高壓電網(wǎng)有限廣域智能保護(hù)研究.pdf

1、高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)作為電網(wǎng)安全不可缺少的第一道防線，近年來其技術(shù)的發(fā)展面臨電力系統(tǒng)高速發(fā)展的挑戰(zhàn)，主要來自以下幾個(gè)方面：基于超、特高壓遠(yuǎn)距離交、直流混合輸電技術(shù)的超大規(guī)?；ヂ?lián)電網(wǎng)其運(yùn)行工況更為復(fù)雜和安全穩(wěn)定問題更為嚴(yán)峻；具有分布式電源、微網(wǎng)接入特征的統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)將呈現(xiàn)更為靈活多樣的運(yùn)行方式；各種形式的自然災(zāi)害造成電網(wǎng)結(jié)構(gòu)或運(yùn)行工況發(fā)生非預(yù)設(shè)性改變甚至系統(tǒng)肢解破壞傳統(tǒng)保護(hù)的配合模式。學(xué)界普遍認(rèn)為，應(yīng)對(duì)這一系列難題的基本思路之一是突破傳統(tǒng)

2、保護(hù)僅利用單一被保護(hù)元件信息的局限，研究發(fā)展基于廣域信息的廣域繼電保護(hù)。
　　 近年來，各種廣域保護(hù)原理、模式乃至試驗(yàn)系統(tǒng)的研究受到廣泛關(guān)注并取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，而當(dāng)前現(xiàn)代通信技術(shù)、智能測(cè)控技術(shù)和數(shù)字化變電站技術(shù)的發(fā)展為廣域保護(hù)提供了必需的技術(shù)基礎(chǔ)，尤其是正在全世界開展的智能電網(wǎng)建設(shè)又為廣域保護(hù)的應(yīng)用提供了契機(jī)。本文在當(dāng)前研究成果的基礎(chǔ)上，圍繞廣域保護(hù)工程化應(yīng)用中深層次的技術(shù)原理與實(shí)現(xiàn)方案展開研究和論述：基于電網(wǎng)繼電保護(hù)功能及配合

3、要求，提出一種利用電網(wǎng)有限范圍廣域信息并融合智能技術(shù)的高壓電網(wǎng)有限廣域智能保護(hù)，并研究解決保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、保護(hù)分區(qū)原理、保護(hù)跳閘策略以及智能保護(hù)算法等多方面的問題。
　　 利用廣域信息來改善保護(hù)對(duì)系統(tǒng)變化的適應(yīng)與配合可歸納為兩種方式：一種是通過獲取當(dāng)前電網(wǎng)信息和集中整定計(jì)算，然后實(shí)時(shí)在線整定，其困難表現(xiàn)在大量信息傳輸與快速整定計(jì)算方法上；而另外一種則是利用實(shí)時(shí)廣域信息直接實(shí)現(xiàn)保護(hù)配合與動(dòng)作，無需傳統(tǒng)意義的整定計(jì)算。本文研究的高壓電

4、網(wǎng)有限廣域智能保護(hù)屬于后者，其主要特點(diǎn)是基于有限廣域信息和智能化方法，即利用保護(hù)配合關(guān)心的最小范圍的廣域信息并通過智能技術(shù)處理直接進(jìn)行拓?fù)渥R(shí)別、故障識(shí)別，跳閘判定而實(shí)現(xiàn)保護(hù)的配合與有選擇性動(dòng)作。為此，本文首先在對(duì)比分析多種廣域保護(hù)構(gòu)成模式基礎(chǔ)上建立了一種分區(qū)域集中決策的有限廣域保護(hù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，處理變電站之間的信息互聯(lián)，保證保護(hù)功能故障識(shí)別和動(dòng)作決策性能。論文對(duì)充分利用目前主保護(hù)縱聯(lián)通道傳輸廣域保護(hù)信息進(jìn)行了探討，這對(duì)廣域保護(hù)的工程化應(yīng)用

5、尤為重要。
　　 對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的實(shí)際大型電網(wǎng)，合理的保護(hù)分區(qū)是基于分區(qū)域集中決策的廣域繼電保護(hù)工程應(yīng)用中需要重點(diǎn)解決的關(guān)鍵技術(shù)之一。論文基于圖論技術(shù)提出了有限廣域智能保護(hù)系統(tǒng)的保護(hù)分區(qū)理論，對(duì)保護(hù)分區(qū)的主要問題：信息域的制定與保護(hù)主站的選擇進(jìn)行了研究。提出了根據(jù)決策性能、通信能力與保護(hù)功能來確定的信息域，以及節(jié)點(diǎn)的度的系統(tǒng)主站選取標(biāo)準(zhǔn)，通過實(shí)例分析驗(yàn)證了保護(hù)分區(qū)原則與方法的可行性。
　　 論文結(jié)合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與變電站主接線方

6、式研究了有限廣域智能保護(hù)系統(tǒng)的跳閘策略，后備保護(hù)進(jìn)行故障識(shí)別、相應(yīng)主保護(hù)失效時(shí)，保障在最小范圍內(nèi)切除故障，實(shí)現(xiàn)保護(hù)的選擇性的系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合機(jī)制。結(jié)合保護(hù)關(guān)聯(lián)域討論故障的關(guān)聯(lián)域模式識(shí)別，提出了由保護(hù)配合要求界定的配合子站選取思想，保證了子站間清晰的后備保護(hù)職責(zé)。
　　 故障元件識(shí)別是有限廣域智能保護(hù)系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)，如何提高故障元件識(shí)別的準(zhǔn)確性，特別是在由于傳感器故障、信息判斷錯(cuò)誤等原因引起的廣域信息部分缺失或出錯(cuò)情況下的正確性，防

7、止保護(hù)系統(tǒng)的拒動(dòng)、誤動(dòng)，是有限廣域智能保護(hù)工程應(yīng)用中需要重點(diǎn)解決的關(guān)鍵問題。論文對(duì)有限廣域智能保護(hù)的保護(hù)算法進(jìn)行了深入研究，提出了基于兩種不同原理的廣域繼電保護(hù)算法。形成有限廣域智能保護(hù)原理雙重化配置，進(jìn)一步改善有限廣域智能保護(hù)系統(tǒng)的整體性能。
　　 第一種方法是基于遺傳算法的智能保護(hù)算法，利用遺傳算法構(gòu)建電網(wǎng)故障識(shí)別模型，通過主保護(hù)動(dòng)作、故障方向、測(cè)量阻抗判斷三組電網(wǎng)信息的期望函數(shù)，利用各類電氣量間的邏輯關(guān)系，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確故障識(shí)別

8、。多種類電網(wǎng)信息的利用與遺傳算法優(yōu)異的魯棒性，使算法不僅具備良好的準(zhǔn)確性、可靠性，尤其具備優(yōu)異的信息容錯(cuò)性能，是人工智能技術(shù)在廣域繼電保護(hù)原理研究領(lǐng)域的初步探討。
　　 第二種方法是基于信息融合的關(guān)聯(lián)方向比較保護(hù)算法。該算法以基于關(guān)聯(lián)方向比較原理的廣域繼電保護(hù)算法為故障識(shí)別判據(jù)，提出基于進(jìn)化模型的信息融合技術(shù)作為輔助性措施，實(shí)時(shí)糾正故障方向信息以改善判據(jù)應(yīng)對(duì)壞數(shù)據(jù)能力不足，并為今后故障信息冗余與容錯(cuò)識(shí)別技術(shù)提供了基礎(chǔ)性研究。