國網(wǎng)四川省電力公司檢修公司 郭定海 趙思宇

通過介紹一種基于暫態(tài)檢測的集成廣域保護(hù)方案來闡述集暫態(tài)、集成和廣域保護(hù)為一體的智能保護(hù)單元所構(gòu)成的繼電器網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)越性。接收和比較來自各變電站集成保護(hù)裝置的信號(hào)以此判斷故障的位置并做出跳閘決策發(fā)給相應(yīng)的變電站來執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的廣域集成保護(hù)。

引言：隨著信息時(shí)代的到來，通信技術(shù)高速發(fā)展，廣域信息交互更加方便，廣域測量系統(tǒng)的發(fā)展為電力系統(tǒng)繼電保護(hù)工作提供了更為廣闊的思路。基于暫態(tài)極性比較的集成保護(hù)方案能夠保證母線和變電站相連線路的安全性，并且不需要復(fù)雜的保護(hù)裝置?，F(xiàn)有的方法還能夠結(jié)合GPS定位技術(shù)對(duì)故障進(jìn)行定位，比如多代理技術(shù)就是集成保護(hù)控制的方法之一（哈恒旭,張保會(huì),呂志來.利用暫態(tài)電流的輸電線路單端量保護(hù)新原理探討[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào),2000,20(11):23-25;林湘寧,劉沛,楊春明,等.基于小波分析的超高壓輸電線路無通信全線速動(dòng)保護(hù)方案[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào),2001,21(6):16-18）。

1 暫態(tài)、廣域和集成保護(hù)的發(fā)展

近年來以微機(jī)處理技術(shù)為基礎(chǔ)的繼電保護(hù)方案得到了廣泛研究，使得故障定位技術(shù)不斷發(fā)展，并且將學(xué)者們的興趣延伸至故障產(chǎn)生的暫態(tài)過程上。在已提出的諸多方法中，單端量全線速動(dòng)保護(hù)，基于GPS的廣域保護(hù)，具有集成保護(hù)的及廣域保護(hù)特性的位置保護(hù)等都是研究的新方向。多種研究表明暫態(tài)保護(hù)大都具有廣域和集成保護(hù)的性質(zhì)（何正友,土?xí)匀?錢清泉.利用小波分析實(shí)現(xiàn)EH V電線路單端量暫態(tài)保護(hù)的研究[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào),2001,21(10):37-39），所以其具有暫態(tài)保護(hù)技術(shù)得到了極大的發(fā)展。結(jié)合GPS位置保護(hù)及單端量位置保護(hù)的保護(hù)方案可以很準(zhǔn)確的定位故障點(diǎn)。而基于暫態(tài)極性比較的集成保護(hù)方案可以保證線路安全性，且不需要復(fù)雜的保護(hù)裝置，只需要簡單通信的廣域保護(hù)。

2 智能保護(hù)的特點(diǎn)及研究現(xiàn)狀

當(dāng)前常用的繼保裝置基本都是基于保護(hù)元件的端口信息進(jìn)行判斷，再結(jié)合其他技術(shù)對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行定位，然而不同的保護(hù)裝置之間一般都是通過固定值進(jìn)行約束的，為了確保保護(hù)的選擇性，多段保護(hù)都要進(jìn)行延時(shí)并且與整定值相互配合，現(xiàn)在的電力網(wǎng)絡(luò)比較復(fù)雜，而輸電線路長短和復(fù)雜程度對(duì)電力系統(tǒng)的保護(hù)配置具有較大影響，因此長線路的后備保護(hù)也更加復(fù)雜，通過時(shí)間和定值之間的配合也很難保證選擇性（董杏麗,葛耀中,董新洲.基于小波變換的無通道全線速動(dòng)行波保護(hù)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2001,25(10):13-15;土志華,尹項(xiàng)根,楊經(jīng)超,等.基于故障高頻暫態(tài)行波能量的輸電線路快速保護(hù)[J].電網(wǎng)技術(shù),2004,28(20):9-11;馬靜,土增平,徐巖,等.利用多分辨形態(tài)梯度實(shí)現(xiàn)單端暫態(tài)量保護(hù)新方案[J].華北電力大學(xué)學(xué)報(bào),2005,12(5):9-12）。

電網(wǎng)無預(yù)兆的災(zāi)變會(huì)給電網(wǎng)結(jié)構(gòu)以及運(yùn)行帶來諸多問題，保護(hù)的準(zhǔn)確性很難確保，因此會(huì)造成保護(hù)拒絕動(dòng)作，甚至是負(fù)荷發(fā)生轉(zhuǎn)移。后備保護(hù)基于的是穩(wěn)定的運(yùn)行方式，確定的運(yùn)行參數(shù)，當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)頻繁變化，處于波動(dòng)狀況時(shí)，電網(wǎng)網(wǎng)架會(huì)隨之發(fā)生改變，現(xiàn)有的保護(hù)配置就會(huì)不起作用，而該保護(hù)段的現(xiàn)有的后備保護(hù)缺乏應(yīng)對(duì)網(wǎng)架頻繁變化的適應(yīng)能力，因此保護(hù)的整定值要進(jìn)行動(dòng)態(tài)整定以保護(hù)運(yùn)行線路。

3 智能繼電器網(wǎng)絡(luò)

智能繼電器網(wǎng)絡(luò)基本原理如圖1所示，集成保護(hù)的繼電器利用光纖和分布在站內(nèi)各處的傳感器通過合并單元檢測線路上的各種電氣信號(hào)，該繼電器網(wǎng)絡(luò)除了采用集中式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而且其中含有多種保護(hù)算法，包括工頻量及暫態(tài)量。

圖1 典型的電力系統(tǒng)和智能保護(hù)繼電器網(wǎng)絡(luò)

保護(hù)模塊分為四個(gè)部分，包括單端量位置保護(hù)，邊界保護(hù)，極性比較保護(hù)以及基于GPS同步的位置保護(hù)。這四個(gè)模塊又包括基于本地信息直接跳閘的單端量位置保護(hù)及邊界保護(hù)。基于遠(yuǎn)端信息比較的極性比較保護(hù)及基于GPS同步的位置保護(hù)。

故障處理模塊由故障啟動(dòng)和選線元件構(gòu)成。不同的保護(hù)模塊需要的信號(hào)不同，需要分別提取故障產(chǎn)生的高頻及故障分量信號(hào)。單端量位置保護(hù)指的是當(dāng)輸電線上發(fā)生故障時(shí)，夾雜多種頻率的電壓和電流信號(hào)當(dāng)遇到斷電時(shí)會(huì)有部分反射回原來的故障點(diǎn)。邊界保護(hù)模塊其實(shí)也屬于單端量的保護(hù)，當(dāng)傳輸?shù)亩囝l段電流信號(hào)遇到系統(tǒng)的不連續(xù)處，部分信號(hào)會(huì)繼續(xù)向下一條線路傳輸，另一部分信號(hào)會(huì)被反射回來。

4 結(jié)語

本文對(duì)繼電保護(hù)發(fā)展現(xiàn)狀和研究過程進(jìn)行了介紹，并通過一個(gè)實(shí)例-基于暫態(tài)測量的集成廣域繼電保護(hù)方案展望了繼電保護(hù)新的發(fā)展方向。由此看來集成保護(hù)繼電器的研制應(yīng)以工頻測量為主。隨著微機(jī)技術(shù)的日益成熟，智能繼電器將會(huì)在繼電保護(hù)領(lǐng)域具有廣闊前景。