广域继电保护及其故障元件判别问题探讨

摘 要

继电保护装置是保护电网安全运行的必要条件，文章对其故障保护途径以及故障元件的判别原理进行了阐述。

【关键词】广域继电保护 故障元件 判别

1 传统的广域继电保护中存在的问题

1.1 存在误动作的风险

传统的继电保护有时会在误读，误判的情况下导致距离保护跳闸，甚至会产生系统解列以及大停电事故。使正常的生产运行受到影响，这种情况的出现通常由于电网结构在短时间内的突然改变，所造成的大范围内的大负荷潮流的变化，造成这种现象的根源在于继电保护装置的保护设计程序所决定的，继电保护动作是依据设备自身储存的信息来进行判断的，如果电网的运行状态与设备储存的信息相符，电网就会保持正常运行的状态，否则，就会发生上述现象。如果继电器自身能够储存关于电网正常运行的信息，就会减少误判的发生率，提高继电保护判断的准确性。

1.2 后备保护性能较弱

由于现在运行的电网中运用了很多的新技术，所以传统的继电保护装置在某种程度上，已经不能适应现在电网运行的需求，特别是其后备保护装置不能够电网的更新同步，所以在运行中经常会出现一些不该发生的问题。如当电网的运行方式改变或者是网架结构产生改变的时候，即使电网的运行状态是正常的继电保护装置也会把它当作事故指令处理，自动跳闸使电网断电，这时应该发挥作用的后备保护性能却不能发挥应有的功效，却会使断电事故更加恶化。

2 广域继电保护的实现方式

传统继电虽然存在着很多的弊端，但是到目前为止还没有比广域继电器更有效的设备可以对电网实行有效的保护，所以要在现有广域继电器的基础上进行研究，改变其设计上的缺点，对其采取进一步的有效措施，使这种继电设备能够适应现代电网的变化，实现对现代网的有效保护，实现广域继电器的自身的提升。学者们经过多年的研究发现了广域机电设备的性能得到有效提升的两类辅助途径：基于故障元件判别原理的广域继电保护也被称为FEI途径，基于在线自适应整定原理的广域继电保护简称为OAS途径。

2.1 OAS途径

科研人员经过长时间的研究在OAS途径方面取得了很大的突破，提高了继电保护装置的灵敏性、选择性，这套设备可以在工作运行状态下以事件触发为诱因对电网的运行方式进行分析，通过计算做出判断，对电网实行保护，避免保护适配的现象发生。但是OAS途径却没有从根本上解决传统设备上的缺陷，这也是使后备保护装置出现问题的一个极为关键的因素。

2.2 FEI途径

FEI途径的广域继电保护装置，对在现代化电网的保护作用主要体现在，即使在电网处于正在运行的状态时，也可以有效、准确的判断出发生问题的元件的故障点具体的位置，而且还可以通过广域多点测量获得的信息判定出故障的状态。之所以能够进行准确的位置判断与故障状态判定主要是因为进行这种装置的广域多点测量信息的收集比较灵敏，并且能够对大量的信息进行甄别，选出故障信息，根据相关的信息数据确定故障位置与状态，采用合适的方法处理故障。

3 故障元件的判别问题

3.1 故障电压分布基础上对故障元件的分析与判别

我们可以用单一元件为范例说明其中的原理，要对单一元件进行故障判别往往会牵涉到纵联方向、纵联距离、电流差动等许多方面，在利用电流的差动进行故障的判断的时候，需要注意的问题是要保证同步采样的精确性，因此对采样工作要严格要求，但是将其实际应用在广域继电保护上却存在一定的困难，而纵联距离与纵联方向在应对复杂的故障问题的时候，表现也不够完美，在其应用性方面还不够完善，存在一定的问题。而通过对建立在故障电压分布趋势分析基础上对故障元件的分析却能够解决以上不足。其工作原理是通过对线路一侧的电流故障分量的测量值以及电压的测量值通过一定的科学方法对另一侧的电压故障分量进行估算。通过此方法广域后备保护可以同时获得关于电流故障分量的双重数据，也就是两侧电压与电流的分量值与估算数据，根据这些数据可以有效地对故障元件进行判定，如果线路任意一端的电流故障分量值与估算值的数据基本一致，说明元件的故障属性为外部故障；如果至少有一侧的故障电压的估算值与分量测定值存在比较大的差异就可以判定为元件的故障属性为内部故障属性。

3.2 基于广域综合阻抗状态下的故障元件判别

如果把广域差动电流与普通的电流差动做一下比较，我们就可以发现由于受到线路分布电容指标因素的影响，广域差动电流保护的灵敏性表现的更加突出、显著。产生这种变化的主要原因是广域电流的运行模式与普通电流的运行模式有很大的区别。这种模式状态下它们牵涉的线路的数量也有很大的不同。这种数量上的差异又导致了电容电流以及分布性电容的巨大变化，把这种变化掌握在可控的范围之内，可以利用综合阻抗有效地克服这种不利因素，将其应用到广域继电保护系统，使这个系统的缺陷得到改善，有效的弥补了广域电流差动保护方面的不足。通过电流构造与区域多端电压的综合阻抗的原理对故障元件进行判断。

4 结束语

传统的继电保护装置由于自身的设计的缺陷在部分情况下不仅不能对电网实行有效的保护，甚至有可能扩大处于紧急状态下的电网风险，为了保证电网的安全运行，亟需对继电保护装置进行有效改进。经过科研人员多年的研究与实践，这一问题得到了有效地解决，广域继电保护装置的问世从根本上解决了传统继电器的缺点，为电网的稳定运行提供了有效地保护。

参考文献

[1]李振兴，尹项根，张哲，何志勤，冯灿成.基于多信息融合的广域继电保护新算法[J].电力系统自动化，2011，9：14-18.

[2]李振兴，尹项根，张哲，王育学，唐金锐.广域继电保护故障区域的自适应识别方法[J].电力系统自动化，2011，16：15-20.

作者单位

国网湖南省电力公司张家界供电分公司 湖南省张家界市 427000