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在超高壓/高壓系統(tǒng)中，由于保護(hù)的動(dòng)作后果牽一發(fā)而動(dòng)全身，其線路保護(hù)一般按雙重化配置，具有較高的可靠性。但是，在35kV及以下的低壓配電系統(tǒng)中，考慮經(jīng)濟(jì)成本及占地等問(wèn)題，線路保護(hù)一般按單套配置，在保護(hù)裝置因故障或檢修而退出運(yùn)行后，線路將面臨無(wú)主保護(hù)及近后備保護(hù)的風(fēng)險(xiǎn)。此時(shí)，線路上發(fā)生的故障只能依靠遠(yuǎn)后備保護(hù)動(dòng)作切除，然而，遠(yuǎn)后備保護(hù)不僅動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)，還存在選擇性差、動(dòng)作易失配的問(wèn)題。

另外，在配網(wǎng)中還存在大量的環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，加上可能有大量分布式電源（Distributed Generator, DG）饋入，其遠(yuǎn)后備保護(hù)的速動(dòng)性以及選擇性更加無(wú)法得到保障，必將擴(kuò)大故障影響范圍。此外，線路保護(hù)的任一采樣環(huán)節(jié)出現(xiàn)異常，如電流互感器（TA）飽和、干擾、斷線以及合并單元異常等均直接導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)，保護(hù)可靠性較低。

為解決上述問(wèn)題，繼電保護(hù)工作者已經(jīng)做了較多的研究工作。在應(yīng)對(duì)保護(hù)單套配置可靠性低方面，提出充分利用廣域冗余信息實(shí)現(xiàn)高可靠的廣域保護(hù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)保護(hù)的間接“雙重化”。有學(xué)者提出一種廣域差動(dòng)保護(hù)實(shí)現(xiàn)方法。有學(xué)者提出基于信息冗余的變電站集中式廣域后備保護(hù)系統(tǒng)。有學(xué)者從信息融合的角度出發(fā)，提出一種基于信息融合技術(shù)的高容錯(cuò)廣域繼電保護(hù)工作模式。

事實(shí)上，廣域可以作為準(zhǔn)主保護(hù)（如果通信延時(shí)足夠短），但廣域多個(gè)附帶環(huán)節(jié)使其保護(hù)可靠性較低，例如，在就地存在的TA飽和、干擾和斷線等采樣數(shù)據(jù)異常問(wèn)題，在廣域保護(hù)中同樣存在，并且在數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳送過(guò)程中，由于網(wǎng)絡(luò)擁塞、通信丟包等情況，數(shù)據(jù)異常的風(fēng)險(xiǎn)將進(jìn)一步增大。另外，廣域保護(hù)還面臨遭受蓄意網(wǎng)絡(luò)攻擊等風(fēng)險(xiǎn)，且其與就地保護(hù)的配合問(wèn)題并未得到較好的解決。因此，目前所研究的廣域保護(hù)一般僅作為后備保護(hù)。

在應(yīng)對(duì)采樣環(huán)節(jié)異常導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)方面，針對(duì)數(shù)據(jù)干擾導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)問(wèn)題上，傳統(tǒng)辨識(shí)方法往往只能識(shí)別部分干擾數(shù)據(jù)點(diǎn)，并且會(huì)導(dǎo)致保護(hù)動(dòng)作速度變慢；在應(yīng)對(duì)TA飽和問(wèn)題上，現(xiàn)有辨識(shí)方法在TA深度快速飽和的情況下將喪失選擇性，并且采用識(shí)別TA飽和后閉鎖保護(hù)、經(jīng)一定時(shí)延后再開(kāi)放保護(hù)的方案，無(wú)法應(yīng)對(duì)保護(hù)閉鎖時(shí)延內(nèi)再發(fā)生的區(qū)內(nèi)故障；TA斷線將直接導(dǎo)致對(duì)應(yīng)的差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)，在應(yīng)對(duì)TA斷線問(wèn)題上，主要采用有電流/無(wú)電流檢測(cè)方案，然而由于檢測(cè)門(mén)檻值較難設(shè)定，該方案存在識(shí)別不準(zhǔn)確、易受潮流影響等問(wèn)題。

綜上分析可知，若能有效地解決采樣及通信環(huán)節(jié)異常對(duì)廣域保護(hù)帶來(lái)的影響，并實(shí)現(xiàn)廣域保護(hù)與就地保護(hù)的最優(yōu)配合，則能極大地提高配電網(wǎng)保護(hù)可靠性。

廣域保護(hù)一般涉及到對(duì)多個(gè)變電站（一般大于等于3）信息的采集，信息彼此等待與互鎖將延長(zhǎng)保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間。事實(shí)上，對(duì)于任意一回站間線路的保護(hù)，僅需線路首尾兩端所連變電站的信息，即可構(gòu)造出高性能的線路保護(hù)新原理。

強(qiáng)電磁工程與新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（華中科技大學(xué)）、國(guó)網(wǎng)鄂州供電公司、國(guó)網(wǎng)山東電力科學(xué)研究院的研究人員，基于SDH通信環(huán)網(wǎng)，充分利用采集到的本站與對(duì)側(cè)變電站的母線背側(cè)所有進(jìn)出線電流，提出了一種高可靠遠(yuǎn)方保護(hù)冗余跳閘邏輯。另外，充分考慮通信延時(shí)以及端子誤碰或網(wǎng)絡(luò)攻擊帶來(lái)的影響，提出了基于智能斷路器的保護(hù)跳閘邏輯，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了就地保護(hù)與遠(yuǎn)方保護(hù)最優(yōu)配合方案。

為與常規(guī)的廣域保護(hù)相區(qū)分，研究者將基于線路兩端變電站信息的保護(hù)命名為遠(yuǎn)方保護(hù)。目前，利用SDH光纖自愈通信環(huán)網(wǎng)傳輸繼電保護(hù)信號(hào)以及實(shí)施縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)已有較多相關(guān)研究和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。為此，研究者基于SDH光纖自愈通信環(huán)網(wǎng)，獲取線路所連接的母線背側(cè)各進(jìn)出線電流信息，構(gòu)造“虛擬”TA采樣信息，結(jié)合線路上原有物理TA形成雙重化冗余電流信息。

圖2 單套遠(yuǎn)方保護(hù)情況下的跳閘邏輯配合

圖3 兩套遠(yuǎn)方保護(hù)情況下的跳閘配合邏輯

在此基礎(chǔ)上，構(gòu)造“四重化”遠(yuǎn)方保護(hù)判據(jù)，并提出了具備抗采樣異常能力的高可靠遠(yuǎn)方保護(hù)冗余跳閘邏輯，其中，遠(yuǎn)方保護(hù)采用超快速縱聯(lián)波形比較保護(hù)算法以縮短保護(hù)判據(jù)動(dòng)作時(shí)間，為信息上傳、下達(dá)及處理環(huán)節(jié)留有足夠的時(shí)間裕度，實(shí)現(xiàn)就地保護(hù)與遠(yuǎn)方保護(hù)的有效配合。另外，充分考慮通信延時(shí)以及端子誤碰或網(wǎng)絡(luò)攻擊帶來(lái)的影響，提出了基于智能斷路器的保護(hù)跳閘邏輯，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了遠(yuǎn)方保護(hù)與就地保護(hù)最優(yōu)配合方案。

理論分析和仿真結(jié)果表明，與傳統(tǒng)單套保護(hù)相比，研究者所提的就地-遠(yuǎn)方保護(hù)冗余跳閘邏輯能顯著地降低保護(hù)的誤動(dòng)率及拒動(dòng)率，同時(shí)對(duì)單個(gè)互感器出現(xiàn)干擾、飽和、斷線等采樣環(huán)節(jié)異常以及網(wǎng)絡(luò)攻擊的極端場(chǎng)景具有較強(qiáng)的免疫能力。

研究者得出基本結(jié)論如下：

• 1）理論分析證明了相比于單套保護(hù)，遠(yuǎn)方保護(hù)“4取3”冗余跳閘邏輯較大程度降低了誤動(dòng)和拒動(dòng)概率。與就地保護(hù)配合后，無(wú)論采用何種配合方案，都能一定程度提升保護(hù)安全性與可信賴性。
• 2）在遠(yuǎn)方通過(guò)引入超高速保護(hù)判據(jù)，提高遠(yuǎn)方保護(hù)動(dòng)作速度，進(jìn)而為就地-遠(yuǎn)方通信預(yù)留足夠的時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方保護(hù)與就地保護(hù)的配合。
• 3）該策略天然具備優(yōu)異的抗TA異常能力，能夠在單個(gè)TA發(fā)生異常的情況下，保證保護(hù)的正確動(dòng)作。

相關(guān)研究成果已發(fā)表在2019年第24期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》上，論文標(biāo)題為“提升配電網(wǎng)線路保護(hù)可靠性的遠(yuǎn)方保護(hù)及其與就地保護(hù)優(yōu)化配合方案研究”，作者為金能、梁宇、邢家維、戎子睿、林湘寧。