广域保护智能化发展与智能继电器网络

国网四川省电力公司检修公司 郭定海 赵思宇

通过介绍一种基于暂态检测的集成广域保护方案来阐述集暂态、集成和广域保护为一体的智能保护单元所构成的继电器网络的优越性。接收和比较来自各变电站集成保护装置的信号以此判断故障的位置并做出跳闸决策发给相应的变电站来执行，从而实现电网的广域集成保护。

引言：随着信息时代的到来，通信技术高速发展，广域信息交互更加方便，广域测量系统的发展为电力系统继电保护工作提供了更为广阔的思路。基于暂态极性比较的集成保护方案能够保证母线和变电站相连线路的安全性，并且不需要复杂的保护装置。现有的方法还能够结合GPS定位技术对故障进行定位，比如多代理技术就是集成保护控制的方法之一（哈恒旭,张保会,吕志来.利用暂态电流的输电线路单端量保护新原理探讨[J].中国电机工程学报,2000,20(11):23-25;林湘宁,刘沛,杨春明,等.基于小波分析的超高压输电线路无通信全线速动保护方案[J].中国电机工程学报,2001,21(6):16-18）。

1 暂态、广域和集成保护的发展

近年来以微机处理技术为基础的继电保护方案得到了广泛研究，使得故障定位技术不断发展，并且将学者们的兴趣延伸至故障产生的暂态过程上。在已提出的诸多方法中，单端量全线速动保护，基于GPS的广域保护，具有集成保护的及广域保护特性的位置保护等都是研究的新方向。多种研究表明暂态保护大都具有广域和集成保护的性质（何正友,土晓茹,钱清泉.利用小波分析实现EH V电线路单端量暂态保护的研究[J].中国电机工程学报,2001,21(10):37-39），所以其具有暂态保护技术得到了极大的发展。结合GPS位置保护及单端量位置保护的保护方案可以很准确的定位故障点。而基于暂态极性比较的集成保护方案可以保证线路安全性，且不需要复杂的保护装置，只需要简单通信的广域保护。

2 智能保护的特点及研究现状

当前常用的继保装置基本都是基于保护元件的端口信息进行判断，再结合其他技术对故障点进行定位，然而不同的保护装置之间一般都是通过固定值进行约束的，为了确保保护的选择性，多段保护都要进行延时并且与整定值相互配合，现在的电力网络比较复杂，而输电线路长短和复杂程度对电力系统的保护配置具有较大影响，因此长线路的后备保护也更加复杂，通过时间和定值之间的配合也很难保证选择性（董杏丽,葛耀中,董新洲.基于小波变换的无通道全线速动行波保护[J].电力系统自动化,2001,25(10):13-15;土志华,尹项根,杨经超,等.基于故障高频暂态行波能量的输电线路快速保护[J].电网技术,2004,28(20):9-11;马静,土增平,徐岩,等.利用多分辨形态梯度实现单端暂态量保护新方案[J].华北电力大学学报,2005,12(5):9-12）。

电网无预兆的灾变会给电网结构以及运行带来诸多问题，保护的准确性很难确保，因此会造成保护拒绝动作，甚至是负荷发生转移。后备保护基于的是稳定的运行方式，确定的运行参数，当系统参数频繁变化，处于波动状况时，电网网架会随之发生改变，现有的保护配置就会不起作用，而该保护段的现有的后备保护缺乏应对网架频繁变化的适应能力，因此保护的整定值要进行动态整定以保护运行线路。

3 智能继电器网络

智能继电器网络基本原理如图1所示，集成保护的继电器利用光纤和分布在站内各处的传感器通过合并单元检测线路上的各种电气信号，该继电器网络除了采用集中式的网络结构，而且其中含有多种保护算法，包括工频量及暂态量。

图1 典型的电力系统和智能保护继电器网络

保护模块分为四个部分，包括单端量位置保护，边界保护，极性比较保护以及基于GPS同步的位置保护。这四个模块又包括基于本地信息直接跳闸的单端量位置保护及边界保护。基于远端信息比较的极性比较保护及基于GPS同步的位置保护。

故障处理模块由故障启动和选线元件构成。不同的保护模块需要的信号不同，需要分别提取故障产生的高频及故障分量信号。单端量位置保护指的是当输电线上发生故障时，夹杂多种频率的电压和电流信号当遇到断电时会有部分反射回原来的故障点。边界保护模块其实也属于单端量的保护，当传输的多频段电流信号遇到系统的不连续处，部分信号会继续向下一条线路传输，另一部分信号会被反射回来。

4 结语

本文对继电保护发展现状和研究过程进行了介绍，并通过一个实例-基于暂态测量的集成广域继电保护方案展望了继电保护新的发展方向。由此看来集成保护继电器的研制应以工频测量为主。随着微机技术的日益成熟，智能继电器将会在继电保护领域具有广阔前景。