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1、电气文献检索与科技论文写作电力系统继电保护发展概述XXX(姓名)（XXXX学院,XX省 XX市 邮编）摘 要:就继电保护的的发展趋势做了概述,主要介绍了广域保护的概念和结构、通讯网络结构和一些典型应用。关键词:电力系统;继电保护;广域保护;发展趋势General Review the Development ofProtection Technology in Power SystemXXX(姓名)-英文（XXXX学院,XX省 XX市 邮编）-英文Abstract:In this paper, we have general review of the development and hist
2、ory of the proction techology in power system.We also have emphsize the techogy of the widearea protection system(WAPS),and have a brief introduction about the strcuture and communiction of (WAPS), serval typical applications of (WAPS) appear in this paper.Key word:Power system;Protection system;Wid
3、e area protection system(WAPS); Development trends 0 引言随着经济和社会的快速发展,电力系统的规模和容量也随之不断扩大。电力系统主要由发电机、变压器、母线、输配线路及用电设备等组成。电力系统中经常发生一些危险故障,而这些故障可能会发展成事故,使整个电力系统或其中部分系统的正常工作遭到破坏,造成对用户少送电、停止送电或电能质量降低等现象,因而对电力系统进行继电保护就显得尤为重要。现代电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求,电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力。1 继电保护技术发展趋势1.1 计
4、算机化 随着计算机硬件的迅猛发展,微机保护硬件也在不断发展。微机保护硬件水平也在不断提高。电力系统对微机保护的要求水平与日俱增,除了进行继电保护的摹本功能外,还应具有以下更多功能:大容量的故障信息和数据的长期存放功能;快速的数据处理功能;强大的通信能力;与其他保护、控制装置和调度联网来共享全系统的数据;具有信息和网络资源的管理功能;高级语言编程功能等。以上这些新型的功能要求电力系统微机保护装置应具有相当于l台PC机的功能。近年来,我国电力系统继电保护的微机化比例越来越高,特别是高压以上的电力系统继电保护系统1。这就要求微机保护装置具有相当于一台PC机的功能。该类装置的优点有:(1)具有486P
5、C机的全部功能,能满足对当前和未来微机保护的各种功能要求。(2)尺寸和结构与目前的微机保护装置相似,工艺精良、防震、防过热、防电磁干扰能力强,可运行于非常恶劣的工作环境,成本可接受。(3)采用STD总线或PC总线,硬件模块化,对于不同的保护可任意选用不同模块,配置灵活、容易扩展。继电保护装置的微机化、计算机化是不可逆转的发展趋势。1.2 网络化因随着信息技术的飞速发展,计算机网络技术作为信息和数据通信的工具,现已成为信息时代的支柱性技术。因电力系统继电保护的作用不只仪限于切除故障元件和缩小事故的影响范围,而且要保证电力系统的安全稳定运行,这就要求系统内的每个保护单元都能共享电力系统的运行数据和
6、故障信息数据2。在分析这些信息和数据的基础上,系统内的各个保护单元与重合闸装置要协调动作,从而确保系统的安全稳定运行。显然,实现这种电力系统继电保护的基本条件是将电力系统内的各主要设备的保护装置用计算机网络联接起来,从而实现微机保护装置的网络化。综上,电力系统微机保护装置网络化可大大提高电力系统的保护性能和可靠性,这是微机保护发展的必然趋势。1.3 保护、控制、测量、数据通信一体化在实现继电保护的计算机化和网络化的条件下,保护装置实际上就是一台高性能、多功能的计算机,是整个电力系统计算机网络上的一个智能终端。它可从网上获取电力系统运行和故障的任何信息和数据,也可将它所获得的被保护元件的任何信息
7、和数据传送给网络控制中心或任一终端。因此,每个微机保护装置不但可完成继电保护功能,而且在无故障正常运行情况下还可完成测量、控制、数据通信功能,亦即实现保护、控制、测量、数据通信一体化。1.4 智能化 近年来,人工智能技术如神经网络、遗传算法、进化规划、模糊逻辑等在电力系统各个领域都得到了应用,在继电保护领域应用的研究也已开始34。众所周知,电力系统继电保护是一种普遍的离散控制,分布予系统的各个环节中,而对系统状态(正常或事故)进行判断,即状态评估,是实现保护正确动作的关键。由于人工智能的逻辑思维和快速处理能力,人工智能已成为在线状态评估的重要工具,越来越多地应用于电力系统的多个方面中,特别是继
8、电保护方面,其在控制、管理及规划等领域中也发挥着重要作用。天津大学从1996年起进行神经网络式继电保护的研究,已取得初步成果5。人工智能技术在继电保护领域的应用,可以解决用常规方法难以解决的问题。2 广域保护2.1 广域保护研究的理论背景继电保护装置以判断被保护对象内部故障,及时可靠地切除故障为己任。但是目前的安全自动装置都是在检测到系统产生不正常运行状态以后再采取控制措施, 例如低频、低压减载装置是在系统频率或母线电压降低、偏离正常值一定程度且持续一定时间后才执行切负荷或切机操作,属于事故后控制措施。在特殊情况下如果频率或电压下降速度过快,可能安全自动装置来不及动作,系统已经发生严重的崩溃事
9、故67。目前使用的安全自动控制判据大都是基于本地量构成,反映的只是系统某点或很小一个区域的运行状态,不能反映较大区域电网的安全运行水平,装置之间缺乏相互协调和配合,难以做到对系统进行优化控制。这样将会导致系统某点发生故障后安全水平下降,造成继电保护和安全自动装置相继动作。由于这些装置之间缺乏相互的配合协调,可能进一步扩大故障影响范围,引起系统发生连锁跳闸等严重事故。去年北美以及世界范围内的几次大停电事故让人们认识到: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8,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
10、映区域电力系统的运行状况。2.2 广域保护系统概述 广域保护是在电网互联趋势下提出的对继电保护系统更高的要求,这是一个新的研究方向,国外早在1997年开展了相关研究探讨9,国内在这一领域的研究起步较晚,直到最近一两年才陆续有相关的论文发表。广域保护系统可以分为两类:一类是利用广域信息,主要完成安全监视、控制、稳定边界计算、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。但是目前多数研究进行的只是概念性的讨论,对于具体问题如系统结构、通信网络配置、广域信息的采集和利用、广域保护和控制算法等方面并没有进行详细深入分析,尚未形成完整的理论体系。2.
11、3 广域保护系统基本结构 广域保护系统是一个复杂的系统,如果以广域信息的采集、传送、分析和使用为主线,整个系统的构成基本上可以分为三大部分。第一部分是电力系统实时动态监测系统,即对电力系统动态过程进行监测和分析的系统。由安装在各变电站的同步相量测量装置(PMU)之间相互通讯,及与安装在电力系统调度中心、变电站或发电厂的主站(main station)通讯,构成电网广域测量系统(WAMS),实现对地域广阔的电力系统运行状态的监测和分析。第二部分包括广域继电保护算法和广域自动控制策略(基于广域信息切负荷、切机等),安装在各变电站的CDE相互通讯,就地实现常规保护功能,且主站根据采集到的电网中分布的
12、各变电站PMU实时测量数据,检测故障,分析扰动,提出投切线路、负荷和机组等控制策略。第三部分是电力系统实时控制系统,由安装在各变电站的自动控制装置与安装在调度的控制中心联网,实现广域自动控制策略。 广域保护系统功能结构:该系统由相量测量(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(PUM)。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
13、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,控制变电站安全稳定控制装置,直接进行切机和切负荷操作;电网频率或电压变化后,安全稳定控制装置自动进行无级切机和调负荷控制;也可由调度人员远方操作,维护电网安全稳定运行。 (3)厂站安全稳定监控子站。安全稳定监控子站安装在变电站,向上通过光纤与电网安全稳定监测与控制主机通信,向下通过以太网与相量测量装置(PMU)及安全稳定控制装置通讯,是发电厂变电站安全稳定监测与控制系统的决策中心和通讯桥梁。可就地实现一些广域保护算法,安全稳定监控子站之间可以相互通讯。 (4)电网安全稳定监测与控制主站。电网安全稳定监测与控制主机安装在调度室
14、内,与安全稳定监控子站通讯,获取各种数据,进行广域保护计算,及对多站间的实时功角及各站模拟和开关信号进行在线监测,记录有关数据,并存入数据库。并将实时监测到的电压电流相量和功角传送到EMS系统,供EMS系统进行静态和动态安全稳定分析,并把EMS系统的安全稳定控制命令传达到发电厂变电站的安全稳定控制装置,进行投切机组和负荷控制。 (5)网络服务器。中央监控站将各站间的电压电流相量和功角数据存入SQL Server6数据库的实时表和历史表中。WEB SERVER负责响应用户的请求,从SQL SERVER数据库中获取相应数据并传给用户,使用户可利用浏览器登录网站,实时观测各站间的电压电流相量和功角。
15、同时在数据库中存储动态记录文件并生成索引表。(6)资料分析站。可通过浏览器方便地实时监测多站间的电压电流相量和功角,查看历史功角曲线及记录的动态录波文件的一些信息;同时可利用强大而灵活的分析软件对各种记录的数据进行详尽的分析研究,并打印出精美的报表。2.4 广域保护通讯网络结构 在电网广域保护系统中,数据通信有3个主要特点:(1)多点对一点通信(子站数可能超过100个);(2)数据通信频繁;(3)数据流持续不断。数据通道一旦发生拥塞, 则源源不断到达的后续数据将会进一步加剧通道的拥塞。传统的电力系统中远方终端P调制解调器(RTUPMODEM)模式下远程测量数据传输延时大,误码率高,满足不了电网
16、实时同步相量的监测与控制要求10。为实现电网实时广域测量功能(WAMS),需要构建一套实时性非常好的电网相量分布式测量系统。将以太网交换机与异步传输模式ATM交换机进行配合使用,通过全光纤通道,并采用UDP协议,克服了在测量子站数目较多情况下的网络数据传输延时不确定的缺点,从算法上消除了网络发生拥塞的各种可能性,较好地解决了“漏斗问题”。3 广域保护应用 广域保护的应用总的来说还处于起步阶段,目前国内外还没实现大规模应用, 典型应用如:华东电网公司研发了一套针对华东电网的广域动态监测系统,目前该系统已进入运行阶段。在试运行中,该系统成功捕捉了2006年/桑美0台风登陆浙江、福建造成的电网短路故障、浙江乌沙山电厂60万千瓦机组的甩负荷试验状况, 并经历了华东电网电力市场第二次调电试验
