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廣域電力系統繼電保護自動化
廣域電力系統繼電保護自動化
摘要：提高電力系統繼電保護的自動化水平，能夠提高電網安全運行的能力。
首先介紹了繼電保護的作用，然后描述了我國繼電保護的發(fā)展現狀，最后在此基礎上對綜合自動化進行了詳細介紹。
關鍵詞：
電力系統;繼電保護;自動化;安全運行
0引言
伴隨我國電網覆蓋率的不斷增大，電網系統也越來越復雜，這就使得原來的后備保護措施越來越滯后于電網的正常運行、維護工作。
為了解決它們之間相互配合協調工作的問題，近年來興起的繼電保護系統成為解決以上問題的最好辦法，繼電保護系統具有高效、靈活應變、安全等特點，可以適合電力系統的復雜性與運營多樣性。
繼電保護系統是當前解決電網運行風險的最為有效的手段，它本身所具有的可靠性與速動性可以更好的保護電網正常運行，將電網中偶發(fā)的故障隔離起來，從而防止事故的擴大。
根據相關資料顯示，當前電網中有75%的電力系統擾動都是由后背保護的誤操作所引起的。
因此，必須提高電力系統繼電保護自動化的水平，最大限度的減少由于繼電保護所引起的電路故障。
1電力系統廣域繼電保護系統的結構體系
一般來說，電力系統的廣域繼電保護系統是一種基于廣域電網和居于電網的，專門用來確保電網中的某一固定區(qū)域的正常安全運行的電力保護系統。
它通常安裝在某個變電站中，通過搜集保護系統所在變電站及相鄰變電站內智能電子設備的故障方向信息，從而準確的判斷出發(fā)成故障的元件(廣域繼電保護系統結構簡圖見圖1)。
在這個固定區(qū)域的某變電站中，廣域繼電保護系統利用變電站中的內部局域網將發(fā)生故障元件的方向信息傳送給其決策系統，隨后通過決策系統確定發(fā)生故障元件所需要的故障方向信息。
在決策系統確定出哪個元件為故障元件之后，及時通過廣域網將斷電信號發(fā)送給這個區(qū)域的終端執(zhí)行器，使這個區(qū)域的隔離出這個故障元件，避免更大的故障出現。
根據廣域繼電保護系統的結構可以看出，它是以變電站為核心的集中式體系結構，整個系統對廣域保護決策系統有十分高的依賴性。
為了提升整個系統的可靠性，防止系統由于某個決策系統出現問題而造成整個系統的癱瘓，以變電站為基礎級別劃分的廣域保護決策系統可采取“冗余方式”來提升廣域繼電系統的整體安全可靠性能。
另外，提升系統整體的安全可靠性能，還可以通過現代通信技術的發(fā)展與電力專用光纖數據網的廣泛鋪設來提高，這種方式不僅可以提升整體系統的安全性能，還能保證整個繼電保護系統的通信可靠性。
2廣域繼電保護系統的關鍵技術
廣域繼電保護系統在實際生產生活當中，主要用在電力電網的工程化應用當中。
廣域繼電保護系統主要考慮以特高壓電網為骨干網架、各級電網協調統一和分布式電源靈活接入等問題。
廣域繼電保護系統還要具備應對更為復雜且靈活的系統運行方式的能力，以此來適應智能電網的發(fā)展。
廣域繼電保護系統所應用到的關鍵技術有以下3個方面：
2.1通信系統技術
通信系統技術是確保廣域繼電保護系統各項功能得以順利實現的基礎，同時也給廣域繼電保護系統劃出了明確的保護區(qū)域。
伴隨相量測量單元(PMU)和廣域測量系統(WAMS)等通信系統技術的發(fā)展和完善，并且結合IEC 61850數字化變電站為中心的局部配電網絡的大面積推廣，憑借整個局域網的信息為一個整體的同步數字體系(SDH)環(huán)網傳輸模式則成為信息傳輸的發(fā)展趨勢。
有限系統擬采集的電網信息量可以適應當前相當成熟的廣域電流差動與基于縱聯比較原理等算法的要求，另外一方面，通過區(qū)域信息的集中，還可以極大改善算法的性能，這樣可以對基于冗余信息量故障決策的智能保護算法或者信息融合技術進行深入的探討，從而更大程度的提升整個系統對一些有問題的數據信息抗干擾和容錯能力，因此通信技術成為當前廣域繼電保護系統研究中的在關鍵技術之一。
2.2廣域繼電保護故障識別原理與實現方法
廣域繼電保護系統將廣域電網分為許多子區(qū)域，并以此來實現電力系統的繼電保護。
分區(qū)域的信息量相比廣域網的信息量來說已經相當小了，因此可以利用當前相對成熟的多種廣域繼電保護故障識別算法。
由于傳統繼電設備的主保護功能自身具備響應速度快、執(zhí)行功能明確等優(yōu)點，而且當前電力系統中繼電保護裝置在繼電保護中擔任著十分重要的作用。
在一般廣域繼電保護系統內，傳統主保護的測量、判斷、通信、控制等功能都能夠在各IED中得以實現，而RCDC主要基于廣域多信息融合技術實現系統的后備保護。
在通過有限區(qū)域的冗余信息執(zhí)行故障信息決策的智能保護算法以及信息融合技術研究的時候，RCDC可利用幾種不相同原理或算法的保護判據可以最大程度保證故障識別的安全性和穩(wěn)定性。
2.3多級處理單元的協助功能
雖然，在通常的電力系統中RCDC和SSPU一般都使用雙重化配置，但是認識到廣域繼電保護保護的范圍比較的大，正常繼電保護下的電網一旦出現故障或者發(fā)生判斷失誤的時候都可能會給整個電網系統帶來十分嚴重的后果。
因此，在廣域繼電保護系統中必須重點考慮這些問題，而要解決這些問題就必須充分發(fā)揮多級處理單元的協助功能。
3廣域繼電保護系統的應用
目前，我國的輸電電網覆蓋面積已十分的龐大，保障電力系統的安全穩(wěn)定運行，已經成為電力部門重點研究的問題之一。
要保障電力系統的安全穩(wěn)定運行，首先必須建立在電力系統的合理結構布局上，這是系統規(guī)劃設計和運行調度工作中必須重視的問題。
在此基礎上，系統保護的合理配置和正確整定，同時配合系統安全自動裝置(例如：解列裝置、自動減負荷、切水輪發(fā)電機組、快速壓汽輪發(fā)電機出力、自動重合閘、電氣制動等)，達到電力系統安全運行的目的。
電力系統繼電保護的基本任務是：
(1)自動、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，保證其他無故障部分迅速恢復正常運行。
(2)反應電氣元件的不正常運行狀態(tài)，并根據運行維護的條件(如有無經常值班人員)而動作于信號，以便值班員及時處理，或由裝置自動進行調整，或將那些繼續(xù)運行就會引起損壞或發(fā)展成為事故的電氣設備予以切除。
此時一般不要求保護迅速動作，而是根據對電力系統及其元件的危害程度規(guī)定一定的延時，以免暫短地運行波動造成不必要的動作和干擾而引起的誤動。
(3)繼電保護裝置還可以與電力系統中的其他自動化裝置配合，在條件允許時，采取預定措施，縮短事故停電時間，盡快恢復供電，從而提高電力系統運行的可靠性。
廣域繼電保護系統主要應用在以下幾個方面：
(1)當輸電電網發(fā)生足以損壞電力設備或者危害到輸電電網安全運行的故障時，要確保被保護的設備迅速脫離這個區(qū)域的電網;
(2)對輸電電網的非正常運行以及一些輸電設備的非正常狀態(tài)能及時發(fā)出警報信號，以便電力系統執(zhí)行終端可以迅速的響應，及時處理，使輸電電網在最短的時間內恢復正常運行;
(3)要實現電力系統的“自動化”與“遠動化”，特別是某些大型工業(yè)生產的自動化保護控制。
4總結
電力系統的正常穩(wěn)定運行，不僅關系到人們群眾日常的生活、工作，同時還與國家的經濟生活、工業(yè)生產、科研事業(yè)等密切相關。
因此，通過研究繼電保護系統來保障電力系統的安全、穩(wěn)定運行是一項重要且十分有意義的工作，需要從事繼電保護方面的研究人員在現有繼電保護裝置和輸電電網的基礎上，找出最適合廣域網與局域網的算法，開發(fā)出更穩(wěn)定、更靈敏的繼電保護系統。
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