论文摘要
继电保护是保证电力设备运行安全的关键元件,也是整个电网安全保障系统的“第一道防线”,其性能对整个电力系统的安全稳定运行有重大影响。随着电力系统的快速发展,电力运营市场化的不断推进,电网的结构和运行环境日益复杂,电网安全稳定问题日渐突出。近年来的大停电事故表明由于保护误动、拒动以及大负荷转移过程中引发的保护连锁动作,是最终导致事故扩大,乃至引发系统发生大面积停电事故的关键因素之一。传统的后备保护是基于就地信息的保护,它是通过多段式保护的动作时限、动作定值和灵敏度的相互配合来实现的,随着电网规模的不断增大、网络拓扑结构的日趋复杂,给后备保护的整定、定值配合造成了很大困难,在发生非预期故障时,可能会导致后备保护误动或拒动。近年来,随着通信技术、智能测控技术和数字化变电站技术的发展,打破传统的保护系统使用就地信息构成保护系统的局限,研究使用广域信息的后备保护系统被越来越多的学者所关注。本文在对广域后备保护结构模式进行分析比较的基础上,以区域集中式结构作为本文研究的广域后备保护结构。在此基础上,重点针对结构、分区及基于信息融合技术的故障元件识别算法进行了系统的分析研究。本文首先对广域后备保护的研究现状进行了综述,分析了现有广域后备保护的算法存在的不足,继而引出在广域后备保护中引入信息融合技术的思想,分析了信息融合技术的发展和应用现状。在分析现有广域后备保护的系统结构模式时,从通信、可靠性、可实现性三个方面比较了IED分布式、变电站集中式、区域集中式这三种结构模式的优缺点。研究分析结果表明,区域集中式结构通信较简单,有较成熟的应用基础,具有良好的应用前景。合理的保护分区方法是区域集中式保护系统需要解决的重点问题,论文引入图论技术,提出了一种区域集中式结构的广域后备保护系统分区方法。本文对保护分区的主要问题:保护区域的大小和中心站的选择进行了研究。提出以节点的度作为系统主站的选取标准,以及根据各就地站的权值设定和区域决策主站的处理能力来确定保护分区。通过实例分析验证了保护分区原则与方法的可行性。论文对广域方向纵联保护算法的可靠性进行了研究,分析了有方向信息缺失或错误的情况下,算法正确识别故障元件的能力。论文提出了扩展区域的概念,在方向信息缺失和有明显信息错误的情况下,通过扩展区域的方法把故障确定在一个范围内,并引入母线差动保护判据排除母线故障。研究分析表明了广域方向纵联保护在单独使用时,无法克服方向信息缺失或者错误带来的影响,有些情况会造成误判的严重后果,可靠性有待进一步提高。为提高故障元件识别算法的容错性,提出了基于故障方向矩阵的多信息融合技术,并把矩阵相似度的原理引入到故障元件识别中来。仿真结果表明,通过对传统保护动作信息的融合处理,可较好的抑制保护信息缺失、错误对广域后备保护系统的负面影响,有效地提高了保护算法的容错性。论文的最后对全文进行了总结,指出了下一步需要进行的工作。