继电保护新原理与新技术-自适应继电保护.ppt

1、继电保护新原理与新技术,继电保护新原理与新技术,自适应继电保护 广域后备保护 暂态保护 光纤电流差动保护 新型距离保护 新型母线保护 新型变压器保护,概 述,继电保护技术发展趋势向计算机化、网络化、智能化、保护控制、测量和数据通信一体化发展随着微机技术的飞速发展及微机在电力系统继电保护领域中的普遍应用，新的控制原理和方法不断应用于微机继电保护中以期取得更好的效果，微机继电保护的研究一直向更高的层次发展，出现了一些引人注目的新趋势。,概 述,1、继电保护原理和技术的新进展 1.1、继电保护新原理 利用基波量构成保护：全电压、全电流量； 故障分量。 利用暂态量构成保护：故障产生的高频分量,概 述,

2、1.2、自适应控制技术在继电保护中的应用 自适应继电保护的概念始于20世纪80年代，它定义为能根据电力系统运行方式和故障状态的变化而实时改变保护性能、特性或定值的新型继电保护。,概 述,自适应继电保护的基本思想是使保护能尽可能地适应电力系统的各种变化，进一步改善保护的性能。这种新型保护原理的出现，引起了人们的极大关注和兴趣，自适应继电保护具有改善系统的响应、增强可靠性和提高经济效益等优点，在输电线路的距离保护、变压器保护，发电机保护、自动重合闸等领域有着广泛的应用前景,概 述,1.3、人工神经网络在继电保护中的应用 进入20世纪90年代以来，人工智能技术如神经网络、遗传算法、进化规划、模糊逻辑

3、等，在电力系统的各个领域都得到了应用。电力系统保护领域的一些研究工作也转向人工智能的研究。,概 述,专家系统、人工神经网络(ANN)和模糊控制理论逐步应用于电力系统继电保护中，为继电保护的发展注人了活力。基于生物神经系统的人工神经网络具有分布式存储信息、并行处理、自组织、自学习等特点，其应用研究发展十分迅速，目前主要集中在人工智能、信息处理、自动控制和非线性优化等方面上。,概 述,近几年来，电力系统继电保护领域采用人工神经网络来实现故障类型的判别、故障距离的测定、方向保护、主设备保护等 。,概 述,1.4、变电所自动化技术 现代微机技术、通信技术和网络技术为改变变电站目前监视控制、保护和计量装

4、置及系统分割的状态，提供了优化组合和系统集成的技术基础，高压、超高压变电站正面临着一场技术创新。,概 述,继电保护和综合自动化的紧密结合已成为可能，它表现在集成资源共享、远方控制与信息共享等方面以远方终端单元（RTU）微机保护装置为核心，将变电所的控制、信号、测量、计费等回路纳入微机系统，取代了传统的控制保护屏，它能够降低变电的占地面积和设备投资，提高二次系统的可靠性。,概 述,目前，用于变电站的监视、控制、保护，包括故障录波、紧急控制装置，虽然已实现了微机数字化，但几乎都是功能单一的独立装置，各个装置之间缺乏整体协调和功能的调优，且功能交叉、输入信息不能共享，接线复杂，从整体上降低了可靠性，

5、同时也没有充分利用微机数据处理的强大功能，在经济上也是一种浪费。,概 述,集成型自动化既在间隔级，又在站级对各个功能进行优化组合，是现代控制技术、微机技术和通信技术在变电站自动化系统的综合应用 。,概 述,所谓集成型自动化系统是将间隔的控制、保护、故障录波、事件记录和运行支持系统的数据处理等功能，集成在一个统一的多功能数字装置内，间隔内部和间隔间以及间隔同站级间的通信采用少量的光纤总线实现，取消传统的硬线连接 。,概 述,2、继电保护的发展趋势 随着微机技术和通信技术以及各种新方法和新理论在继电保护中的广泛应用，微机保护技术的未来趋势是向网络化、综合自动化和智能化发展 。,概 述,2.1、微机

6、保护硬件的发展 随着微机硬件的迅猛发展，微机保护也在不断的发展之中，微机保护的硬件已由第一代单CPU硬件结构和第二代多单片机的多CPU硬件结构发展到以高性能单片机构成的第三代硬件结构，其具有总线不需引出芯片、电路简单的特点，抗干扰性能进一步加强，并且完善了通信功能，为实现变电站自动化提供了方便。,概 述,2.2、网络化 目前，继电保护的作用不只限于切出故障元件和限制事故影响范围（这是首要任务）、还要保证全系统的安全、稳定运行。,概 述,微机保护装置网络化可大大提高保护性能和可靠性，每个保护单元都能共享全系统的运行和故障信息的数据，各个保护单元与重合闸装置在分析这些信息和数据的基础上协调动作，确

7、保系统的安全、稳定运行。,概 述,显然，实现这种系统保护的基本条件，是将全系统各主要设备的保护装置用微机网络连接起来，亦即实现微机保护装置的网络化继电保护装置能够得到的系统故障信息愈多，则对故障性质、故障位置的判断和故障距离的监测愈准确。,概 述,2.3、综合自动化 继电保护、操作控制和监测的集成化趋向称为变电所的综合自动化实际上，保护装置就是一台高性能、多功能的微机，是整个电力系统微机网络上的一个智能终端，它可从网上获取电力系统运行和故障的任何信息和数据，也可将它所获得的被保护元件的任何信息和数据传送给网络控制中心或任一终端 。,概 述,因此，每个微机保护装置不但可完成继电保护功能，而且在无

8、故障正常运行情况下，还可以完成测量、控制，数据通信功能。,概 述,2.4、智能化 近年来，人工智能技术如自适应控制、神经网络、遗传算法进化规划、模糊逻辑等在电力系统的各个领域都得到了应用，在继电保护领域也开始了这方面应用的研究 。,概 述,自适应继电保护是继电保护基本原理发展和扩充，它使得继电保护能自动地对各种保护功能进行调节或改变，以更适合于给定的电力系统的工况 。,概 述,可以预见，人工智能技术在继电保护领域必将会得到广泛应用，以解决用常规方法难以解决的问题。,继电保护新原理与新技术,自适应继电保护篇,自适应电流保护,一、电流保护的原理和特点回顾 优点：简单、可靠。 缺点：保护范围受系统运

9、行方式变化影响大，选择性、灵敏性不易满足。,自适应电流保护,二、自适应控制原理在微机保护中的应用 自适应继电保护是在20世纪80年代提出的一个较新的研究课题。自适应继电保护定义为能根据电力系统运行方式和故障状态的变化而实时改变保护性能、特性或定值的保护。,自适应电流保护,自适应继电保护的基本思想是使保护尽可能地适应电力系统的各种变化，进一步改善保护的性能。,自适应电流保护,1电流速断保护 （1）电流速断的定值应按躲开在最大运行方式情况下，下一条线路出口三相短路时流过保护的电流IFmax整定，可表示为： （ 1）,自适应电流保护,实际上，短路电流的大小与系统运行方式、短路类型和短路点在线路上的位

10、置有关 。 在实际运行方式下，在线路上ZL处短路，则短路电流为 ：,自适应电流保护,（2） 令式(1)和式(2)相等，即可求出在实际运行方式下电流速断的保护范围 为 ：,自适应电流保护,（3）,自适应电流保护,由式(3)可见，由于Kk 1，Kd 1，Zs Z min，因此，实际的保护范围总小于最大运行方式下的保护范围，且保护范围将随Kd变小和Zs增大而缩短。由此可得出保护范围等于零的条件为： （4）,自适应电流保护,（2）自适应电流速断保护的基本原理 为克服传统电流速断的缺点，自适应电流速断保护的定值应随系统运行方式和短路类型的实际情况而改变，其电流整定值可表示为： （5）,自适应电流保护,要

11、使电流速断的定值按公式(5)整定，必须实时测定故障类型系数Kd和保护装设处到系统等效电源之间的阻抗Zs 。 在此基础上，令式(5)与式(2)相等，可以得出自适应电流速断的保护范围：,自适应电流保护,（6）,自适应电流保护,式(6)表明， 也不是常数，它随着实际系统的Zs的变化而变化，但总是根据电流速断动作原理的基本要求而处于最佳状态。 系统阻抗Zs可由故障分量Umg和Img求出。,自适应电流保护,自适应电流速断的保护范围等于零的条件可表示为： （7）,自适应电流保护,将式(3)与式(6)进行比较可得 ： （8）,自适应电流保护,与传统电流速断相比，自适应电流速断保护的性能得到显著提高。,自适应

12、电流保护,2、自适应过电流保护 （1）、过电流保护是根据在电网发生故障时短路电流增大的原理动作的。为了保证在非故障情况下，保护可靠不动，传统过电流保护可按下式整定： （10）,自适应电流保护,可见传统过电流保护的起动电流是按最大负荷电流的条件来决定的，而大多数情况下，线路的负荷都在小于最大负荷条件的状况下运行此外，起动电流受返回系数和自起动系数的制约，也使保护灵敏度显著下降这就使传统过电流保护的应用受到了限制。,自适应电流保护,通过对负荷电流的实时监视，便可根据实际负荷电流IH，实时调整保护的定值：,自适应电流保护,下面再以反时限过电流保护为例，说明自适应过电流保护的基本原理。 设最大负荷电流为IHMAX，过电流保护的起动电流整定值可表示为 ： IDZKIHMAX (11),自适应电流保护,根据式(11)可选用保护装置对应的一条反时限特性，即： T f（I） (12),自适