基于广域信息的继电保护策略

摘 要：广域保护是继电保护研究的新方向，通过对广域保护与传统继电保护的对比研究探讨广域保护的组成，研究分析现有广域保护的算法，探讨其实现方法。

关键词：广域保护；广域保护算法；继电保护策略

1 概述

广域保护是国内外电力领域的一个较为热门的研究内容，同时也是二次保护领域跟踪研究的新课题。广域信息的引入使得原有保护的判据、边界条件、保护区域发生一定的变化，改进现有电力系统保护控制领域中存在的后备保护延时大、故障切除后引起相邻元件的过负荷等问题。在智能电网大背景下，随着智能变电站建设的逐步成熟和站域保护在智能变电站得到应用，广域同步测量也不断成熟并推广，这些为提高继电保护的性能以及推进广域保护提供了良好的契机。

2 广域保护与传统继电保护的区别

传统继电保护是以电力元件为保护对象，如发电机、变压器、线路、母线、电动机等电气设备。每一个电力设备的主保护相互独立，通过断路器切除内部故障，故而切断故障保护电力系统中的电力设备。传统的保护只关心局部的故障设备是否得到隔离，并不关心发生故障的元件被切除之后，剩余非故障的电力系统中潮流瞬间转移到其他设备引起的过负荷，这就是传统继电保护存在的主要缺陷。

相比于传统继电保护，广域保护将电力系统看成一个整体来进行考虑，各元件的各保护之间相互关联。通过采集电力系统多位置多点的相关信息，对发生故障的设备和位置准确定位，快速、可靠、精确的切除。它能够很快识别电力系统正常状态、异常状态及故障状态，通过系统的各种作者备保护以及调节系统的有功、无功，同时实现电力系统保护和自动控制功能，以避免局部或整个系统大面积停电或崩溃等严重事故的发生，从而可靠地保证电力系统在出现各类故障后仍然可以安全稳定的运行。广域保护能很好地抑制日益频发的大规模电力系统连锁故障，提高电力系统的安全稳定性，它弥补了传统继电保护的不足，是未来系统保护发展的主要方向。

3 基于广域信息的继电保护策略

基于广域信息的继电保护判断程序如图1所示，进入程序后运行广域故障定位算法来确定故障的位置，通过判断故障是否在最小的保护区内。

（1）若故障在最小保护区内则立即发出跳闸信息，再看故障是否可靠切除，若切除则程序结束，若故障没有切除则向相邻断路器发失灵触发信号，然后结束程序。

（2）若故障不在最小保护区再判断故障是否可靠切除，若切除则程序结束，若故障没有切除则判断相邻断路器是否失灵。若是则跳开本保护设备对应的断路器，若相邻断路器没有失灵则再次判断故障是否可靠切除，若故障可靠切除则结束程序，若故障没有切除则跳开本保护设备对应的断路器，最后结束程序。

因为需要站间通信的原因，广域保护较传统保护而言，在后备保护功能的优越性更加突出，因为广域后备保护是靠采集广域内多点电气信息做比较，而非传统后备保护靠动作时间的阶梯配合来保证选择性。一个广域保护采集的区域电气信息也是有限的，通过保护中心站和子站的选取以及确定有限广域半径来划分保护区域，保护及测控装置只和本区域范围内的其他保护相关设备交互信息，判断并切除故障，保护区域外的保护测控等设备和保护区域内的保护设备不需要交互信息。

如果当站间与站内的通信故障或者是广域保护装置本身出现故障使得广域后备保护不能获取该区域内的电气信息，因此也不能实现广域后备保护，那么广域后备保护系统需将后备保护功能由广域后备保护降级为传统的不依靠通信的后备保护，如距离II段、Ⅲ段和零序电流II段、Ⅲ段等，确保保护区域不会因为系统故障而失去保护。

在采集更广范围的电气信息基础上，广域保护系统还同时能便捷的实现其它功能比如随着运行方式变化而自动校正定值的自适应保护，进一步优化现有保护功能，实现电网的智能保护。

4 结束语

随着计算机和通信技术的迅猛发展，智能电网建设的呼声越来越急迫，变电站自动化技术正经历极大改变来满足未来的需求。变电站站内的保护和自动化设备的通信连接更新为以太网，这样在站内构成一个局域网；在高压变电站站间架设SDH光纤环网，这样把各变电站的局域网连成为一个电力广域网，为区域内变电站间和站内信息的高效可靠交换提供保证。随着同步向量装置在我国电力系统的大量应用，互联电网可实现同步数据采集，从而促进了广域保护的发展。广域保护通过采集多个点的数据信息，根据设定的保护区来判断故障是否在区内来作出不同的保护策略，提高了电力系统继电保护的性能。

参考文献

[1]张保会，周良才.变电站集中式后备保护[J].电力自动化，2009.

[2]易俊，周孝信.电力系统广域保护与控制综述[J].电网技术，2006.

[3]蔡晓烨.基于网格计算的广域继电保护系统研究[D]上海：上海交通大学，2007.

作者简介：马泽菊（1982-），女，重庆人，职称：讲师，主要研究方向：智能电网保护及控制。