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1、高壓輸電線路繼電保護(hù)新進(jìn)展,西安交通大學(xué) 索南加樂 教授,主要內(nèi)容,繼電保護(hù)的作用和分類 傳統(tǒng)保護(hù) 微機(jī)保護(hù) 智能電網(wǎng)的保護(hù) 結(jié)論,1. 繼電保護(hù)的作用和分類,繼電保護(hù)的作用 自動(dòng)、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到損壞，保證其他無故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行； 反應(yīng)電力設(shè)備的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)條件，而動(dòng)作于發(fā)出信號(hào)或跳閘。,1. 繼電保護(hù)的作用及分類,電力系統(tǒng)對(duì)繼電保護(hù)基本要求 選擇性、速動(dòng)性、靈敏性、可靠性 主保護(hù)和后備保護(hù) 主保護(hù)：反映被保護(hù)元件（線路）故障，快速動(dòng)作于跳閘的保護(hù)裝置 后備保護(hù)：主保護(hù)失效時(shí)作備用的保護(hù)裝置,1. 繼電保護(hù)的作用及分
2、類,繼電保護(hù)的分類 目前在系統(tǒng)中應(yīng)用的保護(hù)原理 單端量保護(hù)：電流保護(hù)、零序電流保護(hù)、距離保護(hù) 雙端量保護(hù)：高頻方向、高頻距離、電流差動(dòng),1. 繼電保護(hù)的作用及分類,繼電保護(hù)的發(fā)展歷程,1. 繼電保護(hù)的作用及分類,國(guó)內(nèi)外主要保護(hù)廠家,1. 繼電保護(hù)的作用及分類,國(guó)內(nèi)外主要保護(hù)廠家,2. 傳統(tǒng)保護(hù),高壓電網(wǎng)中傳統(tǒng)保護(hù)的配置 主保護(hù) 縱聯(lián)方向/縱聯(lián)距離 后備保護(hù) 三段式距離保護(hù) 四段式零序電流保護(hù),2. 傳統(tǒng)保護(hù),傳統(tǒng)保護(hù)的特點(diǎn) 采用電磁式、晶體管和集成電路構(gòu)成保護(hù)平臺(tái) 以工頻量為主、諧波為輔 保護(hù)動(dòng)作特性為直線和圓等簡(jiǎn)單形式 保護(hù)原理與硬件平臺(tái)一體化 硬件的可靠性決定了保護(hù)的可靠性 保護(hù)原理越簡(jiǎn)單
3、越可靠,2. 傳統(tǒng)保護(hù),主要原理---階段式電流保護(hù),2. 傳統(tǒng)保護(hù),主要原理---距離保護(hù) 距離保護(hù)的定義 利用短路時(shí)電壓、電流同時(shí)變化的特征，測(cè)量電壓與電流的比值，反應(yīng)故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離而工作的保護(hù)。,2. 傳統(tǒng)保護(hù),主要原理---距離保護(hù) 接地距離計(jì)算公式 相間距離計(jì)算公式,2. 傳統(tǒng)保護(hù),主要原理---距離保護(hù) 阻抗繼電器的動(dòng)作特性---圓特性,2. 傳統(tǒng)保護(hù),主要原理---距離保護(hù) 阻抗繼電器的動(dòng)作特性---圓特性,2. 傳統(tǒng)保護(hù),主要原理---距離保護(hù) 阻抗繼電器的動(dòng)作特性---四邊形特性,2. 傳統(tǒng)保護(hù),主要原理---距離保護(hù) 過渡電阻的影響,,,,轉(zhuǎn)化為電感分量，引起距離
4、保護(hù)的超越或拒動(dòng) 距離保護(hù)受過渡電阻影響大！,2. 傳統(tǒng)保護(hù),主要原理---縱聯(lián)方向保護(hù) 定義 兩側(cè)保護(hù)裝置將本側(cè)的功率方向、測(cè)量阻抗是否在規(guī)定的方向、區(qū)段內(nèi)的判別結(jié)果傳送到對(duì)側(cè)，每側(cè)保護(hù)裝置根據(jù)兩側(cè)的判別結(jié)果，區(qū)分是區(qū)內(nèi)故障還是區(qū)外故障 保護(hù)通道內(nèi)傳輸?shù)氖沁壿嬓盘?hào)，信息量小,區(qū)外故障時(shí)，兩側(cè)方向元件方向相反,區(qū)內(nèi)故障時(shí)，兩側(cè)方向元件方向相同,2. 傳統(tǒng)保護(hù),主要原理---縱聯(lián)方向保護(hù),2. 傳統(tǒng)保護(hù),主要原理---縱聯(lián)方向保護(hù) 閉鎖式：高頻信號(hào)在非故障線路上傳播 允許式：高頻信號(hào)在故障線路上傳播,2. 傳統(tǒng)保護(hù),主要原理---縱聯(lián)方向保護(hù) 評(píng)價(jià) 功率方向元件受過渡電阻影響且存在電壓死區(qū) 負(fù)序
5、方向元件僅能反應(yīng)不對(duì)稱故障；零序方向元件僅能反應(yīng)接地故障 負(fù)序、零序方向元件在故障位置較遠(yuǎn)或系統(tǒng)阻抗較小時(shí)存在靈敏度不足的問題,2. 傳統(tǒng)保護(hù),主要原理---零序電流保護(hù) 電網(wǎng)保護(hù)廣泛采用四段式零序電流保護(hù)作為后備保護(hù)，其優(yōu)點(diǎn)如下： 靈敏性高 僅與零序網(wǎng)絡(luò)相關(guān)，受系統(tǒng)運(yùn)行方式影響小 不受振蕩等不正常工作狀態(tài)的影響 零序方向元件無電壓死區(qū),2. 傳統(tǒng)保護(hù),主要原理---零序電流保護(hù) 缺點(diǎn)： 高壓電網(wǎng)的零序電流保護(hù)整定困難 非全相運(yùn)行時(shí)需退出,2. 傳統(tǒng)保護(hù),對(duì)傳統(tǒng)保護(hù)的評(píng)價(jià) 僅能滿足“四統(tǒng)一”時(shí)期，電力系統(tǒng)對(duì)保護(hù)的要求： 主保護(hù)近在故障發(fā)生后100ms內(nèi)投入，100ms后僅有后備保護(hù) 振蕩以及非
6、全相運(yùn)行過程中發(fā)生故障無法快速切除 保護(hù)靈敏度低，耐受過渡電阻能力差，動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng) 發(fā)展性故障由后備保護(hù)切除，無法快速切除,3. 微機(jī)保護(hù),計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了微機(jī)保護(hù)的產(chǎn)生和發(fā)展 微機(jī)保護(hù)的特點(diǎn) 工頻量為主、諧波為輔（由互感器特性決定） 保護(hù)原理和保護(hù)硬件平臺(tái)獨(dú)立 動(dòng)作特性由動(dòng)作方程決定，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的保護(hù)原理 原理和軟件程序的可靠性決定著保護(hù)動(dòng)作的可靠性,3. 微機(jī)保護(hù),微機(jī)保護(hù)對(duì)傳統(tǒng)保護(hù)性能的提升 微機(jī)保護(hù)對(duì)傳統(tǒng)保護(hù)性能的提升是由于其能夠采用以下新技術(shù)改進(jìn)傳統(tǒng)保護(hù)存在的問題： 故障分量的應(yīng)用 選相元件及發(fā)展性故障識(shí)別元件的應(yīng)用 自適應(yīng)保護(hù)原理的應(yīng)用 光纖通信
7、技術(shù)的應(yīng)用,3. 微機(jī)保護(hù),故障分量的應(yīng)用 故障分量的概念,單相輸電線故障網(wǎng)絡(luò)圖及其分解,+,=,3. 微機(jī)保護(hù),故障分量的應(yīng)用 故障分量的提取,3. 微機(jī)保護(hù),故障分量的應(yīng)用 故障分量的特點(diǎn) 不受負(fù)荷的影響 通過計(jì)算系統(tǒng)阻抗識(shí)別系統(tǒng)運(yùn)行方式的變化 保護(hù)安裝處故障分量電流與故障支路電流同相位,3. 微機(jī)保護(hù),故障分量的應(yīng)用 故障分量方向元件,3. 微機(jī)保護(hù),故障分量的應(yīng)用 故障分量方向元件,3. 微機(jī)保護(hù),故障分量的應(yīng)用 故障分量方向元件的評(píng)價(jià) 動(dòng)作速度快 方向性明確，靈敏度高 不受負(fù)荷影響 不受過渡電阻影響 不受故障類型的影響,3. 微機(jī)保護(hù),故障分量的應(yīng)用 故障分量的距離保護(hù) 動(dòng)作方程 相
8、間故障 接地故障,3. 微機(jī)保護(hù),故障分量的應(yīng)用 故障分量距離保護(hù),反方向故障時(shí)，計(jì)算電壓和整定值的關(guān)系,3. 微機(jī)保護(hù),故障分量的應(yīng)用 故障分量距離保護(hù),正方向區(qū)外故障時(shí)，計(jì)算電壓和整定值的關(guān)系,3. 微機(jī)保護(hù),故障分量的應(yīng)用 故障分量距離保護(hù),區(qū)內(nèi)故障時(shí)，計(jì)算電壓和整定值的關(guān)系,3. 微機(jī)保護(hù),故障分量的應(yīng)用 故障分量距離保護(hù)的評(píng)價(jià) 動(dòng)作速度快 不受負(fù)荷電流影響 振蕩中不會(huì)誤動(dòng) 保護(hù)范圍受系統(tǒng)運(yùn)行方式影響 靈敏度低,3. 微機(jī)保護(hù),故障分量的應(yīng)用 高阻接地距離保護(hù) 利用保護(hù)安裝處的故障分量電流與故障支路電流同相位的特點(diǎn)，用保護(hù)安裝處的故障分量電流代替故障支路電流從而列些出考慮接地電阻的電壓
9、方程，求解該電壓方程，得到準(zhǔn)確的電感數(shù)值，進(jìn)而求得故障距離。,3. 微機(jī)保護(hù),故障分量的應(yīng)用 高阻接地距離保護(hù)---以單相系統(tǒng)為例,當(dāng) 為實(shí)數(shù)時(shí)，方程計(jì)算得到的 是準(zhǔn)確的,3. 微機(jī)保護(hù),故障分量的應(yīng)用 高阻接地距離保護(hù)的評(píng)價(jià) 保護(hù)算法中考慮了過渡電阻，距離保護(hù)耐受過渡電阻能力大大提高 測(cè)距公式僅在故障回路中成立，健全相的測(cè)距結(jié)果中電感數(shù)值是錯(cuò)誤的，可能造成健全相保護(hù)的誤動(dòng),3. 微機(jī)保護(hù),選相元件的應(yīng)用 選相元件在故障發(fā)生后能夠正確選擇出故障相，從而保證高阻接地距離保護(hù)算法能夠應(yīng)用于正確的故障相，不至于導(dǎo)致非故障相的誤動(dòng)，從而提高了距離保護(hù)的耐受過渡電阻能力。,3. 微機(jī)保護(hù),選相元件的
10、應(yīng)用 相電流突變量差選相元件 選相元件,3. 微機(jī)保護(hù),選相元件的應(yīng)用 相電流突變量差選相元件 選相判據(jù),3. 微機(jī)保護(hù),選相元件的應(yīng)用 相電流突變量差選相元件的評(píng)價(jià) 動(dòng)作速度快 靈敏，選相正確 需與啟動(dòng)元件配合 發(fā)展性故障時(shí)，有可能不能選出最終故障類型,3. 微機(jī)保護(hù),發(fā)展性故障識(shí)別元件的應(yīng)用 發(fā)展性故障判別元件能夠在故障發(fā)生后，利用兩次故障中零序電流和負(fù)序電流的相位差關(guān)系判斷是否發(fā)生了發(fā)展性故障，使得微機(jī)保護(hù)能夠在系統(tǒng)發(fā)生發(fā)展性故障時(shí)快速動(dòng)作，切除故障，保證系統(tǒng)安全。,3. 微機(jī)保護(hù),發(fā)展性故障識(shí)別元件的應(yīng)用 利用零序電流和負(fù)序電流的相位關(guān)系判斷是否發(fā)生了發(fā)展性故障，以及相應(yīng)的故障相 發(fā)展
11、性故障判別元件,3. 微機(jī)保護(hù),發(fā)展性故障識(shí)別元件的應(yīng)用 發(fā)展性故障判別元件判據(jù),3. 微機(jī)保護(hù),自適應(yīng)保護(hù)原理的應(yīng)用 上世紀(jì)80年代提出 能根據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)行方式和故障狀態(tài)的變化而實(shí)時(shí)改變保護(hù)性能、特性或定值的保護(hù),3. 微機(jī)保護(hù),自適應(yīng)保護(hù)原理的應(yīng)用 系統(tǒng)運(yùn)行方式的自適應(yīng)---系統(tǒng)阻抗的識(shí)別,3. 微機(jī)保護(hù),自適應(yīng)保護(hù)原理的應(yīng)用 動(dòng)作特性的自適應(yīng) 距離保護(hù)中的超越問題,,送端系統(tǒng)的超越軌跡,,受端系統(tǒng)的超越軌跡,3. 微機(jī)保護(hù),自適應(yīng)保護(hù)原理的應(yīng)用 動(dòng)作特性的自適應(yīng) 距離保護(hù)中的超越問題,送端系統(tǒng)動(dòng)作軌跡的偏移,受端系統(tǒng)動(dòng)作軌跡的偏移,3. 微機(jī)保護(hù),自適應(yīng)保護(hù)原理的應(yīng)用 動(dòng)作特性的自適應(yīng)
12、自適應(yīng)距離保護(hù)通過功率方向元件自動(dòng)判斷電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線保護(hù)安裝處位于負(fù)荷的送出端還是符合的接收端，并根據(jù)判別結(jié)果自動(dòng)地調(diào)整距離保護(hù)圓特性的偏移，從而提高保護(hù)的性能,3. 微機(jī)保護(hù),自適應(yīng)保護(hù)原理的應(yīng)用 定值的自適應(yīng) 階段式電流保護(hù)依據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的負(fù)荷水平，自動(dòng)調(diào)整定時(shí)限過電流保護(hù)的定值，使得在輕負(fù)荷時(shí)保護(hù)靈敏性提高，同時(shí)在重負(fù)荷時(shí)保證保護(hù)的選擇性。,3. 微機(jī)保護(hù),自適應(yīng)保護(hù)原理的應(yīng)用 故障類型的自適應(yīng) 階段式電流保護(hù)受故障類型的影響，在最嚴(yán)重的故障情況下確定保護(hù)定值，在最輕微的故障情況下校驗(yàn)保護(hù)靈敏性，導(dǎo)致電網(wǎng)階段式電流保護(hù)整定困難。 自適應(yīng)保護(hù)原理通過計(jì)算，將所有故障情況下的短路電流折算成三相故
13、障時(shí)的短路電流，并根據(jù)等效的三相故障時(shí)的短路電流進(jìn)行整定和校驗(yàn)，提高了階段式電流保護(hù)的性能。,3. 微機(jī)保護(hù),光纖通信技術(shù)的應(yīng)用 光纖通道的敷設(shè)以及高速光纖通信技術(shù)的發(fā)展，使得光纖電流差動(dòng)保護(hù)已取代高頻保護(hù)成為高壓輸電線路的主保護(hù)。,3. 微機(jī)保護(hù),對(duì)微機(jī)保護(hù)的評(píng)價(jià) 故障全過程均有性能優(yōu)良的主保護(hù)投入，發(fā)展性故障也可以被快速切除，保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行 能夠自適應(yīng)于電網(wǎng)運(yùn)行方式、故障類型調(diào)整保護(hù)定值和動(dòng)作特性，使得保護(hù)始終處于最佳性能的狀態(tài)運(yùn)行 整組保護(hù)由多種保護(hù)原理配合工作完成，使得保護(hù)始終處于最佳性能的狀態(tài)運(yùn)行 耐受過渡電阻能力強(qiáng)，靈敏度高，動(dòng)作速度快 不受負(fù)荷影響,4. 智能電網(wǎng)的保護(hù),智
14、能電網(wǎng)給繼電保護(hù)帶來的挑戰(zhàn) 電壓等級(jí)高，送電距離長(zhǎng)，城市供電電纜化以及海底電纜的廣泛應(yīng)用 區(qū)域電網(wǎng)采用高壓直流互聯(lián)、電網(wǎng)中廣泛應(yīng)用FACTS等靈活控制元件 清潔及可再生能源大規(guī)模接入電網(wǎng),4. 智能電網(wǎng)的保護(hù),智能電網(wǎng)對(duì)繼電保護(hù)的影響 工頻量保護(hù)原理利用單一工頻信號(hào)，需一個(gè)工頻周期的數(shù)據(jù)窗對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行濾波處理，無法快速動(dòng)作。 工頻量反映的故障信息有限，工頻量原理不得不對(duì)被保護(hù)元件模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，由模型不精確導(dǎo)致的計(jì)算誤差影響保護(hù)的性能。,4. 智能電網(wǎng)的保護(hù),智能電網(wǎng)中保護(hù)發(fā)展的三個(gè)層次 層次一 利用電子式互感器良好的傳變特性，繼電保護(hù)能夠取得一次系統(tǒng)的真實(shí)電氣量信息，從而能夠建立更加符合電力
15、系統(tǒng)實(shí)際的數(shù)學(xué)模型，構(gòu)造性能更加優(yōu)良的判據(jù)，將電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理提升到一個(gè)新的層次 代表性原理：基于參數(shù)識(shí)別的繼電保護(hù)原理,4. 智能電網(wǎng)的保護(hù),智能電網(wǎng)中保護(hù)發(fā)展的三個(gè)層次 層次二 利用智能變電站全站信息共享，繼電保護(hù)不僅取得更真實(shí)的電力系統(tǒng)一次信息，也能夠得到其他相關(guān)元件的電氣量信息，從而為提高保護(hù)性能和更加合理地配置保護(hù)創(chuàng)造了條件 代表性原理：同桿并架雙回線“弱電強(qiáng)磁”問題 故障分量電壓為“零”的問題 分布式母線保護(hù)及后備保護(hù)的配置及實(shí)現(xiàn)問題,4. 智能電網(wǎng)的保護(hù),智能電網(wǎng)中保護(hù)發(fā)展的三個(gè)層次 層次三 利用智能電網(wǎng)廣域信息共享，繼電保護(hù)可以識(shí)別電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，故障類型
16、以及故障位置，從而為自適應(yīng)保護(hù)，在線整定以及在線調(diào)整保護(hù)動(dòng)作時(shí)間創(chuàng)造條件 代表性原理：自適應(yīng)保護(hù) 階段式保護(hù)后備段的加速動(dòng)作,4. 智能電網(wǎng)的保護(hù),對(duì)智能電網(wǎng)保護(hù)的思考---以參數(shù)識(shí)別為例 參數(shù)識(shí)別的基本思路 參數(shù)識(shí)別的距離保護(hù) 參數(shù)識(shí)別的縱聯(lián)保護(hù) 對(duì)參數(shù)識(shí)別保護(hù)的評(píng)價(jià),,,,由入端阻抗函數(shù)得到網(wǎng)絡(luò)輸入端電流、電壓的時(shí)域表達(dá)式為：,上式變形得到：,4. 智能電網(wǎng)的保護(hù),參數(shù)識(shí)別的基本思路,,,,取k個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì) （k=n+m+1)，可得到一系列的微分方程 ，寫成矩陣形式為,由最小二乘方法得到系數(shù)向量c的估計(jì)值，即,4. 智能電網(wǎng)的保護(hù),參數(shù)識(shí)別的基本思路,,,
17、,系數(shù)向量c和網(wǎng)絡(luò)中各元件參數(shù)之間存在如下的一般關(guān)系,因此求解如下的最小二乘優(yōu)化問題可得到網(wǎng)絡(luò)中所有元件的參數(shù)，從而確定網(wǎng)絡(luò)的所有信息,上述過程說明網(wǎng)絡(luò)參數(shù)識(shí)別實(shí)際上是在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)已知的前提下，由網(wǎng)絡(luò)暫態(tài)響應(yīng)進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò)綜合過程,4. 智能電網(wǎng)的保護(hù),參數(shù)識(shí)別的基本思路,R-L輸電線路模型與微分方程完全對(duì)應(yīng)： 電壓電流為受模型約束的電氣量，是真實(shí)信號(hào)，利用其求解參數(shù)不需要濾波，快速、準(zhǔn)確； 任意時(shí)間測(cè)得的電氣量均滿足微分方程，利用任意時(shí)間的數(shù)據(jù)計(jì)算的參數(shù)都是真實(shí)、正確的。,,RL串聯(lián)電路的參數(shù)識(shí)別：,4. 智能電網(wǎng)的保護(hù),參數(shù)識(shí)別的基本思路,RLC串聯(lián)電路的參數(shù)識(shí)別：,RLC串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的工頻電路方程
18、如下所示，利用工頻電壓電流，僅僅能求出R和X，而不能進(jìn)一步求出L和C,4. 智能電網(wǎng)的保護(hù),參數(shù)識(shí)別的基本思路,RLC串聯(lián)電路的參數(shù)識(shí)別：,利用參數(shù)識(shí)別原理，列寫時(shí)域電路方程：,利用故障暫態(tài)信息，可以分別求出R、L和C三個(gè)參數(shù)。,4. 智能電網(wǎng)的保護(hù),參數(shù)識(shí)別的基本思路,,,模型與方程對(duì)應(yīng)，全頻帶信息均適用,模型與方程不完全對(duì)應(yīng)，只有適用頻帶信息才可用，需要研究模型的適用頻帶,模型與頻帶的關(guān)系,4. 智能電網(wǎng)的保護(hù),參數(shù)識(shí)別的基本思路,4. 智能電網(wǎng)的保護(hù),參數(shù)識(shí)別的距離保護(hù) 背景 長(zhǎng)距離輸電線路分布電容大，分布參數(shù)效應(yīng)不能忽略，考慮波過程后，其測(cè)量阻抗與故障距離的關(guān)系可表征為雙曲正切函數(shù) 距
19、離保護(hù)所采用的RL模型與實(shí)際線路的分布參數(shù)模型不一致導(dǎo)致距離保護(hù)的性能變差,4. 智能電網(wǎng)的保護(hù),參數(shù)識(shí)別的距離保護(hù) 背景,考慮波過程的長(zhǎng)距離輸電線路模型,（a）電阻,（b）電抗,長(zhǎng)距離輸電線路測(cè)量阻抗與故障距離的關(guān)系,4. 智能電網(wǎng)的保護(hù),參數(shù)識(shí)別的距離保護(hù) 背景,4. 智能電網(wǎng)的保護(hù),參數(shù)識(shí)別的距離保護(hù) 距離保護(hù)的本質(zhì) 與故障測(cè)距不同，距離保護(hù)僅需要區(qū)分故障發(fā)生在區(qū)內(nèi)還是區(qū)外，并不需要精確判斷故障位置 實(shí)際上，距離保護(hù)的本質(zhì)在于：測(cè)量阻抗的誤差小于允許誤差,4. 智能電網(wǎng)的保護(hù),參數(shù)識(shí)別的距離保護(hù) 距離保護(hù)的本質(zhì),允許誤差與故障點(diǎn)位置的關(guān)系,4. 智能電網(wǎng)的保護(hù),參數(shù)識(shí)別的距離保護(hù) 長(zhǎng)距離
20、輸電線路距離保護(hù)的基本思路,4. 智能電網(wǎng)的保護(hù),參數(shù)識(shí)別的距離保護(hù) 長(zhǎng)距離輸電線路距離保護(hù)的基本思路,區(qū)外故障,區(qū)內(nèi)故障,4. 智能電網(wǎng)的保護(hù),參數(shù)識(shí)別的距離保護(hù) 長(zhǎng)距離輸電線路距離保護(hù)的基本思路,,4. 智能電網(wǎng)的保護(hù),參數(shù)識(shí)別的距離保護(hù) 時(shí)域算法,,4. 智能電網(wǎng)的保護(hù),參數(shù)識(shí)別的距離保護(hù) 時(shí)域算法,,,4. 智能電網(wǎng)的保護(hù),參數(shù)識(shí)別的距離保護(hù) 時(shí)域算法,,,,4. 智能電網(wǎng)的保護(hù),參數(shù)識(shí)別的距離保護(hù) 時(shí)域算法---誤差分析,,,4. 智能電網(wǎng)的保護(hù),參數(shù)識(shí)別的距離保護(hù) 時(shí)域算法 ---考慮高阻接地,4. 智能電網(wǎng)的保護(hù),參數(shù)識(shí)別的距離保護(hù) 時(shí)域算法---考慮高阻接地,4. 智能電網(wǎng)的保
21、護(hù),對(duì)參數(shù)識(shí)別距離保護(hù)的評(píng)價(jià) 采用更精確的輸電線路模型，將故障后的全量網(wǎng)絡(luò)與故障分量網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，通過多變量識(shí)別方法構(gòu)成保護(hù)判據(jù)，不受分布電容的影響 耐受過渡電阻能力強(qiáng)，動(dòng)作時(shí)間快 不依賴通信，距離保護(hù)的保護(hù)范圍可以達(dá)到輸電線路全長(zhǎng)的90%,4. 智能電網(wǎng)的保護(hù),參數(shù)識(shí)別的縱聯(lián)保護(hù) ----基于模型識(shí)別的保護(hù)原理,區(qū)外故障時(shí)，輸電線路故障分量網(wǎng)絡(luò),4. 智能電網(wǎng)的保護(hù),基于模型識(shí)別的保護(hù)原理,,（1）,由式（1），區(qū)外故障時(shí)， 輸電線路可以等效為電容 模型，如右圖所示,區(qū)內(nèi)故障時(shí)，輸電線路故障分量網(wǎng)絡(luò),4. 智能電網(wǎng)的保護(hù),基于模型識(shí)別的保護(hù)原理,4. 智能電網(wǎng)的保護(hù),基于模型識(shí)別的保護(hù)原理,
22、（2）,由式（2），區(qū)內(nèi)故障時(shí)， 輸電線路可以等效為電容 模型，如右圖所示,,為實(shí)數(shù),4. 智能電網(wǎng)的保護(hù),基于模型識(shí)別的保護(hù)原理,,,由式（1）知輸電線路電容模型誤差,由式（2）知輸電線路電感模型誤差,4. 智能電網(wǎng)的保護(hù),基于模型識(shí)別的保護(hù)原理,實(shí)際應(yīng)用中，利用采樣點(diǎn)，采用如下的方式計(jì)算模型誤差,由前面的分析，輸電線路內(nèi)部故障判據(jù)可表示為,4. 智能電網(wǎng)的保護(hù),對(duì)模型識(shí)別保護(hù)原理的評(píng)價(jià) 利用被保護(hù)元件區(qū)內(nèi)、區(qū)外故障時(shí)其模型的差異構(gòu)造保護(hù)判據(jù)，將內(nèi)部故障的識(shí)別轉(zhuǎn)化為區(qū)內(nèi)、區(qū)外故障的識(shí)別問題 能夠既快速又靈敏地識(shí)別內(nèi)部故障,4. 智能電網(wǎng)的保護(hù),對(duì)基于參數(shù)識(shí)別保護(hù)原理的評(píng)價(jià) 參數(shù)識(shí)別的保護(hù)原理
23、和模型識(shí)別的保護(hù)原理，不同于反應(yīng)工頻量的保護(hù)原理，而反應(yīng)的是故障時(shí)電力系統(tǒng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的變化，揭示了電力系統(tǒng)故障的本質(zhì)特征,4. 智能電網(wǎng)的保護(hù),對(duì)基于參數(shù)識(shí)別保護(hù)原理的評(píng)價(jià) 基于參數(shù)識(shí)別的保護(hù)原理優(yōu)勢(shì)如下 參數(shù)識(shí)別的保護(hù)原理解決了長(zhǎng)距離輸電線路、串補(bǔ)線路以及FACTS等復(fù)雜模型元件的保護(hù)問題 全狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)和故障分量網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的參數(shù)識(shí)別算法解決了基于單端電氣量的輸電線路準(zhǔn)確測(cè)距問題，并能獲取過渡電阻、對(duì)側(cè)系統(tǒng)阻抗，極大地提高了距離保護(hù)的性能，拓展了參數(shù)識(shí)別算法的應(yīng)用范圍,4. 智能電網(wǎng)的保護(hù),對(duì)基于參數(shù)識(shí)別保護(hù)原理的評(píng)價(jià) 基于參數(shù)識(shí)別的保護(hù)原理優(yōu)勢(shì)如下 基于模型識(shí)別的保護(hù)原理，僅需判別模型的性質(zhì)，無
24、需準(zhǔn)確計(jì)算模型中各參數(shù)的數(shù)值，因此可以快速、靈敏地判別元件內(nèi)部和外部故障，解決了復(fù)雜模型下保護(hù)的快速性和靈敏性統(tǒng)一的問題,4. 智能電網(wǎng)的保護(hù),對(duì)基于參數(shù)識(shí)別保護(hù)原理的評(píng)價(jià) 基于模型適用頻帶的元件建模方法，揭示了元件物理模型和數(shù)學(xué)模型之間的內(nèi)在聯(lián)系，由此建立了模型頻帶與模型階數(shù)的關(guān)系以及模型頻帶和保護(hù)算法的關(guān)系。提高了參數(shù)識(shí)別的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，進(jìn)而提高了保護(hù)的性能,4. 智能電網(wǎng)的保護(hù),對(duì)基于參數(shù)識(shí)別保護(hù)原理的評(píng)價(jià) 基于參數(shù)識(shí)別和模型識(shí)別的繼電保護(hù)原理具有優(yōu)良的性能： 在整個(gè)暫態(tài)過程中都可以進(jìn)行參數(shù)識(shí)別和模型識(shí)別，可重復(fù)判別，保護(hù)的可靠性高 原理上無需濾波，動(dòng)作速度快，不受非周期分量和暫態(tài)諧波
25、影響,4. 智能電網(wǎng)的保護(hù),對(duì)基于參數(shù)識(shí)別保護(hù)原理的評(píng)價(jià) 保護(hù)動(dòng)作速度越快，性能越好（暫態(tài)越豐富，保護(hù)性能越好） 與工頻量保護(hù)比較，可以構(gòu)成超過兩個(gè)參數(shù)的復(fù)雜模型，解決現(xiàn)代電力系統(tǒng)參數(shù)隨機(jī)時(shí)變帶來的保護(hù)問題，可以實(shí)現(xiàn)故障距離，過渡電阻及對(duì)側(cè)系統(tǒng)阻抗的準(zhǔn)確識(shí)別,參數(shù)識(shí)別的保護(hù)原理有望突破工頻量保護(hù)的瓶頸問題 隨著智能電網(wǎng)的不斷發(fā)展，參數(shù)識(shí)別的保護(hù)原理將顯現(xiàn)出強(qiáng)大的生命力,4. 智能電網(wǎng)的保護(hù),基于站內(nèi)信息共享的保護(hù)原理,過程層信息采用網(wǎng)絡(luò)傳輸方式 間隔層信息不宜采用網(wǎng)絡(luò)傳輸方式,4. 智能電網(wǎng)的保護(hù),基于站內(nèi)信息共享的保護(hù)原理,利用過程層信息共享可以實(shí)現(xiàn)分布式母線保護(hù)、改變斷路器失靈保護(hù)的實(shí)現(xiàn)
26、方式、同時(shí)可以解決同桿雙回線“弱電強(qiáng)磁”的問題,4. 智能電網(wǎng)的保護(hù),基于站內(nèi)信息共享的保護(hù)原理 故障分量電壓為“零”的問題 電網(wǎng)中，當(dāng)故障點(diǎn)位置較遠(yuǎn)或系統(tǒng)零序阻抗較小時(shí)，保護(hù)安裝處的故障分量電壓很小，某些情況下可能為“零”，從而造成故障分量方向元件出現(xiàn)“死區(qū)”，影響縱聯(lián)方向保護(hù)的正確動(dòng)作,4. 智能電網(wǎng)的保護(hù),基于站內(nèi)信息共享的保護(hù)原理 利用變壓器中性點(diǎn)零序電流計(jì)算保護(hù)安裝處的零序電壓，解決故障分量電壓為“零”的問題,4. 智能電網(wǎng)的保護(hù),基于廣域信息共享的保護(hù)原理 利用PMU組成的WARMS網(wǎng)絡(luò)，可以得到電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，包括故障發(fā)生之后的故障點(diǎn)位置、保護(hù)是否動(dòng)作以及振蕩過程中的振蕩中心的位
27、置。 利用故障點(diǎn)位置以及相應(yīng)斷路器的動(dòng)作信息，可以改變電網(wǎng)后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間階段式配合的現(xiàn)狀，提高整個(gè)電網(wǎng)后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間，,4. 智能電網(wǎng)的保護(hù),基于廣域信息共享的保護(hù)原理 利用故障發(fā)生后電網(wǎng)振蕩中心位置識(shí)別技術(shù)，可以根據(jù)振蕩中心是否位于繼電保護(hù)的保護(hù)范圍內(nèi)，自適應(yīng)的投入振蕩閉鎖元件和相應(yīng)地開放判據(jù)，提高震蕩中距離保護(hù)的性能。,5. 結(jié)論,高壓輸電線路繼電保護(hù)的發(fā)展趨勢(shì) 基于參數(shù)識(shí)別的保護(hù)原理 利用電子式互感器能真實(shí)傳變一次信號(hào)的特點(diǎn)，建立一次系統(tǒng)時(shí)域微分方程，構(gòu)成無需濾波的快速保護(hù)算法,5. 結(jié)論,高壓輸電線路繼電保護(hù)的發(fā)展趨勢(shì) 基于參數(shù)識(shí)別的保護(hù)原理 利用參數(shù)識(shí)別算法中變量個(gè)數(shù)可超過兩個(gè)
28、的特點(diǎn)，通過構(gòu)建高階復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型的參數(shù)識(shí)別方程，解決智能電網(wǎng)中的長(zhǎng)距離交直流輸電線路、帶串補(bǔ)及FACTS的輸電線路以及隨機(jī)能源接入電網(wǎng)帶來的保護(hù)問題。,5. 結(jié)論,高壓輸電線路繼電保護(hù)的發(fā)展趨勢(shì) 網(wǎng)絡(luò)化 利用站內(nèi)和電網(wǎng)信息共享，實(shí)現(xiàn)站內(nèi)主保護(hù)和后備保護(hù)的統(tǒng)一協(xié)調(diào)配置，解決單元保護(hù)由于信息不完備及電壓靈敏度不足帶來主保護(hù)誤動(dòng)和拒動(dòng)的問題，同時(shí)提高后備保護(hù)的動(dòng)作性能。,5. 結(jié)論,高壓輸電線路繼電保護(hù)的發(fā)展趨勢(shì) 智能化 通過參數(shù)識(shí)別和電網(wǎng)信息共享，及時(shí)跟蹤系統(tǒng)的工作狀態(tài)，多種保護(hù)原理配合工作，通過保護(hù)原理自適應(yīng)、保護(hù)動(dòng)作特性自適應(yīng)，使繼電保護(hù)始終工作在性能最佳的狀態(tài)。,5. 結(jié)論,高壓輸電線路繼電保護(hù)的發(fā)展趨勢(shì) 智能化 通過參數(shù)識(shí)別和電網(wǎng)信息共享，及時(shí)跟蹤系統(tǒng)的工作狀態(tài)，多種保護(hù)原理配合工作，通過保護(hù)原理自適應(yīng)、保護(hù)動(dòng)作特性自適應(yīng)，使繼電保護(hù)始終工作在性能最佳的狀態(tài)。 取消后備保護(hù)的定值，實(shí)現(xiàn)后備保護(hù)的在線整定以及網(wǎng)絡(luò)化。,5. 結(jié)論,高壓輸電線路繼電保護(hù)的發(fā)展趨勢(shì) 保護(hù)、控制、測(cè)量、通信一體化 智能電網(wǎng)為繼電保護(hù)的發(fā)展提供良好的硬件環(huán)境，繼電保護(hù)將向著保護(hù)、控制、測(cè)量以及通信一體化方向發(fā)展。,謝 謝！,
高壓輸電線路繼電保護(hù)新進(jìn)展.ppt
