基于电网广域测量信息的广域保护研究

摘要

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的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的基础上，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。 本文首先介绍了基于电网广域信息的广域保护系统的研究意义和国内外研究进展。接下来阐述了广域保护的基本原理。广域保护系统利用电网广域信息进行保护策略的制定，因而能够实现电网中不同地点保护之间动作的协调配合。进而讨论了广域测量信息在保护中的可用性，提出按电力系统“三道防线”要求构建广域保护系统，阐述了广域保护的两大功能：广域后备保护和广域紧急控制。 广域后备保护是本文研究的主要内容。广域后备保护通过不同地点保护之间的信息交换，能实现快速的和最小范围的故障隔离，改善了后备保护性能。广域后备保护系统可采用集中式和分布式两种结构，本文在比较二者优劣的基础上，提出了一种新的集中-分布式系统结构。 广域保护算法涉及从继电保护到紧急控制的若干领域，是广域保护研究中的重点。本文主要对广域后备保护的相关算法进行了研究，主要内容有：基于Petri 网的相关概念和基本原理，对保护终端IED 间关联系数矩阵进行了数学推导；基于电网不同位置的保护启动信息、出口信息和断路器位置信息，总结了广域后备保护的一些动作判据；基于瞬时值电流差动原理，给出了广域电流差动后备保护的复式判据。 论文的最后提出了一种基于以太网和SDH 光纤环网的广域后备保护系统设计方案，详细阐述了广域保护系统通信网络的设计思想，并设计了一种基于多CPU 协同合作方式的IED 硬件实现方案。