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采用广域量测系统提高电力系统保护性能
作者:admin   时间:2017-03-16 05-14-53

MPCE2016年第4卷第3期组织了“智能电网广域监测、保护与控制”专刊,介绍了基于以相量测量单元(PMU)为代表的同步测量技术而实现的广域监测、保护和控制方面的研究成果和技术。其中,收录了一篇PMU泰斗级人物ArunG.PHADKE等撰写的题为《采用广域量测系统提高电力系统保护性能》文章,讨论了PMU为继电保护带来的发展机遇,并指出了采用PMU提高电力系统保护性能所需应对的挑战。小编节选其中的主要内容,与您分享。

广域量测系统为改进电力系统保护性能提供了诸多便利和条件,推动了继电保护性能评价系统、后备保护监督控制系统和新型智能化系统保护框架等技术的快速发展。主保护对于动作的快速性要求极高,因而当前广域量测系统仍主要应用于后备保护与系统控制。随着电力系统互联规模逐渐增大,扰动波及范围扩大,电网运行方式更为灵活多变,寻找适用于所有负荷水平和扰动形式的保护整定方案越来越困难,甚至成为不可能的任务。现有数据表明,70%的大停电与保护误动作有关,有必要完善广域后备保护系统的监控与自诊断,研究新一代智能化的自适应系统保护方案。

1广域量测系统与继电保护的关系

广域量测系统是基于同步相量测量单元(PMU)的电力系统实时动态相量量测网络,所获取信息对于电力系统保护与控制具有重要价值。主保护在电网故障时必须尽快动作,广域量测系统的通信速度难以满足主保护的需求;而对于速动性和选择性要求不是很高的后备保护,广域量测系统可以被用于保护性能的监控和改进。得益于计算机技术的飞跃式发展,装置的计算能力大幅提高,电网保护可以采用更为复杂的算法和广域协调分析等新技术。另外,通信网络架构对于广域控制保护也具有极为重要的基础性作用,需兼顾各异构式通信技术和数据传输协议。今后的研究将集中于广域量测数据在电网保护与控制系统中的具体应用。

2当前电力系统保护面临的挑战

随着电网复杂程度的不断提高,传统的、基于本地信息的装置级保护配置方案越来越难以满足实际需求,基于广域量测信息的系统保护方案得以迅速发展,互联电网之间的保护协调与配合变得尤为重要,仍面临诸多挑战。

1)相继故障:局部的电网故障可能引起一系列相继发生的多次故障,基于本地信息的电网保护配置方案难以满足此类事件下的快速、正确隔离故障,广域量测信息和系统运行状态辨识尤为重要。

2)保护整定:复杂多变的电网结构使得保护配置困难,基于特定运行方式的保护定值在系统状态变化时其效果将大打折扣。

3)隐性故障:隐性故障是指继电保护未被发现的持久性缺陷,在系统发生故障或出现不正常运行状态时被触发导致保护误动,需要开发基于广域量测数据的保护自诊断系统消除隐性故障。

3广域量测系统在电力系统保护中的应用方向

将广域量测系统引入继电保护的初衷是提出新的保护方案减少大停电事故概率和损失,广域后备保护与保护电气设备本身的主保护在功能上各有侧重。广域量测数据在继电保护领域的潜在应用场景包括以下方面。

1)非故障情况下的继电保护动作特征逼近告警。

2)防止重负荷时测量阻抗进入动作区造成误动。

3)继电保护装置安全性和可靠性的协调。

4)后备保护动作区的实时监测与评估。

5)基于事件响应特征的智能低频减载方案。

6)具有预测功能的自适应失步保护。

7)系统一体化保护控制方案。

4配电网对于广域量测系统的应用需求和现状

可再生能源、储能、电动汽车、智能仪表和需求侧管理等使得配电网的动态特征发生巨大变化。特别是清洁能源的大规模接入,使得传统的单电源放射型配电网发展为多电源复杂配电网。配电网潮流双向流动、可再生能源接入对故障点短路电流的影响等使得配电网保护配置尤为复杂。基于广域量测信息的配电网保护系统能够实现速动性和选择性的良好统一,是配电网继电保护的发展方向。配电网馈线短、相角差小,对于广域量测系统精度提出更高要求。配电网运行方式复杂多变,要求继电保护整定值的修改灵活方便。同时,配电网的网络重构、分布式发电控制、电能质量监测等应用也对同步相量测量提出迫切需求。

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