实现远方保护与就地保护有效配合的新方案，可提升配网保护可靠性
武汉加油
风雨同行 共克时艰
在配电网中，线路保护一般仅采用单套配置的电流三段式保护，因此存在可靠性低、易受采样环节影响等问题。另外，大量分布式电源的接入，使得其中的瞬时速动过电流Ⅰ段保护范围显著缩小。为解决以上问题，强电磁工程与新技术国家重点实验室（华中科技大学）、国网鄂州供电公司、国网山东电力科学研究院的研究人员金能、梁宇、邢家维、戎子睿、林湘宁，在2019年第24期《电工技术学报》上撰文，提出了具备抗采样异常能力的高可靠远方保护冗余跳闸逻辑，并设计了远方保护与就地保护最优配合方案。
在超高压/高压系统中，由于保护的动作后果牵一发而动全身，其线路保护一般按双重化配置，具有较高的可靠性。但是，在35kV及以下的低压配电系统中，考虑经济成本及占地等问题，线路保护一般按单套配置，在保护装置因故障或检修而退出运行后，线路将面临无主保护及近后备保护的风险。此时，线路上发生的故障只能依靠远后备保护动作切除，然而，远后备保护不仅动作时间长，还存在选择性差、动作易失配的问题。
另外，在配网中还存在大量的环网结构，加上可能有大量分布式电源（Distributed Generator, DG）馈入，其远后备保护的速动性以及选择性更加无法得到保障，必将扩大故障影响范围。此外，线路保护的任一采样环节出现异常，如电流互感器（TA）饱和、干扰、断线以及合并单元异常等均直接导致保护误动或拒动，保护可靠性较低。
为解决上述问题，继电保护工作者已经做了较多的研究工作。在应对保护单套配置可靠性低方面，提出充分利用广域冗余信息实现高可靠的广域保护，进而实现保护的间接“双重化”。有学者提出一种广域差动保护实现方法。有学者提出基于信息冗余的变电站集中式广域后备保护系统。有学者从信息融合的角度出发，提出一种基于信息融合技术的高容错广域继电保护工作模式。
事实上，广域可以作为准主保护（如果通信延时足够短），但广域多个附带环节使其保护可靠性较低，例如，在就地存在的TA饱和、干扰和断线等采样数据异常问题，在广域保护中同样存在，并且在数据远程传送过程中，由于网络拥塞、通信丢包等情况，数据异常的风险将进一步增大。另外，广域保护还面临遭受蓄意网络攻击等风险，且其与就地保护的配合问题并未得到较好的解决。因此，目前所研究的广域保护一般仅作为后备保护。
在应对采样环节异常导致保护误动方面，针对数据干扰导致保护误动问题上，传统辨识方法往往只能识别部分干扰数据点，并且会导致保护动作速度变慢；在应对TA饱和问题上，现有辨识方法在TA深度快速饱和的情况下将丧失选择性，并且采用识别TA饱和后闭锁保护、经一定时延后再开放保护的方案，无法应对保护闭锁时延内再发生的区内故障；TA断线将直接导致对应的差动保护误动，在应对TA断线问题上，主要采用有电流/无电流检测方案，然而由于检测门槛值较难设定，该方案存在识别不准确、易受潮流影响等问题。
综上分析可知，若能有效地解决采样及通信环节异常对广域保护带来的影响，并实现广域保护与就地保护的最优配合，则能极大地提高配电网保护可靠性。
广域保护一般涉及到对多个变电站（一般大于等于3）信息的采集，信息彼此等待与互锁将延长保护的动作时间。事实上，对于任意一回站间线路的保护，仅需线路首尾两端所连变电站的信息，即可构造出高性能的线路保护新原理。
强电磁工程与新技术国家重点实验室（华中科技大学）、国网鄂州供电公司、国网山东电力科学研究院的研究人员，基于SDH通信环网，充分利用采集到的本站与对侧变电站的母线背侧所有进出线电流，提出了一种高可靠远方保护冗余跳闸逻辑。另外，充分考虑通信延时以及端子误碰或网络攻击带来的影响，提出了基于智能断路器的保护跳闸逻辑，并在此基础上设计了就地保护与远方保护最优配合方案。
为与常规的广域保护相区分，研究者将基于线路两端变电站信息的保护命名为远方保护。目前，利用SDH光纤自愈通信环网传输继电保护信号以及实施纵联差动保护已有较多相关研究和现场应用。为此，研究者基于SDH光纤自愈通信环网，获取线路所连接的母线背侧各进出线电流信息，构造“虚拟”TA采样信息，结合线路上原有物理TA形成双重化冗余电流信息。
图2 单套远方保护情况下的跳闸逻辑配合
图3 两套远方保护情况下的跳闸配合逻辑
在此基础上，构造“四重化”远方保护判据，并提出了具备抗采样异常能力的高可靠远方保护冗余跳闸逻辑，其中，远方保护采用超快速纵联波形比较保护算法以缩短保护判据动作时间，为信息上传、下达及处理环节留有足够的时间裕度，实现就地保护与远方保护的有效配合。另外，充分考虑通信延时以及端子误碰或网络攻击带来的影响，提出了基于智能断路器的保护跳闸逻辑，并在此基础上设计了远方保护与就地保护最优配合方案。
理论分析和仿真结果表明，与传统单套保护相比，研究者所提的就地-远方保护冗余跳闸逻辑能显著地降低保护的误动率及拒动率，同时对单个互感器出现干扰、饱和、断线等采样环节异常以及网络攻击的极端场景具有较强的免疫能力。
研究者得出基本结论如下：
1）理论分析证明了相比于单套保护，远方保护“4取3”冗余跳闸逻辑较大程度降低了误动和拒动概率。与就地保护配合后，无论采用何种配合方案，都能一定程度提升保护安全性与可信赖性。
2）在远方通过引入超高速保护判据，提高远方保护动作速度，进而为就地-远方通信预留足够的时间来实现远方保护与就地保护的配合。
3）该策略天然具备优异的抗TA异常能力，能够在单个TA发生异常的情况下，保证保护的正确动作。