廣域繼電保護應(yīng)用于實際時,若在整個系統(tǒng)內(nèi)實現(xiàn)集中保護,由于系統(tǒng)規(guī)模增大造成的大量數(shù)據(jù)采集點、海量數(shù)據(jù)、傳輸距離和速度等因素,會增加廣域繼電保護實現(xiàn)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(yīng)該結(jié)合實際系統(tǒng)進行廣域繼電保護區(qū)域結(jié)構(gòu)的確立,綜合考慮、合理利用智能電網(wǎng)新技術(shù),使廣域繼電保護更有利于實際應(yīng)用。
1. 保證時間及數(shù)據(jù)同步
常規(guī)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(nèi)部唯一的系統(tǒng)時鐘經(jīng)控制總線驅(qū)動各個通道的模數(shù)轉(zhuǎn)換器,數(shù)據(jù)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(nèi)保持時間和數(shù)據(jù)的同步將是研究重點。變電站內(nèi)現(xiàn)有的對時主要以gps 時間信號作為主時鐘的外部時間基準(zhǔn),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(dá)到ms 級。
網(wǎng)絡(luò)化的變電站,采用分布式電子式互感器及合并單元的數(shù)據(jù)采集模式,數(shù)據(jù)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳送至保護等電子式設(shè)備的方式傳輸,為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)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(tǒng)一精確的時鐘作為系統(tǒng)的時鐘源,并通過精密對時技術(shù)實現(xiàn)各數(shù)據(jù)采集單元時鐘、各保護裝置的時鐘的準(zhǔn)確同步。目前工業(yè)領(lǐng)域的分布式系統(tǒng)對時技術(shù)及對時精度要求見表1[10 ] 。
從表1 可以看出, IEEE 1588 標(biāo)準(zhǔn)的精密時鐘同步協(xié)議[11 ] 更有利于實現(xiàn)高精度的時鐘同步,更有
利于數(shù)據(jù)同步的實現(xiàn)。處于“第一道防線”中的保護系統(tǒng)要求的數(shù)據(jù)同步精度最高,實現(xiàn)IEEE 1588 在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用應(yīng)滿足保護系統(tǒng)的需求,結(jié)合廣域保護對數(shù)據(jù)同步的精度要求研究IEEE 1588 協(xié)議的應(yīng)用:
a. 根據(jù)IEEE 1588 協(xié)議的核心原理研究IEEE1588 標(biāo)準(zhǔn)的時鐘同步誤差,量化分析時鐘誤差對數(shù)據(jù)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(shù)字化變電站內(nèi)采用與數(shù)據(jù)通信同一的以太網(wǎng)應(yīng)用方案,根據(jù)IEEE 1588對時鐘級別的定義給出時鐘設(shè)備的配置方法及其功能實現(xiàn),研究其實際系統(tǒng)架構(gòu),并從全網(wǎng)的角度探討該協(xié)議的具體應(yīng)用策略。
c. 開發(fā)典型的IEEE 1588 PTP 測試環(huán)境,構(gòu)建IEEE 1588 測試系統(tǒng)。
d. 進行繼電保護裝置應(yīng)對對時系統(tǒng)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(qū)域結(jié)構(gòu)
區(qū)域的劃分有利于廣域繼電保護的應(yīng)用研究,對站域、小區(qū)域內(nèi)廣域繼電保護應(yīng)用的可行性進行分析,同時分析系統(tǒng)內(nèi)繼電保護配置現(xiàn)狀、廣域測量系統(tǒng)配置現(xiàn)狀、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備及通信技術(shù);制訂系統(tǒng)內(nèi)的廣域保護區(qū)域結(jié)構(gòu)劃分,從電網(wǎng)結(jié)構(gòu)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(jīng)典變電站結(jié)構(gòu)模型,在系統(tǒng)范圍內(nèi)形成分層分布式的區(qū)域保護配置方案。使廣域繼電保護具備區(qū)域決策功能,適應(yīng)具有決策功能的智能變電站建設(shè)的形勢。
可利用多代理(Multi Agent ) 技術(shù)[12 ] 實現(xiàn),Agent是一種具有知識、目標(biāo)和能力,并能單獨或在人的少許指導(dǎo)下進行推理決策的能動實體,一些A2gent 通過協(xié)作完成某些任務(wù)或達(dá)到某些目標(biāo)而構(gòu)成的系統(tǒng)。Agent 具有不同的問題求解能力,Agent之間按照約定協(xié)議進行通信和協(xié)調(diào),使得整個系統(tǒng)成為一個性能優(yōu)越的整體,可以解決單個Agent 難以解決的問題。多Agent 技術(shù)應(yīng)用于廣域保護區(qū)域劃分時應(yīng)注意以下幾點:
a. 區(qū)域結(jié)構(gòu)的擴展性,應(yīng)能夠適應(yīng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的擴充;
b. 區(qū)域主站保護的決策能力;
c. 區(qū)域內(nèi)保護之間的通信壓力;
d. 區(qū)域內(nèi)、區(qū)域間的協(xié)作機制。
3. 調(diào)整后備保護或研究應(yīng)用新保護
利用區(qū)域信息的采集,根據(jù)后備保護配置現(xiàn)狀,綜合考慮網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓斐傻暮髠浔Ｗo適應(yīng),綜合利用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點開關(guān)信息、區(qū)域內(nèi)保護動作信息,研究后備保護新原理,使保護應(yīng)對主保護拒動、開關(guān)拒動等現(xiàn)象具有快速反應(yīng)能力,制訂區(qū)域內(nèi)各保護之間的協(xié)作機理,對區(qū)域內(nèi)故障的快速隔離研究保護跳閘策略,使本地保護跳區(qū)域內(nèi)開關(guān)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(tǒng)互感器特性的保護判據(jù)進行調(diào)整或進行新保護判據(jù)的研發(fā):
a. 電磁式電流互感器在區(qū)外故障時,由于飽和可能會造成保護誤動,保護判據(jù)中具有區(qū)外故障躲TA 飽和判據(jù),電子式互感器不易受飽和的影響,TA 飽和判據(jù)應(yīng)作適當(dāng)調(diào)整。
b. 保護裝置針對數(shù)據(jù)異常的處理,模擬式互感器數(shù)據(jù)異常判據(jù)包括電壓電流正負(fù)序分量的斷線判據(jù)等,保護判據(jù)可利用的信息量不豐富。采用電子式互感器數(shù)據(jù)采集和通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)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(zhì)的異常信息,需要對這些信息綜合進行新的保護判據(jù)研究。
4. 與傳統(tǒng)保護的配合
智能電網(wǎng)建設(shè)過程及建成后,不可避免遇到傳統(tǒng)微機保護與數(shù)字化變電站內(nèi)保護實現(xiàn)保護配合及協(xié)作問題,應(yīng)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(cè)保護采用電磁式電流互感器,另一側(cè)保護采用電子式互感器,當(dāng)區(qū)外發(fā)生故障時,電磁式電流互感器一端很可能發(fā)生單端飽和現(xiàn)象,因此,線路兩端的差動保護應(yīng)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(shù)據(jù)同步的算法基于兩側(cè)都是模擬式互感器,存在兩側(cè)不同互感器類型的數(shù)據(jù)同步問題,需要進行新保護算法的研究。
5. 在線調(diào)整保護定值
保護定值在復(fù)雜運行方式及復(fù)雜電網(wǎng)結(jié)構(gòu)下可能存在定值無法整定的現(xiàn)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(nèi)部將定值存放于不同定值區(qū),在區(qū)域主站的站控層構(gòu)建保護定值專家系統(tǒng)庫。
當(dāng)系統(tǒng)的運行方式發(fā)生變化時,本地保護能夠根據(jù)本地參量(開關(guān)節(jié)點信息、電氣量信息等) 判斷此時的運行方式,向區(qū)域主站發(fā)出定值是否調(diào)整的申請信息,由區(qū)域主站綜合區(qū)域內(nèi)系統(tǒng)運行方式判斷是否調(diào)整、采用哪種典型方式定值,并向區(qū)域內(nèi)需要調(diào)整定值的各個保護給予調(diào)整授權(quán),實現(xiàn)在線調(diào)整。
1. 保證時間及數(shù)據(jù)同步
常規(guī)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(nèi)部唯一的系統(tǒng)時鐘經(jīng)控制總線驅(qū)動各個通道的模數(shù)轉(zhuǎn)換器,數(shù)據(jù)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(nèi)保持時間和數(shù)據(jù)的同步將是研究重點。變電站內(nèi)現(xiàn)有的對時主要以gps 時間信號作為主時鐘的外部時間基準(zhǔn),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(dá)到ms 級。
網(wǎng)絡(luò)化的變電站,采用分布式電子式互感器及合并單元的數(shù)據(jù)采集模式,數(shù)據(jù)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳送至保護等電子式設(shè)備的方式傳輸,為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)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(tǒng)一精確的時鐘作為系統(tǒng)的時鐘源,并通過精密對時技術(shù)實現(xiàn)各數(shù)據(jù)采集單元時鐘、各保護裝置的時鐘的準(zhǔn)確同步。目前工業(yè)領(lǐng)域的分布式系統(tǒng)對時技術(shù)及對時精度要求見表1[10 ] 。
從表1 可以看出, IEEE 1588 標(biāo)準(zhǔn)的精密時鐘同步協(xié)議[11 ] 更有利于實現(xiàn)高精度的時鐘同步,更有
利于數(shù)據(jù)同步的實現(xiàn)。處于“第一道防線”中的保護系統(tǒng)要求的數(shù)據(jù)同步精度最高,實現(xiàn)IEEE 1588 在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用應(yīng)滿足保護系統(tǒng)的需求,結(jié)合廣域保護對數(shù)據(jù)同步的精度要求研究IEEE 1588 協(xié)議的應(yīng)用:
a. 根據(jù)IEEE 1588 協(xié)議的核心原理研究IEEE1588 標(biāo)準(zhǔn)的時鐘同步誤差,量化分析時鐘誤差對數(shù)據(jù)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(shù)字化變電站內(nèi)采用與數(shù)據(jù)通信同一的以太網(wǎng)應(yīng)用方案,根據(jù)IEEE 1588對時鐘級別的定義給出時鐘設(shè)備的配置方法及其功能實現(xiàn),研究其實際系統(tǒng)架構(gòu),并從全網(wǎng)的角度探討該協(xié)議的具體應(yīng)用策略。
c. 開發(fā)典型的IEEE 1588 PTP 測試環(huán)境,構(gòu)建IEEE 1588 測試系統(tǒng)。
d. 進行繼電保護裝置應(yīng)對對時系統(tǒng)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(qū)域結(jié)構(gòu)
區(qū)域的劃分有利于廣域繼電保護的應(yīng)用研究,對站域、小區(qū)域內(nèi)廣域繼電保護應(yīng)用的可行性進行分析,同時分析系統(tǒng)內(nèi)繼電保護配置現(xiàn)狀、廣域測量系統(tǒng)配置現(xiàn)狀、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備及通信技術(shù);制訂系統(tǒng)內(nèi)的廣域保護區(qū)域結(jié)構(gòu)劃分,從電網(wǎng)結(jié)構(gòu)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(jīng)典變電站結(jié)構(gòu)模型,在系統(tǒng)范圍內(nèi)形成分層分布式的區(qū)域保護配置方案。使廣域繼電保護具備區(qū)域決策功能,適應(yīng)具有決策功能的智能變電站建設(shè)的形勢。
可利用多代理(Multi Agent ) 技術(shù)[12 ] 實現(xiàn),Agent是一種具有知識、目標(biāo)和能力,并能單獨或在人的少許指導(dǎo)下進行推理決策的能動實體,一些A2gent 通過協(xié)作完成某些任務(wù)或達(dá)到某些目標(biāo)而構(gòu)成的系統(tǒng)。Agent 具有不同的問題求解能力,Agent之間按照約定協(xié)議進行通信和協(xié)調(diào),使得整個系統(tǒng)成為一個性能優(yōu)越的整體,可以解決單個Agent 難以解決的問題。多Agent 技術(shù)應(yīng)用于廣域保護區(qū)域劃分時應(yīng)注意以下幾點:
a. 區(qū)域結(jié)構(gòu)的擴展性,應(yīng)能夠適應(yīng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的擴充;
b. 區(qū)域主站保護的決策能力;
c. 區(qū)域內(nèi)保護之間的通信壓力;
d. 區(qū)域內(nèi)、區(qū)域間的協(xié)作機制。
3. 調(diào)整后備保護或研究應(yīng)用新保護
利用區(qū)域信息的采集,根據(jù)后備保護配置現(xiàn)狀,綜合考慮網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓斐傻暮髠浔Ｗo適應(yīng),綜合利用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點開關(guān)信息、區(qū)域內(nèi)保護動作信息,研究后備保護新原理,使保護應(yīng)對主保護拒動、開關(guān)拒動等現(xiàn)象具有快速反應(yīng)能力,制訂區(qū)域內(nèi)各保護之間的協(xié)作機理,對區(qū)域內(nèi)故障的快速隔離研究保護跳閘策略,使本地保護跳區(qū)域內(nèi)開關(guān)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(tǒng)互感器特性的保護判據(jù)進行調(diào)整或進行新保護判據(jù)的研發(fā):
a. 電磁式電流互感器在區(qū)外故障時,由于飽和可能會造成保護誤動,保護判據(jù)中具有區(qū)外故障躲TA 飽和判據(jù),電子式互感器不易受飽和的影響,TA 飽和判據(jù)應(yīng)作適當(dāng)調(diào)整。
b. 保護裝置針對數(shù)據(jù)異常的處理,模擬式互感器數(shù)據(jù)異常判據(jù)包括電壓電流正負(fù)序分量的斷線判據(jù)等,保護判據(jù)可利用的信息量不豐富。采用電子式互感器數(shù)據(jù)采集和通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)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(zhì)的異常信息,需要對這些信息綜合進行新的保護判據(jù)研究。
4. 與傳統(tǒng)保護的配合
智能電網(wǎng)建設(shè)過程及建成后,不可避免遇到傳統(tǒng)微機保護與數(shù)字化變電站內(nèi)保護實現(xiàn)保護配合及協(xié)作問題,應(yīng)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(cè)保護采用電磁式電流互感器,另一側(cè)保護采用電子式互感器,當(dāng)區(qū)外發(fā)生故障時,電磁式電流互感器一端很可能發(fā)生單端飽和現(xiàn)象,因此,線路兩端的差動保護應(yīng)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(shù)據(jù)同步的算法基于兩側(cè)都是模擬式互感器,存在兩側(cè)不同互感器類型的數(shù)據(jù)同步問題,需要進行新保護算法的研究。
5. 在線調(diào)整保護定值
保護定值在復(fù)雜運行方式及復(fù)雜電網(wǎng)結(jié)構(gòu)下可能存在定值無法整定的現(xiàn)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(nèi)部將定值存放于不同定值區(qū),在區(qū)域主站的站控層構(gòu)建保護定值專家系統(tǒng)庫。
當(dāng)系統(tǒng)的運行方式發(fā)生變化時,本地保護能夠根據(jù)本地參量(開關(guān)節(jié)點信息、電氣量信息等) 判斷此時的運行方式,向區(qū)域主站發(fā)出定值是否調(diào)整的申請信息,由區(qū)域主站綜合區(qū)域內(nèi)系統(tǒng)運行方式判斷是否調(diào)整、采用哪種典型方式定值,并向區(qū)域內(nèi)需要調(diào)整定值的各個保護給予調(diào)整授權(quán),實現(xiàn)在線調(diào)整。
粵公網(wǎng)安備 44030402000745號 