摘 要：在用電需求不斷增加的形勢(shì)下，隨著電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，電網(wǎng)保護(hù)由局域轉(zhuǎn)向?yàn)閺V域已勢(shì)在必行。構(gòu)建電網(wǎng)廣域保護(hù)系統(tǒng)，需要根據(jù)電網(wǎng)保護(hù)實(shí)際需求對(duì)系統(tǒng)的構(gòu)成、設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行全面細(xì)致的分析與合理的規(guī)劃，以確保電網(wǎng)廣域保護(hù)系統(tǒng)切實(shí)可行。由此，文章首先對(duì)電網(wǎng)廣域保護(hù)研究現(xiàn)狀進(jìn)行了相關(guān)分析，然后從實(shí)際出發(fā)對(duì)電網(wǎng)廣域保護(hù)系統(tǒng)的構(gòu)成與實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了深入的研究。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)廣域保護(hù)系統(tǒng)；現(xiàn)狀；構(gòu)成；實(shí)現(xiàn)方法

引言

最近幾年，為滿(mǎn)足廣大用戶(hù)對(duì)電能的需求，電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，而快速的大區(qū)域聯(lián)網(wǎng)發(fā)展給電力系統(tǒng)運(yùn)行安全與穩(wěn)定性提出了更高的要求。同時(shí)，一旦大區(qū)域聯(lián)網(wǎng)發(fā)生停電事故，無(wú)疑將會(huì)給人們的生活生產(chǎn)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。這些因素的存在都要求電力企業(yè)必須基于全局角度積極構(gòu)建電網(wǎng)廣域保護(hù)系統(tǒng)。所以，對(duì)電網(wǎng)廣域保護(hù)系統(tǒng)的構(gòu)成與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行研究對(duì)保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的作用與意義。

1 電網(wǎng)廣域保護(hù)研究現(xiàn)狀

1.1 廣域保護(hù)的基本含義

廣域保護(hù)概念是在研究區(qū)域電網(wǎng)保護(hù)常規(guī)弊端進(jìn)而引發(fā)對(duì)后備保護(hù)的深入研究過(guò)程中被提出來(lái)的。由于技術(shù)、相關(guān)理論尚不夠成熟及其他等原因，目前廣域保護(hù)系統(tǒng)還沒(méi)有形成一個(gè)統(tǒng)一規(guī)范的概念。但根據(jù)廣域保護(hù)系統(tǒng)產(chǎn)生的背景與需求，其基本含義主要有兩種解釋?zhuān)阂环N是自動(dòng)控制功能系統(tǒng)，一種是基于在線動(dòng)態(tài)安全分析與廣域測(cè)量系統(tǒng)的安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)。前者是利用多點(diǎn)信息對(duì)故障進(jìn)行快速精確消除并對(duì)故障消除后系統(tǒng)遭受的影響進(jìn)行分析，以及采取相應(yīng)的控制措施實(shí)現(xiàn)保護(hù)與自動(dòng)控制功能的系統(tǒng)。雖然表述方式上存在一定差異，但對(duì)于系統(tǒng)功能的理解卻是一致的。文章根據(jù)現(xiàn)有研究成果將廣域保護(hù)系統(tǒng)的含義歸納為，在滿(mǎn)足繼電保護(hù)、按穩(wěn)定判據(jù)切機(jī)切負(fù)荷以及低頻、低壓減負(fù)荷等要求的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制的一種保護(hù)系統(tǒng)。

1.2 廣域保護(hù)所需技術(shù)

電網(wǎng)廣域保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)離不開(kāi)計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與通信技術(shù)等現(xiàn)代化信息技術(shù)的綜合運(yùn)用。先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)可以為電網(wǎng)廣域保護(hù)系統(tǒng)提供超大容量的存儲(chǔ)設(shè)備，為海量數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)與高效處理提供可能。而數(shù)據(jù)庫(kù)的建立為各種測(cè)量數(shù)據(jù)、在線計(jì)算控制策略等數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、計(jì)算與處理提供巨大的空間，從而使數(shù)據(jù)統(tǒng)一性、安全性與可靠性均得到更好的維護(hù)。另外計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度的不斷提高，還能夠?yàn)閺V域保護(hù)系統(tǒng)算法計(jì)算效率的提高提供相應(yīng)技術(shù)支持。

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與通信技術(shù)在電網(wǎng)廣域保護(hù)系統(tǒng)中的運(yùn)用是該系統(tǒng)構(gòu)建起來(lái)的整個(gè)框架支持。目前，多數(shù)電力系統(tǒng)已構(gòu)建起以以太網(wǎng)和SDH光纖網(wǎng)為主的廣域網(wǎng)，這就為電網(wǎng)廣域保護(hù)系統(tǒng)的建立與運(yùn)行提供了良好的載體與支持，并且數(shù)據(jù)傳輸?shù)难訒r(shí)與誤碼率也將會(huì)得到有效的減小。

2 電網(wǎng)廣域保護(hù)系統(tǒng)的構(gòu)成

以電網(wǎng)廣域保護(hù)系統(tǒng)中的廣域后備保護(hù)系統(tǒng)為例，目前該系統(tǒng)主要有集中式與分布式兩種主要結(jié)構(gòu)形式，這兩種結(jié)構(gòu)形式均可以用來(lái)表示決策控制方案與數(shù)據(jù)通信方式，而且根據(jù)不同功能需求，它們還可以較好的滿(mǎn)足人們對(duì)電網(wǎng)廣域保護(hù)系統(tǒng)可靠性、選擇性等性能的不同需求。

集中式結(jié)構(gòu)需要構(gòu)建通信控制與決策中心，用以對(duì)整個(gè)電網(wǎng)中的各類(lèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與分析，并根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果來(lái)制定出決策控制方案。同時(shí)向電網(wǎng)中各個(gè)智能電子設(shè)備（IED）發(fā)出控制命令，最終完成全電網(wǎng)內(nèi)的后備保護(hù)與安全穩(wěn)定控制功能。通過(guò)這種結(jié)構(gòu)形式，可以實(shí)現(xiàn)保護(hù)系統(tǒng)更大范圍信息的獲取及決策控制方案的綜合制定，從而使電網(wǎng)廣域保護(hù)系統(tǒng)控制策略更加準(zhǔn)確全面。與分布式結(jié)構(gòu)相比，集中式結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)傳輸方式相對(duì)簡(jiǎn)單。

電網(wǎng)廣域保護(hù)系統(tǒng)一般由一個(gè)主站和多個(gè)子站所構(gòu)成，主站負(fù)責(zé)對(duì)各個(gè)子站進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，是整個(gè)保護(hù)系統(tǒng)的核心所在；各子站主要負(fù)責(zé)收集對(duì)應(yīng)區(qū)域內(nèi)的所有數(shù)據(jù)信息。站與站之間的相互通信通過(guò)以太網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。為直觀充分體現(xiàn)廣域保護(hù)系統(tǒng)的功能特征，文章主要講述一個(gè)由在線預(yù)決策系統(tǒng)、EMS管理系統(tǒng)、保護(hù)信息系統(tǒng)、穩(wěn)定控制系統(tǒng)等子系統(tǒng)構(gòu)成的電網(wǎng)廣域保護(hù)系統(tǒng)。

3 電網(wǎng)廣域保護(hù)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法

3.1 系統(tǒng)具備的功能

電網(wǎng)廣域保護(hù)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)需要具備以下幾項(xiàng)功能：其一，能夠?qū)崟r(shí)控制所有穩(wěn)定控制裝置及其控制策略表，以及保護(hù)裝置等各種定值；能夠進(jìn)行在線決策、在線實(shí)時(shí)更新控制策略表，系統(tǒng)控制具有較高的準(zhǔn)確性與自適應(yīng)性。其二，可以對(duì)由廣域網(wǎng)絡(luò)中的測(cè)量PUM裝置傳送來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，對(duì)穩(wěn)定控制裝置動(dòng)作狀態(tài)及各變電站運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)系統(tǒng)故障進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、分析與處理。其三，能夠?qū)εc自身互聯(lián)的各發(fā)電廠和變電站穩(wěn)定控制裝置在電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行提醒與診斷，并找出異常出現(xiàn)的具體位置。其四，設(shè)計(jì)有較多的接口冗余來(lái)提高系統(tǒng)可擴(kuò)展性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)與其他系統(tǒng)的信息交換。

3.2 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法

針對(duì)文章所探討的電網(wǎng)廣域保護(hù)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，主要是從已有資源中挖掘盡可能多的信息，然后結(jié)合在線預(yù)決策系統(tǒng)和EMS管理系統(tǒng)來(lái)構(gòu)成一個(gè)決策方案切實(shí)可行、能夠保護(hù)電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定的廣域保護(hù)系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，通過(guò)由各個(gè)子站將策略交由穩(wěn)定控制系統(tǒng)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)操作，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)保護(hù)功能的真正發(fā)揮。這意味著電網(wǎng)內(nèi)各個(gè)變電站所安裝的穩(wěn)定控制裝置是廣域保護(hù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的最終執(zhí)行單元。

在實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)廣域保護(hù)系統(tǒng)之前，為提高穩(wěn)定控制裝置的可靠性，需要對(duì)其實(shí)行雙機(jī)配置。文章選用當(dāng)前變電站采用最多的裝置FWK-300穩(wěn)定控制裝置來(lái)配置變電站穩(wěn)定控制雙機(jī)結(jié)構(gòu)。穩(wěn)定控制裝置運(yùn)行方式可以采用雙主機(jī)運(yùn)行，也可以采用一主一輔的運(yùn)行方式。

當(dāng)無(wú)故障時(shí)，廣域保護(hù)系統(tǒng)通過(guò)收集各子站數(shù)據(jù)信息來(lái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障但仍能正常運(yùn)行時(shí)，最先反應(yīng)的子站進(jìn)入保護(hù)處理流程并提醒主站，進(jìn)而由主站告知其他各個(gè)子站也進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。各子站在保護(hù)過(guò)程中將對(duì)故障的計(jì)算與檢測(cè)數(shù)據(jù)全部上傳至主站，主站根據(jù)數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、裝置保護(hù)動(dòng)作情況等的充分考慮，最終做出控制決策。主站做出決策后將對(duì)應(yīng)的命令發(fā)送給各個(gè)子站，具體包括：對(duì)于沒(méi)有出現(xiàn)故障的線路采取封閉措施，以降低故障對(duì)其影響。若子站保護(hù)動(dòng)作失效或拒絕動(dòng)作，由后備動(dòng)作進(jìn)行保護(hù)。若故障部分被主站保護(hù)所及時(shí)隔離則返回，否則切除故障部分同時(shí)啟動(dòng)故障處理并返回相關(guān)數(shù)據(jù)信息。需注意，子站故障處理動(dòng)作的啟動(dòng)與主站故障處理動(dòng)作的啟動(dòng)均需要在滿(mǎn)足一定條件下才可以。

根據(jù)上文對(duì)電網(wǎng)廣域保護(hù)系統(tǒng)構(gòu)成的介紹可知，各個(gè)子站功能的實(shí)現(xiàn)是整個(gè)系統(tǒng)軟件功能實(shí)現(xiàn)的重要保障與基礎(chǔ)。穩(wěn)定控制系統(tǒng)、保護(hù)信息系統(tǒng)等通過(guò)以太網(wǎng)將各測(cè)量與邏輯數(shù)據(jù)傳送至上層子站經(jīng)過(guò)測(cè)試已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)。同時(shí)，作為整個(gè)電網(wǎng)廣域保護(hù)系統(tǒng)輔助部分的在線預(yù)決策系統(tǒng)與EMS管理系統(tǒng)，也均能在獲取數(shù)據(jù)的條件下進(jìn)行高效精確的計(jì)算與分析，并能將計(jì)算結(jié)果提供給系統(tǒng)，以便系統(tǒng)更好對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行保護(hù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

雖然文章研究的電網(wǎng)廣域保護(hù)系統(tǒng)能夠較好的達(dá)到保護(hù)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行效果，但隨著電網(wǎng)廣域保護(hù)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)技術(shù)的不斷成熟與電網(wǎng)各項(xiàng)性能需求的不斷提高，現(xiàn)有電網(wǎng)廣域保護(hù)系統(tǒng)還需與時(shí)俱進(jìn)，努力克服開(kāi)發(fā)過(guò)程中的困難與挫折，突破現(xiàn)有技術(shù)瓶頸，通過(guò)不斷的更新與創(chuàng)新來(lái)不斷提高系統(tǒng)性能，提高系統(tǒng)適用范圍，從而為我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)的快速發(fā)展創(chuàng)造有利條件。

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