廣域繼電保護(hù)

1、廣域繼電保護(hù)目 錄2繼電保護(hù)基本概念傳統(tǒng)繼電保護(hù)局限性廣域保護(hù)技術(shù)支持廣域繼電保護(hù)廣域繼電保護(hù)算法繼電保護(hù)基本概念3保護(hù)：在電力系統(tǒng)中檢出故障或其他異常情況，從而使故障切除、終止異常情況或發(fā)出信號(hào)或指示。 保護(hù)是一個(gè)用于保護(hù)裝置或保護(hù)系統(tǒng)的一般性詞語(yǔ)。 保護(hù)可以用于描述整個(gè)電力系統(tǒng)的保護(hù)或者電力系統(tǒng)中個(gè)別構(gòu)成單元的保護(hù)，例如變壓器保護(hù)、線路保護(hù)、發(fā)電機(jī)保護(hù) 。 保護(hù)不包括電力系統(tǒng)的構(gòu)成單元，例如用于限制電力系統(tǒng)過(guò)電壓的單元。但它包括用于控制電力系統(tǒng)電壓或頻率偏差的單元 ，比如電抗器自動(dòng)投切、減負(fù)荷等等。GB/T 2900.49-200電工術(shù)語(yǔ) 電力系統(tǒng)保護(hù)繼電保護(hù)基本概念4主保護(hù)：滿足系統(tǒng)穩(wěn)定

2、和設(shè)備安全要求，能以最快速度有選擇地切除被保護(hù)設(shè)備和線路故障的保護(hù)后備保護(hù)：主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，用以切除故障的保護(hù)。后備保護(hù)可分為遠(yuǎn)后備和近后備兩種方式近后備保護(hù)：當(dāng)主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，由本電力設(shè)備或線路的另一套保護(hù)實(shí)現(xiàn)后備的保護(hù)；當(dāng)斷路器拒動(dòng)時(shí)，由斷路器失靈保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的后備保護(hù)遠(yuǎn)后備保護(hù)：當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，由相鄰電力設(shè)備或線路的保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的后備保護(hù)GB/T 14285-2006繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程繼電保護(hù)基本概念5第一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：保持穩(wěn)定運(yùn)行和電網(wǎng)的正常供電第二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：保持穩(wěn)定運(yùn)行，允許損失部分負(fù)荷12電力電力系統(tǒng)系統(tǒng)安全穩(wěn)定安全穩(wěn)定三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)第三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)系統(tǒng)不能保持穩(wěn)定運(yùn)行

3、時(shí)，必須防止系統(tǒng)崩潰并盡量減少負(fù)荷損失3第一級(jí)安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn):正常運(yùn)行方式下的電力系統(tǒng)受到下述單一元件故障擾動(dòng)后，保護(hù)、開(kāi)關(guān)及重合閘正確動(dòng)作，不采取穩(wěn)定控制措施，必須保持電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行和電網(wǎng)的正常供電，其他元件不超過(guò)規(guī)定的事故過(guò)負(fù)荷能力，不發(fā)生連鎖跳閘。DL755-2001電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則繼電保護(hù)基本概念6第段：電流速斷保護(hù)電流速斷保護(hù)按被保護(hù)設(shè)備的短路電流整定，當(dāng)短路電流超過(guò)整定值時(shí)，則保護(hù)裝置動(dòng)作，一般設(shè)定為保護(hù)線路全長(zhǎng)的85%第段：限時(shí)電流速斷保護(hù)用以切除本線路上速斷范圍以外的故障，同時(shí)也作為電流速斷保護(hù)的后備保護(hù)，設(shè)定為本線路全長(zhǎng)和相鄰線路的一部分。與速斷保護(hù)共同構(gòu)成主保護(hù)第段：過(guò)

4、電流保護(hù)當(dāng)電流超過(guò)預(yù)定最大負(fù)荷值時(shí)，使保護(hù)裝置動(dòng)作的一種保護(hù)方式，作為后備保護(hù)使用。三段式過(guò)電流保護(hù)：故障點(diǎn)離電源越近，短路電流越大，根據(jù)故障電流不同而實(shí)現(xiàn)過(guò)電流分段保護(hù) 繼電保護(hù)基本概念7主保護(hù)能夠全線速切的縱聯(lián)差動(dòng)或縱聯(lián)比較式保護(hù)、快速跳閘的獨(dú)立段保護(hù)（如工頻變化量距離保護(hù)等）后備保護(hù)主要有接地距離保護(hù)（三段式）、相間距離保護(hù)（三段式）以及（方向）零序電流保護(hù)（多段式）綜合重合閘綜合重合閘有三種運(yùn)行方式，即綜合重合閘、單相重合閘以及三相重合閘?？筛鶕?jù)各個(gè)系統(tǒng)的特點(diǎn)及電網(wǎng)的具體情況具體分析。常見(jiàn)線路保護(hù)配置 目 錄8繼電保護(hù)基本概念傳統(tǒng)繼電保護(hù)局限性廣域保護(hù)技術(shù)支持廣域繼電保護(hù)廣域繼電保護(hù)算

5、法傳統(tǒng)繼電保護(hù)局限性92005年9月26日，臺(tái)風(fēng)“達(dá)維”襲擊海南，造成海南電網(wǎng)主網(wǎng)崩潰。海南電網(wǎng)特點(diǎn)： 海南電網(wǎng)為孤網(wǎng)，不與其他省市電網(wǎng)相連 主網(wǎng)為繞島環(huán)網(wǎng)，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，對(duì)主線依賴度很高海南電網(wǎng)9.26大停電事故傳統(tǒng)繼電保護(hù)局限性10臺(tái)風(fēng)登陸后，多條支路陸續(xù)跳閘或解列，剩余主網(wǎng)處于高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。t/ms1：22：31.074 220KV玉官線發(fā)生BC間歇性相間短路傳統(tǒng)繼電保護(hù)局限性111：22：31.074 220KV玉官線發(fā)生相間短路，玉州側(cè)主保護(hù)拒動(dòng)1：22：45.212220KV馬玉線馬村側(cè)III段保護(hù)動(dòng)作1：22：45.402 洋浦電廠13號(hào)機(jī)負(fù)序保護(hù)動(dòng)作，甩負(fù)荷34MW1：22：

6、46.981 ?？陔姀S7號(hào)機(jī)復(fù)合電壓過(guò)流保護(hù)動(dòng)作，甩負(fù)荷79MW1：22：47.226 ?？陔姀S5號(hào)機(jī)復(fù)合電壓過(guò)流保護(hù)動(dòng)作，甩負(fù)荷67MW，同時(shí)海口安全穩(wěn)定裝置正確動(dòng)作，切除負(fù)荷20.5MW1：22：47.608洋浦電廠11號(hào)機(jī)負(fù)序保護(hù)動(dòng)作，甩負(fù)荷44MW1：22：48.298洛玉線洛基側(cè)保護(hù)III段跳閘?？诤脱笃蛛姀S陸續(xù)跳閘后，頻率和功率失去平衡。全網(wǎng)減載裝置啟動(dòng)，陸續(xù)切除負(fù)荷66MW1：26：00大廣壩四號(hào)機(jī)失磁保護(hù)動(dòng)作，主網(wǎng)全部斷電1：22：58.219南山電廠低頻保護(hù)動(dòng)作傳統(tǒng)繼電保護(hù)局限性12除玉官線主保護(hù)外，其他保護(hù)裝置全部按照設(shè)定動(dòng)作故障時(shí)，后備保護(hù)正確動(dòng)作沒(méi)有減小故障范圍，反而因

7、為正確動(dòng)作而進(jìn)一步擴(kuò)大故障主保護(hù)失效是直接原因，各級(jí)后備保護(hù)整定值不協(xié)調(diào)導(dǎo)致故障擴(kuò)大，設(shè)定的動(dòng)作其實(shí)是誤動(dòng)作傳統(tǒng)繼電保護(hù)局限性13保護(hù)對(duì)象單一，后備保護(hù)沒(méi)有選擇性不顧及元件被切除后潮流轉(zhuǎn)移引起的后果，可能引發(fā)級(jí)聯(lián)跳閘。后備尤其是遠(yuǎn)后備保護(hù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)定值配合整定困難，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)難以協(xié)調(diào)傳統(tǒng)保護(hù)傳統(tǒng)保護(hù)局限性局限性目 錄14繼電保護(hù)基本概念傳統(tǒng)繼電保護(hù)局限性廣域保護(hù)技術(shù)支持廣域繼電保護(hù)廣域繼電保護(hù)算法電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展15智能保護(hù)技術(shù)通信技術(shù)控制理論電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展16IED數(shù)據(jù)采集分析決策信息通信設(shè)備遙控功能集成化的IED每一個(gè)都具有全面的功能，全網(wǎng)統(tǒng)籌得以實(shí)現(xiàn)，這是智能電網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)智能保護(hù)技術(shù)IED：智能

8、電子裝置(intelligent electronic devices)電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展17同步測(cè)量技術(shù)：GPS校時(shí)技術(shù)發(fā)展，信息可以實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格同步，廣域?qū)崟r(shí)性得到解決。通信技術(shù)發(fā)展網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)：IEC61850標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，建立通信體系結(jié)構(gòu)，電力通信標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，使得各廠家的設(shè)備能夠兼容。高速通信技術(shù)：通信技術(shù)多元化發(fā)展，以太網(wǎng)和路由技術(shù)的發(fā)展使帶寬不斷提高電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展18控制理論的發(fā)展，提供了多種在線決策方案離線分析、人工整定模式改變?yōu)樽赃m應(yīng)分析、在線整定控制理論發(fā)展目 錄19繼電保護(hù)基本概念傳統(tǒng)繼電保護(hù)局限性廣域保護(hù)技術(shù)支持廣域繼電保護(hù)廣域繼電保護(hù)算法廣域繼電保護(hù)201997：瑞典學(xué)者Berth I

9、ngelsson最先提出廣域保護(hù)的概念國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議將廣域保護(hù)定義為主要完成系統(tǒng)的穩(wěn)定控制功能1998 年日本學(xué)者將廣域思想與繼電保護(hù)結(jié)合起來(lái),提出基于GPS通過(guò)光纖通道傳送多點(diǎn)電流信息構(gòu)成廣域差動(dòng)保護(hù)的觀點(diǎn)21世紀(jì)，廣域繼電保護(hù)理論發(fā)展迅速，多種原理和方案被提出。廣域繼電保護(hù)21廣域保護(hù)：（1）基于廣域信息的電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制研究，可稱為廣域安穩(wěn)保護(hù)（也稱為廣域系統(tǒng)保護(hù)、廣域特殊保護(hù)）（2）基于廣域或站域信息進(jìn)行改進(jìn)和提高傳統(tǒng)繼電保護(hù)的性能的研究，可稱為廣域繼電保護(hù)（Wide Area Protection Relaying，WAPR）。廣域繼電保護(hù)22依賴電力系統(tǒng)多點(diǎn)的信息對(duì)故障進(jìn)行快速、可

10、靠、精確的切除同時(shí)分析故障切除對(duì)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的影響，并采取相應(yīng)的控制措施實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)和自動(dòng)控制功能的系統(tǒng)廣域繼電保護(hù)廣域繼電保護(hù)定義定義廣域繼電保護(hù)23系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分布式：由各分散的終端IED進(jìn)行決策集中式：由決策中心進(jìn)行決策，控制子IED分層區(qū)域式：集中式和分布式的結(jié)合方案廣域繼電保護(hù)24采集單元采集單元IED執(zhí)行設(shè)備執(zhí)行設(shè)備采集單元采集單元IED執(zhí)行設(shè)備執(zhí)行設(shè)備底層設(shè)備中間層廣域決策層通信環(huán)網(wǎng)分層區(qū)域式分層區(qū)域式結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)廣域繼電保護(hù)25保護(hù)方法保護(hù)方法廣域方向保護(hù)：通過(guò)方向元件判定廣域距離保護(hù)：通過(guò)帶方向的距離阻抗元件判定廣域差流保護(hù)：通過(guò)差流元件用基爾霍夫定律判定多信息保護(hù)：結(jié)合

11、多種信息進(jìn)行判斷決策廣域繼電保護(hù)26與傳統(tǒng)保護(hù)的配合定位：作為主保護(hù)后備，依然保留主保護(hù)跳閘：跳閘后，提高同一功率面上其他線路的整定值動(dòng)作時(shí)間：檢測(cè)到故障后，延時(shí)等待主保護(hù)動(dòng)作后啟動(dòng)動(dòng)作對(duì)象：采集廣域信息，進(jìn)行最優(yōu)切除廣域繼電保護(hù)27 四方公司于2008年在廣東花都供電局裝設(shè)廣域保護(hù)系統(tǒng)，內(nèi)部包括四個(gè)110KV變電站以及相關(guān)設(shè)備 獲得次年南方電網(wǎng)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng) 獲得次年中國(guó)電力科技進(jìn)步二等獎(jiǎng) 但是因?yàn)闆](méi)有發(fā)生過(guò)特別的事故，并沒(méi)有能體現(xiàn)廣域保護(hù)優(yōu)越性的斷電案例真實(shí)的栗子真實(shí)的栗子目 錄28繼電保護(hù)基本概念傳統(tǒng)繼電保護(hù)局限性廣域保護(hù)技術(shù)支持廣域繼電保護(hù)廣域繼電保護(hù)算法廣域繼電保護(hù)算法29 主保護(hù)：

12、無(wú)時(shí)限動(dòng)作 廣域繼電保護(hù)：作為后備保護(hù)保證切除故障 全網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化，進(jìn)行潮流轉(zhuǎn)移計(jì)算。必要時(shí)閉鎖后備保護(hù)，以及切除負(fù)荷 電網(wǎng)嚴(yán)重故障時(shí)，解列電網(wǎng)廣域繼電保護(hù)算法30分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以每一個(gè)IED為基本單位廣域差流保護(hù)原理基于拓?fù)錁鋭澐直Ｗo(hù)區(qū)域，可指定最大保護(hù)范圍后備保護(hù)基于IED的廣域差流保護(hù)廣域繼電保護(hù)算法31IED以本身為根，逐漸向外擴(kuò)展構(gòu)建關(guān)系表，每一層為一個(gè)保護(hù)段，其中層保護(hù)和主保護(hù)重合。當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，IED與所有層節(jié)點(diǎn)計(jì)算差流并進(jìn)行層保護(hù)（主保護(hù)）檢測(cè)如果檢測(cè)到保護(hù)拒動(dòng)或接收不到對(duì)應(yīng)IED發(fā)來(lái)的信息，則用故障IED的子節(jié)點(diǎn)代替故障點(diǎn)進(jìn)行段差流檢測(cè)，檢測(cè)到區(qū)內(nèi)故障則執(zhí)行保護(hù)動(dòng)作，以

13、此類推直到故障切除。當(dāng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生改變（執(zhí)行了保護(hù)動(dòng)作或者電網(wǎng)投退了設(shè)備），按照同樣的原則重新劃分保護(hù)區(qū)域。廣域繼電保護(hù)算法32IED1IED2IED7IED6IED5IED4IED3IED12IED11IED10IED9IED8層層層玉官線玉州站洛玉線馬玉線金玉線風(fēng)玉線桂玉線廣域繼電保護(hù)算法33 故障發(fā)生，IED1主保護(hù)動(dòng)作，IED2失效思考：其余IED如何工作？ 所有IED執(zhí)行區(qū)檢測(cè)，IED1檢測(cè)到IED2失效 IED1執(zhí)行段保護(hù)通信，與IED3、4、5、6、7通信，發(fā)現(xiàn)故障在本區(qū)域內(nèi) IED1向IED3、4、5、6、7發(fā)出執(zhí)行動(dòng)作指令，切除故障 全網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化，重新構(gòu)建拓?fù)錁?。同時(shí)

14、進(jìn)行定值整定、潮流轉(zhuǎn)移處理等操作。廣域繼電保護(hù)算法34集中式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以一次設(shè)備基本單位廣域差流保護(hù)原理基于圖論后備保護(hù)基于一次設(shè)備的廣域差流保護(hù)廣域繼電保護(hù)算法35狀態(tài)1：電網(wǎng)正常，投入工作狀態(tài)2：電網(wǎng)故障，失聯(lián)或拒動(dòng)（退出1）狀態(tài)3：電網(wǎng)故障，跳閘（退出2）以一次設(shè)備為基本保護(hù)區(qū)，保護(hù)裝置為分界線，保護(hù)裝置可以分屬于多個(gè)保護(hù)區(qū)有保護(hù)裝置處于退出1狀態(tài)時(shí)，對(duì)應(yīng)的保護(hù)裝置省略且其鄰接的保護(hù)區(qū)融合成一個(gè)大的保護(hù)區(qū)。當(dāng)保護(hù)區(qū)內(nèi)保護(hù)裝置處于退出2狀態(tài)時(shí)，計(jì)算保護(hù)區(qū)內(nèi)處于狀態(tài)1的保護(hù)裝置數(shù)量，若大于1則該保護(hù)區(qū)仍存在，否則忽略該保護(hù)區(qū)廣域繼電保護(hù)算法36玉州玉州洛玉線洛玉線馬玉線馬玉線馬村馬村金玉線金玉線金盤金盤風(fēng)玉線風(fēng)玉線風(fēng)翔風(fēng)翔桂玉線桂玉線桂林洋桂林洋玉官線玉官線官塘官塘洛基洛基I