廣域保護在區域電網的實際應用研究

李磊

【摘 要】廣域保護是從整體或區域電網的角度加強繼電保護和自動控制。廣域保護為解決復雜電網的保護配置問題提供了一種解決思路。文章從興賓網區的電網特點出發，通過研究廣域保護的配置方案和系統功能，提高了電網運行的可靠性。

【關鍵詞】區域電網;廣域保護;穩控

【中圖分類號】TM761 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2019）11-0125-02

1 概述

進入21世紀，我國電網規模不斷擴大，發生擾動和故障的影響越來越大。大電網的運行模式對電力系統的保護與控制提出了更高的要求。

傳統的廠站端的監視、控制、保護、故障錄波、穩定控制等裝置，受早期技術水平及現有專業分工的限制，幾乎都是功能單一的獨立裝置，各個裝置缺乏整體協調和功能的優化，且功能交叉。隨著計算機、網絡、通信、智能化設備等技術的發展及電網控制理論的進步，所涉及的二次專業趨向于相互融合，從二次系統的整體考慮配置各種應用已成為必然趨勢。結合技術發展趨勢，對站內二次系統配置方案進行研究，對目前監視、控制、安穩、保護等功能進行優化組合，以形成高度集成的二次系統，在高度集成的二次一體化系統中，在保護功能集成的基礎上，將廣域信息引入到保護系統當中，解決常規保護利用本地信息難以解決的問題。基于以上理念，有必要研究并開發基于廣域一體化理念的網絡保護系統裝置，并投入系統進行實際檢驗。

2 廣域保護介紹

廣域保護系統，區別于傳統繼電保護通過一個站點的信息量實現保護功能，指通過采集一個區域內多個站點的信息，對整個區域實現繼電保護和自動控制功能的系統。系統通過采集電網多個斷面的信號量，綜合分析，實現快速、可靠、精確地切除故障，同時通過采取相應的控制措施，降低故障切除后對整個電網的影響，實現輸電線可用容量及系統可靠性的提高。

從廣域保護系統的功能來劃分，目前的廣域保護系統可以分為兩類：一類是利用廣域信息實現安全監視、控制、穩定邊界計算及狀態估計等功能，其側重點在廣域信息的利用和安全功能的實現;另一類則是利用廣域信息完成繼電保護功能。

3 廣域保護的實現方案

廣西來賓市興賓區電網主要通過220 kV來莆I線、220 kV來莆Ⅱ線供220 kV莆田站負荷。220 kV莆田站110 kV出線包括110 kV莆紅武線、110 kV莆紅佳線、110 kV莆維線、110 kV莆工線、110 kV莆立華線等線路，其中110 kV莆紅武線為莆田站至110 kV紅河站和武宣站形成“T”接線路，110 kV莆紅佳線為莆田站至220 kV佳城站和110 kV紅河站形成“T”接線路，110 kV莆立華線為莆田站至110 kV來華站，110 kV莆工線為莆田站至110 kV工業園站。以保證系統供電的可靠性為原則，結合區域電網系統的運行方式，同時考慮目前各站點的保護和備自投裝置配置，反復論證了安裝廣域保護的范圍和必要性，最終選取220 kV莆田站、220 kV佳城站、110 kV武宣站、110 kV紅河站為廣域保護試點。

（1）系統方案。目前，220 kV莆田站、220 kV佳城站、110 kV紅河站、110 kV武宣站以環網運行。其中，220 kV莆田站、220 kV佳城站的110 kV母線為雙母線接線;110 kV紅河站包括1臺變壓器和2回進線;110 kV武宣站包括2臺變壓器和2回進線。目前，存在的主要問題包括以下幾個方面：{1}該網絡內各站點間“T”接線路多，線路長度非常短，整定時各保護無法配合，整體保護存在一定的缺陷。{2}紅河站、武宣站現有的備自投裝置是獨立運行，不具備遠方備自投功能，無法實現遠方恢復供電的功能。{3}紅河站需考慮小水電的接入。目前的運行方式是，如果紅河站發生線路故障，先解列小水電，等故障排除恢復線路供電后，再將小水電并網，這種方式不能有效地利用小水電出力。通過配置廣域保護系統解決目前存在的問題。試點網絡系統圖如圖1所示。

項目廣域保護主站設在220 kV莆田站，220 kV莆田站、220 kV佳城站、110 kV紅河站和110 kV武宣站部署廣域子站實現站域保護控制功能。廣域主站與各廣域子站之間都采用復用2M專線的方式鏈接，為避免長距離鋪設2M電纜或網線，從主控室至通信機房的通信主要采用光纖連接，注意光纜的兩端需安裝以太網光電轉換設備。

（2）數據流簡述。各子站合智一體裝置（即合并單元與智能終端一體化）采集站域模擬量及開關量。CSD133B站域裝置以SV、GOOSE方式從合智一體裝置獲得電氣量和開關量，同時接入104規約從遠動機獲得低壓側線路功率，發送給主站，并作為執行端接收并執行主站控制信號。

區域主站主保護裝置，以SV、GOOSE方式經SDH網絡接收電氣量和開關量，經邏輯及算法判別后下發控制信號給站域裝置。穩控斷面數據流圖如圖2所示。

（3）保護配置。主站功能配置主要包括以下幾個方面：①莆紅武線三端分相電流差動保護。②莆紅佳線三端分相電流差動保護。③佳武線雙端分相電流差動保護。④各線路的縱聯方向保護。⑤開關失靈遠跳。⑥區域穩控及備自投功能。

子站保護配置主要包括以下幾個方面：①線路后備保護。②母差保護。③高壓母聯保護。④失靈保護。⑤開關充電保護。⑥主變后備保護。⑦站內低周減載。⑧站內低壓減載。⑨站域備自投。

4 廣域保護主站功能介紹

廣域保護主站是廣域保護的中心和大腦，主要的控制功能包括多端電流差動保護、開關失靈遠跳保護、區域穩控與備自投功能。

（1）多端差動保護功能。多端差動保護與兩端差動保護相同，根據基爾霍夫電流定律，網絡中任一節點流入和流出的電流相等。因此，通過對每條線路端點的電流進行求和計算，根據和電流是否為零，即可確定本線路范圍內是否發生了故障，差動保護動作靈敏度高，可對110 kV線路提供快速保護。同時，通過軟件優化，保護裝置可以識別不同步的信息，在采樣失去同步時可靠退出差動保護，防止保護出現誤動的情況。廣域保護中，通過子站的采集裝置采集各子站的電流電壓及開關量狀態，保護動作后，跳閘信號通過通道發送至子站執行。分相差動的動作曲線如圖3所示。

（2）開關失靈遠跳功能。系統檢測到線路發生故障，且開關拒動，則應通過廣域后備保護發跳閘令，快速可靠跳開故障線路相鄰斷路器。子站失靈保護動作，啟動遠方跳閘，向對側線路傳送信號。對側線路收到“遠方跳閘”信號后，經啟動，驅動永跳。

（3）區域綜合控制功能。區域綜合控制系統主要通過將穩控策略、備自投、線路重合閘結合實現對區域電網的自動控制。當任一線路發生故障導致區域失電時，系統可根據通過斷面功率和潮流的計算，根據預先設定的穩定控制方案，迅速啟動相應的重合閘裝置動作，恢復區域的供電。如果重合閘失敗，系統可以繼續通過備自投裝置斷開故障電源，投入備用電源，從而保證系統的穩定運行。系統可以分辨出分布式電源的影響，提高恢復供電的成功率的同時保證整個電網的安全性和穩定性。

（4）穩控功能。穩控功能是廣域保護系統的重要功能之一，主要保護區域內的系統穩控。通過采集區域內各變電站聯絡線的電流、電壓、功率數據，結合預先設定的穩控策略，系統判斷是否需要選切一部分負荷來實現整個電網的穩定。

這一功能主要通過對負荷進行分級實現。通過預先設定的策略，系統可根據需要實現自動選切負荷，從而保證整個電網的可靠運行。

5 結論

廣域保護適用于復雜的電網系統，是對常規繼電保護的有益補充，對于提高系統的安全穩定水平具有重要意義。本文通過對興賓網區的電網情況進行分析，研究了廣域保護的解決方案，并對保護的主要功能進行了介紹，為專業人員今后開展相關工作提供了思路。

參 考 文 獻

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