策的結(jié)構(gòu)。決策結(jié)構(gòu)中不采用決策主機(jī)，而是通過(guò)在斷路器處設(shè)IED，使IED在執(zhí)行故障定位判斷的同時(shí)對(duì)安裝點(diǎn)進(jìn)行信息采集、運(yùn)算、傳輸。而每個(gè)IED都會(huì)通過(guò)和其他IED交換信息以預(yù)算出故障位置，由此進(jìn)行與之對(duì)應(yīng)的操作。分布式?jīng)Q策機(jī)構(gòu)中的廣域繼電保護(hù)的算法中存在兩個(gè)問(wèn)題：①通過(guò)廣域繼電保護(hù)的保護(hù)范圍的確定來(lái)避免盲目獲取測(cè)點(diǎn)信息，增加通訊壓力。因而當(dāng)信息交換范圍被劃定后IED能夠和其相關(guān)范圍的IED進(jìn)行信息交換，避免盲目的交換。②交換信息內(nèi)容及故障判斷等信息的利用。

2 廣域繼電保護(hù)范圍的劃分

廣域繼電保護(hù)分為兩個(gè)部分，在快速主保護(hù)的同時(shí)要對(duì)相鄰的設(shè)備故障進(jìn)行后備保護(hù)。

2.1 快速主保護(hù)區(qū)域（最小保護(hù)區(qū)域）

與常規(guī)繼電保護(hù)中的線路主保護(hù)和母線主保護(hù)相同，包括背側(cè)母線和IED所在線路?？焖僦鞅Ｗo(hù)區(qū)域與傳統(tǒng)繼電保護(hù)相比優(yōu)勢(shì)在于有兩套主保護(hù)，其繼電保護(hù)只要跳開(kāi)一個(gè)斷路器并且只需要通過(guò)一個(gè)IED完成。

2.2 后備保護(hù)區(qū)域

它也稱(chēng)為最大保護(hù)區(qū)域在常規(guī)工作下IED及其相鄰線路提供后備保護(hù)作用，可以通過(guò)設(shè)定確定最大保護(hù)區(qū)域的范圍。

如圖1所示，數(shù)字對(duì)應(yīng)IED和斷路器的編號(hào)，L為線路，B為母線。如IEDL3最小保護(hù)范圍是L2、B2。最大的保護(hù)范圍為L(zhǎng)1、L3、L4、L5及母線B3，當(dāng)LEDL3故障發(fā)生時(shí)只能在這一范圍內(nèi)交換信息。

3 基于縱聯(lián)原理的廣域繼電保護(hù)算法

3.1 廣域縱聯(lián)比較故障定位算法

快速繼電保護(hù)功能實(shí)現(xiàn)取決于判斷故障所在的區(qū)段。基于縱聯(lián)原理對(duì)廣域繼電保護(hù)進(jìn)行研究，應(yīng)當(dāng)在系統(tǒng)內(nèi)每個(gè)斷路器、電流互感器出設(shè)IED來(lái)測(cè)量故障方向。其中沒(méi)個(gè)IED都要事先規(guī)劃其保護(hù)區(qū)域，同時(shí)列出最大保護(hù)區(qū)域內(nèi)的被保護(hù)設(shè)備與IED的對(duì)應(yīng)關(guān)系。通過(guò)研究IED內(nèi)部中故障方向的信息計(jì)算出故障的發(fā)生區(qū)段，確保在故障時(shí)周?chē)腎ED能夠準(zhǔn)確判斷區(qū)段且執(zhí)行相關(guān)操作。

在故障定位算法介紹前要確定兩個(gè)系數(shù)的定義。

3.1.1 動(dòng)作系數(shù)AF

AF表示為IED故障方向的原件動(dòng)作情況，其取值為：

AFi=i=1時(shí)代表方向元件i為正向故障i=-1時(shí)代表方向元件i為反向故障i=0時(shí)代表方向元件i無(wú)輸出

3.1.2 關(guān)聯(lián)系數(shù)

AF為其它IED相對(duì)于被研究的IED關(guān)聯(lián)程度值，表現(xiàn)不同位置的IED輸出結(jié)果對(duì)判斷故障的影響程度，其取值為

RFi=n1 IEDi和相關(guān)IED的關(guān)聯(lián)系數(shù)在最小保護(hù)范圍內(nèi)線路故障n1IEDi和相關(guān)IED的關(guān)聯(lián)系數(shù)在最小保護(hù)范圍內(nèi)母線故障n2 IEDi和相關(guān)IED的關(guān)聯(lián)系數(shù)在最大保護(hù)范圍內(nèi)其他原件故障

其中，（n1）（n1）>n2

n的取值代表的是不同IED輸出對(duì)故障定位的不同影響，目的是刻畫(huà)量度，其本身沒(méi)有特殊含義。當(dāng)n2=1時(shí)，n1、n2取值和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有關(guān)，定義為：

①計(jì)算最小保護(hù)區(qū)域線路故障時(shí)，IED的取為n1。IED的線路接線為I接線，在正常情況下n1=2，與自身RF值也是n1；

②計(jì)算最小保護(hù)區(qū)域內(nèi)母線故障時(shí)，IED的RF為n1。n1等于被研究的IED最大保護(hù)區(qū)域內(nèi)母線帶出線條的最大值，此時(shí)IED自身RF值也是n1。

在節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖中，IED3最下保護(hù)區(qū)域包括L2和B2。在IED3和IED4中，判斷故障是否在線路L2中發(fā)生，IED4相對(duì)于IED3關(guān)聯(lián)系數(shù)RF為n1=2；在IED3和IED2、IED7中判斷故障是否在母線B2上，IED2、IED7相對(duì)于IED3關(guān)聯(lián)系數(shù)RF為n=3；在IED2和IED1中判斷故障是否在線路L1，IED2相對(duì)于IED3關(guān)聯(lián)系數(shù)RF為n2=1。

故障方向其原件動(dòng)作系數(shù)和IED關(guān)聯(lián)系數(shù)R作為廣域繼電保護(hù)的算法基礎(chǔ)，其中每個(gè)IED內(nèi)部都會(huì)對(duì)故障進(jìn)行定位計(jì)算。當(dāng)故障時(shí)其中每個(gè)IED都應(yīng)當(dāng)按照如表所示的算法進(jìn)行故障判斷，其結(jié)果作為，將其與事先確定的RF相乘能夠作為IED輸出的結(jié)果。將被保護(hù)的單元采用式1，同時(shí)將相互對(duì)應(yīng)的IED輸出值進(jìn)行相加，將其結(jié)果作為判斷的結(jié)果。根據(jù)式2、3再綜合考慮判斷結(jié)果能夠判斷出故障的發(fā)生位置。

其中，F(xiàn)為對(duì)保護(hù)對(duì)象i的故障判斷結(jié)果，N為被保護(hù)元件i的IED數(shù)量。

當(dāng)線路i故障時(shí)，對(duì)應(yīng)線路的值為正且滿足以下條件，則F為線路i的故障線路判斷結(jié)果。

Fouti≥Fthi>Foutj （2）

式中，F(xiàn)thi為線路i的故障判斷結(jié)果門(mén)檻值，線路都存在門(mén)檻值，設(shè)定依據(jù)線路的故障對(duì)應(yīng)的IED拒動(dòng)之后，采用式1能夠得出門(mén)檻值。

當(dāng)故障發(fā)生在母線，故障的母線對(duì)應(yīng)的值是負(fù)數(shù)且滿足以下幾個(gè)條件，則F為母線故障時(shí)的判斷結(jié)果。

Foutm≤Fthm

其中，F(xiàn)outm是母線的故障判斷結(jié)果門(mén)檻值，原則同式（2）。

3.2 廣域繼電保護(hù)策略

在運(yùn)行故障時(shí)的IED通過(guò)故障定位算法來(lái)確定故障位置，且通過(guò)故障位置來(lái)判斷機(jī)電保護(hù)策略，廣域繼電保護(hù)策略，如圖2所示。

在故障中如果故障在最小保護(hù)范圍，IED會(huì)迅速發(fā)出跳閘的信息來(lái)控制斷路器，以此檢測(cè)斷路器的故障，在斷路器失靈時(shí)應(yīng)當(dāng)向相鄰的IED發(fā)送信號(hào)進(jìn)行斷路器的跳閘。

當(dāng)故障在最大保護(hù)區(qū)域時(shí)，IED通過(guò)檢測(cè)相鄰斷路器等方法來(lái)確定是否跳開(kāi)IED的控制斷路器，進(jìn)行后備保護(hù)。這種繼電保護(hù)的算法可以在短時(shí)間內(nèi)同時(shí)完成主保護(hù)同時(shí)提供后備保護(hù)功能。因此后備保護(hù)不需要依靠整定值及動(dòng)作的延時(shí)配合，只需要信息斷路器和IED來(lái)進(jìn)行后備保護(hù)，能夠使故障切除的范圍達(dá)到最小。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文基于縱聯(lián)原理對(duì)廣域繼電保護(hù)進(jìn)行分析，提出了一種包括廣域信息故障判斷和繼電保護(hù)的算法。這種算法緊跟時(shí)代步伐，更好地服務(wù)于電力運(yùn)行和繼電保護(hù)，其不但能夠在短時(shí)間內(nèi)對(duì)元件進(jìn)行主保護(hù)，也能為相鄰設(shè)備提供后備保護(hù)，確保繼電保護(hù)的正常作用，為日后的研究發(fā)展提供參考和論述，也為廣域繼電保護(hù)提供了活力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 叢偉，潘貞存，趙建國(guó).基于縱聯(lián)比較原理的廣域繼電保護(hù)算法研究[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2006，（21）.

[2] 叢偉.廣域保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及故障判別算法研究[D].濟(jì)南：山東大學(xué)，2005.

[3] 尹項(xiàng)根，李振興，劉穎彤，等.廣域繼電保護(hù)及其故障元件判別問(wèn)題的探討[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2012，（5）.

[4] 劉柱，王凱，劉杰.廣域繼電保護(hù)研究綜述[J].廣東電力，2009，（8）.

摘 要：目前我國(guó)繼電保護(hù)中廣泛采用多重化主保護(hù)聯(lián)合后備保護(hù)配置方式，基于縱聯(lián)原理能夠迅速確定出故障的區(qū)域。文章提出了基于縱聯(lián)原理的廣域繼電保護(hù)算法，通過(guò)對(duì)繼電保護(hù)故障的確定和算法研究，分析了繼電保護(hù)系統(tǒng)在廣域的運(yùn)行狀況和保護(hù)策略，表現(xiàn)了算法的準(zhǔn)確性，能夠克服運(yùn)行的狀況影響，提高繼電保護(hù)性能。

關(guān)鍵詞：縱聯(lián)原理；廣域；繼電保護(hù)算法

中圖分類(lèi)號(hào)：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）29-0080-02

為了改善現(xiàn)階段繼電保護(hù)中的不足，在追求更高性能的繼電保護(hù)方法的同時(shí)對(duì)新的繼電保護(hù)概念進(jìn)行研究。在繼電保護(hù)中不同位置的IED能夠通過(guò)互感器獲得信息同時(shí)也能獲得其他IED的信息，在實(shí)現(xiàn)主保護(hù)的同時(shí)提供后備保護(hù)的功能。

1 廣域繼電保護(hù)中的問(wèn)題

廣域既定保護(hù)有分布式和集中決策式兩種結(jié)構(gòu)。因?yàn)榧袥Q策結(jié)構(gòu)主要靠決策主機(jī)進(jìn)行運(yùn)作，且對(duì)通信系統(tǒng)的依賴(lài)性較大，因此本文著重延吉分布式?jīng)Q策的結(jié)構(gòu)。決策結(jié)構(gòu)中不采用決策主機(jī)，而是通過(guò)在斷路器處設(shè)IED，使IED在執(zhí)行故障定位判斷的同時(shí)對(duì)安裝點(diǎn)進(jìn)行信息采集、運(yùn)算、傳輸。而每個(gè)IED都會(huì)通過(guò)和其他IED交換信息以預(yù)算出故障位置，由此進(jìn)行與之對(duì)應(yīng)的操作。分布式?jīng)Q策機(jī)構(gòu)中的廣域繼電保護(hù)的算法中存在兩個(gè)問(wèn)題：①通過(guò)廣域繼電保護(hù)的保護(hù)范圍的確定來(lái)避免盲目獲取測(cè)點(diǎn)信息，增加通訊壓力。因而當(dāng)信息交換范圍被劃定后IED能夠和其相關(guān)范圍的IED進(jìn)行信息交換，避免盲目的交換。②交換信息內(nèi)容及故障判斷等信息的利用。

2 廣域繼電保護(hù)范圍的劃分

廣域繼電保護(hù)分為兩個(gè)部分，在快速主保護(hù)的同時(shí)要對(duì)相鄰的設(shè)備故障進(jìn)行后備保護(hù)。

2.1 快速主保護(hù)區(qū)域（最小保護(hù)區(qū)域）

與常規(guī)繼電保護(hù)中的線路主保護(hù)和母線主保護(hù)相同，包括背側(cè)母線和IED所在線路?？焖僦鞅Ｗo(hù)區(qū)域與傳統(tǒng)繼電保護(hù)相比優(yōu)勢(shì)在于有兩套主保護(hù)，其繼電保護(hù)只要跳開(kāi)一個(gè)斷路器并且只需要通過(guò)一個(gè)IED完成。

2.2 后備保護(hù)區(qū)域

它也稱(chēng)為最大保護(hù)區(qū)域在常規(guī)工作下IED及其相鄰線路提供后備保護(hù)作用，可以通過(guò)設(shè)定確定最大保護(hù)區(qū)域的范圍。

如圖1所示，數(shù)字對(duì)應(yīng)IED和斷路器的編號(hào)，L為線路，B為母線。如IEDL3最小保護(hù)范圍是L2、B2。最大的保護(hù)范圍為L(zhǎng)1、L3、L4、L5及母線B3，當(dāng)LEDL3故障發(fā)生時(shí)只能在這一范圍內(nèi)交換信息。

3 基于縱聯(lián)原理的廣域繼電保護(hù)算法

3.1 廣域縱聯(lián)比較故障定位算法

快速繼電保護(hù)功能實(shí)現(xiàn)取決于判斷故障所在的區(qū)段。基于縱聯(lián)原理對(duì)廣域繼電保護(hù)進(jìn)行研究，應(yīng)當(dāng)在系統(tǒng)內(nèi)每個(gè)斷路器、電流互感器出設(shè)IED來(lái)測(cè)量故障方向。其中沒(méi)個(gè)IED都要事先規(guī)劃其保護(hù)區(qū)域，同時(shí)列出最大保護(hù)區(qū)域內(nèi)的被保護(hù)設(shè)備與IED的對(duì)應(yīng)關(guān)系。通過(guò)研究IED內(nèi)部中故障方向的信息計(jì)算出故障的發(fā)生區(qū)段，確保在故障時(shí)周?chē)腎ED能夠準(zhǔn)確判斷區(qū)段且執(zhí)行相關(guān)操作。

在故障定位算法介紹前要確定兩個(gè)系數(shù)的定義。

3.1.1 動(dòng)作系數(shù)AF

AF表示為IED故障方向的原件動(dòng)作情況，其取值為：

AFi=i=1時(shí)代表方向元件i為正向故障i=-1時(shí)代表方向元件i為反向故障i=0時(shí)代表方向元件i無(wú)輸出

3.1.2 關(guān)聯(lián)系數(shù)

AF為其它IED相對(duì)于被研究的IED關(guān)聯(lián)程度值，表現(xiàn)不同位置的IED輸出結(jié)果對(duì)判斷故障的影響程度，其取值為

RFi=n1 IEDi和相關(guān)IED的關(guān)聯(lián)系數(shù)在最小保護(hù)范圍內(nèi)線路故障n1IEDi和相關(guān)IED的關(guān)聯(lián)系數(shù)在最小保護(hù)范圍內(nèi)母線故障n2 IEDi和相關(guān)IED的關(guān)聯(lián)系數(shù)在最大保護(hù)范圍內(nèi)其他原件故障

其中，（n1）（n1）>n2

n的取值代表的是不同IED輸出對(duì)故障定位的不同影響，目的是刻畫(huà)量度，其本身沒(méi)有特殊含義。當(dāng)n2=1時(shí)，n1、n2取值和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有關(guān)，定義為：

①計(jì)算最小保護(hù)區(qū)域線路故障時(shí)，IED的取為n1。IED的線路接線為I接線，在正常情況下n1=2，與自身RF值也是n1；

②計(jì)算最小保護(hù)區(qū)域內(nèi)母線故障時(shí)，IED的RF為n1。n1等于被研究的IED最大保護(hù)區(qū)域內(nèi)母線帶出線條的最大值，此時(shí)IED自身RF值也是n1。

在節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖中，IED3最下保護(hù)區(qū)域包括L2和B2。在IED3和IED4中，判斷故障是否在線路L2中發(fā)生，IED4相對(duì)于IED3關(guān)聯(lián)系數(shù)RF為n1=2；在IED3和IED2、IED7中判斷故障是否在母線B2上，IED2、IED7相對(duì)于IED3關(guān)聯(lián)系數(shù)RF為n=3；在IED2和IED1中判斷故障是否在線路L1，IED2相對(duì)于IED3關(guān)聯(lián)系數(shù)RF為n2=1。

故障方向其原件動(dòng)作系數(shù)和IED關(guān)聯(lián)系數(shù)R作為廣域繼電保護(hù)的算法基礎(chǔ)，其中每個(gè)IED內(nèi)部都會(huì)對(duì)故障進(jìn)行定位計(jì)算。當(dāng)故障時(shí)其中每個(gè)IED都應(yīng)當(dāng)按照如表所示的算法進(jìn)行故障判斷，其結(jié)果作為，將其與事先確定的RF相乘能夠作為IED輸出的結(jié)果。將被保護(hù)的單元采用式1，同時(shí)將相互對(duì)應(yīng)的IED輸出值進(jìn)行相加，將其結(jié)果作為判斷的結(jié)果。根據(jù)式2、3再綜合考慮判斷結(jié)果能夠判斷出故障的發(fā)生位置。

其中，F(xiàn)為對(duì)保護(hù)對(duì)象i的故障判斷結(jié)果，N為被保護(hù)元件i的IED數(shù)量。

當(dāng)線路i故障時(shí)，對(duì)應(yīng)線路的值為正且滿足以下條件，則F為線路i的故障線路判斷結(jié)果。

Fouti≥Fthi>Foutj （2）

式中，F(xiàn)thi為線路i的故障判斷結(jié)果門(mén)檻值，線路都存在門(mén)檻值，設(shè)定依據(jù)線路的故障對(duì)應(yīng)的IED拒動(dòng)之后，采用式1能夠得出門(mén)檻值。

當(dāng)故障發(fā)生在母線，故障的母線對(duì)應(yīng)的值是負(fù)數(shù)且滿足以下幾個(gè)條件，則F為母線故障時(shí)的判斷結(jié)果。

Foutm≤Fthm

其中，F(xiàn)outm是母線的故障判斷結(jié)果門(mén)檻值，原則同式（2）。

3.2 廣域繼電保護(hù)策略

在運(yùn)行故障時(shí)的IED通過(guò)故障定位算法來(lái)確定故障位置，且通過(guò)故障位置來(lái)判斷機(jī)電保護(hù)策略，廣域繼電保護(hù)策略，如圖2所示。

在故障中如果故障在最小保護(hù)范圍，IED會(huì)迅速發(fā)出跳閘的信息來(lái)控制斷路器，以此檢測(cè)斷路器的故障，在斷路器失靈時(shí)應(yīng)當(dāng)向相鄰的IED發(fā)送信號(hào)進(jìn)行斷路器的跳閘。

當(dāng)故障在最大保護(hù)區(qū)域時(shí)，IED通過(guò)檢測(cè)相鄰斷路器等方法來(lái)確定是否跳開(kāi)IED的控制斷路器，進(jìn)行后備保護(hù)。這種繼電保護(hù)的算法可以在短時(shí)間內(nèi)同時(shí)完成主保護(hù)同時(shí)提供后備保護(hù)功能。因此后備保護(hù)不需要依靠整定值及動(dòng)作的延時(shí)配合，只需要信息斷路器和IED來(lái)進(jìn)行后備保護(hù)，能夠使故障切除的范圍達(dá)到最小。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文基于縱聯(lián)原理對(duì)廣域繼電保護(hù)進(jìn)行分析，提出了一種包括廣域信息故障判斷和繼電保護(hù)的算法。這種算法緊跟時(shí)代步伐，更好地服務(wù)于電力運(yùn)行和繼電保護(hù)，其不但能夠在短時(shí)間內(nèi)對(duì)元件進(jìn)行主保護(hù)，也能為相鄰設(shè)備提供后備保護(hù)，確保繼電保護(hù)的正常作用，為日后的研究發(fā)展提供參考和論述，也為廣域繼電保護(hù)提供了活力。

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