第38卷第9期电力系统保护与控制Vol.38 No.9 2010年5月1日 Power System Protection and Control May 1, 2010
广域保护研究现状及展望
杨春生1，周步祥1，林 楠2，徐 飞1
（1.四川大学电气信息学院，四川 成都 610065；2.四川电力职业技术学院，四川 成都 610071）
摘要：分析了广域保护与传统继电保护的区别，指出广域保护能实现故障快速、可靠和精确切除，并能对系统进行实时在线安全分析；结合国内外该领域的发展情况，系统介绍了广域稳控系统和基于相角测量的保护的现状和相关实例；对广域保护的应用前景进行了展望，指出广域保护是未来系统保护的发展方向。
关键词: 广域保护；传统继电保护；实时在线安全分析；广域稳控系统；相角测量
Research current status and prospect of wide-area protection
YANG Chun-sheng1，ZHOU Bu-xiang1，LIN Nan2，XU Fei1
(1.School of Electricity and Electronic Information, Sichuan University, Chengdu 610065, China；
2. Sichuan Electric Power V ocational Technical College, Chengdu 610071, China)
Abstract: In this paper ,the differences between wide-area protection and traditional relay protection are explained firstly, getting a conclution that wide-area protection can achieve quick and accurate fault removal, and make real-time online safety analysis. Then with the latest development at home and abroad, research current status and some examples about special protection system and protection based on phasor measurement unit are presented. Finally, the paper points out the development trends about wide-area protection in the future.
Key words: wide-area protection；traditional relay protection；real-time online safety analysis；special protection system； phasor measurement unit
中图分类号： TM77 文献标识码：A 文章编号： 1674-3415(2010)09-0147-04
0 引言
随着互联电网区域的扩大,交换容量的增加，电网电压等级的提高，电力系统运行和控制更加复杂，出现故障和不稳定的几率大大增加，对继电保护和安全自动装置要求越来越高。国外电网数次大停电事故的发生并不是因为继电保护和安全自动装置误动作,恰恰相反,它们都能正确动作,但是仍然不能避免大规模停电事故的发生,其原因就在于它们之间缺乏相应的配合协调,基于本地量的装置难以反映区域电力系统的运行状况[1]。在全国联网的超大型电网形成后，我国电网在运行过程中也可能会遇到类似国外大型电网的问题，为了维护大型电力系统的安全性和稳定性，避免发生大停电事故，我国必须加快广域保护原理研究进程，尽快实现广域保护系统的实用化，将继电保护系统由目前的“点”保护提升为能适应电网互联要求的“面”保护。此外计算机及通信计算的发展，为建立更完善的保护控制系统提供了条件，基于广域测量系统的广域保护成为当前电力系统的重大前沿研究课题之一。
1 广域保护与传统继电保护区别
文献[2]对广域保护进行了定义，并说明广域保护（国外称为特殊保护系统，国内也称为稳定控制系统）的功能有三个，一是通过采集电网各个节点的数据,经计算后确定一定的控制手段以维持电网的安全稳定运行；二是实时掌握及充分利用电网的输电能力；三是提供更准确的电网规划方案。
传统的继电保护主要集中于元件保护,以发电机、线路、母线、变压器和电动机等为保护对象，以切除被保护元件内部故障为己任，主要通过开关动作来实现故障隔离,各电力设备的主保护相互独立,不顾及故障元件被切除后,剩余电力系统中的潮流转移引起的后果。而广域保护利用广域测量系统的相量测量信息, 实现对故障进行快速、可靠和精确的切除, 同时能对切除故障后或经受大扰动的系统进行在线实时安全分析, 必要时采用适当的措施
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防止系统发生大范围或全系统停电[3]。
目前提出的广域保护系统可以分为两类:一类是利用广域信息,主要具有安全监视、控制、稳定边界计算及状态估计等功能,其侧重点在广域信息的利用和安全功能的实现;另一类则是利用广域信息,完成继电保护功能[4]。
2 广域保护的研究现状
由于区域电网互联的发展及数次大停电的影响, 各国电力工作者都在进行广域保护系统的研究。由于我国电网结构和运行方式的特殊性，目前对广域保护的应用需求还不是特别迫切，但一些区域安全稳定装置也已经投入运行。文献[5]中对几种不同类型的广域保护系统进行了总结，根据影响电力系统稳定的三类问题，提出广域保护系统要满足“三道防线”要求，并指出构建广域保护系统需要开展的几方面的研究工作。文献[6]提出一种利用电流差动原理的广域后备保护方案，通过对广域范围内的故障电流及开关位置信息的采集和综合分析，判断故障区域和开关动作情况，利用实时网络拓扑图和跳闸函数实现最优后备保护跳闸方案。文献[7]针对集中式结构的广域保护终端TE缺乏必要的自治性，一旦CE出现故障，很可能造成整个广域保护区内断路器无序跳闸或误动，而分布式结构的广域后备保护系统中，各保护IED具备一定的自治性和交互性，随着系统规模的扩大，IED数目的增多，必然导致IED之间通信网络的复杂程度大大增加，就某一个IED可靠动作而言，并不需要知道整个电网的状态信息，过多的信息交互反而可能导致保护处理过程的繁琐甚至混乱的问题，提出一种将两者相结合的集中-分布式结构的广域保护系统，将广域大电网按照一定原则进行区域划分，在各区域电网内，各保护IED按照分布控制模式完成广域后备保护任务，每个区域电网配置一个控制中心CE，通过从IED获取信息监视区域电网运行状态。在各个CE 之上再设置一个广域保护系统中心（System Center，SC），SC收集各个CE的状态信息，监测整个广域电网的运行状况。
2.1 广域稳控系统
用于故障切除后或受到大扰动后的电力系统稳定的保护控制系统在不同国家使用的名称有所不同, 西方国家多称为特殊保护系统(Special Protection System，SPS),或补救控制系统 ( Remedial Action Scheme，RAS)[5,8 ], 而在我国一般称作安全自动装置。
稳控系统在电网保护控制中是基本定位于常规保护及数据采集和监测控制系统/能量管理系统（SCADA/EMS）之间的系统保护控制手段。文献[2]介绍了加拿大的Hydro - Quebec电力公司自行开发的可编程减负荷系统PLSS。该稳控系统包括4个子系统，即严重扰动检测子系统(ECDS )；远程系统减负荷子系统(RLSS)；发电机切除子系统(GRS)；可编程减负荷子系统(PLSS)。涉及的稳定问题包括电压崩溃和暂态稳定，系统反应时间在200 ms左右。
而巴西的SPS系统完全采用商业化的PLC组成，其稳控系统将整个电网分为多个稳定安全区，各个稳定安全区依各区电网情况投入SPS系统，各区SPS的主PLC(可编程逻辑控制器)安装在变电站，通信通道为双通道备用，整个SPS的响应时间在200 ms左右。
2.2基于相角测量的广域测量系统/广域保护实例
建立三层结构的广域保护，首先要实现的是广域监视，为此需要利用W AMS。而W AMS一般以PMU 为基础。基于相量测量单元(Phasor Measurement Unit，PMU)的广域测量系统实现了互联电网多点同步运行状态的实时监测，满足了电网实时监测系统所提出的空间上广域和时间上同步的要求。在WAMS将多个PMU设备连接到一台称为数据集中器的个人计算机上，同时在该数据集中器上增加控制与保护功能，并提供与上层系统进行通信的Hub，该系统就成为了一个本地保护中心，进而实现整个系统的实时监视与控制[9]。WAMS在电力系统中的成功应用，为广域保护的实现提供了技术条件。基于相角测量值进行广域测量系统/广域保护实例之一是采用相角测量值进行状态估计。文献[10]介绍了西班牙的CSE(Sevillana de Electrical，CSE)电力公司建立的第一个利用相角测量来进行状态估计的SCADA在线系统。该系统能读取电压正序分量，其状态估计值比测量值更接近真实值。
文献[11]介绍了北美WSCC的基于相角测量的广域测量系统WAMS。可以说该系统是目前规模最大的。WSCC的广域测量系统WAMS的目的是实现系统的动态扰动监视。其功能主要是实时连续测量监视和记录事件，另外具有非常强的分析建模功能。WSCC的WAMS读取分析系统〔工程师站)具有特殊的数据库管理工具来管理功角矢量数据，称为WAMS数据库管理器。
3 应用前景
基于广域测量系统及动态安全分析技术的广域保护应用前景广泛，主要体现在以下几个方面：
杨春生，等 广域保护研究现状及展望 - 149 -
1)系统监测及事故记录。广域测量系统记录下
的数据可用来复现事故过程，评估保护动作，从而
改进系统发生类似故障的安全性。
2)状态估计。由于PMU 能提供实时、同 步的电网运行数据，将PMU 提供的量测量和RTU 的
量测量一起加到状态估计中可以增加冗余度。如果
能充分利用统一时标的信息，基于WAMS 的系统状态估计的精度将大幅度提高。
3)与传统保护和SCADA/EMS 系统的整合。传
统的线路及装置保护的任务是将故障与系统隔离，快速性是其最基本的要求之一。而广域保护因为需要通信并进行相对复杂的计算，在时间上很难达到传统保护的要求，因此，广域保护并不能替代传统
保护。但另一方面，广域保护将系统作为一个整体
考虑的优势也是传统保护所不具备的, 广域保护
可以作为线路和装置保护的后备保护。若能利用广
域保护对系统运行状况的计算结果实时修改保护的
门槛值，就能有效防止级联事故的发生。此外利用
广域测量可以实现自适应的纵联保护、距离保护、自动重合闸及失步保护等。 4)与多Agent 体系结构相结合。Agent 是一些具有自主性、社会性、反应性、目的性和适应性的实体,多个Agent 可以构成多Agent 系统,它们之间共享
信息、知识及任务描述,多Agent 通过单个Agent 的能
力及某种通信方法来协调它们的作用、分配和收集
信息,以实现总体目标。多Agent 体系结构可以使广
域保护系统更加开放、更具模块化,还能缓解对通信
系统的压力,增强对大事故的处理能力。
5)建立新的信息交换及预警机制。分析北美电网一年的次扰动可知，在扰动发生时,一方面,调度员对系统状况特别是相邻电网的状况缺乏了解,这使得在事故扩大的过程中,调度员不能有效地采取措施；另一方面,扰动发生时，对于纷纷响起的各种
报警信息,调度员往往不知所措,很难辨别系统当时
真正的状况。因此,需要建立新的信息交换系统,实
现各区域间关键数据的交换；同时,在扰动发生时,
实现信息的过滤,仅将最重要的信息反馈给调度员。
4 总结
广域保护系统在获取系统多点信息的基础上，能够从整体或区域电网的角度同时实现继电保护和自动控制功能，使继电保护和自动控制装置的动作相配合，加强对故障后系统不稳定状态的控制。随着我国电网互联趋势的发展，广域保护技术是确保大型互联电网安全性和稳定性的有效手段，因此意义十分重大。广域保护可以克服传统保护局部性的
局限,能有效地遏制日益频发的大规模电力系统连锁故障，提高系统的功角、电压稳定性，提高现有输电网络的利用率，是未来系统保护的发展方向。 本文从广域保护的定义，与传统继电保护的联
系和区别，研究现状和应用前景等方面对广域保护及其相关技术作了全面的综述。 参考文献 [1] 胡学浩．美加联合电网大面积停电事故的反思和启示
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收稿日期：2009-06-05； 修回日期：2010-02-10
作者简介：
杨春生（1985-），男，硕士研究生，主要从事调度自动化及计算机信息处理方面的研究工作；E-mail: yangchunsheng5566@https://www.doczj.com/doc/e415422123.html,
周步祥（1965-），男，博士，教授，主要从事电力系统自动化、计算机应用等方面的研究工作；
林 楠（1973-），女，硕士，讲师，从事电力系统自动化、计算机应用的研究和教学工作。
（上接第117页 continued from page 117）
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Technology, 2003,27(10): 31-35.
收稿日期：2009-06-02； 修回日期：2009-07-23 作者简介：
苏炳洪（1985-），男，硕士研究生，主要研究方向为电力系统信息化与可视化；E-mail：saikira@https://www.doczj.com/doc/e415422123.html, 李 灿（1976-），男，博士，主要研究方向为电力系统自动化应用、电力市场领域开发；
陈 琰（1977-），女，硕士，主要研究方向为电力系统控制分析与管理信息化。
（上接第135页 continued from page 135）
6 结论
综上所述，经过一次系统运行方式及110 kV BZT方式的调整，可以确保在110 kV系统异常时，BZT可靠动作，及时恢复送电，同时，也避免了再次向故障点送电引起事故扩大的危险。
另外，若能将主变110 kV闸刀的辅助接点引入BZT，用做对运行方式的判断，同时，增加BZT各种方式的逻辑判断，实现自动适应上述的人工调整，将可以减少在方式调整过程中人为失误的几率，提高安全运行保障。
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收稿日期：2009-06-11； 修回日期：2009-07-13
作者简介：
刘东红（1971-），男，本科，一直从事变电运行管理工作；E-mail：jhepsjc@https://www.doczj.com/doc/e415422123.html,
郭玉萍（1966-），女，本科，一级实习指导教师，从事
电力理论和实践教学工作。
可编程继电保护装置的研究与应用 发表时间：2016-09-30T15:13:59.170Z 来源：《电力设备》2016年第13期作者：周耀[导读] 广域保护是近年来新兴的一个研究课题，它是建立在通信技术和计算机高速发展的基础上。 （国网江苏省电力公司宿迁供电公司江苏宿迁 223800）摘要：广域保护是近年来新兴的一个研究课题，它是建立在通信技术和计算机高速发展的基础上。越来越多数字化变电站的建设、通信技术的飞速发展，以及电力光纤通信网的推广应用，为建设基于实时广域信息的广域智能控制系统提供了物质条件。本文通过接入报文特点分析，多种CPU间通信方式比较，提出一种能够适应广域保护新要求的广域智能控制主机硬件结构。 关键词：广域智能控制主机；交换机；通信方式；硬件结构 0 引言? 随着电力系统自动化水平的进一步提高，新的设计方法不断出现，特别是对于输变电领域的微机保护装置，各个地区电力运行部门形成的运行习惯差异大，工程需求变化多，因此，开发人员必须根据工程需求频繁进行程序修改，改造任务大，后续维护麻烦，很难满足可靠性要求。 目前，国外的继电保护厂家如ABB、西门子、GE等公司已经陆续将可视化逻辑编程用于电力行业的诸多领域，例如继电保护、相量测量装置(PMU)等。目前，国内也有部分厂家在这方面进行研究。由于采用了逻辑可视化编程，使得这些产品具有很强的灵活性和可靠性。 1 硬件平台架构设计 1.1 总体架构设计 继电保护装置主要包括数据采集部分、计算和逻辑处理部分和出口执行部分。另外还要包括监控和通信部分以管理、设置和监视装置。装置的原理结构图如图1所示： 图1装置原理结构图 1.2 主CPU模块 主CPU模块是整个保护装置的核心，它完成模数变换、计算、逻辑判断等功能。主CPU模块把从交流采集模件传来的模拟信号转换成数字量，并从IO控制总线接收IO模件采集的开关量输入，汇总成装置的输入量。主CPU模块对输入量计算和分析，并根据定值判断装置应该作出的动作行为，通过IO控制总线把命令发送到IO模件执行。为了提高可靠性，主CPU模块输出一路启动开关量去控制IO模件以避免重要开关量输出误动作。在最重要得场合，还可增加一个冗余主CPU模块，用它来控制启动开关量输出，进一步提高可靠性。另外主CPU模块还要存储定值、事件信息和录波信息等输入输出信息。主模块的核心处理器采用了FREESCALE公司的MPC8313。该CPU采用了高度集成的PowerQUICC处理器，最高主频333Mhz ，16K I-Cache，16K D-Cache，提供32位的双倍数据速率(DDR1/DDR2)存储器控制器、16位局部总线和4个直接存储器访问(DMA)通道。 1.3 数据采集模块 数据采集模块由低通滤波、回路、模数转换器构、数字信号处理器(DSP)和双口RAM组成。DSP控制多路转换开关和模数转换器，将经过低通滤波的模拟量输入信号转换成数字量，DSP读取转换后的数字量并对其数字滤波后通过双口RAM传输给主CPU模块。 模数转换系统选用AD7606芯片。AD7606是16位同步采样模数数据采集系统(DAS) ，在AD7606内部的信号调理电路中，已经包含了低噪声、高输入阻抗的信号调理电路，其等效输入阻抗完全独立于采样率且固定为1Mohm。同时输入端集成了具有40 dB抗混叠抑制特性的滤波器，更是简化了前端设计，不再需要外部驱动和滤波电路。因此，二次互感器输出的信号无需再经过运放来缓冲就可以直接接入AD7606。
基于纵联比较原理的广域继电保护算法研究曾兵元 发表时间：2018-03-13T11:05:44.340Z 来源：《电力设备》2017年第30期作者：曾兵元 [导读] 摘要: 广域继电保护的算法有很多种，目前我国继电保护中广泛采用多重化主保护联合后备保护配置方式.而本文所提出的算法主要是建立在纵联比较原理基础上的,通过分析对继电保护故障的确定和算法, [（江苏金智科技股份有限公司江苏省南京市 211100） [摘要: 广域继电保护的算法有很多种，目前我国继电保护中广泛采用多重化主保护联合后备保护配置方式.而本文所提出的算法主要是建立在纵联比较原理基础上的,通过分析对继电保护故障的确定和算法,分析了继电保护系统在广域的运行状况和保护策略,该算法可以速判断电网故障发生的位置,通过继电保护系统对保护范围中所产生的IED故障方向信息的收集以及将关联系数和动作系数结合起来所进行简单的运算，使电网发生故障的位置被快速确定下来。 [关键词: 纵联比较原理；广域；继电保护算法 [1.广域继电保护的现状 [广域继电保护有分布式和集中决策式两种结构, 集中决策结构主要靠决策主机进行运作，且对通信系统的依赖性较大，因此, 决策结构中不采用决策主机，采用分布式决策结构,通过在断路器处设IED，使IED在执行故障定位判断的同时对安装点进行信息采集、运算、传输。但是分布式决策结构中的广域继电保护的算法存在着一些问题,比如, 通过广域继电保护的保护范围的确定来避免盲目获取测点信息，增加通讯压力。因而当信息交换范围被划定后IED能够和其相关范围的IED进行信息交换，避免盲目的交换;交换信息内容及故障判断等信息的利用中存在的问题. [2.广域继电保护的范围 [广域继电保护分为两个部分,一是快速主保护区域,二是后备保护区域. 快速主保护区域是最小保护区域,与常规继电保护中的线路主保护和母线主保护相同,包括背侧母线和IED所在线路,其继电保护只要跳开一个断路器,而且通过一个IED就能完成.后备保护是也称为最大保护区域,在通常情况下,IED及其相邻线路提供后备保护作用,可以通过设定确定最大保护区域范围.如下图所示,图1表明了广域继电保护的过程.数字对应IED和断路编号,L为线路,B为母线.如图IED最小保护范围是L2,B2最大保护范围是L1、L3、L4、L5及母线B3,当故障发生时，只能在之一范围内交换信息。 [3. 基于纵联比较原理的故障定位算法 [在纵联比较算法中可利用的信息可以是多种，比如故障距离信息、故障方向信息、故障电气量的相位信息或者所有信息的综合，采用比较故障方向信息的算法的原因是与其他信息相比，故障方向信息易于判断，指示明确，传送信息量少，便于利用。 [3.1故障位置的判定 [实现继电保护功能的关键在于对故障发生的位置做出快速的判断，故障定位的重要方法之一是广域纵联比较原理，被保护系统的电流互感器以及断路器同时会安装IED，IED能够对故障发生的方向进行测量。第一，为了使各IED之间的信息交换能够有目的地进行，必须定好各IED的保护区；第二，针对每个IED。需要把最大保护区域所涉及的设备列出来，比如，变压器、母线以及线路等，并把这些内容整理成对应关系；第三，对于IED内部研究，可以参照对应表中的内容进行比较和计算，找出故障发生的具体位置，当待电网发生故障时，产生故障的具体位置就会被周围的IED准确判断出来，然后依照预先设定的逻辑进行相应的操作；第四，纵联比较算法可以利用多种信息，比如，可以把网络发生故障的方向信息、故障距离信息和其他方面的信息综合起来，因为故障方向具有明确的指标，无需传送大量信息，而且利用起来比较方便，所以分析这方面的相关算法。 [3.2动力系数的计算方法 [为了使故障方向元件的输出更具可靠性，对于故障方向算法的判断，可以对每个IED都采用不同的原理来完成，故障定位算法涉及到两个动力系数，AF象征IED中故障方向元件的动作情况，取值情况为 [关联系数RF，AF是其他IED相对研究IED的关联程度值，它象征了不同位置IED的输出结果对故障判断的影响程度，取值为
浅析广域继电保护及其故障元件判别问题 发表时间：2016-04-14T16:45:32.580Z 来源：《电力设备》2016年1期供稿作者：王麟 [导读] 大唐韩城第二发电有限责任公司）大规模的停电事件屡屡发生，不仅是对经济发展造成妨碍，也是对国民生活的恶劣影响。 王麟 （大唐韩城第二发电有限责任公司） 摘要:我国经济与社会的不断发展使得国内对于电的需求越来越高，电力企业也因此得到了良好的发展环境。但是，由于旧式的继电保护技术在感应程度方面性能较差，导致停电事件屡屡发生。为了解决这一问题，我国开始研究广域继电保护技术。本文将首先研究传统继电保护中暴露出来的不足，再研究广域继电保护的几种研究成果，以及如何判别故障元件。 关键词:广域继电保护；传统继电保护；故障元件判别 0前言 大规模的停电事件屡屡发生，不仅是对经济发展造成妨碍，也是对国民生活的恶劣影响。因此我国应当重视电力发展的稳定性，在这方面进行更多的研究，使用更加稳定的方法解决电力的稳定问题。广域继电在这方面有一定的优势，操作方便，灵敏度较高，但是在使用的过程中还需要进一步研究其故障元件的判别问题。 1传统继电保护的缺陷 1.1数值不稳，误操频繁 传统的继电保护因为使用时间较长的缘故，其性能已经跟不上现在的电力发展需求了，特别是在科技发展迅速的当下，为了适应电力的高需求，电网结构发生了巨大的变化，各种复杂结构层出不穷。电网结构复杂化，但是继电保护并没有随之更新，于是传统继电保护的后备保护定值经常出现波动，造成电网检测的时候难度也随之增加。而且继电保护没有跟上电网结构发展的另一个弊端也逐渐展现出来，那就是继电保护的判定仍然停留在电网结构变动之前，对于是否进行继电保护的判断频频受到电网结构改变的影响[1]。有时实际上电网的运行处于正常状态，但是继电保护设备仍然判断电网发生了故障，于是引发了停电。 1.2后备配置性能不足 传统的继电保护的后备配置结构非常复杂，所以在进行是否对电网进行保护的判定时就要进行更长时间的计算，而传统继电保护本身储备的信息又与复杂的现代电网结构不符，造成长时间的判断之后依然会做出误判。这是后备配置结构无法适应当下电网需求的原因，可以判断传统的后配配置结构适应性不强，无法承担迅速发展的电网结构的保护任务。同时传统继电保护的后备配置的结构虽然复杂，但是设计非常单一，在当下社会发生了变革的电网结构中，面对新式电网结构中暴露出的新问题就暴露出了处理新问题方面的艰难之处，只能处理旧式电网结构的问题，但是当下的电网中，旧式电网结构已经难以适应社会的需要。这种情况就使得继电保护的能力和现代社会对于电力设备安全稳定性能之间的需求出现了交错，显然传统继电保护设备需要进行一次更新。 2广域继电保护 2.1广域继电保护的概念 广域继电保护是将计算机技术应用到继电保护中产生的新式继电保护技术，主要指的是广域测量信息的继电保护。广域继电保护技术继承了传统继电保护中的任务和职责，都是在线路故障的时候进行判定和切除，将继电保护和安全稳定控制系统结合起来，一起进行电力系统的安全经济控制活动。但是广域继电保护技术较之传统继电保护系统来更加稳定，而且因为融合了计算机技术的缘故，在进行故障判断的时候也更加灵敏。目前广域继电保护技术已经逐渐得到企业和国家的承认，开始应用到实际继电保护中，而且为了提高这种技术在继电保护技术上的效果，专家和技术人员还在持续研究中。 2.2OAS的继电保护 OAS的继电保护主要应用的是事件触发模式，通过对电网结构变化的时时掌控，根据实事情况计算并且调整保护定值，以此提高继电保护的灵敏度，降低停电事件的发生概率。研究人员对OAS的继电保护技术进行了长时间的研究，已经能够证明这种技术确实能够提高继电保护的灵敏度。因为计算机技术使得它在检测电网变化的时候能够根据变化采取处理模式，调整定值来加强保护。但是这种技术也存在着一定限制，那就是研究人员始终无法解决的传统后备保护整定配合复杂困难、延时缓慢的问题[2]。但是这一问题就是造成电力频繁断电的原因，所以OAS的继电保护仍然没有解决最限制传统继电保护继续使用的问题。OAS的继电保护技术还需要进一步研究，当这种技术能够解决频繁跳闸断电的问题，并能够保障上行和下行的信息都及时可信之后，就能够应用到实践中了。 2.3FEL的继电保护 FEL的继电保护技术研究开始于上个世纪九十年代末期，是以故障元件的判别原理——简称FEL为基础进行的。FEL的继电保护技术是通过电网中广域多点测量信息，然后采用了特定的判定方法，将电网中的故障元件和状态迅速判定后切除。可以看到，FEL的继电保护技术重点在于对故障元件的判断和切除的速度上，它有效解决了传统继电保护在这方面的延迟缓慢问题，高效地处理电网中的故障问题。而且它不依靠通过复杂的计算，而是通过一些的时序和逻辑之间的配合就能够进行后备保护的选择。FEL的继电保护技术没有通过检测电网的实时变化来进行判定，所以当它需要处理问题的时候，仅需从周边地区的变电站群外延设备中获取需要的信息即可，这种模式大大提高了它对故障进行判定的效率。FEL继电保护高效的判定速度使得它受到来自许多企业和工程的欢迎，虽然这门技术还有一些其他的问题需要进行研究弥补，但是现阶段已经是一种较为能够承担现今电力要求的技术了[3]。 3故障元件判别 3.1广域综合抗阻上的判别 随着运行模式的变化，普通电流和广域电流在线路范围和数量方面都会有不同的变化，但是两相比较之下，能够看出广域电流的灵敏度更加容易受到影响。经过研究实验证明，受到广域综合抗阻影响的故障元件判别方式能够有效解决广域电流的敏感问题，因此为了提高在判别故障元件上的优势，广域继电保护应当和综合抗阻联合起来。 3.2遗传信息融合技术上的判别 遗传信息融合技术能够帮助广域继电保护提高其继电保护的稳定性和精准度，它主要是通过将故障方向和遗传算法等状态与保护信息
SBAS（卫星增强系统） SBAS （Satellite-Based Augmentation System），即基于卫星的增强系统。SBAS 系统主要由四部分组成：地面参考基站，主控站，上传站和地球同步卫星等。 下面以WAAS为例，介绍该卫星系统的工作原理: WAAS 是为民用飞行开发的极精确的导航系统。在WAAS以前，美国的国家飞行系统（NAS）并没有足够的能力为所有区域的所有用户提供水平与垂直导航，有了WAAS后就有了给所有用户提供导航的能力。WAAS为各种类型的飞行器各飞行阶段提供服务，确保飞行过程、升空、着陆时的安全。 WAAS 不像传统的地面导航辅助系统，它包含了所有的国家飞行系统（NAS），WAAS 给GPS 接收机提供增强信息，提高接收机的定位精度。WAAS 系统主要由四部分组成：地面广域参考基站，WAAS主控站，WAAS上传站和地球同步卫星等，其工作可以分为四个过程： 一、基站接收GPS信号 在美国境内，广泛地分布着广域参考基站（Wide Area Reference Station(WRS)），每个基站都已知其准确的地理位置，通过接收GPS信号，探测出GPS信号中的误差。 二、基站向主控站传输GPS误差数据 广域参考基站（WRS）收集的GPS信息，通过地面的通讯网络传输到WAAS主控站（WMS），主控站生成WAAS 增强信息，这些信息包含了GPS接收机中消除GPS信号误差的信息，使GPS 接收机大大改善了定位精度和可靠性。 三、WAAS增强信息上传 增强信息由WASS主控站（WMS）传输到WAAS上传站，上传站调制成导航数据，并上传到地球同步通讯卫星。 四、增强信息的传播 地球同步通讯卫星以GPS信号频率向地面广播有增强信息的导航数据，地面接收机接收WASS 增强信号，得到GPS误差数据补偿定位，得到更加精确的定位。WAAS也能给GPS接收机提供GPS系统误差或其他不良影响的信息，其也有严格的安全标准，当存在危险的误导信息时，WAAS能在六秒内发布给用户。 当前全球的SBAS系统有美国的WAAS（Wide Area Augmentation System），欧洲的EGNOS （European Geostationary NavigationOverlay Service）和日本的MSAS （ Multi-functional Satellite Augmentation System ）。其主要服务区域如下： 2007年9月起，WAAS服务区域扩展到了加拿大和墨西哥。 欧洲开发了同时对GPS和GLONASS广域星基增强系统。它的原理与美国的WAAS类似，包括相应的地面设施和空间卫星，以提高GPS和GLONASS系统的精度、完好性和可用性。欧洲GNSS的目标是分二步走,GNSS－1和GNSS－2，首先发展一个民间GNSS－1，其主要内容是对现有GPS和GLONASS的星基进行增强，即利用静止卫星，面向欧洲范围内的导航提供服务，即European Geostationary Navigation Overlay Service （欧洲静地星导航重叠服务）. 虽然目前中国的GPS使用者暂时无法享受到WAAS带来的好处。但目前已有许多国家正在发展类似的卫星校正系统，例如日本的Multi-Functional Satellite Augmentation System （MSAS）系统，该信号亚洲东部地区都可以搜索到。
第1章阴极保护研究现状 1.1 研究背景及意义 随着我国管道建设并行及交叉情况的不断增加，多路阴极保护系统间干扰问题不断的暴露出来，再考虑到这类干扰数量大、难发现、安全隐患大等特点，有必要开展并行及交叉管道阴极保护系统间干扰相关技术研究。在研究手段上，阴极保护数值模拟技术的发展为研究上述干扰问题提供了一个有效的技术手段，已经具备了定量研究防腐层性能、阴极保护电位、土壤电阻率、阳极地床间距、防腐层漏点分布等因素与干扰程度之间关系的能力，并在此基础上建立有关多路阴极保护系统干扰程度评断、检测方法、缓解措施的技术规范和标准，确保油气管道安全平稳高效运行。 多路阴极保护系统间干扰主要特点有：干扰点数量大、常规检测难发现和安全隐患大。干扰点数量大的原因源于干扰的形式多样性。首先，各管道独立的阴极保护系统将会大大增加管道线路上阳极地床的分布密度，受干扰的管道每经过一次地床附近将会在地床附近强电场作用下强制吸收电流，并在远离地床的交叉点或防腐层缺陷点释放所吸收的电流，产生腐蚀区或孔烛；其次，各条管道防腐层性能、阴极保护电位和土壤电阻率等方面的差异很可能会导致在管道交叉点附近一条管道从另外一条管道吸收电流，导致一条管道在一定区域内欠保护，另一条保护电位提高的情况；最后，地床埋设间距不合适将会导致地床之间的强干扰，导致恒电位输出不正常。 预测一条长输并行管道线路来自阴极保护系统间干扰的地方可能多达上百处，这些干扰点因各条管道防腐层性能、阴极保护电位、土壤电阻率、与阳极床间距等因素的不同干扰严重程度各异。 阴极保护常规电位通常是在阴极保护枯处进行测量，测试桩一般间距1公里左右，而阴极保护系统间干扰通常的作用范围在地床或管道交叉点附近百米量级，所以仅靠日常的阴极保护电位测量很难发现这种局部直流干扰。应该建立针对并行和交叉管道阴极保护系统间干扰评价、检测方法、缓解措施相关的技术规范和标准。从杂散电流角度讲，多路阴极保护系统之间的干扰属于稳态直流干扰范畴，如果长时间干扰程度严重会对被干扰的管道造成巨大安全隐患，特别是在交叉点附近出现防腐层漏点的情况下，局部腐她速度会剧烈增加。目前，国内外尚没有有关并行及交叉管道阴极保护系统间干扰的技术规范和标准，相关的研究也比较少。 1.2 国内外埋地管道阴极保护技术现状及发展趋势
广域保护（稳控）技术国际现状及展望 蔡运清汪磊，Kip Morison ，Prabha Kundur周逢权，郭志忠美国许继公司加拿大 Powertech Labs, Inc. 北京许继公司 摘要 稳控系统在电网保护控制中是基本定位于常规保护及SCADA/EMS之间的系统保护控制手段。北美及欧洲从60年代起就有这类装置的应用，到80年代各大电网的规划，运行，及调度均对这类装置的功能及运行提出了非常明确的要求，由此积累了不少的实际运行经验。随着计算机技术及通讯技术的发展，新一代的稳控技术正在形成，这就是基于广域测量系统WAMS（Wide Area Measurements System）及在线动态安全分析（On-Line Dynamic Security Assessment）的广域保护WAP（Wide Area Protection ） 关键字：稳定控制，广域保护，SPS，RAS， WAMS，PMU 简介 由于世界上发生的多起稳定事故造成巨大损失，现代大电网的运行已经对系统的稳定与控制提出明确的需求。国际大电网会议（CIGRE），IEEE，及北美的区域性系统可靠性委员会均成立了专门的工作小组对此问题进行交流研究[1,6,7,10]。稳控系统在电网保护控制中是基本定位于常规保护及SCADA/EMS之间的系统保护控制手段。北美及欧洲从60年代起就有这类装置的应用，到80年代各大电网的规划，运行，及调度均对这类装置的功能及运行提出了非常明确的要求，由此积累了不少的实际运行经验。传统上这类保护控制被称为特殊保护系统 SPS (Special Protection System) ，补救控制系统 RAS（Remedial Action Scheme），或稳控系统。随着计算机技术及通讯技术的发展，新一代的稳控技术正在形成，这就是基于广域测量系统WAMS（Wide Area Measurements System）及在线动态安全分析（On-Line Dynamic Security Assessment）的广域保护WAP（Wide Area Protection ）。 传统保护是隔离故障，保证设备人身安全；而SPS及广域保护是保证电网在故障后仍能保持所需的 安全稳定工况。传统保护主要以通过开关动作来实现故障隔离。而SPS及广域保护则是通过系统有功、无功、电压，以及发电机组和负荷的调节来实现，即系统的δ ? P和V Q?调节来实现。其中自然会有本地、远程开关的动作。这里我们分两部分分别就广域保护技术及稳控技术现状进行技术分析。第一部分为广域保护技术展望，第二部分为稳控技术运行现状及实例介绍。 １．广域保护技术展望 1.1 广域保护（稳控）的目标 从应用的角度来看，电力系统广域 图 1 广域保护（WAP）的定义
基于多信息融合的广域继电保护新算法 发表时间：2019-11-29T15:42:17.793Z 来源：《中国电业》2019年16期作者：王嵩 [导读] 广域继电保护实现的后备保护功能在故障切除时肩负着重要的责任 摘要：广域继电保护实现的后备保护功能在故障切除时肩负着重要的责任，一方面可以实现较为快速的故障切除，另一方面则可能因大范围切断输电断面造成严重后果。因此，如何利用广域冗余信息实现故障元件的可靠识别，并快速切除故障是目前广域继电保护研究的重点。本文在基于常规继电保护原理的基础上，提出一种基于多信息融合的广域继电保护故障识别新算法。 关键词：多信息融合；广域；继电保护；新算法 1 基于广域多信息融合的基本原理 广域继电保护的基本依据就是合理应用广域基础上冗余测量信息来识别系统故障，充分考虑测量、判断、传输广域信息中会出现信息错误或者缺失的问题形成融合多信息的湿度函数模型，通过信息的相互间逻辑关系和冗余性合理反映出元件故障概率。 1.1 识别广域故障的编码 识别故障的基本目的就是能够在发生系统故障的时候，达到快速识别故障以及及时切除故障的目的，软件实际上就是把识别故障元件的基本对象实施 0-1 状态编码，其中，1 表示故障状态；0 表示正常状态，利用在广域信息氛围内形成的所有保护元件状态编码构成的数字串，也就是故障识别编码来合理计算故障识别，得到最优识别故障的识别编码决策解，具备 1 状态的解需要与系统中出现故障的元件进行对应，从理论上分析，可以发现，如果系统元件都具有故障，N 个元件会形成 2N 组识别故障的编码。 1.2 建立适应度函数模型 在建立适应度函数的时候，需要从以下几方面进行分析：第一，选取广域故障信息。在建立广域多信息融合的适应度函数的时候，需要建立具有高灵敏度、快速判断以及高可靠性的信息优势。相比较主常规保护，广域继电保护具有比较慢的动作速度，但是相比较于常规后备保护来说，相对比较快，并且具有比较成熟的是地理信息保护原理，在研究的时候，常规保护原理能够达到快速识别后备保护和主动保护的目的。第二，引入一定的保护动作系数。充分考虑在不同原理的基础上来识别系统故障，具有不同的动作灵敏度和保护动作信息，如果同等分析就不能达到和体现保护信息具有一定重要性的目的。在引入保护动作系数以后，可以不需后备保护和主保护，能够同时分析后备保护和主保护的保护范围和逻辑关系。第三，容错能力。在广域多信息融合的前提下识别故障，需要分析错误信息或许和缺失信息带来的影响。在建立湿度函数以后，需要合理使用近后备快速保护、主保护、较高灵敏度的 II、III 段距离保护、零序和负徐保护等双重或者多信息保护，然后进行合理融合和计算，通过多信息来识别和分析错误信息，依据故障元件和际变化特性来达到识别故障具备的高容错性。基本函数形似如下： 1.3建立期望函数模型 利用收集情况中的决策中心通信系统来获得适应度函数的测量信息，依据正常状态来填补缺失的信息。利用期望函数来计算适应度函数保护动中期望实际情况。建立期望函数的好坏会在一定程度上影响是否能够成功建立适应度函数。在研究期望函数模型的时候，主要就是能够体现广域继电保护识别故障编码系统中电网发生故障的位置元件，也就是编解码对应元件，然后依据实际结构和后备保护、主保护的过后家相应适当保护范围和动作逻辑，达到具有可靠性保护元件的功能。通用表达式如下： 相比较在确定其他保护期望状态来说，在确定断路器失保护期望状态更加复杂，主要就是因为，在失灵保护情况下，操作机构和跳闸回路的相应保护，因此，不能识别故障编码。需要依据相应的断路器位置、保护动作信息等来估算期望值。2基于广域多信息融合的故障识别 2.1故障识别原理 正常运行时，各继电保护的实际信息均为０，计算此时各组编码的适应度，如表1所示。 表1 正常运行时各组故障识别编码的适应度 在系统发生故障时，由于故障元件的实际信息与期望信息一致，其对应故障识别编码的适应度会大幅下降，而与故障元件相关联的元件因在故障元件的后备保护范围内，其对应初始解的适应度会出现减小或增大的小幅变化；与故障元件不相关联的元件由于实际信息与期望信息不一致，其对应初始解的适应度不会减小。因此，在保护稳态启动后， 可以实时监视各组故障识别编码的适应度减小情况，当适应度减小到一定程度时，则判断其对应元件发生故障。为了更好地说明故障元件识别的算法，通过正常运行时和故障时故障识别编码的适应度比较，引入故障识别概率的概念
广域保护研究现状报告
一、引言 随着全国联网工程的实施,我国电网规模日益扩大,运行方式越来越复杂,对电网的保护和稳定控制越来越重要。近年来,世界上发生的几次大停电事故都凸现了目前电力系统存在着继电保护和安全自动装置之间不能很好配合的严重缺陷,人们进一步认识到应该从整体或区域电网角度加强继电保护和自动控制,不仅要加强继电保护本身的可靠性,还要使继电保护和自动控制装置的动作相配合。广域保护系统在获取电网广域测量信息基础上,以全新的方式解决了大电网继电保护和安全自动装置之间的协调问题,是今后继电保护的发展方向。 二、广域保护的定义和构成 1、广域保护的定义及与传统继电保护区别 广域保护可定义为：依赖电力系统多点的信息，对故障进行快速、可靠、精确的切除，同时分析故障切除对系统安全稳定运行的影响，并采取相应的控制措施，可提高输电线可用容量或系统可靠性，同时实现继电保护和自动控制功能的系统。 目前提出的广域保护系统可以分为两类：一类是利用广域信息实现安全监视、控制、稳定边界计算及状态估计等功能，其侧重点在广域信息的利用和安全功能的实现；另一类则是利用广域信息完成继电保护功能。 广域保护在电网保护控制中是基本定位于传统保护及SCADA／EMS之间的系统保护控制手段，国际大电网会议将广域保护的功能及控制手段等进行了定义，其动作时间范围在100ms～100S之间。
传统的继电保护主要集中于元件保护，以线路、母线、变压器、发电机和电动机等为保护对象。传统保护以切除被保护元件内部故障为己任，主要通过开关动作来实现故障隔离。各电力设备的主保护相互独立，不顾及故障元件被切除后，剩余电力系统中的潮流转移引起的后果。比如故障元件被保护装置正确切除或正常元件被保护装置误切除后，由于功率的转移引起相邻电力元件的过载，导致过载保护动作等，这是传统继电保护的固有弊端。广域保护更注重保护整个系统的安全稳定运行，可识别系统的各种运行状态(正常状态、警戒状态等)，通过调节系统的P、Q和各种保护措施，同时实现继电保护和自动控制的功能，其中可能会有本地、远程开关的动作，以避免局部或整个系统大面积停电或崩溃等严重事故的发生，保证电网在故障后仍能保持所需的安全稳定工况。 2、广域保护系统的组成结构及其功能 广域保护系统由相量测量（phasormeasurementunit,PMU）、安全稳定控制装置、厂站安全稳定监控子站、通信线路、电网安全稳定监测与控制主站、网络服务器及资料分析站等组成，具体功能如下：（1）相量测量装置（PMU）。GPS同步采样记录电压电流相量、功率和开关量动作情况，计算正序电压电流等相量，通过安全稳定监控子站和通信线路将各种数据上送到安装在调度的电网安全稳定监测与控制主机。 （2）安全稳定控制装置。在电网故障条件下，安全稳定监控子站根据厂站运行状态，查找预先整定的控制策略表，控制变电站安全
电网广域保护系统的构成及实现方法 在用电需求不断增加的形势下，随着电网建设规模的不断扩大，电网保护由局域转向为广域已势在必行。构建电网广域保护系统，需要根据电网保护实际需求对系统的构成、设计与实现进行全面细致的分析与合理的规划，以确保电网广域保护系统切实可行。由此，文章首先对电网广域保护研究现状进行了相关分析，然后从实际出发对电网广域保护系统的构成与实现方法进行了深入的研究。 标签：电网广域保护系统；现状；构成；实现方法 引言 最近几年，为满足广大用户对电能的需求，电网建设规模逐渐扩大，而快速的大区域联网发展给电力系统运行安全与稳定性提出了更高的要求。同时，一旦大区域联网发生停电事故，无疑将会给人们的生活生产产生严重的影响。这些因素的存在都要求电力企业必须基于全局角度积极构建电网广域保护系统。所以，对电网广域保护系统的构成与实现进行研究对保障电网安全稳定运行具有重要的作用与意义。 1 电网广域保护研究现状 1.1 广域保护的基本含义 广域保护概念是在研究区域电网保护常规弊端进而引发对后备保护的深入研究过程中被提出来的。由于技术、相关理论尚不够成熟及其他等原因，目前广域保护系统还没有形成一个统一规范的概念。但根据广域保护系统产生的背景与需求，其基本含义主要有两种解释：一种是自动控制功能系统，一种是基于在线动态安全分析与广域测量系统的安全稳定控制系统。前者是利用多点信息对故障进行快速精确消除并对故障消除后系统遭受的影响进行分析，以及采取相应的控制措施实现保护与自动控制功能的系统。虽然表述方式上存在一定差异，但对于系统功能的理解却是一致的。文章根据现有研究成果将广域保护系统的含义归纳为，在满足继电保护、按稳定判据切机切负荷以及低频、低压减负荷等要求的基础上，实现系统安全稳定控制的一种保护系统。 1.2 广域保护所需技术 电网广域保护系统的设计与实现离不开计算机技术、网络技术与通信技术等现代化信息技术的综合运用。先进的计算机技术可以为电网广域保护系统提供超大容量的存储设备，为海量数据信息的存储与高效处理提供可能。而数据库的建立为各种测量数据、在线计算控制策略等数据的存储、计算与处理提供巨大的空间，从而使数据统一性、安全性与可靠性均得到更好的维护。另外计算机运行速度的不断提高，还能够为广域保护系统算法计算效率的提高提供相应技术支持。
-44- /2012.11/ 广域继电保护及其故障元件判别问题的探讨 盐城供电公司 丁静娴 【摘要】随着电网建设规模的不断扩大以及电网结构和运行方式的日益复杂化和多样化，继电保护在电网建设、运行及管理中的重要性越来越凸显。传统的继电保护存在较多的问题，已不适应电网建设的发展。本文分析了广域继电保护中存在的问题，并探讨了故障元的判别原理及办法。【关键词】广域继电保护；故障元件；判别 继电保护是保障电网安全、稳定运行的第一道防线。近年来，随着电网建设规模的不断扩大以及电网结构和运行方式的日益复杂化和多样化，在复杂电网环境下，广域继电保护面临新的调整，传统继电保护存在着许多的问题。研究能够快速识别与隔离故障，简化保护整定计算的广域保护原理和配置方案，是保障电网安稳运行的重要内容。 一、现代电网中传统继电保护中存在的问题 (一)定值整定与配合困难 对于结构和运行方式复杂多变的现代电网，各相关后备保护之间动作值的配合非常复杂，并且通过就地检测量和延时实现配合的方式在很多情况下难以确保选择性。人们在继电保护中常采用“加强主保护，简化后备保护”措施，形成简化甚至放弃某些后备保护配置的趋向。在大电网发生高阻故障时，即使采用双套主保护并不能完全杜绝其拒动发生。 (二)远后备保护延时过长 多级阶梯延时配合导致远后备保护延时可能很长，于系统安全不利。 (三)缺乏自适应应变能力 传统后备保护的整定配合基于有限的运行方式，当电网的网架结构及 运行方式因故发生频繁和大幅改变时，易导致后备保护动作特性失配，可能造成误动或扩大事故 (四)存在潜在误动作风险 当电网结构或运行工况突发非预设性改变而伴随出现大范围的大负荷潮流转移时，可能造成距离保护Ⅲ段非预期连锁跳闸，甚至最终导致系统解列或大停电事故。产生这些问题的重要原因在于目前继电保护的动作依据仅仅是保护安装处设备本身的信息。如果可以得到当前系统更为全面的信息，可以产生更有效的故障判断和动作，这意味着基于广域信息有可能解决传统继电保护的某些难题。 二、广域继电保护的基本途径 目前，实现广域继电保护的基本功能主要有基于在线自适应整定原理(On-line Adaptive Setting，OAS)及基于故障元件判别原理(Fault Element Identification，FEI)两种不同途径。 (一)基于OAS的广域继电保护 在线自适应整定的研究始于上世纪80年代，国内则有学者将其表述为采用，防止保护失配并提高其灵敏度。在线自适应整定方法近20年来的研究工作主要围绕故障后扰动域识别、最小断点集搜索和快速短路计算等方面内容展开。 基于OAS的广域继电保护，研究时间较长，取得了很多成果，但实用化却受到一定的限制，其原因可能在于该方法虽可通过在线调整定值来对保护的灵敏性、选择性加以改善，但未从根本上克服传统后备保护整定配合复杂困难、阶梯延时动作缓慢等劣化保护性能的缺陷，这正是使后备保护存在隐性故障，易引发连锁跳闸、威胁系统安全的重要原因。 (二)基于FEI的广域继电保护 基于FEI的广域继电保护的研究是按后备保护区域来形成差动保护范围，可以准确的判定故障元件和确定后备保护动作区域。其优越性在于其无需整定计算，只需通过简单的时序和逻辑配合就能保证后备保护的选择性；可以有效地缩短后备保护的动作时间。同时，它没有大负荷潮流转移引起后备保护连锁动作的缺陷。 基于FEI的广域继电保护并不要求全电网的实时变化信息，即使远后备保护，最远仅需要周边相邻变电站群外延设备的故障相关信息，因此，这是一种有限广域保护，比较有利于其工程实现。针对大负荷潮流转移可能引发后备保护非预期连锁动作这一潜在风险问题，也可利用广域信息对电网潮流转移状况进行分析和判别，并及时对相关后备保护采取闭锁或改变动作特性等措施，从而避免后备保护的连锁跳闸，保障系统安全。 三、新型故障元件判别原理 (一)基于故障电压分布的故障元件判别原理 作为单一元件的故障判别原理有多种，譬如：电流差动、纵联方向、纵联距离等。显然，前者对同步采样要求严格而当应用于广域保护时存在困难，而后两者在复杂故障条件下性能尚不够完善。 基于线路故障电压分布的故障元件判别原理则能同时解决上述两方面的问题。该原理利用线路一侧电压、电流故障分量的测量值估算另一侧的电压故障分量。这样，广域后备保护可同时获得电压故障分量的测量值和估算值。外部故障时线路任意一侧电压故障分量的测量值和估算值是一致的，而内部故障时至少有一侧电压故障分量的测量值和估算值存在较大的差异，以此构成故障元件识别判据，且仅需要根据故障时线路两端的启动特征实现同步校正即可。该原理均能正确识别高阻接地、转换性故障及振荡中再故障等复杂情况下的故障线路，并且不受潮 流转移的影响。 (二)基于广域综合阻抗的故障元件判别原理 广域电流差动保护较普通电流差动更易受线路分布电容的影响而降低灵敏度，这是因为区域差动范围内在不同运行方式下包含的线路数量可能不一样，分布电容以及电容电流可能呈现较大范围的变化，同时在广域条件下估计和补偿电容电流也有较大难度。基于综合阻抗的纵联保护能克服分布电容的影响，灵敏度较高。将综合阻抗概念引入广域继电保护，可形成基于广域综合阻抗的故障元件判别原理，克服广域电流差动保护的缺陷。该原理利用区域多端电压和电流构造综合阻抗，广域综合阻抗定义为： (1)其中，M-流入广域继电保护区域的线路数目；N-广域继电保护区域边界母线数目。 (三)基于遗传信息融合技术的故障元件判别方法 为提高广域保护信息的可靠性，提出一种基于遗传(GA)信息融合技术的故障元件判别方法，它以故障方向作为遗传算法的处理对象，结合其他状态和多种保护判据信息进行信息融合，由线路两端故障方向的容错判定确定故障元件，以克服数据传输过程中信息缺失或信息错误的影响。 该方法从基于故障方向的广域继电保护原理出发建立基于遗传算法的信息融合数学模型。然后根据当前保护状态值与保护的状态期望值之间的差异构造求极大值的适应度函数。采用遗传算法的种群建立，快速搜索和收敛判定的运算来寻找最优解，实现基于最优解的故障方向决策和故障元件判别。 (四)基于概率识别的信息融合技术为降低基于遗传算法的广域继电保护的计算量，避免过早收敛导致保护判断错误，提高信息容错能力，提出基于概率识别的信息融合技术，简化和改进基于遗传算法的故障元件判别原理。该算法基于有限广域范围同时发生多处故障的可能性很小的假设，仅对区域内单个元件故障建立故障识别编码，大大减小了搜索范围，避免遗传算法中复杂的搜索过程和收敛判断。算法依据保护原理的选择性与灵敏度设置加权系数，然后根据各类保护的实际状态和基于故障识别编码的期望状态之间的差异，结合加权系数，构造求极小值的适应度函数，并引入故障识别概率K i 为：
二次继电保护稳定控制系统在智能变电站中的应用研究 发表时间：2018-06-08T10:18:19.550Z 来源：《电力设备》2018年第3期作者：徐扬[导读] 摘要：本文分析了智能变电站设计中二次继电保护稳定控制系统的应用现状、技术和发展前景。 摘要：本文分析了智能变电站设计中二次继电保护稳定控制系统的应用现状、技术和发展前景。 关键词：二次继电保护；稳定控制系统；智能变电站；应用；技术 1 智能变电站设计中二次继电保护稳定控制系统的应用现状 电力产业是国家发展的支柱产业，近些年来得到了飞速的发展，而且新兴科学技术的应用在电力系统的应用也越来越广泛，智能电网就是一个非常显著的例子。智能电网其实就是将新兴的计算机信息技术与传统的电力系统进行了科学的结合，让电力系统变得更加的自动化与智能化。因为智能电网的优势越来越得到电力工作人员的重视而且发展也非常的迅速，所以推广智能电网也就成为了电力系统的核心任务之一。应用智能变电站与传统的变电站相比有着更大的优点，也就是说与传统的变电站相比，智能变电站的自动化与智能化程度高，而且还降低了人力成本，也就减少了工作人员的工作难度。并且伴随着计算机技术在变电站中的应用，智能变电站的工作效率也慢慢地远超传统的变电站。工作人员也就可以根据智能变电站收集的数据进行对比分析，这样就能够及时的找出智能变电站中存在的问题，然后及时的进行处理。 2 智能变电站设计中二次继电保护稳定控制系统应用的技术 工作人员在技术分析以及应用路径判定的过程中，一定要结合实际管理需求与控制措施，来确保应用模型的稳定性，从而更好地为管理体系的全面升级提供保障。我们知道智能电网二次继电保护系统，可以在提高供电服务品质的基础上，为项目升级充分奠定坚实的基础，同时也使用户在享受基本电能服务的同时，还可以获取更加有效的系统化信息，以此确保处理机制和管控措施之间的稳定性发展，还能够为项目整体升级奠定更加坚实的基础。因为只有从根本上提高管理系统的稳定性，才可以为整个系统升级与优化处理提供便利，然后进一步获得增值性与智能化的服务体验。 2.1 广域保护技术 智能电网二次继电保护稳定控制系统的广域保护技术，指的主要是技术结构将子域作为基本的分析单位，并且结合参数体系与管理机制，从而建构系统化的处理机制与控制措施，这样的话就能对子域内相关信息与继电保护数据展开深度分析以及集中调研，以此确保采集的有效性，而且也能对整个系统数据管控模型的综合性升级奠定更加坚实的基础。在对技术模型的域内以及域外展开综合性评定的时候，也要分析数据参数的稳定性与系统性，以此确保技术结构与应用体系的完整程度。广域保护技术在实际应用的时候，他的最大的优势就在于其能有效践行系统化的自动化控制模型，而且在升级数据分析能力的基础上，也可以保证操作流程的安全性与稳定性，从而为项目升级提供支撑，也能够为智能电网运行的安全性升级提供保障，最终实现整体技术结构以及组织架构的有效衔接。除此之外，广域继电保护技术还可以更加快捷地实施保护动作，来确保电网保护与技术保护之间建立更加默契的配合，然后从根本上提高继电保护的实际效率。因为技术本身具有较强的自适应判断能力，所以也就能够借助技术模型对于电网进行系统化的诊断。要注意在实际操作机制建立了以后，还要对建设智能电网系统展开深度整合，不仅要对技术与管理项目进行统筹优化，而且也要保证智能服务体系应用模型的稳定性，以此确保管理机制以及控制措施的完整性，进而为项目升级提供便利。 2.2 重构保护技术 智能电网二次继电保护稳定控制系统的重构保护技术也是很重要的一项技术，在实际技术结构应用与扩展的时候，需要借助相关参数体系与管理要求，同时还要积极践行更加完整的在线配置以及重组模型，以此确保电网结构与技术要求之间的匹配效果完全符合预期。在系统中应用保护重构技术的时候，技术人员要保证能够对继电保护系统的具体操作元件展开针对性地管理与实时监测，保证在对监测数据进行分析以后，还能针对具体问题进行诊断，然后建立健全对应的处理机制以及控制措施，以此确保隐性问题与故障都能得到有效地解决和处理，这样做的话可以在一定程度上提高整体技术结构与模型的稳定性。那么在技术结构应用后，还要能及时发现失灵故障，并且通过调整相关参数的数据从而组成模型，通过自动进行替代去保证继电保护系统运行的完整性与实效性。还要注意自愈功能是保护重构技术的核心优势，可以在提高整体效率的基础上，再去维护项目运行的质量，这样就能从根本上规避二次继电保护故障问题。相比之下重构保护技术更像是在实际运行的过程中，根据管理的要求以及数据体系的特点而去对整个系统进行重组，让二次继电保护稳定控制系统能够更好的发挥功能。通过运用重构保护技术，工作人员就可以实时的监控系统每个元件的工作状况，还可以在发现问题后，及时地根据监控数据来分析问题发生的原因然后及时的制定个性化的解决方案来正确的解决问题，从而可以增加系统的安全性与可靠性。重构保护技术还可以用在个别设备发生故障之后，通过实时的调整模型来寻找别的组件去代替发生故障的组件以此完成功能。让继电保护系统不会因为个别硬件损坏的关系而失效，这就是重构保护技术的最核心的功能，也就是说可以让二次继电保护稳定控制系统一直保持在一个高效的状态，从而解决二次继电保护系统的故障问题。 3 智能变电站二次继电保护稳定控制系统应用的发展前景 智能变电站二次继电保护稳定控制系统的应用未来会变得更加数字化，数字化是指智能变电站进行技术升级与改造，从而使模型能够更加符合实际情况，也可以给继电保护稳定控制系统提供更大的便利。除此之外还要实现测量数据的数字化，也就是说用光纤来代替电缆进行数据传输，这样做的话不仅可以提升数据的传输速度，而且还可以提高数据传输的安全性，总之数字化是继电保护稳定控制系统未来的发展趋势。另外，智能变电站二次继电保护稳定控制系统的应用未来会变得更加网络化，这主要是指通过互联网平台对收集到的信息进行分析与管理，可以使工作人员对数据信息的利用更加的高效，通过不断的改进管理机制，从而对二次继电保护稳定系统产生特别的意义。我们通过互联网平台进行数据传输，能够显著提高数据的准确性与实效性。即使网络化能够提升二次继电保护稳定控制系统的功能效率与稳定性，可是还是会带来一些问题，像在设备间进行网络互连之后产生的信息关联问题等，像这样的问题都需要技术人员不断的更新技术来彻底解决。最后自动化也是二次继电保护稳定控制系统的一个未来发展方向。自动化是智能变电站二次继电保护稳定控制系统的最核心的功能，意思是在实际的运行过程中，需要不断的深化自动化程度来提高智能变电站的运行效率，目前我国的智能变电站已经可以说是实现了大范围的自动化，可是仍然有一小部分至今还没有实现自动化，相信在未来的发展中，智能变电站二次继电保护稳定控制系统会实现全面的自动化，会优化自身功能，提高自己的安全性、稳定性以及实时性，也能够给智能化变电站的二次继电保护稳定控制系统的升级改造提供便利。