摘要：本文首先介绍了暂态保护、广域保护和集成保护的发展，其次介绍了智能保护的特点，最后对智能继电器网络进行了简要分析，以供参考。
关键词：暂态保护；广域保护；集成保护；智能保护；智能继电器
随着科学技术的飞速发展，保护智能化具备了暂态保护、广域保护、集成保护和自适应保护的特点。在智能电网的持续发展中，智能电网将更加具备全面化，继电保护逐渐与计算机技术、通信网络技术相结合，智能继电器网络将广泛应用在智能电网中。
1 暂态、广域和集成保护的发展
1.1 暂态保护
目前继电保护主要使用数字式的继电器，其可以有效检测故障的发生，据有关研究发现，故障时会出现高频暂态的过程，可以被检测出来，而且还可以用于开发新的保护原理和保护技术。对于多种算法的单端量全线速动保护方案无通信保护来说，对于GPS具有广域和集成保护的特点，单端量位置保护，具有集成、广域保护特征的暂态极性比较继电器。对于暂态保护的新原理来说大都具有广域和集成保护的固有特征，具有广域保护特征的暂态保护技术在集成保护中得到了进一步的发展，对于暂态极性比较集成保护方案可以实现母线和变电站相连线路的方向保护和简单通信的广域保护，还可以结合GPS位置准确的算出故障的位置，并开发广域行波极性比较保护。
1.2 广域保护
在暂态保护原理出现的同时，专家还系统地提出了广域保护的概念，广域保护系统根据电力系统多点信息，对故障进行快速、可靠、精确的切除，同时分析故障切除对系统安全稳定运行的影响，并采取相应的控制措施，从而同时实现继电保护和自动控制的功能。其主要目的是用来预防长期电压崩溃等安全稳定控制功能。广域后备保护方面已产生大量成果，比如基于图论的广域电流差动保护系统专家系统；新型广域后备保护方案的研究与设计；基于光纤网的后备保护系统的研制，分层式电网区域保护系统及新型广域后备保护系统的实现；有分布式电源配电网的广域保护等。
1.3 集成保护
集成保护是指将变电站内多个独立的保护设备集成于一个计算机保护中以形成一个集中式保护系统。近年来，由于继电器平台信号处理能力的迅速增长，以及多种通信技术及方案的可利用性，集成保护不再是简单的继电器软硬件的集中，基于多点信息测量使得研发继电保护的新原理和技术及保护与控制相结合等成为可能。近年来有许多带有集成性质的新保护方案的研究，比如数字化集成保护与控制系统；数字化平台搭建；母线与线路的集成保护；协同保护与自愈控制研究；新能源接入对传统配网的影响及保护策略的优化等。
2 智能保护的特点
2.1 电力系统中多点信息的可靠采集
我国电力系统的应用中，逐渐加入了GPS科学技术手段，使广域测量系统得到实现，满足了实时监测互联电网的同步运行的状态，使电网实时检测系统的时间同步、空间广域的要求被满足。WAMS是实现广域保护的技术支持，为智能电网中的广域保护系统的实现提供了技术基础。此外，智能变电站技术逐渐得到成熟，实现了变电站信息在采集、处理、传输、共享等环节的数字化发展模式，将变电站的电力设备变换、采集和传输的交流、控制命令等信息全部转成了数字化的信息，在通信网络中以分层、分布的形式传输，完成了电力系统的信息共享工作。
2.2 信息共享技术使新算法应运而生
对于智能变电站的检测和电网中多点信息与广域保护系统应用十分的广泛，由此促使继电保护有了新的计算方式。
继电保护纵联比较原理的计算方法比较常用，故障判断的方法主要就是对广域故障信息的方向进行判断，这种计算方法对继电保护的开关量及动作信号等信息进行传送。
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继电保护电流差差动保护原理的计算，单个电气元件是常规电流进行差动保护工作的保护对象，广域和站域与常规电流的电流保护原理基本相同，广域电流差动保护原理是由多个电气元件组成的。
继电保护方向比较原理的计算方法，采用变电站集中式的结构，当电力系统出现故障的时候，对元件故障部分的方向进行指示，从而来确定故障元件。
2.3 防止大停电事故
根据实际大停电事故进行分析，发生大停电事故是由于电力系统中的安全自动装置、安全保护装置为分散动作、独立判别，也就是说电力系统中各个设备缺乏配合，因而导致电力系统出现连锁过载现象，出现跳闸状况。专家学者提出了潮流转移识别算法以及切负荷和连锁切机算法等智能保护算法，从而针对性地解决威胁电网安全运行的连锁跳闸问题，防止大停电事故的发生。
3 智能继电器网络
智能继电器网络是安装于各变电站的集成保护继电器由光纤网与分布在站内各处的互感器通过合并单元相连接来检测线路上的电气信号。继电器由故障检测、信号处理、四个基于不同原理的保护模块和跳闸决策逻辑单元组成。四个继电保护模块分别是：单端量位置保护；边界保护；极性比较保护；基于GPS同步的位置保护。这四个模块又可以分为基于本地信息直接跳闸的两个模块（单端量位置保护和边界保护）和基于远端信息比较的两个模块（极性比较保护和基于GPS 同步的位置保护）。
（1）故障检测和信号处理模块。在多路输入的基础上，进行故障启动和选线元件是故障检测模块的主要组成部分。信号处理单元可以根据各个保护模块的不同需求，对产生故障时的高频和分量信号进行分别提取，将提取出的信息输送到有需求的各个模块中。
（2）单端量位置保护模块。当输电线发生故障时，具有多种频率成分的电压和电流信号通过电力导线从故障点向外传播。这些信号如果遇到输电线路上不连续点就会有部分信号反射到故障点。这些波信号的特征受故障位置、故障路径阻抗和电力导线的特征阻抗的影响。信号处理就是为确定高频故障信号到达时间。在该频段范围内，母线主要受其容性成分支配，因此，入射的高频电流信号会被反向反射回去。在该频段范围内的故障点也会以相反的极性反射电流波。该保护模块在输电线路发生故障时，基于故障电流信号中存在的高频暂态行波在线路上的传输特性和在不连续点上的反射特性，通过集成故障定位保护继电器捕获该信号。
（3）边界保护模块。此保护模块也是基于单端量测量的。一个故障将产生从故障处延线路的两个方向向外传输的多频段电流信号。信号一旦遇到诸如母线的系统不连续处，一部分信号将继续向下一条线路区域运行而另一部分信号将被反射。大量的暂态电流信号，尤其是高频部分将通过母线电容分流至大地。
（4）极性比较保护模块。在电力系统中，极性比较保护模块的位置对电流互感器进行安装，所以不管故障出现在电力系统的什么位置，电网中都会有暂态电流出现，通过这种检测的方式，可以将其分为两组不同的极性，一种是暂态信号的极性相同，极性取决于故障发生的时候，还有一种是与第一种极性相反，暂态电流信号的极性由各个集成继电器的故障检出。
4 结语
智能保护有着很大的优势，电力系统中多点信息的可靠采集，信息共享技术使新算法应运而生，防止大停电事故。智能继电器网络的四大模块，各有特点。因此保护智能化的发展和智能继电器网络的应用，对我国电力系统的发展具有巨大的推动作用。
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[3]李振兴，尹项根，张哲，等.有限广域继电保护系统的分区原则与实现方法[J]. 电力系统自动化，2010，34（19）：48-51.
论文作者:刘加德
论文发表刊物:《电力设备》2018年第15期
论文发表时间:2018/8/17
标签：故障论文; 继电器论文; 极性论文; 智能论文; 信号论文; 电流论文; 模块论文; 《电力设备》2018年第15期论文;