广域后备保护原理与通信技术研究

孙陶钧

摘要：互联大电网的发展使目前的电网结构变得更加复杂，传统的后备保护是对单端信息进行故障检测判断，如果出现异常运行状况或非预期故障时，传统的后备保护很可能出现保护误动、保护拒动或者是连锁动作，进而造成大面积停电，这就要求从根本上改善传统后备保护的不足之处。随着电力市场的推进和电力系统的发展，电网的稳定问题日趋明显。继电保护是电网安全保障系统中的第一道防线，近年来，广域后备保护改善了继电保护的性能，使电网更加稳定。本文对广域后备保护原理和通信技术进行了具体的研究。

关键词：广域后备保护原理 通信技术 电网

中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）07-0099-01

1 广域后备保护的现状

1.1 广域后备保护系统的结构

要实现广域后备保护首先要对广域后备保护系统的结构进行确定。不同的WAPS结构会对广域后备保护通信网络、广域后备保护算法等方面的设计产生不同的影响。目前，适宜的WAPS结构主要有三种：区域主站集中式WAPS结构、分布式WAPS结构以及变电站式WAPS结构[1]。

1.2 广域后备保护的算法

目前，广域后备保护的算法大致可以分为三类：基于逻辑状态信息的广域后备保护、基于单端电气量信息的广域后备保护以及基于电压、多断电流等电气量信息的广域后备保护。

1.3 广域后备保护系统的可靠性

与传统的后备保护相比，广域后备保护在作用域、信息域、保护原理以及实现方式等方面都产生了很大的变化；广域后备保护设计到保护装置、智能变电站内合并单元等多种智能电子设备，因此，要考虑传统保护可靠性模型是否能直接应用到广域后备保护中；多元件备用系统和广域通信网络的可靠性也要慎重考虑。

1.4 广域通信网络技术研究

广域后备保护系统需要通过电力通信网来实现各个变电站之间的信息通信。因此，在应用广域后备保护系统时，首先要解决广域保护通信系统的设计问题。

根据网络用途的不同大致可以将电力通信网分成四类：传输网络、支撑网络、业务网络以及数据网络[2]。

1.4.1 传输网络

传输网络可以分为无线通信传输网和有线通信传输网。在传输网中，通信的核心网络是SDH光传输网。它是以波分复用DWDM为SDH的技术补充，以无线通信和电力线载波为备用和应急通道。目前，我国已经在各个厂站基本建成SDH体制的光传输网，这种光传输网以环形结构为主。

1.4.2 支撑网络

支撑网络包括同步网以及网管系统。同步网的基础是综合定时供给设备；而网管系统则是电力通信网中的关键支撑系统，它能够为电力通信网提供管理、运行以及维护手段。

1.4.3 业务网络

业务网包括会议电视、调度交换网、行政交换网等。

1.4.4 数据网络

可以将数据网络分为电力综合业务数据网和电力调度数据网两种。电力综合业务数据网是在IP+SDH的基础上建立而成的。电力综合业务数据网能够提供更为安全稳定、带宽大、可靠性高、实时性好的多种业务数据网络平台。电力综合业务数据网的总体速率单位是155Mbit/s；电力调度数据网同样是在IP+SDH为基础建立而成，电力调度数据网通过MPLS VPN将调度数据网分成VPN1以及VPN2。VPN1和VPN2分别完成纵向安全区I和安全区II的数据传输、交换工作。

1.4.5 广域通信网络技术研究总结

继电保护的范畴中包括广域后备保护。对于电力行业的要求而言，直接在SDH光传输网上加载远方线路继电保护的传输方式更加合适。电力通信网的业务要依靠不同的通信子网来完成，而通信子网又依赖于电力传输网，因此可以说，电力通信网是一个能够将多种业务子网综合起来的复杂网络结构。广域保护通讯系统设计中目前亟待解决的关键问题是，在不影响运行、实现资源节约以及广域机电保护功能有效性的基础上，纳入以SDH光传输网为基础的电力通信网[3]。

2 广域后备保护原理与通信技术研究

2.1 基于证据理论

逻辑量信息和幅值信息是构建具有低同步采样要求的广域后备保护算法的可用信息。基于证据理论融合的广域后备保护基本原理主要体现在子站故障检测部分、主站接收部分以及相关子站与主站之间的发送接收过程。子站故障检测部分首先要进行采样预值来提高采样测量的可靠性，然后对LTU向主站RDU发送信息周期和线路的启动元件动作状态进行判断，如果启动元件动作，则要根据故障后支路电流的分布确定故障线路与本站之间的最近支路，并将故障线路的相关数值信息传至主站[4]。

2.2 基于IEC 61850

在IEC 61850的基础上对广域后备保护系统进行建模，可以发现如下特点：第一，基于IEC 61850的广域后备保护建模方法具有广泛的适应性；第二，信息服务模型具有极强的传输可靠性；第三，信息服务模型的通信量小。

2.3 基于HLA

HLA可以在不同的仿真系统之间提供相对独立的支撑服务，实现多个仿真软件之间的相互操作。一个基于HLA的广域后备保护仿真系统可以由一个或者多个联邦与若干成员构成。

3 结语

广域后备保护信息交互的支撑平台是广域通信系统，良好的广域通信系统可以使广域后备保护在电网发生故障时快速正确地切除故障。通过对广域后备保护系统结构和广域网络通信技术的研究，对广域后备保护的可靠性进行了分析和判断。

参考文献

[1]刘益青.智能变电站站域后备保护原理及实现技术研究[D].山东大学，2012.

[2]陈国炎.广域后备保护原理与通信技术研究[D].华中科技大学，2012.

[3]张超.广域保护的故障元件识别算法与相关通信技术研究[D].广西大学，2014.

[4]杨昌洪.输电线路广域后备保护研究[D].西南交通大学，2008.