面向智能变电站广域保护系统研究—孔凡强

1、面向智能变电站的广域面向智能变电站的广域保护系统研究保护系统研究 姓姓 名：孔凡强名：孔凡强 校内导师：高振国校内导师：高振国 校外导师：郑志勤校外导师：郑志勤一、选题背景及意义一、选题背景及意义二、智能变电站相关技术介绍二、智能变电站相关技术介绍三、广域保护技术介绍三、广域保护技术介绍四、广域差动保护原理与实现方法四、广域差动保护原理与实现方法五、五、RTDS仿真建模与试验测试仿真建模与试验测试六、总结六、总结七、致谢七、致谢一、选题背景及其意义一、选题背景及其意义智能电网成为智能电网成为发展潮流发展潮流智能变电站快智能变电站快速发展速发展继电保护领域继电保护领域的变革的变革新型继电保新型继

2、电保护的提出护的提出传统继电保护传统继电保护基于单一电力基于单一电力元件的保护元件的保护缺点：忽略了缺点：忽略了故障切除后电故障切除后电力系统潮流转力系统潮流转移所带来的后移所带来的后果果广域继电保护广域继电保护广域范围的保护广域范围的保护、区域性保护、区域性保护解决了传统保护解决了传统保护仅对元件进行保仅对元件进行保护这一缺点，避护这一缺点，避免了大规模停电免了大规模停电事故的发生事故的发生变电站发展现状变电站发展现状传统传统变电站变电站综合自动综合自动化变电站化变电站数字化数字化变电站变电站智能智能变电站变电站广域保护发展现状广域保护发展现状广域控制系统广域控制系统广域保护系统广域保护系统

3、v创新点：创新点： 1、将广域保护这一思想与智能电网、智能变电站体系相、将广域保护这一思想与智能电网、智能变电站体系相结合，构建基于智能变电站的广域保护系统，为广域保护结合，构建基于智能变电站的广域保护系统，为广域保护在智能变电站领域的应用提供了宝贵的经验。在智能变电站领域的应用提供了宝贵的经验。 2、以往的广域保护都是用作差动保护等主保护的后备保、以往的广域保护都是用作差动保护等主保护的后备保护，用来防止电网发生大规模停电而设立的，这里的广域护，用来防止电网发生大规模停电而设立的，这里的广域保护可用作完善系统主保护，这从根本上提升了广域保护保护可用作完善系统主保护，这从根本上提升了广域保护的

4、研究价值及意义。的研究价值及意义。v结构：三层两网结构：三层两网 三层：站控层、间隔层、过程层三层：站控层、间隔层、过程层 两网：站控层网络、过程层网络两网：站控层网络、过程层网络v过程层组网方式：过程层组网方式：1）保护直采直跳，）保护直采直跳， SV 与与GOOSE网络分别独立配置网络分别独立配置2）保护直采直跳，采样值）保护直采直跳，采样值SV、GOOSE 报文共网传输报文共网传输3）保护直采网跳，）保护直采网跳，SV 采用点对点方式，采用点对点方式，GOOSE 组网组网4）保护网采网跳，）保护网采网跳，SV、GOOSE和和IEC61588 对时报文共网对时报文共网传输（三网合一）传输（

5、三网合一）二二、智能变电站相关技术介绍智能变电站相关技术介绍三三、广域保护系统介绍广域保护系统介绍分布式系统区域集中式系统变电站集中式系统四、广域差动保护原理与实现方法四、广域差动保护原理与实现方法v保护区域划分保护区域划分一级保护区：保护某单一元件；既一条线路或一个变压器、一级保护区：保护某单一元件；既一条线路或一个变压器、一条母线。一条母线。二级保护区：保护某元件及与其相连的元件；例如保护一二级保护区：保护某元件及与其相连的元件；例如保护一条线路及与其相连的母线，保护一条母线及与其相连的条线路及与其相连的母线，保护一条母线及与其相连的变压器等。变压器等。三级保护区：保护某元件及与其相连的元

6、件还有元件连接三级保护区：保护某元件及与其相连的元件还有元件连接的元件；例如保护一条线路及其相连母线及母线连接的的元件；例如保护一条线路及其相连母线及母线连接的所有出线。所有出线。1111nmmnaaAaa0nm1nm1nmmna 开关 与保护区 无关 开关 与保护区 有关，电流方向是正方向开关 与保护区 有关，电流方向是反方向m=保护区域编号；n=断路器编号v保护保护IED与保护区的关联矩阵与保护区的关联矩阵v基于差动原理的广域保护算法基于差动原理的广域保护算法eresereseeopopereseeresopoperesopopIIIIIIIIIIIIIIIIIII6),6( 6 . 0)

7、8 . 06 ( 5 . 068 . 0),8 . 0( 5 . 08 . 0,0 .0 .0 .当当当opMNIII2resMNIIIv基于乒乓原理的广域差动采样值同步方法基于乒乓原理的广域差动采样值同步方法() 1 - 22dTyxTtt1dtsTtT通道延时：通道延时：采样值采样值延时：延时：v基于乒乓原理的采样值同步测试基于乒乓原理的采样值同步测试五、五、RTDS仿真建模与试验测试仿真建模与试验测试v广域保护系统仿真测试平台设计广域保护系统仿真测试平台设计 六、总结六、总结 1 1、确定确定“网采网跳网采网跳”的组网方式的组网方式，以及，以及区域集中式的广区域集中式的广域保护系统架构域保护系统架构 2 2、定义了广域保护系统的分区原则，提出了、定义了广域保护系统的分区原则，提出了“三级保护三级保护区区”的概念的概念，构造了一种保护构造了一种保护IED与保护区的关联矩阵，与保护区的关联矩阵， 3 3、确定确定了差动了差动原理原理的的的广域保护算法的广域保护算法 4 4、将将乒乓原理引入到广域保护中，并通过试验验证了乒乒乓原理引入到广域保护中，并通过试验验证了乒乓原理在广域保护系统中的适用性。乓原理在广域保护系统中的适用性。 5 5、利用、利用RTDS构建一次系统对广域保护系统进行了仿真构建一次系统