自适应继电保护原理及其应用研究

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1、自适应继电保护原理及其应用研究摘要：继电保护需要适应频繁变化的电力系统运行方式，正确切除各种故障及设备，而自适应继电保护能在参数变化时保持系统的标准特性，因此，自适应继电保护在微机线路保护中被广泛采用。本文以几种微机线路保护为例，说明运用自适应原理解决继电保护中保护判据、故障测距等问题的方法。关键词：自适应，继电保护，控制，制动特性，判据1自适应控制与自适应继电保护[1]论文随着计算机技术的飞速发展，现代自动控制理论正日渐深人应用到各个领域，形成了各种成熟的计算机控制系统。自适应控制与常规反馈控制及最优控制一样，也是一种基于数学模型

2、的控制方法，所不同的是自适应控制所依据的关于模型和扰动的经验知识比较少，需要在系统的运行过程中去不断提取有关模型的信息，使模型逐渐完善。具体地说，可以依据对象的输人输出数据，不断地辨识模型的参数，这个过程为系统的在线辨识。随着生产过程的不断进行，通过在线辨识，模型会变得越来越准确，越来越接近实际。基于这种模型综合出来的控制作用也将随着不断改进，在这个意义下，控制系统具有了一定的适应能力。自适应控制由此而得名。自适应继电保护是自适应控制技术在电力系统继电保护中的应用。自从微型计算机引人继电保护以后，各种原理的微机继电保护得到了长足的进

3、步。目前，自适应控制理论与继电保护结合而产生的自适应式微机继电保护也得到比较大的发展。常规继电保护的整定值是通过离线计算获得，而且在运行中保持不变，不能很好满足电力系统的运行方式和故障类型变化的要求，从而不同程度地降低了继电保护性能的发挥。自适应继电保护系统能根据电力系统运行方式变化信息和故障类型信息实时改变保护陛能、特性或定值，使得继电保护系统处于最佳运行状态、更充分地发挥其性能，以提高继电保护系统的选择性、速动性、可靠性和灵敏性。自适应保护是一种保护理论，根据这种理论，可允许对各种保护功能进行调节，使它们更适应实际的电力系统运行

4、情况。其关键的设想是要对保护系统作某种改变来响应因负荷变化、电网开关操作或故障等引起的电力系统变化。在某种程度上，只有使所有保护系统都适应电力系统的变化，保护作用才更完善。为了做到这一点，实际应用中常常是通过设法使保护的整定值能随着可能出现的各种电力系统的变化情况而变化的方法来实现的。有关文献给自适应继电保护下了一个定义：“自适应继电保护是一种继电保护的基本原理，这种原理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。”“除了具有常规的保护功能外，还必需具有明显的适应功能模块，只有在这种情况下。才能

5、称为自适应式保护”。自适应继电保护与系统问的逻辑关系具体可用图l表示。2自适应继电保护原理的应用由于自适应继电保护的含义是保护必须适应于正在变化的系统情况，因此微机继电保护就必须有分层配置的通信线路与电力系统中的其它设备的计算机网络进行通信以交换信息。就目前而言，光纤通信线路是应用于自适应继电保护大量信息传输和转换的最好媒介。图2配电网络自适应继电保护系统图图2是一种配电网络自适应继电保护实现的方法之一。整个系统分为3层：即中央控制层、变电站控制层和继电保护层。变电站的控制计算机将该变电站的各开关、负荷状态上传给中央计算机，中央计算

6、机根据电力系统电源及上层网络状态以及各变电站上传的状态信息进行综合分析计算，给出影响各种保护继电器的实际主要参数，从而给出具体整定值，再通过网络下传至各继电器。各继电器就能以适合当前电力系统状态的整定值(包括方向继电器的投、切)，在保证选择性的前提下获得最高的灵敏度和最快的动作速度。3自适应继电保护在微机线路保护中的应用微机保护在电力系统的广泛应用以及通讯技术的迅速发展，使得自适应继电保护技术的应用成为可能。微机保护的硬件系统具有快速计算、强大的存储能力和逻辑判断能力，微机的这些特点正好为自适应继电保护提供了硬件基础。下面以几个例子

7、来说明白适应在微机线路保护中的应用。3.1自适应制动特性[2]传统电流差动保护的制动特性曲线如图3所示，它的另一种作图方法在复平面上表示的区域如图4所示。圆内为制动区域，当电流的矢量和落于圆内时，被制动，圆的直径取决于制动电流。图3传统的制动特性图4用矢量表示传统方法的制动特性L90光纤分相差动保护使用一种新颖的自适应判别技术——在线计算测量误差来源。该自适应方法，制动区域为椭圆，其长轴、短轴及方向可变。椭圆参量随时间而变化，以充分利用当前的测量精度。传统的方法不考虑在测量电流幅值及相角的各个不定参量引起的不确定分布——椭圆形状，而

8、是假定为圆分布。为保证安全，传统方法的圆直径大小须至少为自适应椭圆的主轴一样大。这就是说，对传统的方法，如图5中，当故障电流矢量落于圆与椭圆之间的区域时，系统没有被继电器所保护。自适应的椭圆制动特性相对于传统方法有很多优越性。尽管自适