微機(jī)保護(hù)相關(guān)繼電保護(hù)培訓(xùn)材料

微機(jī)保護(hù)相關(guān)繼電保護(hù)培訓(xùn)材料第一頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二培訓(xùn)提綱傳統(tǒng)三道防線與大停電機(jī)理1繼電保護(hù)研究現(xiàn)狀與協(xié)調(diào)優(yōu)化23

廣域保護(hù)的提出與研究第二頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》規(guī)定我國電力系統(tǒng)承受大擾動能力的安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)分為三級：

第一級標(biāo)準(zhǔn)：保持穩(wěn)定運行和電網(wǎng)的正常供電[單一故障(出現(xiàn)概率較高的故障)]；第二級標(biāo)準(zhǔn)：保持穩(wěn)定運行，但允許損失部分負(fù)荷[單一嚴(yán)重故障(出現(xiàn)概率較低的故障)]；

第三級標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)系統(tǒng)不能保持穩(wěn)定運行時，必須防止系統(tǒng)崩潰并盡量減少負(fù)荷損失[多重嚴(yán)重故障(出現(xiàn)概率很低的故障)]。

第三頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二為滿足三級標(biāo)準(zhǔn)的要求，首先應(yīng)建設(shè)一個結(jié)構(gòu)合理的電網(wǎng)，好的網(wǎng)架是電力系統(tǒng)運行的基礎(chǔ)，同時在我國已經(jīng)形成了三道防線的概念，電網(wǎng)的建設(shè)按三道防線規(guī)劃和配置，電網(wǎng)運行按三道防線調(diào)度管理。繼電保護(hù)：快速可靠的繼電保護(hù)確保電網(wǎng)在發(fā)生常見的單一故障時保持電網(wǎng)穩(wěn)定運行和電網(wǎng)的正常供電；緊急控制：采用穩(wěn)定控制裝置及切機(jī)、切負(fù)荷等緊急控制措施，確保電網(wǎng)在發(fā)生概率較低的嚴(yán)重故障時能繼續(xù)保持穩(wěn)定運行；校正控制：設(shè)置失步解列、頻率及電壓緊急控制裝置，當(dāng)電網(wǎng)遇到概率很低的多重嚴(yán)重事故而穩(wěn)定破壞時，依靠這些裝置防止事故擴(kuò)大，防止大面積停電。傳統(tǒng)三道防線第四頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二三道防線示意圖第五頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二電力系統(tǒng)運行狀態(tài)與三道防線的關(guān)系為了便于分析，把電力系統(tǒng)運行狀態(tài)分為：正常狀態(tài)；警戒狀態(tài)；緊急狀態(tài)；極端緊急（失步）狀態(tài)；恢復(fù)狀態(tài)；對應(yīng)相應(yīng)的狀態(tài)，設(shè)置三道防線來確保電力系統(tǒng)在遇到各種事故時的安全穩(wěn)定運行。

電力系統(tǒng)運行狀態(tài)與三道防線的關(guān)系示意圖第六頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二按照三道防線要求進(jìn)行的系統(tǒng)穩(wěn)定控制三道防線的概念很清晰、明確，易于操作實施。近年來我國電網(wǎng)沒有出現(xiàn)全網(wǎng)性事故和大范圍停電，應(yīng)該說得益于三道防線的建設(shè)。系統(tǒng)穩(wěn)定控制過程示意圖第七頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二正是由于重視了三道防線，特別是應(yīng)用緊急控制和校正控制，在必要時用犧牲局部來保全整體，相當(dāng)薄弱的我國電網(wǎng)卻沒有發(fā)生過北美“8.14”那樣的大停電。但也往往會付出過度控制的代價。目前的“三道防線”一般都由相對獨立的裝置和功能軟件構(gòu)成，彼此缺乏配合與協(xié)調(diào)，各保護(hù)和控制裝置大都基于本地電氣量工作，難以反映電力系統(tǒng)的整體運行情況，有時會造成不必要的停電或系統(tǒng)失穩(wěn)。貢獻(xiàn)與不足第八頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二廣域電力系統(tǒng)的安全面臨嚴(yán)重威脅——事故頻出第九頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二廣域電力系統(tǒng)的安全面臨嚴(yán)重威脅——大面積停電電能的生產(chǎn)、傳輸、分配和使用必須同時進(jìn)行，并時刻保持供需平衡。一旦發(fā)電、輸電和用電之間的平衡遭到大范圍破壞，就有可能在很短的時間內(nèi)造成大面積停電的災(zāi)害性事故，并引起能源、交通、通信和金融等多個重要領(lǐng)域的連鎖反應(yīng)，危及社會穩(wěn)定與國家安全。保護(hù)誤動或拒動；連鎖故障；甚至誤操作或錯誤調(diào)度；。。。第十頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二

近年來，全球極端自然災(zāi)害事件明顯增多，電力系統(tǒng)由于分布廣域，其安全性受到嚴(yán)重威脅。氣象或地質(zhì)等重大自然災(zāi)害、以及人為恐怖攻擊等突發(fā)事件等，都可能引發(fā)電力系統(tǒng)大面積停電災(zāi)難性事故。自然災(zāi)害恐怖襲擊戰(zhàn)爭病毒破壞。。。廣域電力系統(tǒng)的安全面臨嚴(yán)重威脅——極端運行條件第十一頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二現(xiàn)有大電網(wǎng)安全防御體系難以保障廣域電力系統(tǒng)安全大停電事故使整個社會更深地體會到電力系統(tǒng)的安全性對國民經(jīng)濟(jì)和社會穩(wěn)定的重要性，也凸顯出目前的電力系統(tǒng)安全防御體系的不完善性。

現(xiàn)有的大電網(wǎng)安全防御體系已落后于電力系統(tǒng)自身的發(fā)展，控制中心對系統(tǒng)全局信息和關(guān)鍵信息的獲取與挖掘不夠，并缺乏與之相應(yīng)的安全評估方法和控制策略。大面積停電事故發(fā)生后如何盡快實現(xiàn)自動恢復(fù)供電，現(xiàn)有的防御體系也并未涵蓋。第十二頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二“8.14”美加大停電2003年8月14日美國、加拿大大停電是歷史上最大的停電事故，事故期間上百臺機(jī)組跳機(jī)，5000萬人失電。下面根據(jù)事故調(diào)查的中期報告對此次事件進(jìn)行分析。事故序列分為以下幾個階段。當(dāng)日15：05以前在FirstEnergy(北部Ohio州調(diào)度中心，簡稱FE)控制區(qū)域，盡管若干主力機(jī)組和線路停運，系統(tǒng)穩(wěn)定運行并且能夠應(yīng)付大約800個N-1故障。但此時系統(tǒng)已經(jīng)處于重載狀況。此外，屬于PJM（賓州、新澤西州、馬里蘭州）控制區(qū)域的AEP（美國電力公司）與DPL（代屯電氣公司）之間的345kV線路Stuart-Atlanta因接地故障而跳閘，但MISO(負(fù)責(zé)Ohio，Michigan，Minnesota，Indiana，Illinois等區(qū)域的調(diào)度中心，F(xiàn)E的上級調(diào)度)沒有監(jiān)視此線路狀態(tài)，狀態(tài)估計沒有正確反映，導(dǎo)致后來狀態(tài)估計錯誤。FE的EMS也沒有正常運行。第十三頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二“8.14”美加大停電15：05至15：39，風(fēng)速減小，線路散熱減慢，輸電走廊的植物生長也超過預(yù)計，線路重載自然下垂加劇。線路潮流在長期極限內(nèi)，但一系列線路接地故障仍然發(fā)生，造成3條345kV重要線路過載并跳閘。此時，如果減載1500MW~2500MW，系統(tǒng)也許還可以繼續(xù)穩(wěn)定運行，但FE由于計算機(jī)故障，沒有認(rèn)識到事件嚴(yán)重性，沒有這樣做。在此期間，由于缺乏FE系統(tǒng)數(shù)據(jù)，PJM和AEP也沒有正確認(rèn)識到系統(tǒng)的危險程度。第十四頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二“8.14”美加大停電15：39至16：08，主干線路跳閘后，138kV系統(tǒng)立即過載并跳閘，隨后更多的345kV線路受到影響繼續(xù)跳閘，形成連鎖反應(yīng)。在此期間，系統(tǒng)潮流劇變，導(dǎo)致保護(hù)誤判，擴(kuò)大了線路跳閘范圍。16：08至16：11，大批線路跳閘導(dǎo)致系統(tǒng)電壓降低，機(jī)群之間振蕩，三段距離保護(hù)動作，最后故障波及整個東北網(wǎng)絡(luò)，大批機(jī)組跳機(jī)，負(fù)荷減載，系統(tǒng)解列為若干孤島。第十五頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二“8.14”美加大停電調(diào)查認(rèn)為以下是大停電事故主要原因：FE因為計算機(jī)故障沒有進(jìn)行N-1事故分析，調(diào)度員對系統(tǒng)狀態(tài)失去監(jiān)控。當(dāng)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)危險時，調(diào)度員的溝通花費了寶貴的事故處理時間，在溝通時，系統(tǒng)繼續(xù)惡化。計算機(jī)系統(tǒng)故障且沒有良好的備用計算機(jī)系統(tǒng)是“8.14”大停電有別于美國歷史上其他故障的地方。第十六頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二“8.14”美加大停電FE沒有有效地監(jiān)視植物生長對系統(tǒng)安全的影響。這也是以前多次北美大停電事故的原因。MISO由于沒有及時維護(hù)狀態(tài)估計器，未能對系統(tǒng)危險狀態(tài)進(jìn)行緊密監(jiān)視，也未能向FE提供正確的系統(tǒng)信息。MISO采用離線數(shù)據(jù)進(jìn)行輸電斷面輸送容量計算，這使得MISO沒有準(zhǔn)確掌握系統(tǒng)信息。PJM和MISO缺少處理控制區(qū)域之間聯(lián)絡(luò)線過載的預(yù)案。第十七頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二“8.14”美加大停電調(diào)查還發(fā)現(xiàn)：FE和MISO調(diào)度員缺少良好培訓(xùn)，特別是應(yīng)付8月14日這樣惡性緊急事故的培訓(xùn)。發(fā)電機(jī)因為以下幾個原因而跳機(jī)：低頻或者高頻保護(hù)（這是主要的跳機(jī)原因），勵磁系統(tǒng)低壓保護(hù)（防止勵磁線圈過熱），廠用電電壓過低影響電廠熱力系統(tǒng)和輔機(jī)系統(tǒng)。事故前，MISO區(qū)域無功備用少。FE控制區(qū)域電壓下限為0.92（標(biāo)幺值），而一般北美控制區(qū)域采用0.95（標(biāo)幺值）。沒有發(fā)現(xiàn)通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行信息攻擊的現(xiàn)象。信息安全問題如果存在，也不嚴(yán)重。也沒有發(fā)現(xiàn)人為破壞情況。所有核電機(jī)組都正確跳機(jī)，沒有帶來核危險。第十八頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二現(xiàn)象：偶然故障——相繼開斷——振蕩失穩(wěn)——系統(tǒng)崩潰階段：故障發(fā)生、故障蔓延、高度危險、系統(tǒng)瓦解、系統(tǒng)恢復(fù)對策：全局信息+狀態(tài)評估（預(yù)防控制）

故障識別+動態(tài)協(xié)調(diào)（繼電保護(hù)、緊急控制）多目標(biāo)、多階段、多約束優(yōu)化（恢復(fù)控制）“8.14”美加大停電機(jī)理第十九頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二“8.14”美加大停電機(jī)理這次大停電事故可以得到如下啟示：事故起因在于線性靜態(tài)安全分析和狀態(tài)估計工具不力，調(diào)度員無法應(yīng)對，線路因為過載和接地故障而連鎖跳閘，屬于MISO區(qū)域靜態(tài)問題。MISO接地故障和線路連鎖跳閘導(dǎo)致事故期間全系統(tǒng)振蕩以及潮流串動，引起擾動的擴(kuò)散，并且最終發(fā)展為大停電。盡管在事故期間電壓穩(wěn)定發(fā)生，但其是N-3和N-4事故的結(jié)果而不是起因。當(dāng)系統(tǒng)失去許多線路后，自然發(fā)生暫態(tài)穩(wěn)定和電壓穩(wěn)定問題。此時，進(jìn)行暫態(tài)穩(wěn)定計算和電壓穩(wěn)定計算已經(jīng)多余并且也不可能（因為需要進(jìn)行N-X事故仿真，這里X很大）。第二十頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二“8.14”美加大停電機(jī)理對北美這樣聯(lián)系緊密的系統(tǒng)，從現(xiàn)有技術(shù)來看，開發(fā)能夠全面阻止大停電的穩(wěn)定控制系統(tǒng)還有難度，主要困難表現(xiàn)在控制策略的設(shè)計。當(dāng)然，暫態(tài)緊急穩(wěn)定控制系統(tǒng)能夠?qū)⒛承┚植渴鹿实挠绊懡档汀Ｒ虼?，制定周密的解列計劃?yīng)當(dāng)?shù)玫街匾暋１Ｗo(hù)動作設(shè)計不盡完善，加劇了事故影響，特別是三段距離保護(hù)設(shè)計。系統(tǒng)低頻減載是為了維持系統(tǒng)供需平衡設(shè)計的，而發(fā)電機(jī)組低頻和高頻跳機(jī)是為了保護(hù)發(fā)電機(jī)組免受損失。顯然，低頻或者高頻保護(hù)應(yīng)當(dāng)適當(dāng)協(xié)調(diào)以減少損失，但停電發(fā)生期間紐約的頻率曾經(jīng)在57Hz~63Hz變化，說明低頻或者高頻發(fā)電機(jī)保護(hù)沒有很好協(xié)調(diào)。第二十一頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二“8.14”美加大停電管理原因分析美國紐約州、緬因州公共事業(yè)委員會原主席--彼得.布雷福德提出了有關(guān)輸電管理的問題。美國有很多規(guī)模大小不同的電力公司，在發(fā)生大停電的區(qū)域中就有數(shù)十家電力公司，其中至少有20家電力公司擁有輸電線路。因此，有關(guān)區(qū)域的電力供應(yīng)、輸電、配電整個系統(tǒng)的安全，都是由擁有產(chǎn)權(quán)的公司來管理和維護(hù)。另一方面，整個系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定，由國家電力可靠性委員會負(fù)責(zé)。這是由美國所有的電力公司自發(fā)組成的一個委員會。這些電力公司既有國營也有私營，但是，是否遵循這個可靠性委員會所制定的規(guī)定，則是自愿的，而不是義務(wù)的。通過這次事故發(fā)生之后，這種自愿性遵守可靠性規(guī)章的制度一定要進(jìn)行改變。還有一件更令人不解的事情，就是電價由聯(lián)邦能源管制委員會來制定，而輸電線路在哪里建設(shè)則是由各個州政府來執(zhí)行。第二十二頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二“8.14”美加大停電引發(fā)的思考8.14大停電引發(fā)了世界范圍內(nèi)對于防止大電網(wǎng)大面積停電的研究熱潮階。我國電力系統(tǒng)本屬于弱聯(lián)系系統(tǒng)，但卻面臨著大區(qū)域互聯(lián)和電力市場改革的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，互聯(lián)后的系統(tǒng)也將同目前的西方電網(wǎng)一樣潛伏著大停電的危險，因此研究大電網(wǎng)的安全防御已成為當(dāng)務(wù)之急。第二十三頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二“8.14”美加大停電引發(fā)的思考我國電網(wǎng)雖有很多不足之處，但卻從未發(fā)生過世界級別的大停電事故，這個結(jié)果并非偶然，主要歸功于以下幾條經(jīng)驗：（1）有集中的調(diào)度體制。我國實行的集中調(diào)度體制是安全運行的重要保證。在美國只有省調(diào)，其上層沒有網(wǎng)調(diào)，出現(xiàn)問題時平級協(xié)調(diào)，稱作協(xié)議調(diào)度。因此，發(fā)生故障時，各自保護(hù)自身的利益，難以統(tǒng)一行動。第二十四頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二“8.14”美加大停電引發(fā)的思考（2）將“安全第一”作為調(diào)度的首要任務(wù)。電力系統(tǒng)是典型的非線性復(fù)雜系統(tǒng)，其狀態(tài)間的變化關(guān)系復(fù)雜，影響安全運行的偶然因素多，難以預(yù)測，因而在決策過程中就有可能做出保守和樂觀的兩種選擇。將安全作為首要任務(wù)是保守的，但另一方面也消除了發(fā)生大面積停電的隱患。今后的電力發(fā)展中，市場的比重將不斷加大，不可能象從前那樣能消除所有的重大危險于萌芽之中，因此必須面對可能時刻發(fā)生的潛在危險。從這個意義上講，我們不能放松對大停電的警惕。第二十五頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二“8.14”美加大停電引發(fā)的思考（3）調(diào)度員處理事故時敢于舍棄切機(jī)、切負(fù)荷、解列，保全整體。決策選擇是樂觀還是保守，不僅表現(xiàn)在平時的預(yù)防性控制中，更表現(xiàn)在緊急事故處理中。由于受各種外界因素的制約，國外調(diào)度員在處理事故時不敢輕易做出放棄，容易錯過放棄局部、保全整體的最佳時機(jī)，因而產(chǎn)生了擴(kuò)大危險的可能。多年的運行經(jīng)驗也說明，在處理緊急事故時敢于舍棄并不是權(quán)宜之計，而恰恰是防止發(fā)生大停電的有效手段。第二十六頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二“8.14”美加大停電引發(fā)的思考（4）穩(wěn)定控制效果顯著。在電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制研究方面，我國取得了很多在國際上領(lǐng)先的研究成果。這些最先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，加之調(diào)度員對安全穩(wěn)定控制工作的重視，保證了我國電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制的高水平。據(jù)統(tǒng)計，1996年以來，我國未出現(xiàn)過大范圍的電力系統(tǒng)穩(wěn)定事故。第二十七頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二“8.14”美加大停電引發(fā)的思考（5）互聯(lián)電網(wǎng)多為弱聯(lián)系系統(tǒng)。我國雖地域廣闊，但電網(wǎng)卻為弱聯(lián)系系統(tǒng)，大區(qū)電網(wǎng)間的交換功率小，并且在聯(lián)絡(luò)線上都裝有解列裝置，因此在故障發(fā)生后，大區(qū)域電網(wǎng)能盡早解列，有效地隔離事故，防止事故波及到相鄰的大區(qū)電網(wǎng)，有效防止了大事故發(fā)展為惡性事故。防止大停電的經(jīng)驗是寶貴的，但它又不是簡單的總結(jié)能徹底說明的。如果能將大停電后的定量分析報告與結(jié)論性的經(jīng)驗總結(jié)相結(jié)合，整理出一些具有普遍性的結(jié)論匯編成專著，必將為調(diào)度員提供非常有價值的參考資料。第二十八頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二極端外部災(zāi)害提出的新挑戰(zhàn)

全球極端外部災(zāi)害事件明顯增多，包括大范圍自然災(zāi)害、大規(guī)?？植阑顒雍蛻?zhàn)爭。其物理特點是廣域性、長時性、群發(fā)性、破壞性；其經(jīng)濟(jì)特點是損失極其嚴(yán)重；其社會特點是直接涉及各種公共事業(yè)，容易擴(kuò)展為綜合性社會災(zāi)難。極端災(zāi)害的應(yīng)對成為了停電防御系統(tǒng)研究中的一個新重點。第二十九頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二極端外部災(zāi)害提出的新挑戰(zhàn)

在一般的大停電(例如北美“8·14”案例)中，相繼開斷和停電的規(guī)模在初始故障發(fā)生后的1h或更短的時間內(nèi)就不再顯著增加，并開始在恢復(fù)控制下逐漸減小。其相繼開斷的主要原因是：被開斷支路上的潮流轉(zhuǎn)移而引起新的過載，可調(diào)抽頭變壓器控制與感應(yīng)電動機(jī)堵轉(zhuǎn)引起無功缺乏的正反饋，以及繼電保護(hù)、自動控制或人為操作的失誤。因此，可以根據(jù)電力系統(tǒng)本身的分析來預(yù)測那些最可能發(fā)生的相繼開斷，并評估其風(fēng)險。在這類大停電中，相繼開斷的線路數(shù)一般不會超過數(shù)十，故孤立電網(wǎng)的數(shù)量較少；此外，由于倒塔故障很少發(fā)生，故被開斷的線路較易恢復(fù)送電。第三十頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二極端外部災(zāi)害提出的新挑戰(zhàn)

但在極端外部條件(例如2008年初中國南方的冰災(zāi))下，線路相繼開斷的主要原因往往是大規(guī)模的外力破壞，故容易造成大面積的群發(fā)性斷線和倒塔。顯然，要分析其概率和風(fēng)險，就不可能繞過具體外部災(zāi)害的機(jī)理，也必須依靠外部環(huán)境的相應(yīng)信息。在這次冰災(zāi)持續(xù)的20多天中，氣象部門孤立地預(yù)報了各場凍雨，但對其持續(xù)性和強(qiáng)度明顯估計不足。輸電線路的覆冰不斷積累，相繼故障的頻度和規(guī)模不斷增加，進(jìn)而形成多個電力孤島及大范圍停電。同時，電力和商業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)也都受到大量破壞，嚴(yán)重影響了對災(zāi)難的有效應(yīng)對。截至2008年2月9日，國家電網(wǎng)公司就有2825km通信光纜、8座通信站和154臺(套)通信設(shè)備受損。第三十一頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二極端外部災(zāi)害提出的新挑戰(zhàn)

冰災(zāi)暴露了目前電力規(guī)劃在投資原則、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、風(fēng)險意識等方面的缺陷，也引起了對電力規(guī)劃的反思。例如，輸電線路的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該提高到什么水平?電源規(guī)劃與電網(wǎng)規(guī)劃之間應(yīng)該如何協(xié)調(diào)?通信系統(tǒng)的可靠性與電網(wǎng)可靠性應(yīng)該如何協(xié)調(diào)?對冰災(zāi)的反思應(yīng)該引申到其他的極端外部災(zāi)害，如雷擊、污閃、洪水、泥石流、臺風(fēng)、地震、大規(guī)模恐怖活動和戰(zhàn)爭等。不要總是等到某種災(zāi)害成為事實后，才如夢初醒。只有掌握了形成各種災(zāi)害的不同機(jī)理，以及造成電力系統(tǒng)群發(fā)性故障的不同途徑和特點，才有可能可靠預(yù)報相應(yīng)的風(fēng)險，優(yōu)化預(yù)防控制決策。為此，需要大量的跨領(lǐng)域研究，提取相關(guān)的特征變量，并用可觀察、特別是電力企業(yè)能實現(xiàn)自動監(jiān)測的特征量來描述。第三十二頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二極端外部災(zāi)害提出的新挑戰(zhàn)

總體來看，當(dāng)前水平的防御系統(tǒng)可以通過減少一般故障下的停電概率和停電范圍來降低風(fēng)險，但尚不具備減少極端外部環(huán)境下的停電概率和停電時間的能力。其不足主要反映在：1)信息采集子系統(tǒng)：僅采集和處理電力系統(tǒng)內(nèi)部的電氣量，還沒有與GIS、規(guī)劃信息系統(tǒng)、電力交易信息融合，也缺乏與外部環(huán)境非電氣信息的結(jié)合；不能識別極端外部環(huán)境的程度、范圍及變化；沒有相應(yīng)的風(fēng)險分析功能，故無法實現(xiàn)對極端外部條件的預(yù)警。此外，信息傳輸通道本身的可靠性也存在嚴(yán)重的隱患。第三十三頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二極端外部災(zāi)害提出的新挑戰(zhàn)

2)分析預(yù)警子系統(tǒng)：目前僅根據(jù)實時斷面分析下一個潛在故障，從而隨著工況的變化而間接地分析相繼故障，因此僅能應(yīng)對緩慢而簡單的相繼開斷。雖然可針對當(dāng)前運行條件評估潛在孤立故障的風(fēng)險，但不能準(zhǔn)實時地對多重相繼故障，特別是群發(fā)性相繼故障的影響進(jìn)行預(yù)評估及預(yù)警。除了與EMS集成外，預(yù)警子系統(tǒng)還需要與動態(tài)培訓(xùn)仿真器、電力市場的支持系統(tǒng)和動態(tài)仿真器等實現(xiàn)信息融合。第三十四頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二極端外部災(zāi)害提出的新挑戰(zhàn)

3)決策控制子系統(tǒng)：雖然考慮了預(yù)防控制、繼電保護(hù)、緊急控制和校正控制的優(yōu)化，以盡量避免停電或減小停電范圍，但對多級調(diào)度協(xié)調(diào)控制的考慮還不夠?，F(xiàn)有的成果未涉及旨在盡量縮短停電時間的恢復(fù)控制，缺乏對其自適應(yīng)優(yōu)化的支持。目前的恢復(fù)控制仍然只能依靠離線準(zhǔn)備的少量典型預(yù)案，這在簡單的停電模式下還可對付，但很難應(yīng)對極端外部災(zāi)害引起的復(fù)雜停電模式。第三十五頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二第二章繼電保護(hù)研究現(xiàn)狀與協(xié)調(diào)優(yōu)化2.3繼電保護(hù)的協(xié)調(diào)優(yōu)化2.2智能電網(wǎng)對繼電保護(hù)的影響2.1繼電保護(hù)的研究現(xiàn)狀第三十六頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二2.1繼電保護(hù)的研究現(xiàn)狀上世紀(jì)60年代到80年代是晶體管繼電保護(hù)蓬勃發(fā)展和廣泛采用的時代。其中天津大學(xué)與南京電力自動化設(shè)備廠合作研究的500kV晶體管方向高頻保護(hù)和南京電力自動化研究院研制的晶體管高頻閉鎖距離保護(hù),運行于葛洲壩500kV線路上,結(jié)束了500kV線路保護(hù)完全依靠從國外進(jìn)口的時代。在20世紀(jì)70年代中,基于集成運算放大器的集成電路保護(hù)已開始研究。到80年代末集成電路保護(hù)已形成完整系列,逐漸取代晶體管保護(hù)。到90年代初集成電路保護(hù)的研制、生產(chǎn)和應(yīng)用仍處于主導(dǎo)地位,這是集成電路保護(hù)時代。我國從20世紀(jì)70年代末即已開始了計算機(jī)繼電保護(hù)的研究,1984年原華北電力學(xué)院研制的輸電線路微機(jī)保護(hù)裝置首先通過鑒定,并在系統(tǒng)中獲得應(yīng)用,揭開了我國繼電保護(hù)發(fā)展史上新的一頁,為微機(jī)保護(hù)的推廣開辟了道路。從90年代開始我國繼電保護(hù)技術(shù)已進(jìn)入了微機(jī)保護(hù)的時代。不同原理、不同機(jī)型的微機(jī)線路和主設(shè)備保護(hù)各具特色,為電力系統(tǒng)提供了一批新一代性能優(yōu)良、功能齊全且工作可靠的繼電保護(hù)裝置。隨著微機(jī)保護(hù)裝置的研究,在微機(jī)保護(hù)軟件、算法等方面也取得了很多理論成果。第三十七頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二2.1繼電保護(hù)的研究現(xiàn)狀電力系統(tǒng)繼電保護(hù)發(fā)展趨勢計算機(jī)化

電力系統(tǒng)對微機(jī)保護(hù)的要求不斷提高，除了保護(hù)的基本功能外，還應(yīng)具有大容量故障信息和數(shù)據(jù)的長期存放空間，快速的數(shù)據(jù)處理功能，強(qiáng)大的通信能力，與其它保護(hù)、控制裝置和調(diào)度聯(lián)網(wǎng)以共享全系統(tǒng)數(shù)據(jù)、信息和網(wǎng)絡(luò)資源的能力，高級語言編程等。這就要求微機(jī)保護(hù)裝置具有相當(dāng)于一臺PC機(jī)的功能。隨著計算機(jī)硬件的迅猛發(fā)展，微機(jī)保護(hù)硬件也在不斷發(fā)展，原華北電力學(xué)院研制的微機(jī)線路保護(hù)硬件經(jīng)歷了從8位單CPU結(jié)構(gòu)到多CPU結(jié)構(gòu)再到總線不出模塊的大模塊結(jié)構(gòu)，性能大大提高?，F(xiàn)在用同微機(jī)保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)完全相同的一種工控機(jī)作為繼電保護(hù)的時機(jī)已經(jīng)成熟，這將是微機(jī)保護(hù)的發(fā)展方向之一。第三十八頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二2.1繼電保護(hù)的研究現(xiàn)狀網(wǎng)絡(luò)化到目前為止，除了差動保護(hù)和縱聯(lián)保護(hù)外，所有繼電保護(hù)裝置都只能反應(yīng)保護(hù)安裝處的電氣量。繼電保護(hù)的作用也只限于切除故障元件，縮小事故影響范圍。這主要是由于缺乏強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)通信手段。繼電保護(hù)的作用不只限于每個保護(hù)單元都能共享全系統(tǒng)的運行和故障信息的數(shù)據(jù)，各個保護(hù)單元與重合閘裝置在分析這些信息和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上協(xié)調(diào)動作，確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。顯然實現(xiàn)這種系統(tǒng)保護(hù)的基本條件是將全系統(tǒng)各主要設(shè)備的保護(hù)裝置用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接起來，亦即實現(xiàn)微機(jī)保護(hù)裝置的網(wǎng)絡(luò)化，這在當(dāng)前的技術(shù)條件下是完全可能的。對于一般的非系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)保護(hù)裝置的計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)也有很大好處。繼電保護(hù)裝置能夠得到的系統(tǒng)故障信息越多，則對故障位置的判斷和故障距離的檢測愈準(zhǔn)確。微機(jī)保護(hù)裝置網(wǎng)絡(luò)化可大大提高保護(hù)性能和可靠性，這是微機(jī)保護(hù)發(fā)展的必然趨勢。第三十九頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二2.1繼電保護(hù)的研究現(xiàn)狀保護(hù)、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化在實現(xiàn)繼電保護(hù)的計算機(jī)化合網(wǎng)絡(luò)化的條件下，保護(hù)裝置實際上就是一臺高性能、多功能的計算機(jī)，是整個電力系統(tǒng)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的一個智能終端。每個微機(jī)保護(hù)裝置不但可完成繼電保護(hù)功能，而且在無故障正常運行情況下還可以完成測量、控制、數(shù)據(jù)通信功能，即實現(xiàn)保護(hù)、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化。例如為了測量、保護(hù)和控制的需要，室外變電站的所有設(shè)備，如變壓器、線路等的二次電壓、電流都必須用控制電纜引到主控室。如果將上述保護(hù)、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化的計算機(jī)裝置就地安裝在室外變電站的被保護(hù)設(shè)備旁，將被保護(hù)設(shè)備的電壓、電流量在此裝置內(nèi)轉(zhuǎn)換成數(shù)字后，通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)送到主控室，則可免除大量的控制電纜及避免二次電路過于復(fù)雜。第四十頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二2.1繼電保護(hù)的研究現(xiàn)狀智能化隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展及計算機(jī)在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域中的普遍應(yīng)用,新的控制原理和方法不斷被應(yīng)用于計算機(jī)繼電保護(hù)中,近年來人工智能技術(shù)如專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、模糊邏輯、小波理論等在電力系統(tǒng)各個領(lǐng)域都得到了應(yīng)用,從而使繼電保護(hù)的研究向更高的層次發(fā)展,出現(xiàn)了引人注目的新趨勢。例如電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域內(nèi)出現(xiàn)了用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)來實現(xiàn)故障類型的判別、故障距離的測定、方向保護(hù)、主設(shè)備保護(hù)等。在輸電線兩側(cè)系統(tǒng)電勢角度擺開情況下發(fā)生經(jīng)過渡電阻的短路就是一非線性問題,距離保護(hù)很難正確作出故障位置的判別,從而造成誤動或拒動;如果用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法,經(jīng)過大量故障樣本的訓(xùn)練,只要樣本集中充分考慮了各種情況,則在發(fā)生任何故障時都可正確判別。第四十一頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二2.1繼電保護(hù)的研究現(xiàn)狀微機(jī)保護(hù)在我國已獲得極其廣泛的應(yīng)用。微機(jī)保護(hù)在發(fā)展過程中繼承、借鑒了模擬式保護(hù)的成熟經(jīng)驗,由于微機(jī)的優(yōu)越性把繼電保護(hù)的技術(shù)向前推進(jìn)。實踐已證明微機(jī)保護(hù)的性能顯著優(yōu)于傳統(tǒng)的保護(hù),總結(jié)和充分認(rèn)識微機(jī)保護(hù)的優(yōu)點,必將帶來一些觀念上的更新,有利于更好地應(yīng)用和開發(fā)微機(jī)保護(hù)。微機(jī)保護(hù)的特點眾所周知,微機(jī)具有以下的優(yōu)越性能:①自檢能力;②記憶能力;③數(shù)值計算能力和邏輯處理能力。微機(jī)保護(hù)和傳統(tǒng)保護(hù)相比還有2大特點：(1)保護(hù)中的各項功能(相應(yīng)于傳統(tǒng)保護(hù)中的元件)都是由軟件實現(xiàn)的;(2)保護(hù)中的各項功能是按程序規(guī)定的順序依次串行(在傳統(tǒng)保護(hù)中是并行)工作的。正是由于以上特點使微機(jī)保護(hù)和傳統(tǒng)保護(hù)有很大的差別,推動了技術(shù)進(jìn)步，也帶來了一些新概念。第四十二頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二2.1繼電保護(hù)的研究現(xiàn)狀增加功能實現(xiàn)多重判別,完善保護(hù)性能在傳統(tǒng)的保護(hù)中每一元件都由獨自的硬件構(gòu)成,為了不使保護(hù)過于復(fù)雜,希望所采用的元件的性能適應(yīng)各種工況下的各種故障。在微機(jī)保護(hù)中既然各項功能都是由軟件實現(xiàn)的,而軟件又十分可靠,所以只要機(jī)時允許就可以增加功能實現(xiàn)多重判別,獲得更完善的保護(hù)性能。例如用姆歐繼電器選相無疑優(yōu)于用電流選相。但是在大電源引出的長線上用姆歐繼電器選相,在出口單相經(jīng)接地電阻短路接地時超前相選相元件要誤選相。為了解決這個問題，需限制姆歐繼電器的動作特性圓在第Ⅱ象限的動作區(qū)。在微機(jī)保護(hù)中可以增加電流選相功能,擔(dān)任在很大短路電流下的選相任務(wù)。程序先用電流選相,再用阻抗選相。在短路電流很大時電流選相一定成功。只有短路電流不很大,電流選相失敗,再由阻抗選相,這樣阻抗選相就不會遇到上述的問題。在微機(jī)保護(hù)中增加一個電流選相判據(jù),比修正姆歐繼電器的動作特性更方便,簡單明了。只擔(dān)任在很大短路電流下的選相,電流選相判據(jù)也是很容易整定的。在傳統(tǒng)的保護(hù)中,電流元件雖然簡單,也要增加硬件,就不合算了。第四十三頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二2.1繼電保護(hù)的研究現(xiàn)狀增加功能實現(xiàn)多重判別,完善保護(hù)性能從原理上講方向縱聯(lián)保護(hù)對外部故障的選擇性是依靠近故障側(cè)向遠(yuǎn)離故障側(cè)發(fā)出閉鎖信號得到保證的。從實用上說遠(yuǎn)離故障側(cè)的保護(hù)每逢這種情況就“冒險”一次,把避免誤動寄托在由對側(cè)發(fā)來的閉鎖信號上。因此限制正方向的保護(hù)范圍又不降低在區(qū)內(nèi)故障時對接地電阻的反應(yīng)能力,對提高方向縱聯(lián)保護(hù)的安全性有重大實際意義。為此在方向縱聯(lián)保護(hù)中,除了用方向元件判別故障方向外,再用電抗元件限制保護(hù)范圍,保護(hù)的安全選擇性必大為提高,而且電抗元件對過渡電阻的反應(yīng)能力強(qiáng),保護(hù)的靈敏性不受影響。若是傳統(tǒng)保護(hù)增加電抗元件相當(dāng)復(fù)雜,其復(fù)雜性相當(dāng)于距離縱聯(lián)保護(hù)而且還要考慮多一個元件拒動的負(fù)面效應(yīng),在微機(jī)保護(hù)中電抗元件是由軟件實現(xiàn)的,不會帶來不良后果。保護(hù)范圍被限制后,區(qū)外故障功率倒向也不會成問題了。這種配置實際把方向縱聯(lián)保護(hù)和距離縱聯(lián)保護(hù)的優(yōu)點都吸收了,因此可以稱為方向距離縱聯(lián)保護(hù)。第四十四頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二2.1繼電保護(hù)的研究現(xiàn)狀不拘泥于保護(hù)原理的統(tǒng)一從來保護(hù)是按照其動作原理分類的,而傳統(tǒng)的保護(hù)裝置一般也是一個型號采用一種原理,實際上這種配置已逐漸被打破。例如縱聯(lián)保護(hù)不能對相鄰線故障起后備作用,從原理上講是天經(jīng)地義的事,但是對使用者來說這不能說不是一個缺陷。所以現(xiàn)在縱聯(lián)保護(hù)都配有作為對相鄰線故障起作用的后備段。在縱聯(lián)保護(hù)中配置速斷保護(hù)(國外稱為獨立方式)實際上也是突破了縱聯(lián)保護(hù)的原理。在平行線上,利用每回線的距離第Ⅱ段的相互閉鎖回路實現(xiàn)全線縱續(xù)動作,在原理上屬于一種橫聯(lián)保護(hù)。它是在每回線各自的距離保護(hù)的基礎(chǔ)上增加簡單的邏輯回路完成的,因而自然適合于單回線運行,各方面的性能都比傳統(tǒng)的橫聯(lián)差動電流方向保護(hù)和電流平衡保護(hù)優(yōu)越。第四十五頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二2.1繼電保護(hù)的研究現(xiàn)狀不拘泥于保護(hù)原理的統(tǒng)一又如在平行線上零序互感對每回線的接地距離繼電器測量的正確性帶來影響。如何利用另一回線的零序電流對接地距離繼電器進(jìn)行補(bǔ)償長期來是人們關(guān)心的一個課題。主要由于平行線運行方式的多變使鄰線零序電流的補(bǔ)償無所適從。實際上既然已取得了鄰線的零序電流,為什么一定要拘泥于用它來改善接地距離繼電器的性能呢?為什么在有了鄰線零序電流的信息時不能用其它原理來保護(hù)接地故障呢?例如增加一個零序電流平衡保護(hù)的功能就能完滿地解決這個問題,而不必再在使接地距離繼電器不受零序互感的影響上做文章。由于在正常負(fù)荷狀態(tài)下沒有零序電流,零序電流平衡保護(hù)的邏輯回路會很簡單。充其量用接地距離第Ⅲ段閉鎖,犧牲對高電阻接地故障的靈敏度,就絕對安全了。即使這樣,其對接地電阻的反應(yīng)能力仍然遠(yuǎn)勝過接地距離第Ⅰ、Ⅱ段,而且電流平衡保護(hù)本身能快速(包括縱續(xù)動作)切除全線故障。若是傳統(tǒng)保護(hù),至少要增加一個電流平衡繼電器,使硬件復(fù)雜,就值得商榷了。第四十六頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二2.1繼電保護(hù)的研究現(xiàn)狀不同工況采用適合于該工況的最佳保護(hù)方案傳統(tǒng)的保護(hù)中每一繼電器都是獨立的硬件構(gòu)成的,一般在各種工況下都在測量。為了節(jié)約硬件,總希望每一繼電器,至少是主要的,復(fù)雜的繼電器能適應(yīng)更多的工況。微機(jī)保護(hù)是按程序的規(guī)定串行工作的?？砂凑展r選擇最佳的保護(hù)方案。例如在全相運行狀態(tài)可以同時采用突變量保護(hù)和零序電流保護(hù),后者反應(yīng)的是穩(wěn)態(tài)量。這樣反應(yīng)突變量和穩(wěn)態(tài)量的兩種保護(hù)可以相互襯充,由于零序方向元件在兩相運行的負(fù)荷電流的作用下要動作,在進(jìn)入兩相運行后只采用反應(yīng)突變量的方向元件。第四十七頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二2.1繼電保護(hù)的研究現(xiàn)狀不同工況采用適合于該工況的最佳保護(hù)方案傳統(tǒng)的習(xí)慣距離保護(hù)裝置在手動和自動合閘時可加速保護(hù)的第Ⅱ段或第Ⅲ段。這是由于各相,各段距離繼電器都已分別設(shè)置好,在合閘時跳過其時間元件就可實現(xiàn)快速跳閘。在微機(jī)保護(hù)中在進(jìn)入合閘于故障的程序后沒有必要再去計算各相、各段復(fù)雜的距離繼電器。由于合閘時保護(hù)范圍可以超越全線路,一般合閘后又不會立即帶上重負(fù)荷,而且合閘成功后這種保護(hù)就退出,所以即使在距離保護(hù)中合閘于故障保護(hù)可以很簡單不應(yīng)非要用距離繼電器不可。第四十八頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二自適應(yīng)繼電保護(hù)自適應(yīng)繼電保護(hù)是本世紀(jì)80年代提出的一個較新的研究課題。自適應(yīng)繼電保護(hù)可以定義為能根據(jù)電力系統(tǒng)運行情況和故障狀態(tài)的變化而實時改變保護(hù)原理、性能、特性、定值的保護(hù)。在傳統(tǒng)的保護(hù)中也有許多自適應(yīng)性能,但是現(xiàn)在又強(qiáng)調(diào)這一研究課題卻具有重要理論和實用意義。因為計算機(jī)及相關(guān)技術(shù)在繼電保護(hù)中的應(yīng)用為自適應(yīng)繼電保護(hù)的發(fā)展提供了前所未有的良機(jī)。2.1繼電保護(hù)的研究現(xiàn)狀第四十九頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二十余年來,微機(jī)保護(hù)在國內(nèi)外取得了迅猛發(fā)展。我國從1984年華北電力學(xué)院推出第一套微機(jī)距離保護(hù)裝置以來,國內(nèi)各單位已陸續(xù)研制和生產(chǎn)出適用于線路和元件的各種保護(hù)裝置,它們已完全能取代傳統(tǒng)的模擬式保護(hù)裝置,從而使我國的微機(jī)保護(hù)進(jìn)入當(dāng)前國際先進(jìn)行列。另一方面,也應(yīng)看到,不少微機(jī)保護(hù)裝置在原理和性能上大體與傳統(tǒng)保護(hù)一樣,只是傳統(tǒng)保護(hù)的翻版,傳統(tǒng)保護(hù)中已經(jīng)存在的問題,在微機(jī)保護(hù)中依然存在,并未得到改進(jìn)和解決。關(guān)鍵在于如何才能充分發(fā)揮保護(hù)的潛在智能作用,而自適應(yīng)繼電保護(hù)是其中一個充滿希望的研究方向。2.1繼電保護(hù)的研究現(xiàn)狀第五十頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二自適應(yīng)電流速斷保護(hù)為了克服傳統(tǒng)電流速斷存在的缺點,自適應(yīng)電流速斷保護(hù)的定值不是按最大運行方式和線路末端三相短路的條件整定的,也不是固定不變的,而是根據(jù)電力系統(tǒng)的實際運行方式和短路類型,實時自動整定。自適應(yīng)電流速斷具有以下主要特點:(1)電流速斷的定值,由微機(jī)保護(hù)自動計算整定,使用起來簡便可靠(2)根據(jù)系統(tǒng)的實際運行方式和短路類型確定保護(hù)的定值,可使保護(hù)范圍達(dá)到最佳,克服了傳統(tǒng)速斷保護(hù)的缺點。(3)與傳統(tǒng)的電流閉鎖電壓速斷相比,自適應(yīng)電流速斷不僅不需要復(fù)雜的人工整定計算,而且擴(kuò)大了保護(hù)范圍。(4)與距離繼電器相比,自適應(yīng)電流速斷可以達(dá)到相近的保護(hù)范圍,但是卻沒有電壓死區(qū)和PT斷線時仍能繼續(xù)可靠地動作。這些都說明了自適應(yīng)電流速斷保護(hù)的優(yōu)越性。2.1繼電保護(hù)的研究現(xiàn)狀第五十一頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二自適應(yīng)過電流保護(hù)由于傳統(tǒng)過電流保護(hù)必須按最大負(fù)荷電流整定,從而限制了保護(hù)的靈敏度。與傳統(tǒng)的過電流保護(hù)不同,自適應(yīng)電流保護(hù)能夠根據(jù)負(fù)荷電流的變化實時自動地改變過電流保護(hù)的整定值。過電流保護(hù)將有可能更靈敏并且更快地切除故障。

2.1繼電保護(hù)的研究現(xiàn)狀第五十二頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二自適應(yīng)繼電保護(hù)的前景展望

⑴保護(hù)性能最佳化

保護(hù)性能最佳化是在考察現(xiàn)有保護(hù)(包括微機(jī)保護(hù))存在問題的基礎(chǔ)上提出的。在微機(jī)保護(hù)出現(xiàn)以前,由于技術(shù)條件的限制,保護(hù)最佳化的目標(biāo)是難以實現(xiàn)的,與之相適應(yīng)的是保守的思維方式和決策方法,與傳統(tǒng)保護(hù)不同,自適應(yīng)保護(hù)的突出特點之一就是要具有自動識別系統(tǒng)運行狀態(tài)和故障狀態(tài)的能力,并針對狀態(tài)的變化,實時自動地調(diào)整保護(hù)的性能,其中包括動作原理、動作特性和整定值,從而使其達(dá)到最佳效果。2.1繼電保護(hù)的研究現(xiàn)狀第五十三頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二⑵整定計算自動化、在線化繼電保護(hù)的整定計算是一項復(fù)雜又艱巨的任務(wù),這是由電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變化、運行情況的復(fù)雜性和的多樣性決定的,目前計算機(jī)輔助整定計算已大大提高了效率,但是都是在人工和離線條件下進(jìn)行的。自適應(yīng)繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展預(yù)示出未來整定計算自動化、在線化的可能性,我們之前提出自適應(yīng)電流保護(hù)就具有在線整定計算的能力,雖然電力系統(tǒng)繼電保護(hù)整定計算遠(yuǎn)比這種最簡單的電流保護(hù)復(fù)雜得多,但是隨著自適應(yīng)繼電保護(hù)技術(shù)的進(jìn)步,特別是電力系統(tǒng)繼電保護(hù)信息網(wǎng)的形成和發(fā)展,可以預(yù)見,整定計算自動化、在線化的時期一定會到來。⑶使用簡便化微機(jī)保護(hù)之所以在短短的十余年間會取得如此迅速的發(fā)展,并受到用戶熱情歡迎,其主要原因之一是簡化了裝置的調(diào)試和維護(hù),自適應(yīng)繼電保護(hù)將能進(jìn)一步發(fā)揮計算機(jī)的智能作用使裝置的使用更加簡便化。2.1繼電保護(hù)的研究現(xiàn)狀第五十四頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二2.1繼電保護(hù)的研究現(xiàn)狀電網(wǎng)繼電保護(hù)與實時安全性控制面臨的問題我國西電東送和全國聯(lián)網(wǎng)的巨型電力系統(tǒng)的出現(xiàn)給傳統(tǒng)的繼電保護(hù)和緊急控制帶來了前所未有的問題，研究和解決這些問題為研制和開發(fā)性能優(yōu)良的保護(hù)和控制設(shè)備奠定理論和技術(shù)基礎(chǔ)，同時可以推動繼電保護(hù)學(xué)科的發(fā)展。

第五十五頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二2.1繼電保護(hù)的研究現(xiàn)狀主要問題如下：保證在系統(tǒng)檢修方式下大功率傳輸時，單一故障切除后整個輸電斷面不出現(xiàn)突然阻斷，是保護(hù)和緊急控制系統(tǒng)必須解決的基本問題。含有大功率電力電子設(shè)備的混聯(lián)輸電斷面上故障保證繼電保護(hù)、控制裝置的正確工作是面對的新問題。1000kV等級的電壓出現(xiàn)及與500kV電壓等級電磁環(huán)網(wǎng)輸電，要求研究新原理的保護(hù)和緊急控制技術(shù)。交流弱聯(lián)網(wǎng)要求研究避免特大停電事故的緊急控制預(yù)案。電力的市場化運營要求劃清后備保護(hù)與緊急控制動作的責(zé)任，重新研究保護(hù)的配置與配合原則。第五十六頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二2.1繼電保護(hù)的研究現(xiàn)狀基于上述學(xué)術(shù)思想，研究交、直流混聯(lián)輸電系統(tǒng)和1000kV輸電系統(tǒng)在電力元件保護(hù)方面產(chǎn)生的新問題，并采用元件保護(hù)的新原理加以解決；研究西電大功率東送在輸電斷面上可能出現(xiàn)的問題，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)保護(hù)和緊急控制一體化的保障體系來解決；研究全國聯(lián)網(wǎng)初期的交流弱聯(lián)可能產(chǎn)生的穩(wěn)定水平下降問題，采取實時的穩(wěn)定性預(yù)測與緊急控制系統(tǒng)阻止穩(wěn)定的破壞；采取自適應(yīng)的解列手段防止事故擴(kuò)大等等。

第五十七頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二2.1繼電保護(hù)的研究現(xiàn)狀具體的研究內(nèi)容及技術(shù)關(guān)鍵主要為下面幾個方面：適應(yīng)嵌入電力電子設(shè)備和1000kV電壓等級的新型繼電保護(hù)原理研究基于同步相量測量的互聯(lián)電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定緊急控制系統(tǒng)研究廣域信息的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)與緊急控制一體化的理論與裝置研究自適應(yīng)最小潮流和最小網(wǎng)絡(luò)割集面的互聯(lián)系統(tǒng)解列研究二次回路光纖數(shù)字化及其應(yīng)用研究電力市場環(huán)境下保護(hù)及緊急控制配置與配合的原則研究第五十八頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二2.1繼電保護(hù)的研究現(xiàn)狀適應(yīng)嵌入電力電子設(shè)備和1000kV電壓等級的新型繼電保護(hù)原理研究a.適應(yīng)嵌入電力電子設(shè)備的輸電系統(tǒng)容錯式保護(hù)研究分析超高壓、交流直流混合系統(tǒng)的故障暫態(tài)過程特征，對繼電保護(hù)中采用的數(shù)字濾波算法的動態(tài)容錯性能進(jìn)行廣泛的研究，克服強(qiáng)諧波干擾、長暫態(tài)過程對數(shù)字保護(hù)的不良影響，從硬件容錯、原理容錯、信息容錯等方面對數(shù)字保護(hù)進(jìn)行全方位的重新研究b.1000kV輸電系統(tǒng)新型保護(hù)研究針對1000kV線路故障時，各種諧波和非周期分量衰減非常緩慢的故障特點，研究基于波形系數(shù)、能量函數(shù)和小矢量算法等的自適應(yīng)方法做到在更短時間內(nèi)切除故障，提高保護(hù)的整體性能。c.研究故障暫態(tài)量特征,利用區(qū)內(nèi)外故障時這些特征的差異,借助小波分析工具和高速處理器件,捕捉、提取和放大差異，開發(fā)新的超高壓輸電線路單端暫態(tài)量全線速動保護(hù)原理和裝置。第五十九頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二2.1繼電保護(hù)的研究現(xiàn)狀基于同步相量測量的互聯(lián)電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定緊急控制系統(tǒng)研究a.基于同步相量測量的發(fā)電機(jī)搖擺軌跡的測量與預(yù)測理論及方法研究研究利用穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)下測得的功角、功率和電壓等，使用多元自回歸遺忘模型對各機(jī)組動態(tài)軌跡進(jìn)行準(zhǔn)確、快速的預(yù)測，超實時掌握機(jī)組的變化軌跡。b.基于實測和預(yù)測信息的互聯(lián)系統(tǒng)解耦觀測與暫態(tài)穩(wěn)定性的實時控制研究研究穩(wěn)定與不穩(wěn)定的軌跡運動特點，找出不穩(wěn)定軌跡特征以及這些特征與施加控制量的關(guān)系，獲得暫態(tài)不穩(wěn)定的快速預(yù)測與有效控制算法。c.不依賴于系統(tǒng)模型與參數(shù)的穩(wěn)定性實時控制系統(tǒng)的實現(xiàn)技術(shù)研究第六十頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二2.1繼電保護(hù)的研究現(xiàn)狀廣域信息的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)與緊急控制一體化的理論與裝置研究a.線路保護(hù)與重合閘最佳配合的理論與方法研究兩相、單相運行對輸電斷面的影響，并列運行線路故障后準(zhǔn)三相的構(gòu)成問題，增大輸電斷面故障切除后的輸電能力。b.“輸電斷面”保護(hù)系統(tǒng)研究利用與輸電斷面有關(guān)元件的廣域運行信息，在單元件故障被保護(hù)切除的基礎(chǔ)上，測量和計算某一元件故障切除后與輸電斷面相關(guān)的其他元件的運行狀態(tài)，采用自適應(yīng)原理動態(tài)改變整定值，快速切機(jī)、切負(fù)荷降低傳輸功率，以避免非故障元件產(chǎn)生連鎖反應(yīng)。c.基于多Agent的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)與緊急控制一體化研究根據(jù)故障前的運行方式、潮流狀態(tài)，測量故障以及重合閘動作產(chǎn)生的沖擊，預(yù)測自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)方式仍不能保證互聯(lián)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定時，快速計算在輸電斷面兩側(cè)應(yīng)采取的控制對策。第六十一頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二2.1繼電保護(hù)的研究現(xiàn)狀自適應(yīng)最小潮流和最小網(wǎng)絡(luò)割集面的互聯(lián)系統(tǒng)解列研究a.快速識別失步機(jī)組模式的理論研究非線性微分方程的流型變換理論，將非線性方程描述的多維曲面問題變換為多維超平面問題。b.振蕩中心的自動捕捉與解列面確定研究利用聯(lián)絡(luò)線上電壓、電流及其相位關(guān)系反應(yīng)失步規(guī)律，根據(jù)實測量的變化規(guī)律，研究失步已經(jīng)發(fā)生和振蕩中心所處位置的判別原理，結(jié)合其他聯(lián)絡(luò)線的同類信息，決定解列面并作出哪些斷路器跳閘的決定。

第六十二頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二2.1繼電保護(hù)的研究現(xiàn)狀二次回路光纖數(shù)字化及其應(yīng)用研究a.基于光纖數(shù)字互感器的變電站光纖二次回路的信息理論研究對光纖二次回路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、可靠性分析、容錯性理論與方法、信息知識表達(dá)理論、信息協(xié)調(diào)與分解理論、信息流控制理論以及數(shù)據(jù)倉庫模型與數(shù)據(jù)挖掘等理論進(jìn)行系統(tǒng)研究。解決信息合并、光電接口、信息共享、信息分配、信息同步等關(guān)鍵技術(shù)問題，滿足互聯(lián)電力系統(tǒng)的測控保護(hù)技術(shù)要求。b.光纖數(shù)字式互感器應(yīng)用研究以光纖數(shù)字式互感器與二次回路光纖化技術(shù)為基礎(chǔ)，對傳統(tǒng)保護(hù)原理進(jìn)行改進(jìn)，提出滿足互聯(lián)大電網(wǎng)速動性與可靠性要求的新型保護(hù)原理。

第六十三頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二2.1繼電保護(hù)的研究現(xiàn)狀電力市場環(huán)境下保護(hù)及緊急控制配置與配合的原則研究

a.電力市場條件下后備保護(hù)的配置原則與經(jīng)濟(jì)責(zé)任的承擔(dān)

現(xiàn)有的后備保護(hù)有兩種配置方式，遠(yuǎn)后備保護(hù)和近后備附加斷路器失靈保護(hù)，無論哪種后備保護(hù)方式，當(dāng)其動作時都會造成非故障元件被切除，進(jìn)而影響到非故障元件所屬公司的利益，并有可能造成對第三方供電的中斷而賠償損失。首先研究現(xiàn)有后備保護(hù)動作產(chǎn)生的損失當(dāng)量、應(yīng)該由誰承擔(dān)，提出科學(xué)可行的承擔(dān)方式，并研究損失更小、各公司更樂意采用的新型保護(hù)配置方式和保護(hù)配合原則。b.緊急控制的成本、效益及其承擔(dān)

對于為維持全系統(tǒng)的安全而采取的緊急控制措施，研究其造成的局部損失和換取的全局效益經(jīng)濟(jì)當(dāng)量，計算決定是否安裝這些控制措施、安裝多少、裝在什么地方，提出贏得的效益和造成損失的科學(xué)分?jǐn)偡绞健?/p>

第六十四頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二2.2智能電網(wǎng)對繼電保護(hù)的影響智能電網(wǎng)是以物理電網(wǎng)為基礎(chǔ),充分利用先進(jìn)的傳感測量技術(shù)、通信技術(shù)、信息技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、新能源技術(shù),把發(fā)、輸、配、用各環(huán)節(jié)互聯(lián)成一個高度智能化的新型網(wǎng)絡(luò)。作為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定第一道防線的繼電保護(hù),按傳統(tǒng)電網(wǎng)進(jìn)行設(shè)計和配置不能適應(yīng)于智能電網(wǎng)。智能電網(wǎng)的技術(shù)特點將影響現(xiàn)有繼電保護(hù)的應(yīng)用。第六十五頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二2.2智能電網(wǎng)對繼電保護(hù)的影響a.數(shù)字化智能電網(wǎng)的一個重要特征是數(shù)字化,對繼電保護(hù)而言:一是測量手段的數(shù)字化,廣泛采用電子式互感器和數(shù)字接口;二是信息傳輸方式的數(shù)字化,傳統(tǒng)變電站采用的模擬量電纜傳輸和狀態(tài)量電纜傳輸方式將被以光纖為媒介的網(wǎng)絡(luò)數(shù)字傳輸所代替。電子式互感器的優(yōu)越性在于其采用光電轉(zhuǎn)換原理進(jìn)行測量,體積小、絕緣性能好。對繼電保護(hù)其最大的優(yōu)勢是傳輸頻帶寬、暫態(tài)性能好,不存在電磁式互感器和電容式電壓互感器等傳統(tǒng)互感器的測量誤差和暫態(tài)特性,能很好地將電力系統(tǒng)運行狀態(tài)信號傳到二次側(cè)。隨著智能電網(wǎng)的建設(shè)及智能化儀器、設(shè)備的推廣,傳統(tǒng)的互感器將逐步退出運行。電子式互感器采用網(wǎng)絡(luò)接口,通過網(wǎng)絡(luò)保護(hù)裝置和智能斷路器連接,大大簡化了二次回路接線，易于維護(hù)。第六十六頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二2.2智能電網(wǎng)對繼電保護(hù)的影響b.網(wǎng)絡(luò)化近年來基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化變電站建設(shè)逐步鋪開,已出現(xiàn)500kV全數(shù)字化示范變電站,各網(wǎng)、省公司都在大力推廣數(shù)字化變電站建設(shè)。數(shù)字化變電站最大的特點是IEC61850采用分布分層的結(jié)構(gòu)體系,面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)統(tǒng)一建模,數(shù)據(jù)自描述,采用抽象通信服務(wù)接口(ACSI)和特殊通信服務(wù)映射(SCSM)技術(shù),實現(xiàn)智能設(shè)備間的互操作能力,面向未來的開放體系結(jié)構(gòu)。對繼電保護(hù)來說,數(shù)字化變電站的網(wǎng)絡(luò)化帶來了2方面的變革:一是信息獲取,雖然繼電保護(hù)主保護(hù)的功能仍然是“自掃門前雪”,但由于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓蚕硇?可以獲取全站相關(guān)設(shè)備元件的信息(電氣量信息);二是信息發(fā)送,由于采用帶數(shù)字接口的智能斷路器,跳合閘等控制信號的傳輸方式也由二次電纜改為數(shù)字信號的網(wǎng)絡(luò)傳輸。第六十七頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二2.2智能電網(wǎng)對繼電保護(hù)的影響c.廣域化近年來,隨著我國電網(wǎng)信息化進(jìn)程不斷推進(jìn),大多數(shù)網(wǎng)、省公司都在大力推進(jìn)基于PMU的WAMS網(wǎng)絡(luò)建設(shè),繼電保護(hù)信息專用網(wǎng)絡(luò)也已初步建成,將成為智能電網(wǎng)控制的重要環(huán)節(jié)。雖然WAMS網(wǎng)絡(luò)和繼電保護(hù)信息系統(tǒng)建設(shè)的初衷不是為繼電保護(hù)服務(wù),但利用其提供的廣域信息來提高后備保護(hù)的性能、提高安全自動裝置的性能卻值得思考。第六十八頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二2.2智能電網(wǎng)對繼電保護(hù)的影響d.輸電靈活化智能電網(wǎng)的一個最大特點就是輸電效率的提高,控制手段的靈活。智能電網(wǎng)中必然大量采用諸如可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置、靜止無功補(bǔ)償裝置、電能質(zhì)量控制裝置、統(tǒng)一潮流控制器及STATCOM等交流靈活輸電技術(shù)。另外,我國電網(wǎng)的交直流混合輸電的特征也使電網(wǎng)中非線性可控電力元件數(shù)量大大增加。以電力電子器件的廣泛應(yīng)用為特征的智能電網(wǎng)的故障暫態(tài)過程與僅有同步發(fā)電機(jī)等旋轉(zhuǎn)元件的傳統(tǒng)電力系統(tǒng)將有顯著的不同。電網(wǎng)暫態(tài)過程的復(fù)雜性及電網(wǎng)運行方式靈活控制造成的多變性,使現(xiàn)有繼電保護(hù)裝置面臨較大考驗。第六十九頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二2.3.1繼電保護(hù)與其他控制的協(xié)調(diào)繼電保護(hù)的主要目的是保護(hù)電力設(shè)備的安全，但客觀上對系統(tǒng)穩(wěn)定性影響很大。對于電力設(shè)備的安全來說，繼電保護(hù)是反饋方式的控制，但對系統(tǒng)穩(wěn)定來說則是前饋方式的控制。雖然在大多數(shù)情況下，兩者的要求并無沖突，但在大擾動被清除后的暫態(tài)過程中，有時從系統(tǒng)的觀點會對機(jī)組的保護(hù)提出協(xié)調(diào)的要求。如果故障的實際清除時間不能保證系統(tǒng)穩(wěn)定，或者保護(hù)誤動或拒動，則必須依靠后繼防線來減少停電范圍。因此，應(yīng)按風(fēng)險對繼電保護(hù)的可靠性提出要求，研究繼電保護(hù)與緊急控制之間，以及繼電保護(hù)與各種切機(jī)、切負(fù)荷裝置之間的協(xié)調(diào)。2.3繼電保護(hù)的協(xié)調(diào)優(yōu)化第七十頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二2.3.2緊急控制與預(yù)防控制之間的協(xié)調(diào)預(yù)防控制通過降低傳輸功率來保證穩(wěn)定性，而緊急控制則可以提高輸電極限。預(yù)防控制措施在擾動發(fā)生前實施，措施必須同時顧及所有感興趣的潛在故障，很可能遇到有沖突的控制要求。緊急控制在擾動發(fā)生后實施，可以按照具體故障選擇不同的控制措施，控制沖突問題比較簡單。因此，可以先通過預(yù)防控制將系統(tǒng)的運行點移動到一個全局較優(yōu)的目標(biāo)運行點，亦即通過適當(dāng)降低某些本來很穩(wěn)定的故障裕度的途徑來改善高風(fēng)險故障的裕度。而一旦發(fā)生故障后，就針對該故障執(zhí)行對應(yīng)的緊急控制措施。目標(biāo)運行點的選擇問題就是緊急控制與預(yù)防控制的協(xié)調(diào)問題。2.3繼電保護(hù)的協(xié)調(diào)優(yōu)化第七十一頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二2.3.3反饋型控制與預(yù)測型控制之間的協(xié)調(diào)由于電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的快速災(zāi)變特性，反饋控制的性效比一般較差，而同屬于預(yù)測型控制范疇的預(yù)防控制和緊急控制成為暫態(tài)穩(wěn)定控制的重要手段。但是，預(yù)決策時所依據(jù)的模型及參數(shù)不可能精確反映實際系統(tǒng)，而依據(jù)的典型故障也不可能完全覆蓋住實際故障。因此，按決策表執(zhí)行預(yù)防控制和/或緊急控制后，實際系統(tǒng)既可能由于控制過度而付出不必要的控制代價并承受無謂的控制負(fù)效應(yīng)，也可能不足以使系統(tǒng)穩(wěn)定。因此，預(yù)測型控制的決策一般都人為地取得相當(dāng)保守。2.3繼電保護(hù)的協(xié)調(diào)優(yōu)化第七十二頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二2.3.3校正控制與緊急控制之間的協(xié)調(diào)緊急控制是由故障信號啟動的預(yù)測型控制，往往設(shè)置得相當(dāng)保守;校正控制是由功角、頻率和電壓等時間響應(yīng)曲線的特征量啟動的反饋型控制，控制精度比緊急控制高。但校正控制防線執(zhí)行反饋控制的時機(jī)要比緊急控制執(zhí)行前饋控制晚，故為了達(dá)到同樣的控制效果，就需要更多的控制量。兩者之間存在協(xié)調(diào)的余地。2.3繼電保護(hù)的協(xié)調(diào)優(yōu)化第七十三頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二2.3.4恢復(fù)控制與其他控制的協(xié)調(diào)在恢復(fù)控制以前的控制都會影響到恢復(fù)控制的環(huán)境和條件。因此，各道防線在避免系統(tǒng)崩潰和減小停電范圍的同時，特別是當(dāng)大停電的風(fēng)險不斷增加時，還應(yīng)該為可能的黑啟動創(chuàng)造條件。海南“9·26”大停電和成功黑啟動清楚地驗證了這些協(xié)調(diào)的重要性，包括廣域信息采集系統(tǒng)應(yīng)該有臺風(fēng)路徑等氣象信息。規(guī)劃建設(shè)影響恢復(fù)控制的因素包括:海南電網(wǎng)與南方主網(wǎng)應(yīng)該盡快聯(lián)網(wǎng)，電源和負(fù)荷的分區(qū)平衡，無功規(guī)劃的合理性，臺風(fēng)重災(zāi)區(qū)的電力設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)偏低。預(yù)防控制對恢復(fù)控制的影響因素包括:主力電廠的廠用電運行方式，線路走廊的及時清理，重要客戶的雙電源供電，人員培訓(xùn)和預(yù)案演練機(jī)制。繼電保護(hù)對恢復(fù)控制的影響因素包括:直流電源配置的合理性，保護(hù)的可靠性，機(jī)組的過流保護(hù)在隔離故障的同時，不應(yīng)直接停機(jī)。緊急控制及校正控制對恢復(fù)控制的影響因素包括切負(fù)荷方案的合理性和優(yōu)化。2.3繼電保護(hù)的協(xié)調(diào)優(yōu)化第七十四頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二第三章廣域保護(hù)的提出與研究現(xiàn)狀

3.3廣域保護(hù)的發(fā)展現(xiàn)狀3.2廣域保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)解決的關(guān)鍵問題3.1廣域保護(hù)的提出背景3.5基于“三道防線”的廣域保護(hù)系統(tǒng)3.4廣域保護(hù)及其典型設(shè)計第七十五頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二CIGRé的一項研究表明，27%的電力系統(tǒng)的擾動可以歸因于保護(hù)系統(tǒng)的誤動作。其根本原因在于傳統(tǒng)的保護(hù)所采用的是單元式原理，即根據(jù)保護(hù)單元的單獨決策來隔離故障，保護(hù)之間缺乏相應(yīng)的配合協(xié)調(diào)，基于本地量的裝置難以反映區(qū)域電力系統(tǒng)的運行狀況，沒有從系統(tǒng)的觀點出發(fā)來作出有利于整個系統(tǒng)的具有系統(tǒng)優(yōu)化和協(xié)調(diào)功能的保護(hù)動作策略。3.1廣域保護(hù)的提出背景第七十六頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二在復(fù)雜系統(tǒng)中，特別是在電磁環(huán)網(wǎng)中，由于解列等原因造成系統(tǒng)某些元件（如線路或變壓器）過負(fù)荷，進(jìn)一步形成連鎖跳閘，也是擴(kuò)大事故造成大面積停電的重要原因。在系統(tǒng)出現(xiàn)過負(fù)荷時，應(yīng)首先采取措施，例如切機(jī)、切負(fù)荷，以消除過負(fù)荷。只有在不得已時才斷開過負(fù)荷元件，如線路或聯(lián)絡(luò)變壓器。因為一般設(shè)備的過負(fù)荷允許時間較長，而斷開過負(fù)荷元件，容易引起相鄰元件過負(fù)荷而導(dǎo)致連鎖切除。系統(tǒng)元件的繼電保護(hù)整定值應(yīng)注意避開在過負(fù)荷時動作。世界各國曾有多次由于阻抗或電流保護(hù)在過負(fù)荷時不恰當(dāng)動作而擴(kuò)大事故造成嚴(yán)重?fù)p失的事例。3.1廣域保護(hù)的提出背景第七十七頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二避免系統(tǒng)瓦解，必須優(yōu)化保護(hù)系統(tǒng)的性能，并且使保護(hù)和安全自動裝置實現(xiàn)實時溝通，互相配合。同時，現(xiàn)場對保護(hù)系統(tǒng)的要求不斷提高，保護(hù)的算法日趨復(fù)雜，保護(hù)需要的信息量日益全面，僅依靠傳統(tǒng)的單個保護(hù)間隔的信息是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。因此，研究基于系統(tǒng)信息的保護(hù)系統(tǒng)成為實現(xiàn)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的日益迫切的發(fā)展要求。3.1廣域保護(hù)的提出背景第七十八頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二廣域保護(hù)的提出主要基于以下四個方面:電網(wǎng)互聯(lián)的發(fā)展趨勢對系統(tǒng)穩(wěn)定性提出了更高的要求，不僅要求故障發(fā)生時保護(hù)裝置能快速可靠地切除故障，還要求系統(tǒng)在受到較大擾動時能保證安全穩(wěn)定地運行。當(dāng)前，繼電保護(hù)系統(tǒng)存在的某些問題難以有效解決，必須探索新的保護(hù)原理。如保證后備保護(hù)的選擇性要以延長動作時間為代價，在發(fā)生惡劣故障的情況下起不到應(yīng)有的保護(hù)作用；一些后備保護(hù)的整定值較低，易受過負(fù)荷等不正常運行狀態(tài)的影響而誤動作，導(dǎo)致不必要的停電。通信技術(shù)的發(fā)展為廣域保護(hù)的實現(xiàn)提供了技術(shù)保證。通信技術(shù)是近年來發(fā)展最迅速的技術(shù)之一，以太網(wǎng)（Ethernet）正逐步取代工業(yè)控制的現(xiàn)場總線。許多地區(qū)在高壓變電站間鋪設(shè)了SDH（SynchronousDigitalHierarchy）光纖環(huán)網(wǎng)，并承載ATM（AsynchronousTransferMode）業(yè)務(wù)，可將信號傳輸延時控制在4ms以內(nèi)。變電站自動化系統(tǒng)成功運行的經(jīng)驗為廣域保護(hù)的實現(xiàn)提供了參考和借鑒。IEC（InternationalElectrotechnicalCommission）從20世紀(jì)90年代開始致力于變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的制訂工作，旨在為不同廠家的裝置之間提供無縫的通信服務(wù)，IEC61850正是這樣的一個國際標(biāo)準(zhǔn)。雖然其制訂的最初目的是為變電站自動化系統(tǒng)服務(wù)，但其中的數(shù)據(jù)模型、通信服務(wù)模型以及面向變電站對象的建模方法，完全可以應(yīng)用在廣域保護(hù)的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中。3.1廣域保護(hù)的提出背景第七十九頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二廣域保護(hù)基本原理一種典型的廣域線路后備保護(hù)示意圖如下圖所示。整個廣域線路后備保護(hù)系統(tǒng)分為兩層結(jié)構(gòu)，上層為保護(hù)主站系統(tǒng)，下層為保護(hù)子站系統(tǒng)。保護(hù)主站系統(tǒng)包括保護(hù)主站和后臺監(jiān)控機(jī)，保護(hù)子站系統(tǒng)由三個保護(hù)子站組成。3.1廣域保護(hù)的提出背景廣域線路后備保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

第八十頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二

1、正常模式保護(hù)主站監(jiān)視保護(hù)區(qū)域內(nèi)的開關(guān)狀態(tài)、所有保護(hù)的故障啟動信號和電氣量采樣數(shù)據(jù)，保護(hù)子站除了包含傳統(tǒng)的保護(hù)功能外，還要按照主站的要求采集本地的開關(guān)量和母線電壓、線路電流等電氣量，并通過廣域數(shù)據(jù)網(wǎng)定時發(fā)送給主站。3.1廣域保護(hù)的提出背景廣域后備保護(hù)系統(tǒng)的方案第八十一頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二

2、故障處理模式保護(hù)區(qū)域內(nèi)發(fā)生故障時，對故障反映最靈敏的保護(hù)子站最先啟動故障處理模式，并立即向保護(hù)主站發(fā)送故障啟動信號。保護(hù)主站收到故障啟動信號后，立即切換到故障處理模式，并向其它子站發(fā)送故障啟動信號，啟動整個系統(tǒng)的故障處理模式。進(jìn)入故障處理模式后，保護(hù)子站上傳給保護(hù)主站以下數(shù)據(jù)和信息：本地所有相關(guān)線路的方向元件結(jié)果。所對應(yīng)線路的斷路器輔助接點信息。對應(yīng)這些線路的主保護(hù)、后備保護(hù)動作信息。本地檢測到的系統(tǒng)當(dāng)前運行狀態(tài)，包括：全相、非全相、是否振蕩等。

3.1廣域保護(hù)的提出背景廣域后備保護(hù)系統(tǒng)的方案第八十二頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二保護(hù)主站在收到各個子站上傳的數(shù)據(jù)信息后，根據(jù)相應(yīng)方向元件測量值和系統(tǒng)運行方式確定故障發(fā)生的區(qū)域，根據(jù)傳統(tǒng)保護(hù)動作信息、斷路器輔助接點信息和系統(tǒng)運行狀態(tài)確定各保護(hù)子站應(yīng)該采取何種故障處理措施。保護(hù)主站完成決策后發(fā)送給保護(hù)子站以下命令和信息：故障點的定位信息：故障在區(qū)外、故障在區(qū)內(nèi)，且給出故障線路識別符。子站應(yīng)該采取的措施。3.1廣域保護(hù)的提出背景廣域后備保護(hù)系統(tǒng)的方案第八十三頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二子站應(yīng)該采取的措施分兩種情況，針對故障診斷結(jié)果為發(fā)生故障的線路，有以下幾種情況：開放后備保護(hù)，若該線路的主保護(hù)在規(guī)定的時間內(nèi)已經(jīng)隔離故障，子站則置可能加速的標(biāo)志，并通知主站，等待重合閘后加速等操作結(jié)束后經(jīng)主站通知保護(hù)返回，否則，由廣域后備保護(hù)切除故障線路。開放后備保護(hù)，若該線路的主保護(hù)或后備保護(hù)在規(guī)定的時間內(nèi)未能隔離故障，子站則就地發(fā)出后備保護(hù)動作失敗的信號，并通知主站，由主站綜合判斷并下發(fā)跳閘失敗決策。3.1廣域保護(hù)的提出背景廣域后備保護(hù)系統(tǒng)的方案第八十四頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二針對故障診斷結(jié)果為未發(fā)生故障的線路，有以下幾種情況：故障發(fā)生后其后備保護(hù)可能誤動作的線路，子站就地發(fā)出閉鎖傳統(tǒng)后備保護(hù)的動作信號。故障線路的后備保護(hù)拒動，如果主站通知本子站相關(guān)線路的后備保護(hù)動作，子站就地發(fā)出跳閘命令并開放后備保護(hù)。另外，在故障處理結(jié)束后，還需要進(jìn)行故障錄波，并上傳給保護(hù)主站，以便日后分析。3.1廣域保護(hù)的提出背景廣域后備保護(hù)系統(tǒng)的方案第八十五頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二3、調(diào)試模式調(diào)試模式是為了進(jìn)行參數(shù)的修改而設(shè)定的一種無故障模式。當(dāng)處于調(diào)試模式時，程序按最簡單的方式運行，保護(hù)不能進(jìn)入故障處理模式。3.1廣域保護(hù)的提出背景廣域后備保護(hù)系統(tǒng)的方案第八十六頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二1．對電網(wǎng)大面積停電事故發(fā)生的根本原因缺乏了解以及有效的判別方法，導(dǎo)致廣域保護(hù)設(shè)置的困難。連鎖故障的發(fā)生。在國外最近發(fā)生的幾次大停電事故中，事故的起因通常是很小的隨機(jī)事件，然而由這些小事件引發(fā)的連鎖故障卻很快造成了系統(tǒng)崩潰。目前，這樣的連鎖故障己經(jīng)成為電網(wǎng)安全運行的殺手之一，對連鎖故障發(fā)生的根本原因還認(rèn)識不夠，更缺乏有效的預(yù)防手段。電網(wǎng)暫態(tài)電壓穩(wěn)定性的破壞。電力受端系統(tǒng)的暫態(tài)電壓穩(wěn)定性破壞是引起大面積停電的主要誘因之一。在暫態(tài)電壓不穩(wěn)定的判別方面，由于負(fù)荷動態(tài)行為的復(fù)雜性，迄今還沒有任何理論和方法經(jīng)過實際檢驗可作為電網(wǎng)暫態(tài)電壓穩(wěn)定性評估的科學(xué)判據(jù)。3.2廣域保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)解決的關(guān)鍵問題第八十七頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二2．如何實現(xiàn)可靠的實時通信。相對于傳統(tǒng)的監(jiān)測與控制系統(tǒng)，廣域保護(hù)系統(tǒng)對通信提出了更高的要求。暫態(tài)功角首擺不穩(wěn)定從開始到系統(tǒng)失穩(wěn)的整個過程僅持續(xù)1～4s左右，這就要求廣域保護(hù)系統(tǒng)從發(fā)現(xiàn)事故到確定系統(tǒng)穩(wěn)定狀況再到發(fā)出并執(zhí)行控制指令所消耗的時間不能超過數(shù)百毫秒，而且除去PMU的數(shù)據(jù)刷新時間（目前實際應(yīng)用的系統(tǒng)大約每40ms刷新一次數(shù)據(jù)和控制中心計算所需的時間），留給數(shù)據(jù)通信的時間就更少了。同時，系統(tǒng)發(fā)生事故時正是系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸最繁忙的時候，各種遙測、遙信、報警信息紛紛涌向控制中心，通信網(wǎng)絡(luò)可能因為數(shù)據(jù)量太大而發(fā)生阻塞。這時，如何保證優(yōu)先、可靠地傳送最關(guān)鍵的數(shù)據(jù)也是需要解決的一個問題。此外，在通信系統(tǒng)發(fā)生故障時，如何避免影響數(shù)據(jù)通信、造成數(shù)據(jù)丟失也需要進(jìn)一步研究。3.2廣域保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)解決的關(guān)鍵問題第八十八頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二3．對電網(wǎng)的監(jiān)測與控制方法。對電網(wǎng)的監(jiān)測與控制方法是廣域保護(hù)的核心，目前這方面的工作主要包括以下幾個方面：PMU的配置。由于成本原因，在系統(tǒng)的每個節(jié)點都配備PMU是不現(xiàn)實的，而且也沒有必要，所以如何利用有限的PMU在實現(xiàn)系統(tǒng)可觀測性的前提下盡可能提高各種基于PMU的高級應(yīng)用的精度和魯棒性就成為迫切需要解決的問題。如何充分利用PMU提供的新的系統(tǒng)信息。目前，世界上很多國家的電力系統(tǒng)都己經(jīng)安裝了PMU，但這些PMU所提供的新的系統(tǒng)信息還沒有得到充分的利用。如何協(xié)調(diào)系統(tǒng)中各種保護(hù)及安全自動裝置的動作。系統(tǒng)中存在的各種保護(hù)及安全自動裝置的動作原理和動作時間均不相同，對系統(tǒng)產(chǎn)生的影響也不一樣，如果協(xié)調(diào)不好，它們之間的相互影響可能反而會使系統(tǒng)的運行狀態(tài)更加惡化。3.2廣域保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)解決的關(guān)鍵問題第八十九頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二3.3廣域保護(hù)的發(fā)展現(xiàn)狀引入廣域繼電保護(hù)的根本目的在于：一是防止系統(tǒng)發(fā)生潮流轉(zhuǎn)移時，現(xiàn)有后備保護(hù)（主要是遠(yuǎn)后備）發(fā)生誤動，引發(fā)保護(hù)連鎖跳閘事故；二是改善現(xiàn)有保護(hù)性能，簡化后備保護(hù)的整定計算，消除保護(hù)失配、整定錯誤等電網(wǎng)隱藏故障。針對以上兩個目的，國內(nèi)外學(xué)者已從以下三個層面開展研究：1）在保持現(xiàn)有保護(hù)配置不變的前提下，研究潮流轉(zhuǎn)移識別算法，并與區(qū)域穩(wěn)定控制系統(tǒng)配合作用，消除元件過負(fù)荷，防止后備保護(hù)誤動；從嚴(yán)格意義上說，這類算法已超出了傳統(tǒng)繼電保護(hù)的范疇，但由于算法的目的仍是為防止保護(hù)連鎖誤動服務(wù)，所以本文也將對這類算法進(jìn)行闡述。2）實時跟蹤系統(tǒng)運行方式的變化，對電網(wǎng)進(jìn)行在線整定計算，特別是在線修改后備保護(hù)（對于超高壓線路主要是零序電流保護(hù)和距離保護(hù)）的定值，提高保護(hù)的靈敏性和選擇性，使其始終處于最佳工作狀態(tài)。3）提出基于多點同步測量信息的廣域后備保護(hù)。應(yīng)用廣域方向比較、廣域電流差動保護(hù)算法快速判別故障元件在電網(wǎng)中的具體位置，相鄰元件之間只需通過簡單的時序配合就能保證保護(hù)動作的選擇性。第九十頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二3.3廣域保護(hù)的發(fā)展現(xiàn)狀以上三個層面的研究都已取得了一定的進(jìn)展，但潮流轉(zhuǎn)移識別算法沒有根本消除傳統(tǒng)后備保護(hù)整定配合復(fù)雜的問題，且計算精度仍有待提高；在線自適應(yīng)整定對改善后備保護(hù)性能的作用有限，實際計算量仍然偏大。廣域后備保護(hù)則抓住了傳統(tǒng)后備保護(hù)整定復(fù)雜的關(guān)鍵，即：傳統(tǒng)后備保護(hù)僅能利用就地信息和被保護(hù)元件端口信息進(jìn)行計算，因而無法確定故障元件在電網(wǎng)中的具體位置，只能依賴定值配合來保證保護(hù)動作的選擇性。而利用多點同步量測信息的廣域后備保護(hù)可以對故障元件進(jìn)行快速、準(zhǔn)確定位，避免了傳統(tǒng)后備保護(hù)的定值配合問題。繼而從根本上消除傳統(tǒng)后備保護(hù)整定復(fù)雜、在大范圍潮流轉(zhuǎn)移發(fā)生時容易誤動的問題。代表了廣域繼電保護(hù)未來的發(fā)展方向。第九十一頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二3.3廣域保護(hù)的發(fā)展現(xiàn)狀廣域繼電保護(hù)的關(guān)鍵支撐技術(shù)包括：保護(hù)范圍內(nèi)各變電站電氣信息的同步采樣，不同變電站之間數(shù)據(jù)的快速交互等等?，F(xiàn)有的PMU技術(shù)已具備了采集廣域同步信息的條件，各PMU可以通過GPS同步對時，在同一時刻采集廣域繼電保護(hù)所需的多點模擬量和開關(guān)量數(shù)據(jù)，并“貼上”時標(biāo)傳送到控制中心站。已有將廣域同步相量測量技術(shù)用于潮流轉(zhuǎn)移識別的相關(guān)算法提出。加快WAMS技術(shù)在廣域繼電保護(hù)領(lǐng)域應(yīng)用的研究是必要且具有現(xiàn)實意義的。第九十二頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二3.3廣域保護(hù)的發(fā)展現(xiàn)狀潮流轉(zhuǎn)移識別針對傳統(tǒng)后備保護(hù)在潮流轉(zhuǎn)移時誤動而是否應(yīng)被取消的問題，有學(xué)者指出：在變電站發(fā)生直流電源掉電并無備用電源時，距離III段仍是最有效的保護(hù)手段，不能被完全取消。因此，在現(xiàn)有保護(hù)配置下增設(shè)基于不同潮流轉(zhuǎn)移識別算法的過負(fù)荷保護(hù)一直是研究的重點。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生潮流轉(zhuǎn)移時，可通過允許保護(hù)設(shè)備合理的短時過負(fù)荷，在其熱穩(wěn)定極限到達(dá)前切除受端負(fù)荷或送端機(jī)組來消除或減輕過負(fù)荷，達(dá)到防止保護(hù)誤動繼而引發(fā)連鎖跳閘的目的。第九十三頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二3.3廣域保護(hù)的發(fā)展現(xiàn)狀可以根據(jù)實時網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與潮流分布建立系統(tǒng)狀態(tài)圖，再利用有向圖的鄰接矩陣和路徑矩陣搜索出電網(wǎng)的并行輸電斷面。該法避免了傳統(tǒng)的潮流計算，為執(zhí)行安全控制提供了更充足的時間。也可以進(jìn)一步探討在輸電斷面確定后，快速計算單一支路斷開時，并行輸電斷面中其他支路有功潮流的方法。這種方法由于忽略了基態(tài)潮流的影響，會造成10%以內(nèi)的誤差。也可以以線路相關(guān)集表示單條支路斷開時，與斷開線路兩端關(guān)聯(lián)且受有功潮流影響較大的線路集合。利用決策樹理論搜索線路相關(guān)集，進(jìn)而估算出故障線路斷開后相關(guān)線路承受的潮流轉(zhuǎn)移。第九十四頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二3.3廣域保護(hù)的發(fā)展現(xiàn)狀從仿真結(jié)果看，以上潮流轉(zhuǎn)移識別算法的運算時間都能滿足實時緊急控制的要求。但由于支路切除時，系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)、負(fù)荷支路的注入電流可能發(fā)生變化，再加上FACTS等非線性元件在系統(tǒng)中的應(yīng)用，很難保證轉(zhuǎn)移功率（或電流）與被切除支路的原有功率（或電流）的關(guān)系是完全線性的，即算法中潮流分布系數(shù)和轉(zhuǎn)移因子基于線性疊加原理的計算存在誤差。因此，潮流轉(zhuǎn)移識別算法在計算精度上仍須進(jìn)一步改進(jìn)。對于輸電線路來說，過負(fù)荷狀態(tài)與故障狀態(tài)的特性相差很大。線路發(fā)生不對稱故障時，電流中會出現(xiàn)負(fù)序或零序分量；線路發(fā)生三相短路時，保護(hù)裝置的測量阻抗基本為線路阻抗，而過負(fù)荷時基本為負(fù)荷阻抗，特性也有較大差別。因此，在現(xiàn)有后備保護(hù)算法中，補(bǔ)充防止保護(hù)連鎖誤動的輔助判據(jù)，是潮流轉(zhuǎn)移識別的另一種思路。第九十五頁，共一百三十七頁，編輯于2023年，星期二3.3廣域保護(hù)的發(fā)展現(xiàn)狀在線整定計算在線整定計算的基本思路是：采用事件觸發(fā)模式，實時跟