- 相關(guān)推薦
廣域電力系統(tǒng)繼電保護(hù)自動(dòng)化
廣域電力系統(tǒng)繼電保護(hù)自動(dòng)化
摘要：提高電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的自動(dòng)化水平，能夠提高電網(wǎng)安全運(yùn)行的能力。
首先介紹了繼電保護(hù)的作用，然后描述了我國繼電保護(hù)的發(fā)展現(xiàn)狀，最后在此基礎(chǔ)上對綜合自動(dòng)化進(jìn)行了詳細(xì)介紹。
關(guān)鍵詞：
電力系統(tǒng);繼電保護(hù);自動(dòng)化;安全運(yùn)行
0引言
伴隨我國電網(wǎng)覆蓋率的不斷增大，電網(wǎng)系統(tǒng)也越來越復(fù)雜，這就使得原來的后備保護(hù)措施越來越滯后于電網(wǎng)的正常運(yùn)行、維護(hù)工作。
為了解決它們之間相互配合協(xié)調(diào)工作的問題，近年來興起的繼電保護(hù)系統(tǒng)成為解決以上問題的最好辦法，繼電保護(hù)系統(tǒng)具有高效、靈活應(yīng)變、安全等特點(diǎn)，可以適合電力系統(tǒng)的復(fù)雜性與運(yùn)營多樣性。
繼電保護(hù)系統(tǒng)是當(dāng)前解決電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的最為有效的手段，它本身所具有的可靠性與速動(dòng)性可以更好的保護(hù)電網(wǎng)正常運(yùn)行，將電網(wǎng)中偶發(fā)的故障隔離起來，從而防止事故的擴(kuò)大。
根據(jù)相關(guān)資料顯示，當(dāng)前電網(wǎng)中有75%的電力系統(tǒng)擾動(dòng)都是由后背保護(hù)的誤操作所引起的。
因此，必須提高電力系統(tǒng)繼電保護(hù)自動(dòng)化的水平，最大限度的減少由于繼電保護(hù)所引起的電路故障。
1電力系統(tǒng)廣域繼電保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系
一般來說，電力系統(tǒng)的廣域繼電保護(hù)系統(tǒng)是一種基于廣域電網(wǎng)和居于電網(wǎng)的，專門用來確保電網(wǎng)中的某一固定區(qū)域的正常安全運(yùn)行的電力保護(hù)系統(tǒng)。
它通常安裝在某個(gè)變電站中，通過搜集保護(hù)系統(tǒng)所在變電站及相鄰變電站內(nèi)智能電子設(shè)備的故障方向信息，從而準(zhǔn)確的判斷出發(fā)成故障的元件(廣域繼電保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖見圖1)。
在這個(gè)固定區(qū)域的某變電站中，廣域繼電保護(hù)系統(tǒng)利用變電站中的內(nèi)部局域網(wǎng)將發(fā)生故障元件的方向信息傳送給其決策系統(tǒng)，隨后通過決策系統(tǒng)確定發(fā)生故障元件所需要的故障方向信息。
在決策系統(tǒng)確定出哪個(gè)元件為故障元件之后，及時(shí)通過廣域網(wǎng)將斷電信號發(fā)送給這個(gè)區(qū)域的終端執(zhí)行器，使這個(gè)區(qū)域的隔離出這個(gè)故障元件，避免更大的故障出現(xiàn)。
根據(jù)廣域繼電保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可以看出，它是以變電站為核心的集中式體系結(jié)構(gòu)，整個(gè)系統(tǒng)對廣域保護(hù)決策系統(tǒng)有十分高的依賴性。
為了提升整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，防止系統(tǒng)由于某個(gè)決策系統(tǒng)出現(xiàn)問題而造成整個(gè)系統(tǒng)的癱瘓，以變電站為基礎(chǔ)級別劃分的廣域保護(hù)決策系統(tǒng)可采取“冗余方式”來提升廣域繼電系統(tǒng)的整體安全可靠性能。
另外，提升系統(tǒng)整體的安全可靠性能，還可以通過現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展與電力專用光纖數(shù)據(jù)網(wǎng)的廣泛鋪設(shè)來提高，這種方式不僅可以提升整體系統(tǒng)的安全性能，還能保證整個(gè)繼電保護(hù)系統(tǒng)的通信可靠性。
2廣域繼電保護(hù)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)
廣域繼電保護(hù)系統(tǒng)在實(shí)際生產(chǎn)生活當(dāng)中，主要用在電力電網(wǎng)的工程化應(yīng)用當(dāng)中。
廣域繼電保護(hù)系統(tǒng)主要考慮以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)統(tǒng)一和分布式電源靈活接入等問題。
廣域繼電保護(hù)系統(tǒng)還要具備應(yīng)對更為復(fù)雜且靈活的系統(tǒng)運(yùn)行方式的能力，以此來適應(yīng)智能電網(wǎng)的發(fā)展。
廣域繼電保護(hù)系統(tǒng)所應(yīng)用到的關(guān)鍵技術(shù)有以下3個(gè)方面：
2.1通信系統(tǒng)技術(shù)
通信系統(tǒng)技術(shù)是確保廣域繼電保護(hù)系統(tǒng)各項(xiàng)功能得以順利實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，同時(shí)也給廣域繼電保護(hù)系統(tǒng)劃出了明確的保護(hù)區(qū)域。
伴隨相量測量單元(PMU)和廣域測量系統(tǒng)(WAMS)等通信系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展和完善，并且結(jié)合IEC 61850數(shù)字化變電站為中心的局部配電網(wǎng)絡(luò)的大面積推廣，憑借整個(gè)局域網(wǎng)的信息為一個(gè)整體的同步數(shù)字體系(SDH)環(huán)網(wǎng)傳輸模式則成為信息傳輸?shù)陌l(fā)展趨勢。
有限系統(tǒng)擬采集的電網(wǎng)信息量可以適應(yīng)當(dāng)前相當(dāng)成熟的廣域電流差動(dòng)與基于縱聯(lián)比較原理等算法的要求，另外一方面，通過區(qū)域信息的集中，還可以極大改善算法的性能，這樣可以對基于冗余信息量故障決策的智能保護(hù)算法或者信息融合技術(shù)進(jìn)行深入的探討，從而更大程度的提升整個(gè)系統(tǒng)對一些有問題的數(shù)據(jù)信息抗干擾和容錯(cuò)能力，因此通信技術(shù)成為當(dāng)前廣域繼電保護(hù)系統(tǒng)研究中的在關(guān)鍵技術(shù)之一。
2.2廣域繼電保護(hù)故障識別原理與實(shí)現(xiàn)方法
廣域繼電保護(hù)系統(tǒng)將廣域電網(wǎng)分為許多子區(qū)域，并以此來實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)。
分區(qū)域的信息量相比廣域網(wǎng)的信息量來說已經(jīng)相當(dāng)小了，因此可以利用當(dāng)前相對成熟的多種廣域繼電保護(hù)故障識別算法。
由于傳統(tǒng)繼電設(shè)備的主保護(hù)功能自身具備響應(yīng)速度快、執(zhí)行功能明確等優(yōu)點(diǎn)，而且當(dāng)前電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)裝置在繼電保護(hù)中擔(dān)任著十分重要的作用。
在一般廣域繼電保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)，傳統(tǒng)主保護(hù)的測量、判斷、通信、控制等功能都能夠在各IED中得以實(shí)現(xiàn)，而RCDC主要基于廣域多信息融合技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的后備保護(hù)。
在通過有限區(qū)域的冗余信息執(zhí)行故障信息決策的智能保護(hù)算法以及信息融合技術(shù)研究的時(shí)候，RCDC可利用幾種不相同原理或算法的保護(hù)判據(jù)可以最大程度保證故障識別的安全性和穩(wěn)定性。
2.3多級處理單元的協(xié)助功能
雖然，在通常的電力系統(tǒng)中RCDC和SSPU一般都使用雙重化配置，但是認(rèn)識到廣域繼電保護(hù)保護(hù)的范圍比較的大，正常繼電保護(hù)下的電網(wǎng)一旦出現(xiàn)故障或者發(fā)生判斷失誤的時(shí)候都可能會(huì)給整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)帶來十分嚴(yán)重的后果。
因此，在廣域繼電保護(hù)系統(tǒng)中必須重點(diǎn)考慮這些問題，而要解決這些問題就必須充分發(fā)揮多級處理單元的協(xié)助功能。
3廣域繼電保護(hù)系統(tǒng)的應(yīng)用
目前，我國的輸電電網(wǎng)覆蓋面積已十分的龐大，保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，已經(jīng)成為電力部門重點(diǎn)研究的問題之一。
要保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，首先必須建立在電力系統(tǒng)的合理結(jié)構(gòu)布局上，這是系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)和運(yùn)行調(diào)度工作中必須重視的問題。
在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)保護(hù)的合理配置和正確整定，同時(shí)配合系統(tǒng)安全自動(dòng)裝置(例如：解列裝置、自動(dòng)減負(fù)荷、切水輪發(fā)電機(jī)組、快速壓汽輪發(fā)電機(jī)出力、自動(dòng)重合閘、電氣制動(dòng)等)，達(dá)到電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的目的。
電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本任務(wù)是：
(1)自動(dòng)、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，保證其他無故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行。
(2)反應(yīng)電氣元件的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的條件(如有無經(jīng)常值班人員)而動(dòng)作于信號，以便值班員及時(shí)處理，或由裝置自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，或?qū)⒛切├^續(xù)運(yùn)行就會(huì)引起損壞或發(fā)展成為事故的電氣設(shè)備予以切除。
此時(shí)一般不要求保護(hù)迅速動(dòng)作，而是根據(jù)對電力系統(tǒng)及其元件的危害程度規(guī)定一定的延時(shí)，以免暫短地運(yùn)行波動(dòng)造成不必要的動(dòng)作和干擾而引起的誤動(dòng)。
(3)繼電保護(hù)裝置還可以與電力系統(tǒng)中的其他自動(dòng)化裝置配合，在條件允許時(shí)，采取預(yù)定措施，縮短事故停電時(shí)間，盡快恢復(fù)供電，從而提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。
廣域繼電保護(hù)系統(tǒng)主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面：
(1)當(dāng)輸電電網(wǎng)發(fā)生足以損壞電力設(shè)備或者危害到輸電電網(wǎng)安全運(yùn)行的故障時(shí)，要確保被保護(hù)的設(shè)備迅速脫離這個(gè)區(qū)域的電網(wǎng);
(2)對輸電電網(wǎng)的非正常運(yùn)行以及一些輸電設(shè)備的非正常狀態(tài)能及時(shí)發(fā)出警報(bào)信號，以便電力系統(tǒng)執(zhí)行終端可以迅速的響應(yīng)，及時(shí)處理，使輸電電網(wǎng)在最短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)正常運(yùn)行;
(3)要實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的“自動(dòng)化”與“遠(yuǎn)動(dòng)化”，特別是某些大型工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化保護(hù)控制。
4總結(jié)
電力系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行，不僅關(guān)系到人們?nèi)罕娙粘５纳�、工作，同時(shí)還與國家的經(jīng)濟(jì)生活、工業(yè)生產(chǎn)、科研事業(yè)等密切相關(guān)。
因此，通過研究繼電保護(hù)系統(tǒng)來保障電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行是一項(xiàng)重要且十分有意義的工作，需要從事繼電保護(hù)方面的研究人員在現(xiàn)有繼電保護(hù)裝置和輸電電網(wǎng)的基礎(chǔ)上，找出最適合廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)的算法，開發(fā)出更穩(wěn)定、更靈敏的繼電保護(hù)系統(tǒng)。
參考文獻(xiàn)
[1]周玉蘭，王玉玲，趙曼勇.2004年全國電網(wǎng)繼電保護(hù)與安全自動(dòng)裝置運(yùn)行情況[J].電網(wǎng)技術(shù)，2005，29(16)：4244.
[2]WANG Y G，YIN X G，YOU D H，et al.Development of wide area current differential protection IED based on IEC 61850[J].Transmission and Distribution Conference and Exposition，2008.
[3]尹項(xiàng)根，汪�，張哲.適應(yīng)智能電網(wǎng)的有限廣域繼電保護(hù)分區(qū)與跳閘策略[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2010，(07).
[4]張保會(huì).加強(qiáng)繼電保護(hù)與緊急控制系統(tǒng)的研究提高互聯(lián)電網(wǎng)安全防御能力[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2004，(07).
[5]LI N Xiangning，KE Shuohao，LI Zhengtian，et al.A faultdiagnosis method of power systems based on i mproved objectivefunction and genetic algorithm―Tabu search[J].IEEE Transactions on Power Delivery，2010.
【廣域電力系統(tǒng)繼電保護(hù)自動(dòng)化】相關(guān)文章：
試析電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化10-26
電力系統(tǒng)對電氣自動(dòng)化的應(yīng)用論文10-08
電力系統(tǒng)電氣自動(dòng)化的進(jìn)展論文10-08
電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用及前景分析10-26
電力系統(tǒng)電氣自動(dòng)化技術(shù)探索論文10-09
電力系統(tǒng)電氣自動(dòng)化技術(shù)綜述論文10-09
電力系統(tǒng)電氣自動(dòng)化應(yīng)用研究論文10-08