区域电网继电保护的系统结构与故障识别

区域电网继电保护的系统结构与故障识别

王宇亮

（国网河南省电力公司洛阳供电公司河南洛阳471000）

摘要：区域的继电保护是广域继电保护的一大发展，其在广域继电保护的原有特征基础上采用类似马蜂窝的结构进行分区，实现了区域的继电保护。这一继电保护在系统结构、故障识别功能方面都有了极大的改进。

关键词：区域电网；继电保护；系统结构；故障识别

前言

各分区的继电保护不仅能对故障进行独立的分析和决策，而且还能够和各分区协调实现整个系统层面的相互制衡，系统通过各分区的信息分析识别故障部件。区域的继电保护极大地提高了广域继电保护的速度和效率，具有其独有的优势特征。

1区域电网继电保护的系统结构

1.1区域决策中心的选择

首先，分布集中混合系统要在分区域中选择一个信息中心作为决策中心，在选择决策中心的过程中不仅要对输电系统节点之间的连接关系进行考虑，同时还要注意节点通信系统之间的连接关系。通常情况下首先需要对通信条件、地质环境等因素进行考虑，并指定变电站作为决策中心。其次，以电网拓扑结合为基础，选择相邻节点比较多、路径关联度密集的变电站作为决策中心。

1.2当前存在的问题

包括以下几点：（1）主保护控制范围较小，尽管反应速度较快，但是其无法进行良好的预测。（2）保护范围较小，无法针对全部系统进行有效的维护[1]。（3）相对来说系统适应能力不足，安装过程中容易出现因安装不当造成电网的非正常故障的情况出现。（4）以及对于后期系统保护的缺失，切除系统故障单元，保证系统稳定，但对于切除单元后无法持久进行工作，容易导致出现其他元件出现问题。

1.3分区域保护范围

通常情况下需要将区域继电保护系统作为保护对象的后备保护，从功能上来看可以实现后备保护、远后备保护的相关功能，从工程上来看，可以实现从本区域到后备保护的相关功能，广域继电保护系统通常会以保护对象远后备保护需求的满足为原则，将决策中心作为起始点，在保护范围上还没有达到下一线路末端，这为新建变电站接入增大的范围。

2区域电网继电保护的功能优势

分布集中式继电保护集合了分布式和集中式两种继电保护的功能优势于一体，能够更好地实现广域电网的稳定控制和安全保护。其各部分的功能优势我们可以从以下几个方面进行分析和研究：

2.1区域集中决策功能

集中式的继电保护需要将整个网络的信息加以收集、分析然后决定这个故障部分应采取什么样的措施，这使系统的信息传输量大、效率低。而分布集中式继电保护集合了两者的优点，在各个区域能够针对部分采取高效的解决故障的措施，同时能够通过区域集中决策功能实现整个区域的信息互联，对整体层面的问题进行集中决策管理。采用分区域分布集中式的继电管理，有效地解决了其他两种方式所面临的问题，实现了近程的准确高效的控制和远程的互联整体控制。使部分和整体的问题都能够得到高效精确的解决，使得今后范围更广、系统结构更加复杂的问题能够得到很好的解决。

2.2智能电子设备

分区域继电保护所采用的智能电子保护设备主要的功能是对本区域的电流互感器、电压互感器以及短路器的运行状态和操作进行信息的采集、功能的分析、故障的检测和安全的控制[2]。在分布集中式结构中，这种智能设备不仅能实现本区域的检测和保护，同时能够在互联网络中的其他区域实现整体的保护。这一功能是对分布式和集中式两种结构功能优势的结合。

3分区域广域继电保护系统的故障识别

分区域广域继电保护系统要想实现快速继电保护，就要快速对故障区段展开判断。下面主要利用故障方向信息比较方法识别广域继电保护系统故障：

3.1构建系统的关键技术

通信系统是保障区域继电保护性能的基础，约束着保护与控制的范围。随着区域测量系统和光纤通信技术的发展，结合基于IEC61850的数字化变电站的逐步普及，以全站信息为整体的面向通用对象的变电站事件（genericobjectorientedsubstationevents，GOOSE）

传输模式成为区域继电保护信息传输的发展趋势；基于同步数字体系（synchronousdigitalhierarchy，SDH）光纤环网的迅速发展为广域继电保护通信网络的形成奠定了基础，对于没有铺设光纤通道的线路采用现有纵联保护通信通道构建广域信息通信网络。

3.2识别方法的设计思想

将IED分别安装在被保护系统断路器或者电流互感器的相应位置，并对各IED保护区域进行确定，这样在故障发生以后，IED就可以实现信息交换，这时应该将IED最大保护范围中被保护设备和IED之间的关系列出来，形成二者的对应关系表，然后比较IED回传故障方向信息和对应关系，并展开计算，最终对故障区段进行确定。

3.3对于系统中出现的故障进行识别及解决的方案。

尽管通过划分区域的方式，同时实行区域继电保护的方法对电网进行整体保护，但过程中还是会出现相应的问题，而如何解决这些问题是至关重要的[3]。相比传统的保护方式，考虑到传统主保护方法，其本身具有较好的优点，同时动作反应较快，选择性较为明确，同时承担较为重要的责任，因此在本文中主要的保护方式即为常规保护方式，同时通过广域多信息的融合技术实现后备保障制度，采用多种不同的原理对系统进行有效的保护，结合相应的智能算法，进行保护。

3.4多级处理单元的协助功能

尽管RCDC、SSPU均采用双重化配置，但考虑到区域继电保护保护范围较大，一旦失效或决策错误均会给电网带来严重影响。为应对上述问题，本系统从以下几个方面实现：①对RCDC、SSPU进行双重化配置并建立主从协调机制，主机进行信息处理和决策，从机监视和检验，并及时通知主机检验结果，主机有回应则由主机进行容错处理，主机没有回应，从机自动切换为主机；②SSPU与RCDC失去联系时，SSPU与相邻变电站SSPU建立通信，由相邻变电站SSPU和该变电站SSPU相互协助完成变电站及其相连线路的后备保护；③SSPU与主网通信被切断时，直接由SSPU利用本变电站的信息承担后备保护功能；④SSPU出现故障时，由该站各IED实现常规后备保护，达到目前常规继电保护配置状态。

3.5综合识别集与继电保护设备状态自检

（1）集中决策中心在整个层面上控制系统的运行，收集各区域中心传输过来的信息，通过分析收集的信息在整体层面上观测系统的故障从而制定整体决策。综合识别主要是确保各区域的远程保护能够得到高效的运行，确保整个系统的安全稳定。（2）自评继电保护器在进行电网系统运行状况的检测控制时，还要通过自我运行状态的控制检测来评估系统自身的效率和功能，以确保其功能的发挥。

总结

现在，针对后备保护情况下出现的一系列问题，本文主要提供广域信息继电保护系统，通过对全网稳定性、适应性的结合，将电网的安全进行全面的保护，从而继续研究分析广域继电保护系统的结构以及算法。分区域继电保护是广域电网保护系统的一大突破，在其控制保护下，相信更广更复杂的电网系统能够很好地运行，未来的电网将会是输送更快、功率更高的系统，从而不断的提高电网的运行效率，促进区域电网更为长远的发展，同时也促进社会经济的长远发展。

参考文献：

[1]徐遐龄，李勇，徐友平，奚江惠.区域互联大电网运行控制技术研究[J].电力科学与技术学报.2016（04）

[2]任娄春，梁喆，赵阳，丁冠聪.基于广域继电保护的矿井选择性剩余电流保护[J].电器与能效管理技术.2016（19）

[3]姜孟宇.区域广域继电保护的系统结构与故障识别[J].黑龙江科技信息.2016（04）