广域保护介绍
分区域广域继电保护的系统结构与故障识别
分区域广域继电保护的系统结构与故障识别为了实现针对广域继电保护（wide area protection，WAP）脱离理论，走向现实应用，继而相应的提出了有关广域继电保护的相关算法，同时通过类蜂窝结构来实现现实中继电保护，并应用相关系统结构优化的特点，提出了全新的系统结构，即为将区域电网分布集中进行保护的方式，本文主要针对该方法进行相应的研究及探讨。
标签：电力系统；广域继电保护；系统结构1 广域后备保护系统结构1.1 广域电网的分区域体系对于广域继电保护最为重要的核心部分是，作为保护电网不受其他因素的影响，维持电网工作正常起到十分重要的作用，其可以针对电网中的同步测量信息进行有效的保护，同时通过计算机对众多的信息进行识别、融合，处理速度较快，通过简单的逻辑配合来保证整个系统的稳定性，保护效果较为优秀。
但其目前也存在一定的问题，包括以下几点：（1）主保护控制范围较小，尽管反应速度较快，但是其无法进行良好的预测。
（2）保护范围较小，无法针对全部系统进行有效的维护。
（3）相对来说系统适应能力不足，安装过程中容易出现因安装不当造成电网的非正常故障的情况出现。
（4）以及对于后期系统保护的缺失，切除系统故障单元，保证系统稳定，但对于切除单元后无法持久进行工作，容易导致出现其他元件出现问题。
因此对于广域继电保护系统来说，将众多的信息进行融合并不是越多越好，为了实现对于全电网的广域继电保护，需要构建合理的区域范围，从而通过实现对广域范围内的信息进行合理的融合，进一步提高继电保护的能力，对于电力系统来说这不仅是以后发展的方向，也可以满足现有水平下将大部分广域继电保护原理更好的应用到现实中，而对于广域保护的观念现如今主要有以下几点：①主要针对电网安全性能，提升“第一道防线”整体安全性，同时可以体现出其承担的任务有一定的限制。
这种限制，一般情况下是针对电网的初层保护，这样可以有效地起到开始保护作用。
②对于广域继电保护决策中心来说，只需要靠近故障点，通过灵敏度较高的保护信息进行相应的故障解决，但是一旦保护系统汇集了全网所有的信息，将会造成无法及时提取出相应游泳的信息，造成提取困难。
广域保护(稳控)技术国际现状及展望
广域保护（稳控）技术国际现状及展望蔡运清汪磊，Kip Morison ，Prabha Kundur周逢权，郭志忠美国许继公司加拿大 Powertech Labs, Inc. 北京许继公司摘要稳控系统在电网保护控制中是基本定位于常规保护及SCADA/EMS之间的系统保护控制手段。
北美及欧洲从60年代起就有这类装置的应用，到80年代各大电网的规划，运行，及调度均对这类装置的功能及运行提出了非常明确的要求，由此积累了不少的实际运行经验。
随着计算机技术及通讯技术的发展，新一代的稳控技术正在形成，这就是基于广域测量系统WAMS（Wide Area Measurements System）及在线动态安全分析（On-Line Dynamic Security Assessment）的广域保护WAP（Wide Area Protection ）关键字：稳定控制，广域保护，SPS，RAS， WAMS，PMU简介由于世界上发生的多起稳定事故造成巨大损失，现代大电网的运行已经对系统的稳定与控制提出明确的需求。
国际大电网会议（CIGRE），IEEE，及北美的区域性系统可靠性委员会均成立了专门的工作小组对此问题进行交流研究[1,6,7,10]。
稳控系统在电网保护控制中是基本定位于常规保护及SCADA/EMS之间的系统保护控制手段。
北美及欧洲从60年代起就有这类装置的应用，到80年代各大电网的规划，运行，及调度均对这类装置的功能及运行提出了非常明确的要求，由此积累了不少的实际运行经验。
传统上这类保护控制被称为特殊保护系统 SPS (Special Protection System) ，补救控制系统 RAS（Remedial Action Scheme），或稳控系统。
随着计算机技术及通讯技术的发展，新一代的稳控技术正在形成，这就是基于广域测量系统WAMS（Wide Area Measurements System）及在线动态安全分析（On-Line Dynamic Security Assessment）的广域保护WAP（Wide Area Protection ）。
广域电力系统继电保护自动化探讨
广域电力系统继电保护自动化探讨提高电力系统继电保护的自动化水平，能够提高电网安全运行的能力。
首先介绍了继电保护的作用，然后描述了我国继电保护的发展现状，最后在此基础上对综合自动化进行了详细介绍。
标签：电力系统；继电保护；自动化；安全运行0引言伴随我国电网覆盖率的不断增大，电网系统也越来越复杂，这就使得原来的后备保护措施越来越滞后于电网的正常运行、维护工作。
为了解决它们之间相互配合协调工作的问题，近年来兴起的继电保护系统成为解决以上问题的最好办法，继电保护系统具有高效、灵活应变、安全等特点，可以适合电力系统的复杂性与运营多样性。
继电保护系统是当前解决电网运行风险的最为有效的手段，它本身所具有的可靠性与速动性可以更好的保护电网正常运行，将电网中偶发的故障隔离起来，从而防止事故的扩大。
根据相关资料显示，当前电网中有75%的电力系统扰动都是由后背保护的误操作所引起的。
因此，必须提高电力系统继电保护自动化的水平，最大限度的减少由于继电保护所引起的电路故障。
1电力系统广域继电保护系统的结构体系一般来说，电力系统的广域继电保护系统是一种基于广域电网和居于电网的，专门用来确保电网中的某一固定区域的正常安全运行的电力保护系统。
它通常安装在某个变电站中，通过搜集保护系统所在变电站及相邻变电站内智能电子设备的故障方向信息，从而准确的判断出发成故障的元件（广域继电保护系统结构简图见图1）。
在这个固定区域的某变电站中，广域继电保护系统利用变电站中的内部局域网将发生故障元件的方向信息传送给其决策系统，随后通过决策系统确定发生故障元件所需要的故障方向信息。
在决策系统确定出哪个元件为故障元件之后，及时通过广域网将断电信号发送给这个区域的终端执行器，使这个区域的隔离出这个故障元件，避免更大的故障出现。
根据广域继电保护系统的结构可以看出，它是以变电站为核心的集中式体系结构，整个系统对广域保护决策系统有十分高的依赖性。
为了提升整个系统的可靠性，防止系统由于某个决策系统出现问题而造成整个系统的瘫痪，以变电站为基础级别划分的广域保护决策系统可采取“冗余方式”来提升广域继电系统的整体安全可靠性能。
广域继电保护的系统结构及故障元件判别
３ ． １基于故障 电压分布实现故障元件判别 该原理利用一侧的 电压 故障分量 的测 量值 对另一侧的电压故障 分量进 行估 算，因而可 以同时获得线路两侧 的电压故 障分 量的测量 值和估 算值 。当线路发生外部故障时 ，线路任 意一侧 的电压故障分 量的测 量值和估算值是一致的 ，一旦发生 内部故障，至少 一侧的测 量值和 估算 值会产生较大差异 ，通过这种差异构成故 障元件 的识别 判据 。结合 零序分量、正序分量 、和负序分量三种判 别元件 ，综合 利用线 路两侧 的元件形成组合判据 ，可 以实现对接地 故障 、不对称 相间故障和三相 短路故障的判 断。 ． ３ ． ２基于广域综合阻抗 实现 故障元件 判别 鉴于综合阻抗的纵联保护对分布 电容 的克制有积极作用 ，且其 灵敏度较高 ，故可 以利用综合阻抗实现故障元件判别 ，弥补广域 电 流差动保护 的缺 陷。 该原理利 用区域 多端 电压和 电流构造 综合 阻抗， 定义 公式如 下：
电力科技
ห้องสมุดไป่ตู้
广域继 电保护的系统结构及故障元件判别
陈 宏 刚
（ 苏州供电公司 ）
【 摘 要】 广域继 电保护具有传 统继电保护在难题解决方 面所 不具有 的优 势， 因此其相关技 术研 究受到 了广泛 的关注。本文对广 域 继电保 护 系统的 系统结构进行 了分析 ，然后就 如何 利用故障元件
＝
式 中， Ｍ为流入广域继 电保护区域的线路数 目；Ｎ为广域 继电保 护 区域边界母线数 目。 区域外发 生故 障时，反映到综合阻抗上为阻抗表现为容抗 ，虚 部为干欧级 ，阻抗角在一 ９ Ｏ 。左右 ；区域 内发生 故障时 ，综合 阻抗表 现为感抗 ，虚部值较 小。通过该原理可 以对故障进行判断 。该方法 耐过渡 电阻能力强 ，抗干扰能力强 ，还具有选相功能 。 ３ ． ３基于遗传信 息融合技术实现故障元件判别 该方法立足于 故障方向的关于继 电保护原理，利用参与处理的 信息如 ：主保护 、断路器 状态及失灵保护、带方向距离保护 、一段 和二段动作信息等广域冗余信 息构 建适 当的数学模型 ，通过该数学 模型求解各保护状态 的期 望函数。根据 状态值与期望值之间的差异 构造适应度函数 。通过遗传算法 的种群 建立实现和快速搜索运算实 现最优解的求解 ，达 到故 障方向决策和 故障元件判别的 目的 。该方 法可以纠正故障方 向信息错误 ，在 大范围干扰 和信息不完备的情况 下实现故障元件的正确判断 。
广域保护系统可靠性分析初探
ＩＴ论坛 Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｉｓｉｏｎ 科技视界 ２０１２年９月第２７期
广域保护系统可靠性分析初探 肖 嘉 （汕头供电局广东汕头５１５０４１）
【摘要】本文通过对广域保护系统容错性能的分析，并结合介绍的继电保护可靠性分析的传统理论，讨论了广域保护系统 可靠性分析方法，通过分析通信故障和算法失效等情况下所出现的运行状态，给出利用状态转移分析法求解广域保护系统可靠 性指标的方法。 【关键词】广域保护；容错性分析；可靠性分析
０引言 广域保护系统由于其保护原理和实现形式都不同于传 统保护装置，随着通信系统的加入，在对其进行可靠性分析 时需要考虑更多因素。由于广域保护系统现阶段还未大规模 投运，使得对其进行可靠性分析时也需要借助于设计阶段的 容错性分析。随着广域测量系统（ＷＡＭＳ）和数字化变电站的 普及，基于此两者的广域保护系统在运行中可能出现的情况 有保护元件失效或误判，信息丢失错误等。 本文利用现有研究中对广域保护系统容错性的分析，分 析广域保护系统运行中将要出现的不同运行状态，结合可靠 性分析常用理论．对广域保护系统可靠性分析进行初步讨 论。
１ 广域保护容错性要求 广域保护系统由于基于对广域范围内保护元件故障信 息的收集，并通过对广域范围内各断路器进行控制，完成广 域保护动作策略。这一系列的采集控制流程与传统的继电保 护系统有很大的差别．不仅要求保护方案无保护死区．也对 通信系统的可靠性有很高的要求。由于广域保护系统无论基 于方向比较原理还是广域差动原理都受采集系统的影响，在 主保护受采集传输回路影响未能快速动作时，广域后备的快 速近后备也很有可能无法动作。不仅如此，广域保护系统受 通信系统的影响更甚于传统主保护系统，任何一个环节的故 障都可能使得保护无法及时动作，甚至于误动作。对于广域 保护系统运行中可能出现的问题，需要在系统设计过程中考 虑其容错性能，从保护原理、动作策略和系统软硬件等方面 提高保护系统运行可靠性。 １．１保护原理容错性 由于目前各类广域保护系统构建和算法流程还处于仿 真实验阶段，很少在实际大电网系统中投人使用，对于保护 原理实际效果未有具体的实例予以分析，因此本节通过分析 常规算法，将其扩展至广域保护系统中来，分析在将其引入
关于广域保护在普速铁路供电中的应用
关于广域保护在普速铁路供电中的应用摘要：基于传统牵引变电所亭综合自动化系统技术,结合普速铁路徐州枢纽及云台山地区牵引变电设备运营实际情况,对普速铁路复杂地区广域测控保护系统的应用以及相关原理进行分析探讨,从现有的保护配置出发，结合跳闸实例重点探讨广域测控保护系统在普速供电区段中的以供电臂为单元的继电保护技术的研究与应用,提高普速铁路复杂供电区段供电稳定性。
关键词：铁路供电；广域保护；0 引言随着我国铁路建设近年来取得得巨大成就，对铁路牵引供电技术的发展也提出了更高的要求。
牵引供电系统发生故障时会中断机车供电，导致列车停运，严重扰乱铁路正常运输秩序。
这一矛盾在普速铁路枢纽地区体现尤为突出，主要表现在两个方面，其一枢纽地区铁路线路多，相应供电设备复杂，供电关系层层关联；其二枢纽地区车流量大，供电故障停车后影响巨大。
1 现状上海局管内京沪线和陇海线交汇于徐州，给徐州枢纽铁路供电的徐州北牵引变电所下辖28个供电单元（臂）。
其中徐州北至高家营间京沪上下行正线分为6个供电单元，这六个供电单元两个为一组呈递阶关系由上级向下级供电。
某一次下级供电单元因异物引起故障，未及触发本级供电单元保护断路器出口动作，造成上级供电单元越级跳闸，追踪原因为上级断路器高阻一段保护时限未能躲过下级断路器故障出口时间。
这突出了传统保护选择性差的弊端。
当电网整体复杂度较高时，传统的保护方式相互配合非常困难，有时不得不牺牲选择性来保证电网快速性及灵敏性要求，切除了非故障元件，从而扩大了故障范围。
不仅如此传统保护采集的是就地信息，不同所亭存在时钟不一致情况，故障发生到切除时间有可能小于其时钟之间的误差，故其上传故障信息中保护动作时刻的先后顺序不俱有参考性，一定程度上影响了后期人工干预的判断。
陇海线云台山地区情况恰好相反。
陇海341、342两个供电单元不仅给陇海上下行正线供电，还下带三个开闭所，每个开闭所又带有多条支路，并存在长期越区供电方式。
广域保护保护系统研究与设计
广域保护保护系统研究检 修 分公 司 南京 分部 镇 江工 区 江 苏镇 江 ２ １ ２ ０ ０ １ ）
摘要 ： 本文 采用在 智能 变 电站研 发及 工程 应 用领 域的 电子 互感 器、 智能 断路 器 、 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ 标准 、 高速 网络 通信 、 网络保护控 制技 术等最新 成果， 遵循 相 关导 则和规 范， 以区域 电 网的保护 、 自 动 控制 及运 营 管理 为应 用场景 ， 基 于 区域 电 网三 态运 行信 息， 实现广域 电网的保护 、 监视、 控制 、 监测 、 调度 等 调控 一体化 系统功 能 。 关键词 ： 广域保护 系统 结构 数据 平 台 三层 两 网 中图分 类号 ： Ｔ Ｍ７ ７ １ 文 献标识 码： Ａ 文章编 号： １ ０ ０ ７ — ９ ４ １ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ９ — ０ １ ３ ４ — ０ ｌ
一
４ 结语
本文尝试从系统融合的途径 ， 提高变电站信息的利用率 ， 实现 电网系统区域保护 ， 增加系统的安全性 ， 降低投资成本。 本系统 的实 施能够进一 步促进 电网保护系统融合 ， 保障 电网安全 运行 ， 避免大 停 电事故 的发生 。
参 考 文献
间隔２
问
图 ２ 全景数据平台系统构成图
１引言
目前 ， 智能变 电站保护技术仍停 留在面 向元件 的层面上 ， 难以 实现在 系统层面上 的故障 自我恢 复与 自动优 化 。 鉴 于广域保 护原 理、 高速通信网络技术 的出现 ， 区域保护 的研发 已经付诸行动 。 人们 期许广域保护系统 的实施 能避免 大停电的发生并提 高 电网的安全 性和可靠性 。
潮 控 露
设 鬻
滕
广域继电保护系统分析
广域继电保护系统分析作者：张航瑞来源：《科技风》2016年第22期摘要：广域继电保护系统在电力领域中的应用，是对继电保护系统进行优化的有效方式。
在对这一问题进行探究的过程中。
笔者主要以广域继电保护系统在电力系统中所发挥的作用为主要切入点，对这一系统在实际应用中的基本途径，系统在实际应用过程中所表现出来的技术问题和系统的后备保护措施等问题进行了探究。
关键词：广域继电保护；基本途径；技术问题；后备保护措施继电保护问题是电力系统在实际应用过程中所需要面对的一个重要问题。
在传统的电力系统继电保护模式下，以离线整定工作为核心的固定定值控制模式是继电保护工作中的重要方式。
随着我国电网技术的不断发展，在电网运行方式的变化过程中，固定定值管理模式并不能对继电保护系统的兼顾选择性和灵敏性等自身性能进行充分的发挥。
复杂电网的后备保护问题也成为了电力企业所要面对的一大难题。
从信息技术给我国电力系统所带来的影响来看，广域信息采集技术的发展，让广域继电保护系统在电力系统中的应用问题成为了学术界较为关注的问题。
从高等院校和电力企业对这一技术的研究情况来看，这一系统的研究工作已经取得了一定的阶段性成果。
一、广域继电保护的作用在对广域继电保护系统的相关问题进行探究的过程中，我们首先可以对这一系统在电力领域的应用中所发挥的作用进行了解。
从这一系统在实际应用中所发挥的作用来看，这一技术对继电保护系统的信息使用范围的起到了拓展作用。
在实际应用中这一系统可以应用这一系统的变电站的一些数据进行掌控，也可以对这一变电站周边地区的电力设备的数据信息进行应用，这就对继电保护系统的便捷化发展起到了促进作用。
除此以外，由于这一系统在实际应用中应用的是就近有限区域信息，这就在一定程度上帮助继电保护系统减轻了自身的信息处理负担。
二、广域继电保护的实现途径（一）在线自适应整定技术的应用在线自适应镇定技术，主要主要指的是在事件触发模式的影响下，电力系统检测人员从电网运行方式入手，在对保护定值进行实时调整的基础上，对继电保护系统的故障灵敏度提供保障的控制技术。
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广域保护系统发展方向
广域差动保护 GPS同步采样技术和ATM异步传输技术可以保证广域保护系统信号传输的同步性 和快速性。利用广域信息构成广域差动保护，可以作为两端差动保护的后备，也可 以作为双重主保护中的“一重”主保护。 用于稳定控制的广域保护
广域保护系统根据测量到的广域测量信息，依赖后台计算机完成复杂的计算， 对系统全局进行集中、优化控制，构筑电力系统的二、三道防线，防止大规模连锁 崩溃事故的发生。
防混叠 滤波器 电力信号 传感器 50Hz带通滤波器 ＧＰＳ 接收器 频率跟踪与测量
采样脉冲发生器
Ａ／Ｄ采样器
微处 理器
调制 解调器
PMU机构图
广域保护相关技术（二）——广域信息系统
EMS DMS
广域信息与数据的交换 是实现智能电网
IEC61970 通信总线 IEC61968 控制中心1
广域保护系统的重要基础 。
IEC61970 IEC61970 IEC61970 控制中心2 WAMS 控制中心 数据接口 IEC60870-6 控制中心 数据接口
保护系统中引入广域测量信息， 需要满足IEC通信标准， 将本站信息同时上送到控制中心，
IEC61850
变电站自 动化系统 变电站1 IEC61850 IEC61850 IEC61850 IEC61850
广域保护典型结构（二）——分布式
※
分布式结构中，只在变电站各测点装设IED，不设中央单元，每个IED 地位平等；
※
每个IED与其他IED对等通信，根据自身信息和他方信息做出保护和控 制策略，执行跳合开关的操作；
※
保护和控制策略都以IED为中心完成，可以设上位机，但只对分布式的 IED进行管理和监视，不参与策略形成过程。
※
广域保护系统发展方向
与自适应保护结合 智能电网的特点之一是自愈性与自适应，将会对保护的选择性、可靠性、速动 性、灵敏性提出更高的要求。广域保护系统借助高速广域通信技术，可以实时、准 确地获取电网当前的运行信息，分析运行状况，实时整定与电网当前运行方式相匹 配的保护定值，使得保护处于最佳性能，对故障进行快速、准确、可靠切除，并与 稳定控制系统一起协同工作，保障电网在故障切除后不发生连锁跳闸事故。 广域后备保护 广域测量系统可以融合多点信息，不必牺牲动作时间来保证选择性，它可以根 据广域信息对故障定位，克服主保护拒动、断路器失灵等情况下后备保护动作时间 过长、停电范围扩大的问题，还可以防止故障后相邻线路过负荷导致后备保护勿动 的现象。
广域智能保护介绍
广域保护提出的背景
※ 广泛应用的SCADA/EMS从电网实时性控制方面，不能刻画电网动态行为，
较难实现保护控制设备的局部快速动作与全局决策的协调统一；
※ 传统保护以切除被保护原件内部故障为己任，各电力设备主保护相互独立，
缺乏相应的配合协调；
※ 随着电网容量增大，复杂性加强，由于保护动作等原因造成系统某些元件过
负荷，进一步形成连锁跳闸，扩大事故造成大面积停电。
电力系统具有广域动态的特征，为提高系统的安全、可靠、 稳定性，必须优化保护系统的性能，加强保护安全装置间的配 合。
广域保护定义
常规保护 电磁暂态 广域保护 系统稳控 暂态稳定 小信号稳定 电压稳定 手动操作 常规保护 动作范围 自动控制 动作范围 SCADA/EMS
※
分布式结构中，保护和控制功能完全分散到各个IED中完成，IED需要 独立完成信息的采集、通信、算法执行、策略生成、跳合开关的功能。 分布式结构系统受IED故障的影响较小。只要确定好信息交换范围，不 会出现信息在IED间多次往返的情况，通信延时不长。 分布式结构适用于功能不复杂但对延时有较高要求的场合。
广域保护典型结构
中心处 理单元
广域网
中心监 测单元
IED1
IED2
IED3
IED4
IED5
IED6
IED7
IED8
IED1
IED2
IED3
IED4
IED5
IED6
IED7
IED8
集中式结构
分布式结构
广域保护典型结构比较
※
集中式结构中，测量、通信、执行功能分散到多个IED中完成，中央单 元只保留决策功能。这种结构对中央单元依赖程度很高，如何控制信 息交换延时是影响广域保护系统性能的重要因素。 一般，对动作延时要求不高但算法复杂的控制系统中宜采用这种结构， 如广域稳定控制系统。
国际大电网会议（CIGRE）
广域保护定位于常规保护与 SCADA/EMS间的系统保护控 制手段； 动作时间范围在100ms到 100s间；
动作范围
自动无功投切 分接头控制 切发电机
控制措施包括自动无功控制、 切机切负荷、系统解列和 FACTS等。
低频切负荷
低压切负荷 远程切负荷 自动解列 FACTS的运行
变电站自 动化系统 变电站2
实现对电网多个元件的保护和控制。
GPS PMU 保护测 控装置 智能 操作箱
PMU
保护测 控装置
智能 操作箱
IEC61850
IEC61850
IEC61850
IEC61850
互感器
断路器
互感器
断路器
广域保护相关技术（3）——Agent技术
Agent
※ ※ ※
是一种具有知识、目标和能力，并能单独或在人的少许指导下进行 推理决策的能动实体，是一种处于一定环境下包装的计算机系统。
Agent可以感知环境的变化，判断相互间的工作状态，比如断路器位置、保护 动作情况、线路故障。 Agent可以实现的功能有通信、综合判断、开断开关等。 Agent有义务参与系统故障判断的协商过程，将线路故障的判断、已完成跳 闸和自身部分故障等通告给协作者。 广域保护对广域信息的传递要求较高，实时性要求较强，宜采取对等协商模 式。多Agent系统使广域保护更具模块化，缓解了广域通信的压力，增强了对 大电网事故的应对能力，简化了通信与控制的复杂性，能更好地达到全量技术
广域测量系统（WAMS）的基本设备是同步相量测量单元（PMU）， 可以安装在电力系统中选定的不同地点，精确同步实时测量系统的电压、 电流的频率、相位、幅值，然后将信息发送到中心点集中比较。 PMU的基本功能是： ※ GPS同步采样； ※ 实时测量电压、 电流幅值与正负功 角； ※ 故障记录。
0.001s 0.01s 0.1s 1s 10s 100s 1000s
广域保护典型结构（一）——集中式
※
集中式结构中，变电站每个测点处装设智能终端设备(IED)，在每个变 电站或几个变电站构成的区域主站设置中央单元。
※
中央单元接收来自多个终端设备的信息，完成广域保护系统各种功能， 做出保护和控制决策后经信息系统下达至终端设备执行。