继电保护装置广域差动保护的应用

 

    简介

  我国经济的快速增长是伴随着我国电力需求的快速增长的，电力市场改革的深化与发展以及电力系统规模的不断扩大已势在必行，电力系统日渐接近极限运行，其运行与控制更为复杂，特别是制定了“西电东送，南北互供”宏观方向之后，未来大电网发生扰动以及故障的可能性更大，这些都对电力系统安全提出了更高的要求，对我国的继电保护以及安全稳定控制带来了新的挑战。合众电气生产研发的微机继电保护测试仪属于继电保护测试专用测试仪，分别有DEWJB-3H 三相微机继电保护测试仪、HZJB-423微机继电保护测试仪、DEWJB-3S 三相继电保护测试仪等。其中六相微机继电保护测试仪参照《微机型继电保护试验装置技术条件》依据继电保护测试标准GB7261-2008而研发的一种新型工控微机继电保护测试仪。DEWJB六相微机继电保护测试仪采用高速数字控制处理器作为输出核心，六相微机继电保护测试仪软件上应用32位双精度算法产生各相任意的高精度波形由于采用内部源独立处理结构，结构紧凑，修正了笔记本电脑直接控制式测控仪中因数据通信线路长、频带窄导致的输出波形点数少的问题，六相微机继电保护测试仪是继保工作者得心应手的好工具。

  随着智能电网的成熟和发展，在IEC61800和更强的组网技术下，提出了基于广域信息的广域差动保护。广域保护针对传统保护在系统扰动引起的异常运行状态下容易误动作，引起电网的连锁跳闸等现状，实现了一种更加全面、合理的继电保护。这能电网特征带来的网络重构、分布式电源接入、微网运行等技术对继电保护产生了深刻变革。国外多次大停电事故分析表明，传统后备保护在反应时间和灵敏性在当前复杂的电力系统运行与控制下表现出了明显的不足，这也推进了广域保护在智能电网下的发展。

  广域差动保护是一种基于故障关联因的广域后备保护新方法，本文在其研究的基础上进一步发展，研究利用高效、独立的通信系统获得的广域信息扩展差动范围，形成广域电流差动保护;同时通过差动环的动态扩展形成扩展差动环，既为当前元件的提供近后备保护，又为相邻元件提供远后备保护。利用本文提出的差动环动态扩展方法，可以正确进行故障元件识别并最小范围的切除故障，无需牺牲速动性来保证选择性，能够很好的提高继电保护的性能。

  一、广域差动保护原理

  广域差动保护的原理研究

  广域保护实际应用的主要由电流差动保护和方向比较式保护两种。电流差动保护基于基尔霍夫定律，原理简单，动作性能优越，被广发应用与电力主设备和输电线的主保护中;而方向比较式保护动作速度快，选择性好，灵敏度高，也是输电线路常用的主保护。虽然电流差动保护和方向比较式保护性能优越，但只能作为主保护，无法为相邻元件提供后备保护，一旦主保护不能正确动作，只能依靠延时长、选择性差的其他原理后备保护切除故障，对电力系统的稳定产生不利影响。随着电力系统规模的逐渐扩大，出现大量的环网和短线路，造成后备保护之间的整定配合非常困难。目前提出的广域继电保护原理主要是通过快速收集全网信息，并利用网络通信进行多点综合比较判断，将电流差动保护和方向比较式保护的功能推广到后备保护中，实现快速、灵敏的后备保护，克服现有后备保护的不足。本文主要讨论广域差动保护原理。

  二、广域差动保护在智能变电站的发展

  智能变电站以其强大的优势，目前在电力系统所占份额越来越高，未来的电力系统应该绝大部分全部是智能系统。智能变电站由于配备的大带宽、高速度的光纤通讯，为广域差动保护在智能变电站的发展提供了方向。

  广域保护目前在智能变电站的应用首先需要通过网络快速可靠地获取区域电网的必须要信息，如电压、电流、开关状态、设备运行状态等。同时，广域保护系统需具备可扩展性，当电网一次设备发生变化，新增变电站、电气间隔时，广域保护应灵活接入。考虑到智能变电站复杂工况，配备的广域保护系统需具备高度的可靠性，包括数据采集的可靠性、网络传输的可靠性、智能保护决策处理的可靠性等。