廣域繼電保護及其故障元件判別問題的探討

陳明

摘 要：我國的電網在運行的過程中，會對廣域繼電保護和相應的故障元件的判別進行了詳細的分析，一定要對傳統的機電保護裝置存在的弊端進行分析，對于故障元件的判別進行詳細的闡述，為我國電網的穩定運行提供了科學的理論基礎。

關鍵詞：廣域繼電保護；故障元件；判別問題

在我們的生活中有時會出現停電的現象，出現這一現象的主要原因是由于電網在運行的過程中，相關的繼電保護設備存在著一定的問題，例如誤動作。而且傳統的繼電保護裝置也十分的復雜，必須要利用離線的方法對于保護值進行確定。繼電保護裝置必須要滿足選擇性和敏感性的特點，這樣在電網發生故障的情況下，才能夠及時的保護線路。因此一定要重視繼電保護以及故障元件的判別問題，使電網能夠安全的運行。

1 傳統繼電保護裝置存在的弊端

1.1 誤動作風險

繼電保護裝置如果存在著錯誤，那么電網就無法正常的運行，如果嚴重的情況下，會出現重大的安全事故。繼電保護裝置在運行的過程中，如果使用的是傳統的繼電保護裝置，就會存在著一定的弊端，而且這一弊端主主要是體現在運行的過程中。如果電網的結構出現了突發性的改變，在這樣的情況下，負荷電流就會出現轉移，這時繼電保護裝置就會跳閘。從運行的原理上分析，繼電保護裝置主要的作用保護電網的運行，設備自身也就儲存了一定的信息，如果電網出現了違背信息，那么繼電保護裝置的跳閘保護功能就會自動的開啟。但是電網在處于正常的運行狀態下的時候，是不會出現任何的的故障的。如果想要對運行的情況進行正確的判斷，，就必須要對運行系統和波阿虎區域的信息進行充分的獲取，對于這些信息進行分析，就可以減少誤判的風險。

1.2 后備保護性能較弱

我國電網在運行的過程中應用了較多新技術，在這樣的情況下，傳統的繼電保護裝置也就無法滿足電網的運行需要，尤其是后備保護裝置是無法與電網進行同步的更新的，這樣就會出現一些原本不應該發生的問題。如果電網的網架結構和運行的方式出現了變化，那么即便電網是在正常的運行狀態下，繼電保護裝置也在原本指令的引導下也會將其當做是事故指令，這樣就會繼電保護裝置就會出現跳線的現象，局部的電網甚至會斷電，這時后備保護的性能卻無法得到有效的發揮，威脅系統的安全，斷電事故的區域甚至會不斷的增加。

2 廣域繼電保護的實現方式

傳統的繼電保護有著很多的弊端，但是目前并沒有科學的設備對電網的運行進行保護，因此必須要在廣域繼電保護的基礎上對繼電保護裝置進行研究，將裝置上的缺點進行改進，還要對一些性能進行提升，這樣就可以使機電保護裝置滿足新技術下電網運行的需要，對于電網的運行過程進行有效的保護，對于廣域繼電器自身的性能進行提升。經過了眾多研究人員的研究，認為廣域繼電保護裝置的性能要想得到提升，可以通過兩種有效的途徑來實現，一種是基于在線自適應的整定原理的一種廣域繼電保護，又被叫做OAS，另外一種是基于故障元件判別原理的一種廣域機電保護，又被叫做FEI，以下對這兩種方式進行詳細的分析：

2.1 FEI途徑

FEI途徑對于現代化電網運行起到的保護作用主要體現以下方面：電網在運行的過程中，一定要有效而又準確的對于其中存在著問題的元件進行有效的判斷，還可以利用廣域中的多點測量進行信息的獲取，這樣就可以在電網正常運行的狀態下，對于故障進行判定。這種途徑能夠準確的對故障狀態判定和位置進行判斷的原因就是由于這種裝置自身具備的廣域多點測量方式，對于信息的獲取是極為敏感的，即便是大量的信息也可以進行有效的甄別，對于故障信息進行準確的判斷并且選擇合適的方法進行相應的處理。

2.2 OAS途徑

科研人員在經過了長期的研究之后，OAS途徑在繼電保護上已經取得較大的突破，繼電保護裝置的選擇性和敏感性在一定程度上得到了提升，這種裝置主要是對事件觸發作為誘因對電網的運行進行基本的分析，通過計算進行準確的判斷，這樣對電網實行保護，也可以避免出現保護適配的現象，但是OAS途徑還沒有充分的解決傳統設備中存在的缺陷，使得后備保護裝置的作用無法得到發揮。

3 故障元件的判別

3.1 在故障電壓分布的基礎上判別故障元件

在故障電壓分布的基礎上對故障元件進行判別需要利用單一元件為例將其中的原理進行說明。單一元件在故障判別的過程中會涉及到縱聯距離、方向和電流的動差等，在利用電流的動差進行故障的判斷的時候，必須要保證同步采樣的科學性和準確性，采樣工作必須要嚴格的進行，但是在實際的保護中卻存在著很多的難題，而且縱聯方向和距離在面對這些故障的過程中，也無法完美的解決，也就是說應用性較差。這樣就可以利用故障電壓的分布來解決上述問題。主要的工作原理就是要對整個線路一側存在的電壓測量值和電流故障分量的測量值利用科學合理的方式對另一側的測量值進行估算。通過此方法廣域后備保護裝置可以同時獲得關于電流故障分量的雙重數據，根據這些數據可以有效地對故障元件進行判定，如果線路任意一端的電流故障分量值與估算值的數據基本一致，說明元件的故障屬性為外部故障；如果至少有一側的故障電壓的估算值與分量測定值存在比較大的差異就可以判定為元件的故障屬性為內部故障屬性。

3.2 基于廣域綜合阻抗狀態下的故障元件判別

如果把廣域差動電流與普通的電流差動做一下比較，我們就可以發現由于受到線路分布電容指標因素的影響，廣域差動電流保護的靈敏性表現的更加突出、顯著。產生這種變化的主要原因是廣域電流的運行模式與普通電流的運行模式有很大的區別。這種數量上的差異又導致了電容電流以及分布性電容的巨大變化，把這種變化掌握在可控的范圍之內，可以利用綜合阻抗有效地克服這種不利因素，將其應用到廣域繼電保護系統，使這個系統的缺陷得到改善，有效的彌補了廣域電流差動保護方面的不足。

3.3 基于概率識別的信息融合技術分析

為了有效的控制傳統意義上的廣域繼電保護計算量過高現象，并充分的掌控保護判斷過程中存在的偏差問題，需要將概率識別作為基礎，實現信息融合技術的實現。站在較為簡單的角度看，將概率識別作為基礎性工作，假定在同一時刻內，信息融合技術在整個廣域范圍內出現類型不同的故障發生概率非常低，僅對這一有限廣域區域內的個別原件做出相應的故障識別以及編碼處理，直接導致后期計算過程中所具備的搜索范圍受到了一定的控制。更加關鍵的是：有效的引入進行故障識別概率的計算方式，從而對故障識別的有效性作出保障。

4 結論

傳統的繼電保護裝置由于自身的設計的缺陷在部分情況下不僅不能對電網實行有效的保護，甚至有可能擴大處于緊急狀態下的電網風險，為了保證電網的安全運行，亟需對繼電保護裝置進行有效改進。

參考文獻

[1]李振興，尹項根，張哲，何志勤，馮燦成.基于多信息融合的廣域繼電保護新算法[J].電力系統自動化，2011，9：14-18.

[2]李振興，尹項根，張哲，王育學，唐金銳.廣域繼電保護故障區域的自適應識別方法[J].電力系統自動化，2011，16：15-20.