电网系统保护在线监视研究及典型应用

0 引言

目前，我国已初步建成世界上规模最大的特高压交直流混联电网，交直流、送受端耦合日趋紧密，故障影响全局化，直流大规模投产后直流故障引发的交流电网电压、频率、断面问题日益突出[1—5]。为应对复杂大电网出现的新特征，文献[6—7]提出了系统保护的概念，其基本思路是构建实时、紧急、闭环的安全综合防御体系，实现对电网所有重要元件的全景状态感知、各种可控资源的多维协同优化控制。系统保护通常系统化设计安全稳定控制装置，调用源、网、荷等多方面控制资源防御严重故障，确保大电网稳定运行。

目前我国各大区域电网已逐步研究并构建了系统保护，各系统保护根据区域电网特点具有不同的目标。例如，华东电网频率紧急协调控制系统(简称华东频率协控系统)采用直流调制、精准切除可中断负荷、切抽蓄机组等多项措施应对直流闭锁后的频率跌落问题[8—9]。华中电网天中直流受端协控系统(简称华中天中直流协控系统)采取直流调制、切负荷、切抽蓄机组等措施应对直流闭锁后的断面越限问题[10]。文献[11]提出适应水电汇集多直流弱送端电网的系统保护架构和功能配置方案。

由于系统保护调用资源多、涉及设备多、控制逻辑复杂、动作影响面广，系统保护动作后电网运行方式会发生巨大变化[8—12]，若调度运行过程中不对其在线监视，无法准确了解系统保护实时运行状态、实时可用资源以及故障后具体动作结果，调控人员将无法预判事故后电网运行状态，造成巨大风险。因而，亟需在实时调度运行中建立大电网系统保护在线监视功能。已有的系统保护动作策略均通过典型方式离线计算得出，一方面可能难以适应实时运行中的所有状态，另一方面离线计算均采用极端运行方式，可能未充分利用各项控制资源或措施量过多。针对上述不足，系统保护在线监视功能还需实时在线校核系统保护对实际运行方式的适应性[13—14]，若出现不适应情况还应开展辅助决策分析给出调整电网运行方式或系统保护方式的建议。

文献[15—16]提出了安控装置数据接入调控中心的方案，设计了采集、监视、告警、预警、辅助决策和控制功能于一体的软件体系，开发了安控解析服务功能。文献[17—18]提出了安控装置及控制策略在暂态计算中的建模方法，为系统保护在线监视功能的开发奠定了重要基础。然而，已有文献均未探讨如何实现源、网、荷等多方面控制资源的状态监视，且已有研究和工程应用中均未对系统保护策略开展在线安全校核及辅助决策。为此，文中提出了系统保护在线监视功能的总体框架，重点介绍了系统保护状态监视、系统保护建模、在线校核、策略优化辅助决策等关键技术，最后给出了在华东电网、华中电网的相关应用情况。

1 系统保护在线监视总体框架

如图1所示，我国特高压交直流大电网中有部分是可控的源网荷资源，其关键运行信息均上传至系统保护装置，同时系统保护装置向可控资源下发动作命令。为有效在线监控系统保护的运行，在区域电网调度控制系统中构建了系统保护在线监视功能，主要包括状态监视、仿真建模、在线校核、策略优化等环节。系统保护给出的控制策略可用于调整电网运行方式和系统保护方式。

图1 系统保护在线监视总体框架Fig.1 Framework of system protectiononline monitoring

此外，系统保护可能涉及不同层级调度，各区域调度控制系统信息交互，实现信息和资源共享。

2 系统保护在线监视功能的关键技术

2.1 系统保护状态监视

系统保护装置需将其运行状态实时上传至相应调控中心，需实时监视的内容包括装置运行状态、装置控制方式、资源调节量、动作信息等，具体状态监视内容归纳为表1。

表1 系统保护在线监视主要内容Table 1 Main contents of systemprotection online monitoring监视内容具体内容装置运行状态装置的运行状态、通道状态、量测数据,是否存在影响装置运行的异常告警控制方式安控装置方式压板、功能压板、切机切负荷压板、检修压板、试验压板等状态资源调节量可调制直流量、可切机量、可切负荷量、可切抽蓄机组量动作信息安控启动、安控出口、主站下发的命令、子站执行的命令等信息

对系统保护而言，本区域系统保护动作不仅影响本区域电网运行，也可能会影响具有电气连接关系的其他区域电网运行。例如华东频率协控系统动作后，会调制华北、华中、西南、西北等电网送华东电网的直流。因此，系统保护状态监视模块应具备信息共享功能，将监视信息共享至相关调度机构，同时当系统保护动作时向相关调度推送告警。

文章来源：《电力系统保护与控制》 网址: http://www.dlxtbhykzzz.cn/qikandaodu/2020/0804/426.html