廣域保護系統功能與可行結構分析

劉婷

摘 要：廣域保護系統主要是針對電力系統廣域信息進行收集和分析，同時對系統的狀態進行評估，從而能夠有效地保護多種系統不會受到擾動。本文針對廣域保護系統功能以及可行結構進行了分析和介紹，希望能夠對廣義保護系統的進一步推廣起到有效的促進作用。

關鍵詞：廣域保護系統；功能；可行結構

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A

現在電力市場需求的越來越快，再加上電力市場改革的深化以及輸電網絡擴建不斷增加的困難，導致電力系統已經逐漸的達到運行極限，因此電力系統出現故障和擾動的可能性也變得越來越大。現在電網運營方必須要充分的考慮如何使電力系統的穩定運行得到保證，并且針對系統范圍的大擾動進行有效的平息。在這種背景下，廣域保護技術開始逐漸的得到了應用。

1廣域保護系統的主要功能

廣域保護就是保護廣域擾動，立足于現象層面，可以將廣域擾動劃分為以下幾種：電力系統連鎖故障、過負荷、電壓失穩、功角失穩等。立足于本質原因來看，導致這種現象發生的主要原因是保護控制設備故障、局部或者整體出現需求大于供給的有功功率、被破壞的無功功率平衡、被破壞的有功功率平衡以及由于其他因素造成的不恰當動作等。在針對這些擾動進行處理的時候采取的措施就是特殊保護措施，傳統的特殊保護措施通常只會在嚴重擾動的情況下發生反應，然后利用各種嚴格的措施恢復系統的穩定性，但是卻具有非常大的代價。廣域保護則可以以及時和豐富的廣域信息為根據實時的判斷系統的狀態，并且可以以系統的需要為根據，采用多功能的系統保護針對系統擾動進行保護。廣域保護能夠將較小的系統擾動檢測出來，同時還可以以具體情況為根據將實時控制策略形成，并且還可以保證多種控制措施動作之間的協調性，所以在對電力系統的完整性和穩定性進行維持的時候具有非常好的效果。

2廣域保護系統的結構分析

2.1分散式廣域保護系統結構

在電力系統各處的保護終端當中針對數據的分析和決策過程進行執行的廣域保護系統就是所謂的分散式廣域保護系統。在不同的變電站當中針對系統保護終端進行放置，然后通過對環形通信網絡的利用連接各個系統保護終端，每個系統保護終端可以通過網絡針對其他系統保護終端數據庫的數據進行獲取，因此其信息資源變得十分豐富。通過對相對簡單的判據和算法的應用，分散式廣域保護系統能夠實現靈敏的、可靠的以及多功能的系統保護，比如變壓器抽頭調節閉鎖、自動汽輪機投入、自動負荷控制以及廣域電壓穩定控制等。

因為無法排除通信系統失效的可能性，所以通信系統與各個系統終端之間應該具有相對獨立的特點，這樣系統終端才能夠對通信系統的故障進行檢測，就算部分或者全部的通信系統已經失效，保護終端仍然可以通過對本地準則以及本機數據的利用采取有效的保護措施。在分散式的廣域保護系統當中，就算是其中的一個保護終端無法發揮作用，而鄰近的系統保護終端則會作為失效保護終端的后備發生作用。這樣分散式廣域保護系統結構就能夠有效的將很多問題解決掉，但是系統保護終端只能獲取比較有效的信息，而且具有有限的決策能力以及分析能力，所以無法實現最佳的全局控制。

2.2集中式廣域保護系統結構

集中式廣域保護系統結構可以采集整個電力系統當中的數據，并且在控制中心針對這些數據進行集中分析，同時發出控制決策，然后向系統保護終端發送控制命令，從而進行有效的控制。因為集中式廣域保護系統是立足于整個系統進行分析和決策，所以可以保證最佳全局控制的實現，并且能夠將廣域保護的優勢充分的體現出來。相對于分散式廣域保護系統而言，集中式廣域保護系統具有較大的優勢，因此未來廣域保護系統發展的主要方向就是集中式廣域保護系統。

立足于結構層面，我們可以發現，有以下幾個子系統包含在集中式廣域保護系統當中；

①數據采集系統：其中主要包括繼電器信號、發電機投切狀態、開關位置、頻率、相位、電壓幅值以及電流幅值等。

②在線數據決策和分析系統等：在將大量的數據收集到之后，廣域保護系統只有在經過相應的處理之后，才可以將包括系統的潮流分布包括在內的需要的系統參數得出來。將不正常的數據從大量的數據當中過濾掉，同時還要將電力系統的狀態正確的估計出來，最終針對是否處于不安全狀態的系統進行判定，這是進行數據分析的主要難點。隨后就需要立足于電力系統不安全狀態的誘導因素或者安全狀態，將廣域擾動的種類快速的識別出來。

③執行系統：控制措施的實施者就是執行系統，執行系統可以將從控制中心發出來的命令接收到，并且有效的執行相應的控制措施。

④通信系統：通信系統的主要作用就是上傳和控制采集數據的命令，或者下傳系統保護終端整定值。在集中式廣域保護系統當中通信系統具有十分重要的作用，其實時性和可靠性關系到整個廣域保護系統功能的實現與否。

2.3三層式廣域保護系統結構

可以采用分層的方式針對集中式廣域保護系統進行處理，使之變成三層結構，這就是所謂的三層式廣域保護系統。三層式廣域保護系統當中的本地保護中心共同配合起來能夠保證系統保護方案的實現，其上層的系統保護中心能夠有效地協調各本地保護中心，從而保證系統安全防御的實現。三層式廣域保護系統能夠分散在各個本地中心當中從而針對大量的原始數據進行處理，并且在各個有限區域之內限制大量原始數據的傳輸。三層式廣域保護系統當中的本地保護中心還可以對數據集中器當中的數據進行直接的訪問，這樣就能夠將整個系統的動態行為很好的掌握住。

結語

作為一門新興的技術，廣域保護系統同時還是計算機、通信技術發展以及電力系統控制復雜化的必然產物。作為一種有效的控制手段，廣義保護系統能夠將強有力地保障提供給電力系統，使電力系統能夠在日益復雜的情況下還能夠保證穩定、安全以及經濟的運行。在本文當中針對廣域保護系統的功能和結構進行了介紹，并且突出了其自身的優點。由于具備強大的功能，集中式廣域保護系統未來必然會得到更加廣泛的應用。

參考文獻

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