广域继电保护

1、广域继电保护目 录2继电保护基本概念传统继电保护局限性广域保护技术支持广域继电保护广域继电保护算法继电保护基本概念3保护：在电力系统中检出故障或其他异常情况，从而使故障切除、终止异常情况或发出信号或指示。 保护是一个用于保护装置或保护系统的一般性词语。 保护可以用于描述整个电力系统的保护或者电力系统中个别构成单元的保护，例如变压器保护、线路保护、发电机保护 。 保护不包括电力系统的构成单元，例如用于限制电力系统过电压的单元。但它包括用于控制电力系统电压或频率偏差的单元 ，比如电抗器自动投切、减负荷等等。GB/T 2900.49-200电工术语 电力系统保护继电保护基本概念4主保护：满足系统稳定

2、和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护后备保护：主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护。后备保护可分为远后备和近后备两种方式近后备保护：当主保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护实现后备的保护；当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现的后备保护远后备保护：当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护GB/T 14285-2006继电保护和安全自动装置技术规程继电保护基本概念5第一级标准：保持稳定运行和电网的正常供电第二级标准：保持稳定运行，允许损失部分负荷12电力电力系统系统安全稳定安全稳定三级标准三级标准第三级标准：当系统不能保持稳定运行

3、时，必须防止系统崩溃并尽量减少负荷损失3第一级安全稳定标准:正常运行方式下的电力系统受到下述单一元件故障扰动后，保护、开关及重合闸正确动作，不采取稳定控制措施，必须保持电力系统稳定运行和电网的正常供电，其他元件不超过规定的事故过负荷能力，不发生连锁跳闸。DL755-2001电力系统安全稳定导则继电保护基本概念6第段：电流速断保护电流速断保护按被保护设备的短路电流整定，当短路电流超过整定值时，则保护装置动作，一般设定为保护线路全长的85%第段：限时电流速断保护用以切除本线路上速断范围以外的故障，同时也作为电流速断保护的后备保护，设定为本线路全长和相邻线路的一部分。与速断保护共同构成主保护第段：过

4、电流保护当电流超过预定最大负荷值时，使保护装置动作的一种保护方式，作为后备保护使用。三段式过电流保护：故障点离电源越近，短路电流越大，根据故障电流不同而实现过电流分段保护 继电保护基本概念7主保护能够全线速切的纵联差动或纵联比较式保护、快速跳闸的独立段保护（如工频变化量距离保护等）后备保护主要有接地距离保护（三段式）、相间距离保护（三段式）以及（方向）零序电流保护（多段式）综合重合闸综合重合闸有三种运行方式，即综合重合闸、单相重合闸以及三相重合闸。可根据各个系统的特点及电网的具体情况具体分析。常见线路保护配置 目 录8继电保护基本概念传统继电保护局限性广域保护技术支持广域继电保护广域继电保护算

5、法传统继电保护局限性92005年9月26日，台风“达维”袭击海南，造成海南电网主网崩溃。海南电网特点： 海南电网为孤网，不与其他省市电网相连 主网为绕岛环网，结构相对简单，对主线依赖度很高海南电网9.26大停电事故传统继电保护局限性10台风登陆后，多条支路陆续跳闸或解列，剩余主网处于高负荷运行状态。t/ms1：22：31.074 220KV玉官线发生BC间歇性相间短路传统继电保护局限性111：22：31.074 220KV玉官线发生相间短路，玉州侧主保护拒动1：22：45.212220KV马玉线马村侧III段保护动作1：22：45.402 洋浦电厂13号机负序保护动作，甩负荷34MW1：22：

6、46.981 海口电厂7号机复合电压过流保护动作，甩负荷79MW1：22：47.226 海口电厂5号机复合电压过流保护动作，甩负荷67MW，同时海口安全稳定装置正确动作，切除负荷20.5MW1：22：47.608洋浦电厂11号机负序保护动作，甩负荷44MW1：22：48.298洛玉线洛基侧保护III段跳闸海口和洋浦电厂陆续跳闸后，频率和功率失去平衡。全网减载装置启动，陆续切除负荷66MW1：26：00大广坝四号机失磁保护动作，主网全部断电1：22：58.219南山电厂低频保护动作传统继电保护局限性12除玉官线主保护外，其他保护装置全部按照设定动作故障时，后备保护正确动作没有减小故障范围，反而因

7、为正确动作而进一步扩大故障主保护失效是直接原因，各级后备保护整定值不协调导致故障扩大，设定的动作其实是误动作传统继电保护局限性13保护对象单一，后备保护没有选择性不顾及元件被切除后潮流转移引起的后果，可能引发级联跳闸。后备尤其是远后备保护时间过长定值配合整定困难，复杂网络难以协调传统保护传统保护局限性局限性目 录14继电保护基本概念传统继电保护局限性广域保护技术支持广域继电保护广域继电保护算法电网技术发展15智能保护技术通信技术控制理论电网技术发展16IED数据采集分析决策信息通信设备遥控功能集成化的IED每一个都具有全面的功能，全网统筹得以实现，这是智能电网发展的基础智能保护技术IED：智能

8、电子装置(intelligent electronic devices)电网技术发展17同步测量技术：GPS校时技术发展，信息可以实现严格同步，广域实时性得到解决。通信技术发展网络通信技术：IEC61850标准为基础，建立通信体系结构，电力通信标准统一，使得各厂家的设备能够兼容。高速通信技术：通信技术多元化发展，以太网和路由技术的发展使带宽不断提高电网技术发展18控制理论的发展，提供了多种在线决策方案离线分析、人工整定模式改变为自适应分析、在线整定控制理论发展目 录19继电保护基本概念传统继电保护局限性广域保护技术支持广域继电保护广域继电保护算法广域继电保护201997：瑞典学者Berth I

9、ngelsson最先提出广域保护的概念国际大电网会议将广域保护定义为主要完成系统的稳定控制功能1998 年日本学者将广域思想与继电保护结合起来,提出基于GPS通过光纤通道传送多点电流信息构成广域差动保护的观点21世纪，广域继电保护理论发展迅速，多种原理和方案被提出。广域继电保护21广域保护：（1）基于广域信息的电网安全稳定控制研究，可称为广域安稳保护（也称为广域系统保护、广域特殊保护）（2）基于广域或站域信息进行改进和提高传统继电保护的性能的研究，可称为广域继电保护（Wide Area Protection Relaying，WAPR）。广域继电保护22依赖电力系统多点的信息对故障进行快速、可

10、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实现继电保护和自动控制功能的系统广域继电保护广域继电保护定义定义广域继电保护23系统结构系统结构分布式：由各分散的终端IED进行决策集中式：由决策中心进行决策，控制子IED分层区域式：集中式和分布式的结合方案广域继电保护24采集单元采集单元IED执行设备执行设备采集单元采集单元IED执行设备执行设备底层设备中间层广域决策层通信环网分层区域式分层区域式结构结构广域继电保护25保护方法保护方法广域方向保护：通过方向元件判定广域距离保护：通过带方向的距离阻抗元件判定广域差流保护：通过差流元件用基尔霍夫定律判定多信息保护：结合

11、多种信息进行判断决策广域继电保护26与传统保护的配合定位：作为主保护后备，依然保留主保护跳闸：跳闸后，提高同一功率面上其他线路的整定值动作时间：检测到故障后，延时等待主保护动作后启动动作对象：采集广域信息，进行最优切除广域继电保护27 四方公司于2008年在广东花都供电局装设广域保护系统，内部包括四个110KV变电站以及相关设备 获得次年南方电网科技进步一等奖 获得次年中国电力科技进步二等奖 但是因为没有发生过特别的事故，并没有能体现广域保护优越性的断电案例真实的栗子真实的栗子目 录28继电保护基本概念传统继电保护局限性广域保护技术支持广域继电保护广域继电保护算法广域继电保护算法29 主保护：

12、无时限动作 广域继电保护：作为后备保护保证切除故障 全网拓扑结构发生变化，进行潮流转移计算。必要时闭锁后备保护，以及切除负荷 电网严重故障时，解列电网广域继电保护算法30分布式系统结构以每一个IED为基本单位广域差流保护原理基于拓扑树划分保护区域，可指定最大保护范围后备保护基于IED的广域差流保护广域继电保护算法31IED以本身为根，逐渐向外扩展构建关系表，每一层为一个保护段，其中层保护和主保护重合。当故障发生时，IED与所有层节点计算差流并进行层保护（主保护）检测如果检测到保护拒动或接收不到对应IED发来的信息，则用故障IED的子节点代替故障点进行段差流检测，检测到区内故障则执行保护动作，以

13、此类推直到故障切除。当拓扑结构发生改变（执行了保护动作或者电网投退了设备），按照同样的原则重新划分保护区域。广域继电保护算法32IED1IED2IED7IED6IED5IED4IED3IED12IED11IED10IED9IED8层层层玉官线玉州站洛玉线马玉线金玉线风玉线桂玉线广域继电保护算法33 故障发生，IED1主保护动作，IED2失效思考：其余IED如何工作？ 所有IED执行区检测，IED1检测到IED2失效 IED1执行段保护通信，与IED3、4、5、6、7通信，发现故障在本区域内 IED1向IED3、4、5、6、7发出执行动作指令，切除故障 全网拓扑结构发生变化，重新构建拓扑树。同时

14、进行定值整定、潮流转移处理等操作。广域继电保护算法34集中式系统结构以一次设备基本单位广域差流保护原理基于图论后备保护基于一次设备的广域差流保护广域继电保护算法35状态1：电网正常，投入工作状态2：电网故障，失联或拒动（退出1）状态3：电网故障，跳闸（退出2）以一次设备为基本保护区，保护装置为分界线，保护装置可以分属于多个保护区有保护装置处于退出1状态时，对应的保护装置省略且其邻接的保护区融合成一个大的保护区。当保护区内保护装置处于退出2状态时，计算保护区内处于状态1的保护装置数量，若大于1则该保护区仍存在，否则忽略该保护区广域继电保护算法36玉州玉州洛玉线洛玉线马玉线马玉线马村马村金玉线金玉线金盘金盘风玉线风玉线风翔风翔桂玉线桂玉线桂林洋桂林洋玉官线玉官线官塘官塘洛基洛基I