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广域保护系统结构及故障判别算法研究

丛伟  
【摘要】:我国“西电东送、南北互供、全国互联”发展战略的实施将带来前所未有的大规模、远距离输电,届时将形成北、中、南三个跨区大型互联电网。大型互联电网的发展给继电保护和稳定控制系统提出了更高的要求,不仅要保证电气设备安全的运行,还要保证电网受到扰动后能安全稳定的运行,在发生恶劣事故的情况下不发生连锁跳闸和系统崩溃。高速、可靠的继电保护措施,准确、及时的安全控制和紧急控制措施以及大型互联电网的安全稳定防御措施是保证电网安全稳定运行的重要保障。 我国自上个世纪80年代以来坚持实施“三道防线”的稳定控制措施,取得了良好的运行效果,积累了确保电网安全稳定运行的宝贵经验。随着电网规模的扩大,互联趋势的加强,基于本地量的保护和自动控制判据不能全面的反映系统的运行状态,可能出现保护和安全自动装置动作不恰当的情况,“三道防线”中的每道防线基本处于“各自为政”的状态,相互之间缺乏必要的配合与协调,有时会导致事故范围扩大。本文提出了满足“三道防线”要求的广域保护系统,从完成功能的角度上对广域保护系统进行了定义,讨论了系统的总体结构、功能配置和通信系统设计等若干关键问题。满足“三道防线”要求的广域保护系统将传统的“三道防线”功能与新兴的广域保护系统概念结合起来,以电力系统广域信息为依托,能动态的、较客观的反映系统运行状态。同时把“三道防线”功能集中到一个系统内完成,建立起各道防线之间的联系,把原本独立、离散的控制措施变为协调、连续的措施,在保证互联电网不发生连锁跳闸和崩溃的目标前提下实现保护和控制策略的优化,即尽量缩小故障影响区域,减少停电时间。 提出了基于纵联比较原理的广域继电保护算法,该算法通过比较故障相邻区域内各IED对故障方向的判断结果进行准确的故障判别,根据故障位置执行相应的继电保护策略。本文研究的广域继电保护系统采用分布式结构,以IED为中心进行故障判别计算并执行跳闸操作。故障发生后,故障相邻区域内每个IED都能明确故障的具体位置。IED不仅能对区内故障提供快速的主保护功能,还能提供快速的后备保护功能,后备保护的选择性依靠广域信息来保证,动作定值的整定


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