廣域繼電保護應用于實際時,若在整個系統內實現集中保護,由于系統規模增大造成的大量數據采集點、海量數據、傳輸距離和速度等因素,會增加廣域繼電保護實現的難度,也將增加保護配置、運行和維護的難度,保護可靠性難以得到保證。因此,還應該結合實際系統進行廣域繼電保護區域結構的確立,綜合考慮、合理利用智能電網新技術,使廣域繼電保護更有利于實際應用。
1. 保證時間及數據同步
常規微機繼電保護將各個互感器的電氣量二次模擬值通過二次電纜接入保護裝置,由裝置內部唯一的系統時鐘經控制總線驅動各個通道的模數轉換器,數據采集的同步精度很高。廣域保護涉及到的保護將不局限于1 個或2 個裝置,不局限于1 個或2 個變電站,如何在較大的范圍內保持時間和數據的同步將是研究重點。變電站內現有的對時主要以gps 時間信號作為主時鐘的外部時間基準,采用3種對時方式:脈沖對時、串口對時、編碼對時,對時精度可達到ms 級。
網絡化的變電站,采用分布式電子式互感器及合并單元的數據采集模式,數據經網絡傳送至保護等電子式設備的方式傳輸,為了實現數據采集的同步以及各保護之間信息交互與相互配合,需要一個統一精確的時鐘作為系統的時鐘源,并通過精密對時技術實現各數據采集單元時鐘、各保護裝置的時鐘的準確同步。目前工業領域的分布式系統對時技術及對時精度要求見表1[10 ] 。
從表1 可以看出, IEEE 1588 標準的精密時鐘同步協議[11 ] 更有利于實現高精度的時鐘同步,更有
利于數據同步的實現。處于“第一道防線”中的保護系統要求的數據同步精度最高,實現IEEE 1588 在電力系統中的應用應滿足保護系統的需求,結合廣域保護對數據同步的精度要求研究IEEE 1588 協議的應用:
a. 根據IEEE 1588 協議的核心原理研究IEEE1588 標準的時鐘同步誤差,量化分析時鐘誤差對數據同步的影響度,尋找IEEE 1588 同步算法及同步過程中影響同步精度的因素,探索減小時鐘晶振偏移影響的補償算法。
b. 制訂IEEE 1588 在數字化變電站內采用與數據通信同一的以太網應用方案,根據IEEE 1588對時鐘級別的定義給出時鐘設備的配置方法及其功能實現,研究其實際系統架構,并從全網的角度探討該協議的具體應用策略。
c. 開發典型的IEEE 1588 PTP 測試環境,構建IEEE 1588 測試系統。
d. 進行繼電保護裝置應對對時系統異常時鐘信息的算法原理研究,使保護裝置具有識別防誤功能。
2. 劃分區域結構
區域的劃分有利于廣域繼電保護的應用研究,對站域、小區域內廣域繼電保護應用的可行性進行分析,同時分析系統內繼電保護配置現狀、廣域測量系統配置現狀、網絡通信設備及通信技術;制訂系統內的廣域保護區域結構劃分,從電網結構冗余度、保護配置冗余度、通信冗余度等方面進行可行性研究。
參照經典變電站結構模型,在系統范圍內形成分層分布式的區域保護配置方案。使廣域繼電保護具備區域決策功能,適應具有決策功能的智能變電站建設的形勢。
可利用多代理(Multi Agent ) 技術[12 ] 實現,Agent是一種具有知識、目標和能力,并能單獨或在人的少許指導下進行推理決策的能動實體,一些A2gent 通過協作完成某些任務或達到某些目標而構成的系統。Agent 具有不同的問題求解能力,Agent之間按照約定協議進行通信和協調,使得整個系統成為一個性能優越的整體,可以解決單個Agent 難以解決的問題。多Agent 技術應用于廣域保護區域劃分時應注意以下幾點:
a. 區域結構的擴展性,應能夠適應電網結構的擴充;
b. 區域主站保護的決策能力;
c. 區域內保護之間的通信壓力;
d. 區域內、區域間的協作機制。
3. 調整后備保護或研究應用新保護
利用區域信息的采集,根據后備保護配置現狀,綜合考慮網絡拓撲變化造成的后備保護適應,綜合利用網絡節點開關信息、區域內保護動作信息,研究后備保護新原理,使保護應對主保護拒動、開關拒動等現象具有快速反應能力,制訂區域內各保護之間的協作機理,對區域內故障的快速隔離研究保護跳閘策略,使本地保護跳區域內開關策略具有可行性。基于新傳感原理電子式互感器的特性,對原有基于傳統互感器特性的保護判據進行調整或進行新保護判據的研發:
a. 電磁式電流互感器在區外故障時,由于飽和可能會造成保護誤動,保護判據中具有區外故障躲TA 飽和判據,電子式互感器不易受飽和的影響,TA 飽和判據應作適當調整。
b. 保護裝置針對數據異常的處理,模擬式互感器數據異常判據包括電壓電流正負序分量的斷線判據等,保護判據可利用的信息量不豐富。采用電子式互感器數據采集和通信網絡數據傳輸,保護可利用的信息不僅包含了范圍更廣的電氣量,還包含了合并單元等采集和傳輸介質的異常信息,需要對這些信息綜合進行新的保護判據研究。
4. 與傳統保護的配合
智能電網建設過程及建成后,不可避免遇到傳統微機保護與數字化變電站內保護實現保護配合及協作問題,應考慮不同類型保護之間的互操作問題,包括:
a. 線路差動保護中,一側保護采用電磁式電流互感器,另一側保護采用電子式互感器,當區外發生故障時,電磁式電流互感器一端很可能發生單端飽和現象,因此,線路兩端的差動保護應具有判單端飽和和防止保護誤動的功能。
b. 原有線路差動保護數據同步的算法基于兩側都是模擬式互感器,存在兩側不同互感器類型的數據同步問題,需要進行新保護算法的研究。
5. 在線調整保護定值
保護定值在復雜運行方式及復雜電網結構下可能存在定值無法整定的現象,解決方案是參照幾種典型運行方式分別進行保護定值整定,在保護裝置內部將定值存放于不同定值區,在區域主站的站控層構建保護定值專家系統庫。
當系統的運行方式發生變化時,本地保護能夠根據本地參量(開關節點信息、電氣量信息等) 判斷此時的運行方式,向區域主站發出定值是否調整的申請信息,由區域主站綜合區域內系統運行方式判斷是否調整、采用哪種典型方式定值,并向區域內需要調整定值的各個保護給予調整授權,實現在線調整。
1. 保證時間及數據同步
常規微機繼電保護將各個互感器的電氣量二次模擬值通過二次電纜接入保護裝置,由裝置內部唯一的系統時鐘經控制總線驅動各個通道的模數轉換器,數據采集的同步精度很高。廣域保護涉及到的保護將不局限于1 個或2 個裝置,不局限于1 個或2 個變電站,如何在較大的范圍內保持時間和數據的同步將是研究重點。變電站內現有的對時主要以gps 時間信號作為主時鐘的外部時間基準,采用3種對時方式:脈沖對時、串口對時、編碼對時,對時精度可達到ms 級。
網絡化的變電站,采用分布式電子式互感器及合并單元的數據采集模式,數據經網絡傳送至保護等電子式設備的方式傳輸,為了實現數據采集的同步以及各保護之間信息交互與相互配合,需要一個統一精確的時鐘作為系統的時鐘源,并通過精密對時技術實現各數據采集單元時鐘、各保護裝置的時鐘的準確同步。目前工業領域的分布式系統對時技術及對時精度要求見表1[10 ] 。
從表1 可以看出, IEEE 1588 標準的精密時鐘同步協議[11 ] 更有利于實現高精度的時鐘同步,更有
利于數據同步的實現。處于“第一道防線”中的保護系統要求的數據同步精度最高,實現IEEE 1588 在電力系統中的應用應滿足保護系統的需求,結合廣域保護對數據同步的精度要求研究IEEE 1588 協議的應用:
a. 根據IEEE 1588 協議的核心原理研究IEEE1588 標準的時鐘同步誤差,量化分析時鐘誤差對數據同步的影響度,尋找IEEE 1588 同步算法及同步過程中影響同步精度的因素,探索減小時鐘晶振偏移影響的補償算法。
b. 制訂IEEE 1588 在數字化變電站內采用與數據通信同一的以太網應用方案,根據IEEE 1588對時鐘級別的定義給出時鐘設備的配置方法及其功能實現,研究其實際系統架構,并從全網的角度探討該協議的具體應用策略。
c. 開發典型的IEEE 1588 PTP 測試環境,構建IEEE 1588 測試系統。
d. 進行繼電保護裝置應對對時系統異常時鐘信息的算法原理研究,使保護裝置具有識別防誤功能。
2. 劃分區域結構
區域的劃分有利于廣域繼電保護的應用研究,對站域、小區域內廣域繼電保護應用的可行性進行分析,同時分析系統內繼電保護配置現狀、廣域測量系統配置現狀、網絡通信設備及通信技術;制訂系統內的廣域保護區域結構劃分,從電網結構冗余度、保護配置冗余度、通信冗余度等方面進行可行性研究。
參照經典變電站結構模型,在系統范圍內形成分層分布式的區域保護配置方案。使廣域繼電保護具備區域決策功能,適應具有決策功能的智能變電站建設的形勢。
可利用多代理(Multi Agent ) 技術[12 ] 實現,Agent是一種具有知識、目標和能力,并能單獨或在人的少許指導下進行推理決策的能動實體,一些A2gent 通過協作完成某些任務或達到某些目標而構成的系統。Agent 具有不同的問題求解能力,Agent之間按照約定協議進行通信和協調,使得整個系統成為一個性能優越的整體,可以解決單個Agent 難以解決的問題。多Agent 技術應用于廣域保護區域劃分時應注意以下幾點:
a. 區域結構的擴展性,應能夠適應電網結構的擴充;
b. 區域主站保護的決策能力;
c. 區域內保護之間的通信壓力;
d. 區域內、區域間的協作機制。
3. 調整后備保護或研究應用新保護
利用區域信息的采集,根據后備保護配置現狀,綜合考慮網絡拓撲變化造成的后備保護適應,綜合利用網絡節點開關信息、區域內保護動作信息,研究后備保護新原理,使保護應對主保護拒動、開關拒動等現象具有快速反應能力,制訂區域內各保護之間的協作機理,對區域內故障的快速隔離研究保護跳閘策略,使本地保護跳區域內開關策略具有可行性。基于新傳感原理電子式互感器的特性,對原有基于傳統互感器特性的保護判據進行調整或進行新保護判據的研發:
a. 電磁式電流互感器在區外故障時,由于飽和可能會造成保護誤動,保護判據中具有區外故障躲TA 飽和判據,電子式互感器不易受飽和的影響,TA 飽和判據應作適當調整。
b. 保護裝置針對數據異常的處理,模擬式互感器數據異常判據包括電壓電流正負序分量的斷線判據等,保護判據可利用的信息量不豐富。采用電子式互感器數據采集和通信網絡數據傳輸,保護可利用的信息不僅包含了范圍更廣的電氣量,還包含了合并單元等采集和傳輸介質的異常信息,需要對這些信息綜合進行新的保護判據研究。
4. 與傳統保護的配合
智能電網建設過程及建成后,不可避免遇到傳統微機保護與數字化變電站內保護實現保護配合及協作問題,應考慮不同類型保護之間的互操作問題,包括:
a. 線路差動保護中,一側保護采用電磁式電流互感器,另一側保護采用電子式互感器,當區外發生故障時,電磁式電流互感器一端很可能發生單端飽和現象,因此,線路兩端的差動保護應具有判單端飽和和防止保護誤動的功能。
b. 原有線路差動保護數據同步的算法基于兩側都是模擬式互感器,存在兩側不同互感器類型的數據同步問題,需要進行新保護算法的研究。
5. 在線調整保護定值
保護定值在復雜運行方式及復雜電網結構下可能存在定值無法整定的現象,解決方案是參照幾種典型運行方式分別進行保護定值整定,在保護裝置內部將定值存放于不同定值區,在區域主站的站控層構建保護定值專家系統庫。
當系統的運行方式發生變化時,本地保護能夠根據本地參量(開關節點信息、電氣量信息等) 判斷此時的運行方式,向區域主站發出定值是否調整的申請信息,由區域主站綜合區域內系統運行方式判斷是否調整、采用哪種典型方式定值,并向區域內需要調整定值的各個保護給予調整授權,實現在線調整。
粵公網安備 44030402000745號 