徐健 周宏宇

摘要：在智能电网建设过程中，对于智能变电站系统的的研究，为了确保系统安全稳定运行，现在已经进行了层次化保护的研究，这就需要继电保护装置具有较强的性能，需要对继电保护跳闸协调机制进行研究，处理各种情况下的跳闸现象，这样通过有效的协调处理，才会保证系统稳定。为了提高层次化继电保护跳闸的可靠性，本文主要研究了智能变电站层次化继电保护跳闸协调机制，分析跳闸判据，希望对电力相关人员工作提供有价值的参考。

关键词：智能变电站;继电保护挑战;协调机制

引言

近年来，为了建设智能电网，提出了由间隔层保护、站域层保护和广域层保护组成的层次化保护的概念。每一层的保护都是相互隔离的，也就是说每一层保护均具备保护判断逻辑，且均具备跳开断路器的能力。为了能满足保护选择性与速动性，层次化保护各层之间的保护跳闸协调机制具有极高的研究价值。

1 各层继电保护动作时间配合关系

在智能变电站运行的过程中，如果发生系统中的故障问题，此时间隔层保护中的主保护就会发挥作用，实现对故障的及时解决，但如果主保护不能发挥作用，那么站域层保护和广域层保护就会共同发挥作用，达到对故障的判断与处理效果。其中，站域层保护可以立刻实现保护功能，广域层则需要通过站域层保护的辅助判断逻辑才可实现保护。比较两者发现，广域层保护需要使用广域范围内的通信信息，而获得的信息大部分是来自站域层保护，且覆盖区域广、延时相较长。如果主保护失去效果，站域保护会马上根据站域信息中的保护判断完成对故障的切除，之后才由广域层保护完成后备保护的判断以达成对故障的切除。此外，站域层保护和广域层保护都对通信网络的可靠性有较高要求，如果通信网络发生故障，则需要由间隔层保护的简化后备保护完成一个较长延时后切除故障，实现最终必需切除故障的根本要求。具体来说：从故障开始，0～0.1 s 内间隔层主保护动作切除故障;0.1～2.0 s 内由站域层保护与广域层保护配合动作切除故障;1～5 s 内如果上述保护均为切除故障，则由间隔层保护的简化后备保护来动作切除故障[1]。

2 广域层保护下行决策的辅助判据

广域层保护需要接收广域信息，将众多信息结合以完成故障元件的判别，同时具备较高的容错能力。但是，广域层保护的容错只能实现对上行信息的容错，缺乏针对站域层保护收到的下行信息相对应的容错能力。需按照信息错误的分类，采取相应的解决措施。

2.1信息决策错误

广域层继电保护作为后备保护的一部分，在主保护拒动时具有极其重要的责任。当站域层保护实现广域层保护发出的下行决策信息时，必须经由辅助判据进行判断才能出口，以提升下行决策命令的可靠性。广域层保护发出的下行决策信息方式分为两类：（1）在线路接地距离 II 段保护、相间距离 II 段保护或者零序 III 段保护动作时，如果收到广域层保护所发出的跳闸命令，站域层保护才会出口三相跳闸。（2）如果上述线路保护皆未动作，则需要判断此时线路接地距离 III 段保护、相间距离 III 段保护或者零序 IV 段保护有无动作。以上保护一旦动作，站域层保护会将此刻的故障判据信息上传至广域层保护，广域层保护会再次对其进行判断。如果此时收到广域层保护发出跳闸命令，且线路接地距离 II 段保护、相间距离 III 段保护或者零序 III 段保护未动作，线路接地距离 III 段保护、相间距离 III 段保护或者零序 IV 段保护任何一个动作未返回，则经过一段延时出口三相跳闸。考虑到广域层保护历经了 2 次通信以及决策判断所用时间，广域层保护又需增快后备保护的动作速度，则整定延时时需要整定为小于任一 III 段保护所需动作时间一个时间阶梯[2]。

2.2信息传输错误

目前，所用通信技术较为发达，装置所收误码率相对较低，存在信息传输错误的可能性极小。但是，顾虑广域层保护范围相对较大，误动作带来影响较为严重，因此当站域层保护接收广域层保护的跳闸命令时，一方面需要依据针对决策错误设置的容错机制，另一方面又应该对传输机制使用一些提高其可靠性的办法，例如命令重复传输机制，针对跳闸命令重复发出多次，仅当在固定时间内的多次结果一致才会采取该命令。此外，可以使用特殊编码模式和校验数据包来保障所接收信息的正确[3]。

3 复杂情况下的跳闸判据

当系统内发生故障，如果存在以几种复杂情况，应根据辅助方案进行判断，以实现对故障元件判断可靠性的提升。（1）站域层保护和广域层保护有多个元件判断;（2）站域层保护和广域层保护元件判断结果不同。当出现以上两种情况时，需要站域层保护收集站域信息，根据新判据实现二次判断来完成对故障的真实决策。二次判断的对象相对一次判断没有变化，因此可以直接使用一次判断的部分有用数据。

当环网中支路出現故障时，如果各站之间的通信保持正常，通过各变电站之间的站间通信，根据故障方向的比较判断易得出有效故障元件。但是一旦站间通信发生故障，此时只能使用站内信息，应该根据多种判据进行综合决策[4]。（1）比较故障支路的故障电流。理论上，当系统内故障时，故障支路的故障电流最大，其余支路的电流相对较小。单电源网络中，将各序电流突变量相互比较，可有效实现对故障元件的判断。（2）比较故障方向。树形网络中，根据故障方向可直接判断故障元件，环网和双回路网络中需要添加额外判据综合判断。（3）比较测量阻抗。离故障点越近，获得的测量阻抗越小。

结语

本文通过对智能变电站层次化继电保护跳闸协调机制进行相关分析，电力相关人员需要引起高度关注，对于继电保护跳闸进行更深入的理论和实践探索，从而确保智能变电站系统的稳定运行，为社会经济提供稳定的电力能源支撑。

参考文献：

[1]李维.智能变电站层次化继电保护配置优化的探讨[J].低碳世界，2019，9（1）：41-42.

[2]潘一飞，付强，郭良，等.广域保护条件下电网初始故障的快速定位[J].高技术通讯，2018，28（Z2）：997-1001.

[3]胡仁杰，蒋宜军.通信系统中断对电网广域保护控制系统的影响研究[J].中国新通信，2018，20（15）：26.

[4]张尧，陈福锋，陈实.智能变电站层次化继电保护配置优化的探讨[J].四川电力技术，2017，40（2）：66-70.