社會的進步和經濟的發展對可靠、穩定、高質量的電力供應提出了越來越高的要求，任何一次停電都可能帶來巨額的經濟損失，嚴重影響人們的日常生活。電力工業市場化的逐步推進以及大規模、遠距離輸電的增加對電力系統安全穩定運行提出了更高的要求。近年來北美以及世界范圍內的幾次大停電事故讓我們認識到：事故的發生并不是因為繼電保護和安全自動裝置誤動作，恰恰相反，他們都能正確動作，仍然不能避免大規模停電事故的發生，其原因就在于保護裝置與安全自動裝置之間缺乏相應的配合協調，基于本地量的裝置難以反映區域電力系統的運行狀況。
　　為適應電力系統發展的需要，解決現有保護、控制系統存在的問題，一種基于網絡通信、多點信息綜合比較判斷的廣域保護系統（Wide-AreaProtectionSystem,WAPS）近年來受到國內外學者的廣泛關注。
　　
　　1廣域保護的定義及與傳統繼電保護區別
　　廣域保護可定義為：依賴電力系統多點的信息，對故障進行快速、可靠、精確的切除，同時分析故障切除對系統安全穩定運行的影響，并采取相應的控制措施，可提高輸電線可用容量或系統可靠性，同時實現繼電保護和自動控制功能的系統。
　　目前提出的廣域保護系統可以分為2類：一類是利用廣域信息實現安全監視、控制、穩定邊界計算及狀態估計等功能，其側重點在廣域信息的利用和安全功能的實現；另一類則是利用廣域信息完成繼電保護功能。
　　廣域保護在電網保護控制中是基本定位于傳統保護及SCADA／EMS之間的系統保護控制手段，國際大電網會議將廣域保護的功能及控制手段等進行了定義，其動作時間范圍在100ms～100S之問，如圖1所示。
　　傳統的繼電保護主要集中于元件保護，以線路、母線、變壓器、發電機和電動機等為保護對象。傳統保護以切除被保護元件內部故障為己任，主要通過開關動作來實現故障隔離。各電力設備的主保護相互獨立，不顧及故障元件被切除后，剩余電力系統中的潮流轉移引起的后果。比如故障元件被保護裝置正確切除或正常元件被保護裝置誤切除后，由于功率的轉移引起相鄰電力元件的過載，導致過載保護動作等，這是傳統繼電保護的固有弊端。廣域保護更注重保護整個系統的安全穩定運行，可識別系統的各種運行狀態(正常狀態、警戒狀態等)，通過調節系統的P、Q和各種保護措施，同時實現繼電保護和自動控制的功能，其中可能會有本地、遠程開關的動作，以避免局部或整個系統大面積停電或崩潰等嚴重事故的發生，保證電網在故障后仍能保持所需的安全穩定工況。
　　
　　2廣域保護系統的組成結構及其功能
　　廣域保護系統由相量測量（phasormeasurementunit,PMU）、安全穩定控制裝置、廠站安全穩定監控子站、通信線路、電網安全穩定監測與控制主站、網絡服務器及資料分析站等組成（見圖2），具體功能如下：
　　
　　圖2電網廣域保護系統的基本構成
　　（1）相量測量裝置（PMU）。GPS同步采樣記錄電壓電流相量、功率和開關量動作情況，計算正序電壓電流等相量，通過安全穩定監控子站和通信線路將各種數據上送到安裝在調度的電網安全穩定監測與控制主機。
　　（2）安全穩定控制裝置。在電網故障條件下，安全穩定監控子站根據廠站運行狀態，查找預先整定的控制策略表，控制變電站安全穩定控制裝置，直接進行切機和切負荷操作；電網頻率或電壓變化后，安全穩定控制裝置自動進行無級（靈活）切機和切負荷控制；也可以由調度人員遠方操作，維護電網安全穩定運行。
　　（3）廠站安全穩定監控子站。安全穩定監控子站安裝在變電站，向上通過光纖與電網安全穩定監測與控制主機通信，向下通過以太網與相量測量裝置及安全穩定控制裝置通訊，是發電廠變電站安全穩定監測與控制系統的決策中心和通訊橋梁。可就地實現一些廣域保護算法，安全穩定監控子站之間可以相互通訊。
　　（4）電網安全穩定監測與控制主站。電網安全穩定監測與控制主機安裝在調度室內，與安全穩定監控子站通訊，獲取各種數據，進行廣域保護計算，及對多站間的實時功角及各站模擬和開關信號進行在線監測，記錄有關數據，并存入數據庫。并將實時監測到的電壓電流相量和功角傳送到EMS系統，供EMS系統進行靜態和動態安全穩定分析，并把EMS系統的安全穩定控制命令傳達到發電廠變電站的安全穩定控制裝置，進行投切機組和負荷控制。
　　（5）網絡服務器。中央監控站將各站間的電壓電流相量和功角數據存入SQLSERVER數據庫的實時表和歷史表中。WEBSERVER負責響應用戶的請求，從SQLSERVER數據庫中獲取相應數據并傳給用戶，使用戶可利用瀏覽器登錄網站，實時觀測各站間的電壓電流相量和功角。同時在數據庫中存儲動態記錄文件并生成索引表。
　　（D）資料分析站。可通過瀏覽器方便地實時監測多站間的電壓電流相量和功角，查看歷史功角曲線及記錄的動態錄波文件的一些信息；同時可利用強大而靈活的分析軟件對各種記錄的數據進行詳盡的分析研究，并打印出報表。
　　
　　3相關技術的發展
　　3.1PMU的出現
　　采用GPS精確定時的PMU的出現給電力系統監測與控制技術的發展帶來了革命性的影響。
　　首先，PMU能夠為系統中各個節點采集的電壓、電流等電氣量打上精確時標(誤差不大于1μs)，這使得對全網同一時刻的電氣量進行精確計算成為可能。其次，PMU能夠測量電流、電壓相量的角度，因此在理論上，若全網所有節點均裝上PMU，則所有的角度變量都將成為已知量。這一方面可以應用于功角不穩定分析，利用直接測量到的各發電機功角，發展快速可靠的新型功角穩定分析方法；另一方面可以大大提高現有狀態估計的精度，為動態安全分析等其它應用打下更好的基礎。
　　3.2通信系統的發展
　　在目前的電力系統中，除了傳統的電纜、微波外，Internet、Ethernet、光纖、衛星等通信方式都得到了不同程度的應用。在這些通信方式中，采用SDH／Sonet、ATM等協議的光纖通信的平均延時儀為幾十毫秒，能夠為中小規模電力系統的實時應用提供快速、可靠的信息傳輸。而對于地域非常廣闊的超大規模電力系統而言，LEOS也能夠提供近似于光纖通信的數據傳輸性能。這些新型通信方式的應用為廣域保護所必需的實時數據傳輸提供了可能，是實現廣域保護的前提。
　　
　　4 廣域保護的發展現狀
　　由于電網的發展及數次大停電的影響，各國電力工作者都在進行廣域保護系統的研究，以下介紹幾個已經運行呢或正在開發的系統，它們都是基于穩定控制方面的。
　　(1) 可編程減負荷系統(programmableloadsheddingsystem，PLSS)
　　加拿大的Hydro—Quebec電力公司白行開發的PLSS系統已運行20年，Hydro，Quebec電網是北美覆蓋面積最大、最復雜的系統之一，它的主干網由2條735kV的高壓走廊組成，分別從西北部的JamesBayHydroelectricComplex(15GW)、東北部的Churchil1．Falls(5．6GW)和Manic—OutardesComplex(8．1GW)向南方送電，線路距離超過1000km。2000年底，Hydro—Quebec電網投運了一套自稱是世界上第一個類似規模的廣域保護系統，以滿足NPCC(NortheastPowerCoordinatingCouncil)的電網需求，它包括嚴重擾動子系統(extremecontingenciesdetectionsystems，ECDS)、遠程系統減負荷子系統(remoteloadsheddingsystems，RLSS)、發電機切除子系統(generatorrejectionsystems，GRS)、PLSS系統。
　　（2）安全穩定和電壓控制系統（wide-areastabilityandvoltagecontrolsystem,WACS）
　　WACS系統是由美國BPA、CiberInc．以及華盛頓州立大學共同研制開發的，目前已經進入了離線運行
　　階段。WACS系統有Vmag與vmagQ兩套算法。其中：Vmag通過由PMU采集到的系統中7座變電
　　站中的12個電壓值經過加權平均得到電網的運行電壓，然后根據得到的值確定相應的切機、切負荷、串／并聯電容無功補償投切等控制方法來改善系統的功角穩定性及系統阻尼；VmagQ在Vmag的基礎上增加了15個發電機的無功功率值，同樣加權平均后根據得到的值確定相應的控制策略。
　　（3）DRS(Drucktasten—RelaisstellwerkSiemens)系統。
　　DRS系統在法國EDF電力公司已運行了15年，它將法國電網分成19個區域，在每個區域間聯絡線的兩端配備失步繼電器，當某2個區域間的失步繼電器檢測到區域問振蕩時即跳開聯絡線，將這2個區域解列。
　　(4)Syclopes系統。Syclopes系統是為了彌補DRS系統的不足而設計的，與DRS系統相比它有如下改進：
　　1)利用PMU檢測區域間的功角不穩定。
　　2)檢測到的數據由控制中心統一處理。
　　3)各聯絡線間的失步繼電器由控制中心統一
　　發布跳閘命令，以保證各繼電器同時跳閘。
　　4)切機、切負荷由控制中心統一管理，以保證切機、切負荷的同時性。
　　現有的廣域保護系統都是采集系統實時數據與預先計算好的方案進行對比，若兩者相符則執行某種設定好的控制，因而存在配置不靈活等缺點。未來采用的廣域保護系統應克服這種弱點，使用實時數據通過計算得到控制策略。
　　
　　5 結語
　　廣域保護能有效地遏制日益頻發的大規模電力系統連鎖故障，提高系統的穩定性，提高現有輸電網絡的利用率，是未來系統保護的發展方向。目前，各國電力工作者都在致力于這方面的研究，并取得了很多成果。但目前大多數論文進行的只是概念性的討論，對于許多具體問題如系統結構、通信網絡配置等方面并沒有進行詳細深入的分析，尚未形成完整的理論體系。
　　
　　參考文獻
　　[1] 陽世榮.基于電網廣域測量信息的廣域保護研究[D]華中科技大學,2006
　　
　　[2]游燕;張曄;隨慧斌;路金川;基于PMU的廣域保護系統山東電力技術2005年03期
　　[3]楊丹.高壓輸電線路廣域后備保護及其通信的研究[D]華中科技大學,2006.
　　[4]] 張作鵬.同步向量測量單元優化配置算法研究[D]重慶大學,2007