基于纵联比较原理的广域继电保护算法研究曾兵元

基于纵联比较原理的广域继电保护算法研究曾兵元

曾兵元

[（江苏金智科技股份有限公司江苏省南京市211100）

[摘要:广域继电保护的算法有很多种，目前我国继电保护中广泛采用多重化主保护联合后备保护配置方式.而本文所提出的算法主要是建立在纵联比较原理基础上的,通过分析对继电保护故障的确定和算法,分析了继电保护系统在广域的运行状况和保护策略,该算法可以速判断电网故障发生的位置,通过继电保护系统对保护范围中所产生的IED故障方向信息的收集以及将关联系数和动作系数结合起来所进行简单的运算，使电网发生故障的位置被快速确定下来。

[关键词:纵联比较原理；广域；继电保护算法

[1.广域继电保护的现状

[广域继电保护有分布式和集中决策式两种结构,集中决策结构主要靠决策主机进行运作，且对通信系统的依赖性较大，因此,决策结构中不采用决策主机，采用分布式决策结构,通过在断路器处设IED，使IED在执行故障定位判断的同时对安装点进行信息采集、运算、传输。但是分布式决策结构中的广域继电保护的算法存在着一些问题,比如,通过广域继电保护的保护范围的确定来避免盲目获取测点信息，增加通讯压力。因而当信息交换范围被划定后IED能够和其相关范围的IED进行信息交换，避免盲目的交换;交换信息内容及故障判断等信息的利用中存在的问题.

[2.广域继电保护的范围

[广域继电保护分为两个部分,一是快速主保护区域,二是后备保护区域.快速主保护区域是最小保护区域,与常规继电保护中的线路主保护和母线主保护相同,包括背侧母线和IED所在线路,其继电保护只要跳开一个断路器,而且通过一个IED就能完成.后备保护是也称为最大保护区域,在通常情况下,IED及其相邻线路提供后备保护作用,可以通过设定确定最大保护区域范围.如下图所示,图1表明了广域继电保护的过程.数字对应IED和断路编号,L为线路,B为母线.如图IED最小保护范围是L2,B2最大保护范围是L1、L3、L4、L5及母线B3,当故障发生时，只能在之一范围内交换信息。

[3.基于纵联比较原理的故障定位算法

[在纵联比较算法中可利用的信息可以是多种，比如故障距离信息、故障方向信息、故障电气量的相位信息或者所有信息的综合，采用比较故障方向信息的算法的原因是与其他信息相比，故障方向信息易于判断，指示明确，传送信息量少，便于利用。

[3.1故障位置的判定

[实现继电保护功能的关键在于对故障发生的位置做出快速的判断，故障定位的重要方法之一是广域纵联比较原理，被保护系统的电流互感器以及断路器同时会安装IED，IED能够对故障发生的方向进行测量。第一，为了使各IED之间的信息交换能够有目的地进行，必须定好各IED的保护区；第二，针对每个IED。需要把最大保护区域所涉及的设备列出来，比如，变压器、母线以及线路等，并把这些内容整理成对应关系；第三，对于IED内部研究，可以参照对应表中的内容进行比较和计算，找出故障发生的具体位置，当待电网发生故障时，产生故障的具体位置就会被周围的IED准确判断出来，然后依照预先设定的逻辑进行相应的操作；第四，纵联比较算法可以利用多种信息，比如，可以把网络发生故障的方向信息、故障距离信息和其他方面的信息综合起来，因为故障方向具有明确的指标，无需传送大量信息，而且利用起来比较方便，所以分析这方面的相关算法。

[3.2动力系数的计算方法

[为了使故障方向元件的输出更具可靠性，对于故障方向算法的判断，可以对每个IED都采用不同的原理来完成，故障定位算法涉及到两个动力系数，AF象征IED中故障方向元件的动作情况，取值情况为

[关联系数RF，AF是其他IED相对研究IED的关联程度值，它象征了不同位置IED的输出结果对故障判断的影响程度，取值为

[故障发生后，判断故障如果位于最小保护区域内，IED立即发出跳闸信息跳开所控制的断路器，同时监视断路器是否失灵，当发生断路器失灵时，向相邻IED发出触发信号，跳开相邻所有断路器，如果故障不在最小保护区域内但位于最大保护区域内，IED不会立即发出跳闸命令，而是通过监视故障是否靠切除、相邻断路器是否跳开本IED控制的断路器，以提供后备保护功能，由此可见，本文提出的广域继电保护算法不仅能够快速完成主保护功能，还能快速完成后备保护功能，后备保护功能的实现不用依靠整定值和动作延时方面的配合，只需要见识其他保护IED以及断路器的动作情况即可完成，因此，这样的后备保护动作延时小、配合简单并且能使故障切除范围最小。

[5.结语

[本文提出的基于广域纵联比较原理的故障定位算法通过比较各IED的故障方向信息，仅简单的运算就能确定故障发生位置，这种算法比较简单可靠，需要的信息量比较少，而且便于实现。IED之间的信息交换是有目的地进行的，交换范围仅限于事先规定好的保护区域之内。我国的广域继电保护还存在着许多问题，为了改善现阶段继电保护中的不足，在追求更高性能的继电保护方法的同时对新的继电保护概念进行研究。在继电保护中不同位置的IED能够通过互感器获得信息同时也能获得其他IED的信息，在实现主保护的同时提供后备保护的功能。

[参考文献:

[[1]分区域广域继电保护的系统结构与故障识别.李振兴,尹项根,张哲,邓星,王育学.中国电机工程学报.2011(28

[[2]基于网格平台的广域保护系统初探[A].魏颖莉,赵春雷.2010电力行业信息化年会论文集[C].2010

[3]广域保护多Agent系统动态协作机制[A].李振兴,尹项根,张哲,邓星,刘颖肜.中国智能电网学术研讨会论文集[C].2011