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广域保护相关技术及其应用综述*肖健，文福拴（华南理工大学电力学院,广东省广州市510640）摘要：环境约束与市场竞争压力导致输电系统的扩展越来越困难，而负荷又不断增加，这些因素使得电力系统越来越接近其极限运行。
另一方面，出于经济方面的考虑，电力系统互联越来越普遍。
这样，发生故障和事故的可能性加大，影响的范围也加大。
为此，电力系统的保护和控制随之变得越来越复杂，也越来越重要。
通信技术和测量技术的不断发展，使得新型的基于广域测量的广域保护技术得到迅速发展。
近年来国际上时有报道的大范围停电事故也引起了电力系统专家和学者对广域保护和控制系统的研究和重视。
本文对广域保护及其相关技术的研究历史、发展现状和应用进行了一个较全面的回顾与综述，并对未来的发展做了展望。
主要从与广域保护密切相关的七个方面着手，对相关文献进行了简要的概括和总结。
关键词：相量测量单元；广域保护；停电事故；隐含故障；综述0引言常规继电保护用于在电力系统发生故障后实现对故障元件的自动和快速切除，以隔离故障、保证人身和设备安全以及无故障部分的正常运行。
故障发生及切除后，往往会对系统产生大的扰动，严重时还会使系统遭受因过载、过/低频，过/低压，系统负荷调整，功率振荡等引起的系统解列，甚至整个系统的崩溃。
2003年8月14日发生的北美大停电事故就是一个典型的例子。
传统的安全自动装置需要在检测到系统产生不正常运行状态后再采取控制措施，但是在某些特殊情况下，如果系统恶化的速度很快，往往在自动装置采取措施之前系统就已经发展成为严重的崩溃事故。
此外，在传统的保护和自动装置中所采用的动作判据都是基于本地测量数据的，因此也就只能保护本地网络，而没有考虑故障对整个网络的冲击作用以实现系统全局的安全稳定运行。
随着电力需求的不断增长、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，电力系统日渐接近其极限运行，其运行和控制更为复*国家自然科学基金资助项目(50477029);华北电力大学“电力系统保护与动态安全监控教育部重点实验室”开放课题资助杂，发生扰动和故障的可能性更大，后果也更加严重。
基于广域保护系统的距离后备保护整定方案谷松林【摘要】电网中发生潮流转移现象后,受影响的输电线路会承受大量的转移负荷,进入过负荷运行状态.距离保护后备段的整定要求躲开线路正常运行时的最小负荷阻抗,因此潮流转移带来的线路过负荷将会对距离保护后备段带来显著影响.针对这一情况,提出了一种能够应对潮流转移情况的距离后备保护整定方案.该方案基于广域保护系统,利用WAMS可测幅值与相角的特点快速计算线路的视在阻抗值.然后根据线路视在阻抗的变化幅度确定线路所承受的转移负荷比例,针对线路不同的过负荷状态进行与之对应的后备保护整定值调整,既防止过负荷线路上的后备保护发生误动,又使后备保护保有正确识别短路故障的能力.最后将整定信息与负荷波动情况上传至调度中心,为调度中心进行负荷控制提供辅助决策,并依据调度中心的决策进一步调整后备保护的整定值,直至线路恢复正常的负荷输送状态.以新英格兰10机39节点系统为样例,采用BPA仿真验证了该方案的有效性.【期刊名称】《电力系统保护与控制》【年(卷),期】2016(044)001【总页数】8页(P40-47)【关键词】潮流转移;过负荷;广域测量系统;距离后备保护【作者】谷松林【作者单位】国网北京经济技术研究院,北京102209【正文语种】中文【中图分类】TM77潮流转移是使电网发生连锁跳闸现象的重要诱因，若不及时采取有效的抑制措施将导致电网发生大停电事故，严重威胁电力系统的安全稳定运行[1-4]。
在此研究方向上国外起步较早，建立了与大停电相关的连锁故障模型，并指出在潮流转移情况下，后备保护的过负荷误动是引发连锁跳闸的重要原因[5-7]。
为解决这一问题，近年来在研究中引入了图论的相关知识，提出了输电断面的概念[8]，通过划分输电断面来快速搜索受潮流转移影响的过负荷支路，如文献[9]研究了基于转移潮流灵敏度因子的潮流转移识别方案；文献[10]根据实际电网结构利用图论知识生成有向图，建立送端节点-送电支路邻接表，计算支路开断分布因子，识别受潮流转移影响较大的线路；文献[11]利用图论将电网拓扑图划分为多个广义潮流转移区域，将区域外节点与其相应的区域连接割点等效为虚拟母线，使计算范围从全网简化到过载线路所属的广义潮流转移区域；文献[12]给出了用于评价支路受潮流转移影响程度的过载严重度指标；文献[13]通过预测线路故障时间和概率的方法来识别潮流转移的发生。
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。
浅谈5G技术在变电站广域保护中的应用摘要：在变电站建设过程中5G视频监控系统，通过5G无线网络进行视频传输，采用电脑或手机作为视频监控端对施工现场进行远程监控管理，系统部署简单，监控灵活方便，比传统视频监控系统优势大，对电力系统进行需求分析，全面诠释了广域保护以及相关技术应用，并从功能配置、系统结构、内部数据的交互方式以及与外部系统的协同模式、通信组网方案等多个角度进行研究、设计与实现。
关键词：5G技术；变电站；保护应用电工程视频监控系统网络的建设主要采用电力系统内部网络或宽带网络，其特点是各设备连接方式技术复杂，铺设线缆较多，工程量大，在偏僻地区变电站的建设工程中，宽带网络很难接入，施工阶段电力系统内部网络通信条件较差，不具备变电站投运时的通信条件，因此视频监控系统受多种外部条件的限制，不能很好地进行远距离传输视频信号。
采用3G视频监控技术，建设变电站工程视频监控系统，通过无线方式传输，具有无需有线网络接入，传输距离远，安装简单灵活，避免了铺设线缆麻烦等特点，有效地实现了工程无线远程监控，可使管理人员在远离施工现场的地域通过电脑或手机随时掌握施工现场情况，及时有效地解决施工管理中存在的问题，为指导工程管理节省了时间、费用，提高了施工管理水平。
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。
一、5G视频监控系统技术特点随着计算机软硬件技术、通信技术、网络技术、接口技术及其在变电所中应用的发展和成熟，计算机监控系统已成为变电所的主要监控手段⋯，在传统有线网络视频监控中，视频采集及视频观看的远程接入和传输的成本限制了其发展与应用，如在偏远地区进行监控时，由于地域广、监控点少而稀疏不均，加上有线线路户外架设及维护成本高等因素，整体有线接入和传输的高成本直接影响了相当一部分区域和场景的监控。
而利用无线网络特别是运营商铺设的无所不在的5G 移动通信网络进行接人和传输，其安装方便、灵活性强、性价比高。
基于广域信息系统的后备保护技术一、问题的提出1、电力系统连锁跳闸致使系统瓦解的事故不断发生。
•美加大停电事故。
2003年8月14日发生。
起因：一条输电线路故障被切除；引起连锁跳闸，发生大面积停电事故，损失惨重。
一、问题的提出（续1）国家发生时间事故名称事故后果美国2003.8.14北美东部网损失负荷61.8GW，停电8州1省5000万人，停电面积24000平方公里，最长停电29小时，损失300亿美元。
瑞典丹麦2003.9.23瑞典－丹麦停电1800MW，影响500万人用电，停6.5小时意大利2003.9.28意大利6,400MW的功率缺额，最后导致频率崩溃，停电19小时。
英国2003.8.28伦敦地铁停电724MW，影响41万用户，50万乘客被困，停电37分钟～1小时马来西亚2003.9.1马来西亚马来西亚北方5个州发生大停电事故，停电持续约4个小时。
一、问题的提出（续2）大停电的直接原因分析：•在部分元件停运检修状态下，局部发生故障；•故障切除后运行状态转移中部分输电元件运行异常或保护误动；•后备保护和自动装置切除过载的输电元件；•连锁过载被切除后的输电通道转移及系统不稳定；•输电网络被大面积的无序断开后低周波、低电压、高周波等自动装置分散动作使系统崩溃。
一、问题的提出（续3）可吸取的教训：•元件的故障或扰动，在局部系统内部采取措施来消除影响，不使其扩散到局部系统外；•区域系统之间输电断面上的故障，切除故障元件后尽量保持输电断面的完整性；•反应元件运行异常的保护应与系统的安全自动装置协调动作，保证网络连接的强壮性，尽量满足输电能力与输电需求的平衡，切不可独立、无序乱动；•互联系统失稳后，应按功率尽可能平衡的原则有序解列，避免大面积停电，并有利快速恢复。
一、问题的提出（续4）2、我国保障电网安全运行的“三道防线”：第一道防线：高速、准确地切除故障元件的继电保护和反应被保护设备运行异常的保护被我国超高压电网普遍采用的装备Ø利用被保护元件两端的尽可能简单的信息；Ø超高压系统主保护动作速度10－25毫秒；Ø超高压系统主保护动作正确率99.82%;正在研究、未来可能装备电网的保护Ø利用被保护元件单端或两端故障暂态信息的继电保护Ø主保护动作速度2－5毫秒以尽可能快的速度、在尽可能小的范围内切除故障，减少系统产生的不平衡能量。
