基于关联矩阵的输电线路广域后备保护研究

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1、YANJIUYUFENXI研究与分析基于关联矩阵的输电线路广域后备保护研究赵普，王初(西南交通大学电气工程学院，四川成都610031)摘要：介绍了广域保护的背景和现实意义，通过获取电力系统中的多点信息来实现新的保护和控制算法。在此基础上借助广域保护的分布式系统结构，采用基于变电站智能电子设备(1ED)保护动作系数和关联系数矩阵的输电线路广域后备保护算法，实现新的电网故障判别机制，并结合具体的电网验证了算法的合理性和有效性。关键词：广域保护；智能电子设备；保护动作系数；输电线路；算法中图分类号：TM773文献标志码A文章编号：1673—7598(2009)07—0019—05

2、的广泛关注而逐渐兴起。本文将应用获得的广域信0引言息，改善传统高压线路故障的判别方法，解决其存在的误动问题，提高电网运行的安全。2009年1月6日，我国自主研发、设计和建设的具有自主知识产权的1000kV交流输变电工程即晋东1广域保护系统概述南一南阳一荆门特高压试验示范工程顺利通过168h试运行，并投入商业化运营。围绕“西电东送、南北依靠电力系统中的多点信息，对故障进行快速、互供、全国互联”的电力发展战略，今后5～10年，中可靠和精确地切除，同时分析故障切除对系统安全国电网将发展成为世界上技术最复杂、规模最大的稳定运行的影响．并采用相应的控制措施，可提高输电网之一，提高大型

3、互联电网运行可靠性已成为我电线可用容量或系统可靠性，这种同时实现继电保国电力系统目前面临的基础性、关键性和迫切性问护和自动控制功能的系统，称之为广域保护系统，又题。称稳控系统。它在电网保护控制中基本定位于常规传统的主保护一般仅切除故障元件，后备保护保护与SCADA／EMS之间。国际大电网会议将广域保则可能延时切除多个元件。后备保护通过多段式保护的动作及控制手段等进行了定义，其动作范围在护的动作时限、动作定值以及动作区间的相互配合100ms～100s之间[21，如图1所示。来实现。但随着电力系统网络结构的扩大和网络复常规保护广域保护SCADA／EMS杂性的增强，在同一条母线上

4、连接的电力传输线路酥面=_小信；稳定长短相差很大，级数复杂，对于多段式的后备保护来电压稳定说，其定值和时限的配合相当繁杂，造成后备保护的自动拧制手动操千1动作时间过长，不利于快速切除故障Ⅲ。同时后备保常规保护动作范围动作范动作范围护可能切除没有发生故障的线路，造成更大的停电区域。以上问题都与系统的可靠供电和电网的稳定O001s01s1O0s运行发生矛盾。图1广域保护定义为了解决现有继电保护和安全自动装置存在的在电网广域继电保护系统结构中．变电站之间问题，结合互联电网发展对电力系统安全所提出的需要通信，同时在同其它子站通信时，本变电站中的要求，一种基于计算机网络通信技术，通过

5、采集电力保护终端单元可以实现集中式和分布式两种结构。系统多点信息实现广域量测的广域保护系统(Wide该系统由各个变电站或者发电厂通过广域通信网络AreaProtectionSystem，WAPS)近年来随着各国学者相连。其中变电站内部一般由智能电子设备收稿日期：2009—05—20作者简介：赵普(1984一)，男，河南南阳人，硕士研究生，研究方向为微机保护与变电站综合自动化。研究与分析YANJIUYUFEN×(IntelligentElectronicDevice，IED)、变电站局域网、向距离保护，动作系数确定的依据为：元件保护范围路由器、继电保护终端单元以及广域网等设备

6、和总较小时选择较大的数值，第Ⅱ段元件保护范围包括线构成，其中广域保护系统分布式结构见图2f3_。本线路的100％，加上相邻线路不超过距离I段的保护范围，第Ⅱ段保护元件将探测网络两个子设备故障，故后备Ⅱ段动作系数选为1／2；IED在各自的保护范围执行动作，依据动作区域的划分，保护动作系数义如下：‰-{I1吉后备保护I段动作备用IED备用IED后备保护Ⅱ段动作一1反方向故障过程总线2．2输电线路lED关联系数矩阵的生成IED的关联系数矩阵P代表广域后备保护子站中任意一个lED与网络中其它IED之问相互关系的变电站A变电站B程度。矩阵中的元素代表两个IED之间的关联系数，其关联系

7、数数值越大．就代表两个IED的关系越紧图2广域保护分布式结构图密，每个IED的判断结果对双方相互作用的意义就分布式结构将保护和控制功能完全分散到各个越大。为了得到IED的关系系数矩阵，就应该确定终端设备IED中完成，它对IED的要求比较高，需要IED的最大和最小保护范围，图3为简单电力网络的独立完成信息的采集、通信、算法的执行、策略的生接线图，分析最大和最小保护范围，图中标有数字的成以及跳、合闸命令的执行功能。分布式结构的系方框代表IED。统受故障的影响较小，某个IED故障一般不会影响RI1slRus2R1s3Bu