李磊

【摘 要】廣域保護是從整體或區(qū)域電網(wǎng)的角度加強繼電保護和自動控制。廣域保護為解決復雜電網(wǎng)的保護配置問題提供了一種解決思路。文章從興賓網(wǎng)區(qū)的電網(wǎng)特點出發(fā)，通過研究廣域保護的配置方案和系統(tǒng)功能，提高了電網(wǎng)運行的可靠性。

【關鍵詞】區(qū)域電網(wǎng);廣域保護;穩(wěn)控

【中圖分類號】TM761 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2019）11-0125-02

1 概述

進入21世紀，我國電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大，發(fā)生擾動和故障的影響越來越大。大電網(wǎng)的運行模式對電力系統(tǒng)的保護與控制提出了更高的要求。

傳統(tǒng)的廠站端的監(jiān)視、控制、保護、故障錄波、穩(wěn)定控制等裝置，受早期技術水平及現(xiàn)有專業(yè)分工的限制，幾乎都是功能單一的獨立裝置，各個裝置缺乏整體協(xié)調(diào)和功能的優(yōu)化，且功能交叉。隨著計算機、網(wǎng)絡、通信、智能化設備等技術的發(fā)展及電網(wǎng)控制理論的進步，所涉及的二次專業(yè)趨向于相互融合，從二次系統(tǒng)的整體考慮配置各種應用已成為必然趨勢。結(jié)合技術發(fā)展趨勢，對站內(nèi)二次系統(tǒng)配置方案進行研究，對目前監(jiān)視、控制、安穩(wěn)、保護等功能進行優(yōu)化組合，以形成高度集成的二次系統(tǒng)，在高度集成的二次一體化系統(tǒng)中，在保護功能集成的基礎上，將廣域信息引入到保護系統(tǒng)當中，解決常規(guī)保護利用本地信息難以解決的問題?；谝陨侠砟睿斜匾芯坎㈤_發(fā)基于廣域一體化理念的網(wǎng)絡保護系統(tǒng)裝置，并投入系統(tǒng)進行實際檢驗。

2 廣域保護介紹

廣域保護系統(tǒng)，區(qū)別于傳統(tǒng)繼電保護通過一個站點的信息量實現(xiàn)保護功能，指通過采集一個區(qū)域內(nèi)多個站點的信息，對整個區(qū)域?qū)崿F(xiàn)繼電保護和自動控制功能的系統(tǒng)。系統(tǒng)通過采集電網(wǎng)多個斷面的信號量，綜合分析，實現(xiàn)快速、可靠、精確地切除故障，同時通過采取相應的控制措施，降低故障切除后對整個電網(wǎng)的影響，實現(xiàn)輸電線可用容量及系統(tǒng)可靠性的提高。

從廣域保護系統(tǒng)的功能來劃分，目前的廣域保護系統(tǒng)可以分為兩類：一類是利用廣域信息實現(xiàn)安全監(jiān)視、控制、穩(wěn)定邊界計算及狀態(tài)估計等功能，其側(cè)重點在廣域信息的利用和安全功能的實現(xiàn);另一類則是利用廣域信息完成繼電保護功能。

3 廣域保護的實現(xiàn)方案

廣西來賓市興賓區(qū)電網(wǎng)主要通過220 kV來莆I線、220 kV來莆Ⅱ線供220 kV莆田站負荷。220 kV莆田站110 kV出線包括110 kV莆紅武線、110 kV莆紅佳線、110 kV莆維線、110 kV莆工線、110 kV莆立華線等線路，其中110 kV莆紅武線為莆田站至110 kV紅河站和武宣站形成“T”接線路，110 kV莆紅佳線為莆田站至220 kV佳城站和110 kV紅河站形成“T”接線路，110 kV莆立華線為莆田站至110 kV來華站，110 kV莆工線為莆田站至110 kV工業(yè)園站。以保證系統(tǒng)供電的可靠性為原則，結(jié)合區(qū)域電網(wǎng)系統(tǒng)的運行方式，同時考慮目前各站點的保護和備自投裝置配置，反復論證了安裝廣域保護的范圍和必要性，最終選取220 kV莆田站、220 kV佳城站、110 kV武宣站、110 kV紅河站為廣域保護試點。

（1）系統(tǒng)方案。目前，220 kV莆田站、220 kV佳城站、110 kV紅河站、110 kV武宣站以環(huán)網(wǎng)運行。其中，220 kV莆田站、220 kV佳城站的110 kV母線為雙母線接線;110 kV紅河站包括1臺變壓器和2回進線;110 kV武宣站包括2臺變壓器和2回進線。目前，存在的主要問題包括以下幾個方面：{1}該網(wǎng)絡內(nèi)各站點間“T”接線路多，線路長度非常短，整定時各保護無法配合，整體保護存在一定的缺陷。{2}紅河站、武宣站現(xiàn)有的備自投裝置是獨立運行，不具備遠方備自投功能，無法實現(xiàn)遠方恢復供電的功能。{3}紅河站需考慮小水電的接入。目前的運行方式是，如果紅河站發(fā)生線路故障，先解列小水電，等故障排除恢復線路供電后，再將小水電并網(wǎng)，這種方式不能有效地利用小水電出力。通過配置廣域保護系統(tǒng)解決目前存在的問題。試點網(wǎng)絡系統(tǒng)圖如圖1所示。

項目廣域保護主站設在220 kV莆田站，220 kV莆田站、220 kV佳城站、110 kV紅河站和110 kV武宣站部署廣域子站實現(xiàn)站域保護控制功能。廣域主站與各廣域子站之間都采用復用2M專線的方式鏈接，為避免長距離鋪設2M電纜或網(wǎng)線，從主控室至通信機房的通信主要采用光纖連接，注意光纜的兩端需安裝以太網(wǎng)光電轉(zhuǎn)換設備。

（2）數(shù)據(jù)流簡述。各子站合智一體裝置（即合并單元與智能終端一體化）采集站域模擬量及開關量。CSD133B站域裝置以SV、GOOSE方式從合智一體裝置獲得電氣量和開關量，同時接入104規(guī)約從遠動機獲得低壓側(cè)線路功率，發(fā)送給主站，并作為執(zhí)行端接收并執(zhí)行主站控制信號。

區(qū)域主站主保護裝置，以SV、GOOSE方式經(jīng)SDH網(wǎng)絡接收電氣量和開關量，經(jīng)邏輯及算法判別后下發(fā)控制信號給站域裝置。穩(wěn)控斷面數(shù)據(jù)流圖如圖2所示。

（3）保護配置。主站功能配置主要包括以下幾個方面：①莆紅武線三端分相電流差動保護。②莆紅佳線三端分相電流差動保護。③佳武線雙端分相電流差動保護。④各線路的縱聯(lián)方向保護。⑤開關失靈遠跳。⑥區(qū)域穩(wěn)控及備自投功能。

子站保護配置主要包括以下幾個方面：①線路后備保護。②母差保護。③高壓母聯(lián)保護。④失靈保護。⑤開關充電保護。⑥主變后備保護。⑦站內(nèi)低周減載。⑧站內(nèi)低壓減載。⑨站域備自投。

4 廣域保護主站功能介紹

廣域保護主站是廣域保護的中心和大腦，主要的控制功能包括多端電流差動保護、開關失靈遠跳保護、區(qū)域穩(wěn)控與備自投功能。

（1）多端差動保護功能。多端差動保護與兩端差動保護相同，根據(jù)基爾霍夫電流定律，網(wǎng)絡中任一節(jié)點流入和流出的電流相等。因此，通過對每條線路端點的電流進行求和計算，根據(jù)和電流是否為零，即可確定本線路范圍內(nèi)是否發(fā)生了故障，差動保護動作靈敏度高，可對110 kV線路提供快速保護。同時，通過軟件優(yōu)化，保護裝置可以識別不同步的信息，在采樣失去同步時可靠退出差動保護，防止保護出現(xiàn)誤動的情況。廣域保護中，通過子站的采集裝置采集各子站的電流電壓及開關量狀態(tài)，保護動作后，跳閘信號通過通道發(fā)送至子站執(zhí)行。分相差動的動作曲線如圖3所示。

（2）開關失靈遠跳功能。系統(tǒng)檢測到線路發(fā)生故障，且開關拒動，則應通過廣域后備保護發(fā)跳閘令，快速可靠跳開故障線路相鄰斷路器。子站失靈保護動作，啟動遠方跳閘，向?qū)?cè)線路傳送信號。對側(cè)線路收到“遠方跳閘”信號后，經(jīng)啟動，驅(qū)動永跳。

（3）區(qū)域綜合控制功能。區(qū)域綜合控制系統(tǒng)主要通過將穩(wěn)控策略、備自投、線路重合閘結(jié)合實現(xiàn)對區(qū)域電網(wǎng)的自動控制。當任一線路發(fā)生故障導致區(qū)域失電時，系統(tǒng)可根據(jù)通過斷面功率和潮流的計算，根據(jù)預先設定的穩(wěn)定控制方案，迅速啟動相應的重合閘裝置動作，恢復區(qū)域的供電。如果重合閘失敗，系統(tǒng)可以繼續(xù)通過備自投裝置斷開故障電源，投入備用電源，從而保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。系統(tǒng)可以分辨出分布式電源的影響，提高恢復供電的成功率的同時保證整個電網(wǎng)的安全性和穩(wěn)定性。

（4）穩(wěn)控功能。穩(wěn)控功能是廣域保護系統(tǒng)的重要功能之一，主要保護區(qū)域內(nèi)的系統(tǒng)穩(wěn)控。通過采集區(qū)域內(nèi)各變電站聯(lián)絡線的電流、電壓、功率數(shù)據(jù)，結(jié)合預先設定的穩(wěn)控策略，系統(tǒng)判斷是否需要選切一部分負荷來實現(xiàn)整個電網(wǎng)的穩(wěn)定。

這一功能主要通過對負荷進行分級實現(xiàn)。通過預先設定的策略，系統(tǒng)可根據(jù)需要實現(xiàn)自動選切負荷，從而保證整個電網(wǎng)的可靠運行。

5 結(jié)論

廣域保護適用于復雜的電網(wǎng)系統(tǒng)，是對常規(guī)繼電保護的有益補充，對于提高系統(tǒng)的安全穩(wěn)定水平具有重要意義。本文通過對興賓網(wǎng)區(qū)的電網(wǎng)情況進行分析，研究了廣域保護的解決方案，并對保護的主要功能進行了介紹，為專業(yè)人員今后開展相關工作提供了思路。

參 考 文 獻

[1]趙曼勇，周紅陽，陳朝暉，等.廣域一體化繼電保護系統(tǒng)方案[J].南方電網(wǎng)技術，2009，3（6）：9-12.

[2]徐天奇，尹項根，游大海，等.廣域保護系統(tǒng)功能與可行結(jié)構(gòu)分析[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2009，37（3）：93-97.

[3]孫鑫，張幼明.智能電網(wǎng)中的廣域保護[J].東北電力技術，2011（1）.

[4]丁偉，何奔騰，王慧芳，等.廣域繼電保護系統(tǒng)研究綜述[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2012，40（1）：145-155.

[5]李豐，王來軍，文明浩，等.廣域后備保護智能跳閘策略研究[J].電力自動化設備，2011，31（6）：84-87.