关键词:智能电网;继电保护;现状;特点
引言
智能电网的建设是电力系统的一次重要变革,是未来电网发展方向。在智能电网环境中,新一代的继电保护装置提高了装置的性能,为信息的传输提供了便利的条件,智能电网推动了继电保护的发展,使继电保护向着网络化、信息化和通信一体化发展。继电保护的传统技术在智能电网坏境下有明显的不足,还有许多问题需要改善,但是经过专业技术人员的不断探索与创新继电保护技术将适应电网需要逐步向智能化发展,跟进电网建设步伐,为智能电网建设与发展保驾护航。
一、智能电网发展及其继电保护现状
1、智能电网发展
随着我国电力消费的快速增长,电力调配负荷也在迅速增长,传统电网的继电保护缺陷日益明显。继电保护是电力系统的重要组成部分,对于保证电力系统安全可靠运行有着重要意义。由于传统电网继电保护的电源点潮流流向是固定的,易由于不合理操作,导致继电保护相关性能不能正常发挥;同时系统传感器及智能设备不足,不能持续地对外界进行检测和观察,发生严重的外界干扰时,如自然灾害、极端天气等,不能自动预警,系统的抗干扰能力低,不利于电力系统的安全运行。智能电网主要是以集成的高速双向通信物理网络为基础,创建开放系统,组织各级电网进行协调发展,整个系统中的数据,并将先进的传感测量技术、信息技术、计算机技术以及先进的决策支持系统纳入应用范畴内,通过这种方式而使电网系统具有自动化、互动性、智能化以及高度集成等特点,有助于电网运行和管理的优化,从而实现电网的安全、可靠运行。智能电网的网络拓扑结构、通信及决策系统具有灵活发达、高度集成、实时运行的特点,智能电网还有着快速故障诊断和排除系统以及新型继电保护系统。
2、智能电网继电保护现状
就当前来看,电力系统的发展向超高压及大联网系统发展,并且在发展的过程中,继电保护的可靠性、安全性及灵敏性成为研究的重要内容。继电保护是对电力系统中的元件加以保护,避免元件发生异常及短路现象,从而实现保护的目的。电力系统运行过程中,继电保护装置具有基本特征,包括可靠性、选择性及速动性。尤其在智能电网的运行中,采用先进的科技水平可对继电保护的性能进行强化,进而确保运行的方式。加上当前电网的信息化、数字化建设,使用先进的技术可解决多个设备、变电站网络的问题,为生活、生产提供高质量的电能供应,实现继电保护的快速发展。图1为智能电网继电保护构成示意图。
二、继电保护技术的特点
1、数字化
智能电网中互感器的传输性与传统电力网络模式相比,有较大幅度的提升,对运行过程中的故障起到了良好的消除作用。基于此特性,智能电网在运行过程中对电流互感器饱和、二次回路接地和二次回路短路等故障可忽略。继电保护装置的性能会随着电气量信息传输真实性的提高而提升,且在发展过程中,数字化传感器将广泛应用于继电保护装置中,使智能电网的继电保护性能得到整体提升。
2、网络化
在智能电网信息化、自动化的同时,传统的继电保护操作人员的工作方式、信息共享、网络平台的建立将会受到智能电网的影响促使继电保护系统网络化。网络化对继电的保护主要表现在信息的获取和发送,网络化给继电保护带来了安全,使得网络是实现了共享式,这样信息的获取与发送使电网运行实现高效化,把突变站的所有设备的信息都紧密联系在一起。信息传输的网络化使得控制信号更加及时准确的传递于整个系统中。
3、自动整定
在智能电网中采用的继电保护装置通常为自适应继电保护,其特点在于可根据电力网络的实际运行方式、存在的故障对保护性能、保护定值和保护特性作出相应改变,可很好地配合与适应电力系统的变化,有利于智能电网中继电保护性能的转变。智能电网在运行中的频率会受到自适应控制系统的影响,进而产生相应的变化。应用自动整定技术后,电力系统中单相接地短路时的过渡电阻、故障发展方向的判定都将随之受到一定的良性影响,其在保护性能的提高上发挥着重要的促进作用。
三、智能电网环境下的继电保护
根据智能电网的运行环境及状态,着重分析继电保护。继电保护在智能电网中主要体现在三个方面,分析如下:
1、广域保护
继电保护中的广域保护技术在智能电网内,以电网子集为分析对象,同时作为继电保护的运行单位。继电保护根据电网系统的子集状态,选择保护信息,通过分析继电保护的信息,明确智能电网的运行状态。广域保护将电网运行范围划分成域,利用广域的范围处理智能电网的保护信息。广域保护技术的核心为控制与保护两个部分,广域保护中的控制理念,是为智能电网提供自愈的方案,方便智能电网运行中的自我保护,在最短的时间内保护智能电网,而广域保护则注重电网的状态与运行,致力于找出智能电网故障的原因,按照原因提出匹配的解决措施,由此能够解决智能电网中较为复杂的问题,体现继电保护的可靠性。广域保护技术属于继电保护中的核心,保障继电保护更加适应智能电网的运行环境,跟上智能电网的发展速度,确保智能电网的全面运行。
2、保护重构
智能电网的发展速度非常快,电力系统的智能化环境内,继电保护面临一定的压力,继电保护必须与智能电网保持同步状态,才能发挥继电保护的作用,解决智能电网中的各项安全问题。继电保护中的保护重构技术,可以根据智能电网的具体需求提供重构保护。例如:智能电网的运行方式发生变革,相对应的继电保护需通过保护重构的方式,适应智能电网的运行新方式,确保电网保护的可靠性。继电保护对系统重构的需求比较大,通过重构继电保护的功能,为智能电网提供诊断、保护的作用,及时继电保护的各项部件出现问题,也能快速、自主的寻找保护元件,协助继电保护系统恢复功能,因此,保护重构技术按照智能电网的环境要求,重新组合继电保护的功能,促使其适应智能电网的需求和发展。
3、保护设备
继电保护为适应智能电网的环境,还需采取科学智能化的设备,以此来保障继电保护的性能。电力系统内,智能电网构建的过程中,已经安装了大量的传感器,可以为继电保护提供数据信息,方便继电保护了解智能电网的运行。根据继电保护的需求,电力企业应引进先进的保护设备,如智能设备、传感装置等,完善继电保护的应用,一方面可以熟悉智能电网的具体情况,另一方面还能准确的评估传感信息,缓解继电保护信息处理的压力。目前,电力企业积极建设智能电网的同时,非常注重继电保护的应用,着重更换继电保护设备,促使其可提供精准的电网信息,强化继电保护的性能,发挥继电保护设备的性能优势。
结束语
我国现阶段的继电保护框架属于刚性框架,其网络条件、保护对象和连接方式均是预先制定的,这在一定程度上导致适应能力和转换能力具有局限性。因此,在今后智能电网继电保护运行的过程中,需不断改进和更新,从而实现智能电网中继电保护性能的进一步优化,保障智能电网的安全运行和稳定发展。
参考文献
[1]陈勇军,赵玉梅.智能电网中的继电保护技术分析[J].科技与企业,2014(23).
关键词:继电保护运行现状发展前景
1、我国电力系统
继电保护技术的发展现状继电保护技术是随着电力系统的发展而发展的,它与电力系统对运行可靠性要求的不断提高密切相关。熔断器就是最初出现的简单过电流保护,时至今日仍广泛应用于低压线路和用电设备。由于电力系统的发展,用电设备的功率、发电机的容量不断增大,发电厂、变电站和供电网的结线不断复杂化,电力系统中正常工作电流和短路电流都不断增大,熔断器已不能满足选择性和快速性的要求,于是出现了作用于专门的断流装置的过电流继电器。本世纪初随着电力系统的发展,继电器才开始广泛应用于电力系统的保护。这个时期可认为是继电保护技术发展的开端。
自本世纪初第一代机电型感应式过流继电器(1901年)在电力系统应用以来,继电保护已经经历了一个世纪的发展。在最初的二十多年里,各种新的继电保护原理相继出现,如差动保护(1908年)、电流方向保护(1910年)、距离保护(1923年)、高频保护(1927年),这些保护原理都是通过测量故障发生后的稳态工频量来检测故障的。尽管以后的研究工作不断发展和完善了电力系统的保护,但是这些保护的基本原理并没有变,至今仍然在电力系统继电保护领域中起主导作用。
继电保护装置是保证电力系统安全运行的重要设备。满足电力系统安全运行的要求是继电保护发展的基本动力。快速性、灵敏性、选择性和可靠性是对继电保护的四项基本要求。为达到这个目标,继电保护专业技术人员借助各种先进科学技术手段作出不懈的努力。经过近百年的发展,在继电保护原理完善的同时,构成继电保护装置的元件、材料等也发生了巨大的变革。继电保护装置经历了机电式、整流式、晶体管式、集成电路式、微处理机式等不同的发展阶段。
50年代,我国工程技术人员创造性地吸收、消化、掌握了国外先进的继电保护设备性能和运行技术,建成了一支具有深厚继电保护理论造诣和丰富运行经验的继电保护技术队伍,对全国继电保护技术队伍的建立和成长起了指导作用。阿城继电器厂引进消化了当时国外先进的继电器制造技术,建立了我国自己的继电器制造业。因而60年代是我国机电式继电保护繁荣的时代,为我国继电保护技术的发展奠定了坚实基础。
自50年代末,晶体管继电保护已在开始研究。60年代中到80年代中是晶体管继电保护蓬勃发展和广泛采用的时代。在此期间,从70年代中,基于集成运算放大器的集成电路保护已开始研究。到80年代末集成电路保护已形成完整系列,逐渐取代晶体管保护。到90年代初集成电路保护的研制、生产、应用仍处于主导地位,这是集成电路保护时代。
国内微机保护的研究开始于70年代末期,起步较晚,但发展很快。1984年我国第一套微机距离保护样机在试运行后通过鉴定并批量生产,以后每年都有新产品问世;1990年第二代微机线路保护装置正式投入运行。目前,高压线路、低压网络、各种主电气设备都有相应的微机保护装置在系统中运行,特别是线路保护已形成系列产品,并得到广泛应用。我国在2000年220kV及以上系统的微机保护率为43.99%,线路微机保护占86%,到2003年底,220kV以上系统的微机保护已占到70.29%,线路的微机化率达到97.6%。实际运行中,微机保护的正确动作率要明显高于其他保护,一般比平均正常动作率高0.2~0.3个百分点。国产微机保护经过多年的实际运行,依靠先进的原理和技术及良好的工艺已全面超越进口保护。从80年代220KV及以上电压等级的电力系统全部采用进口保护,到现在220KV系统继电保护基本国产化,反映了继电保护技术在我国的长足发展和国产继电保护设备的明显优势。
微机继电保护技术的成熟与发展是近三十年来继电保护领域最显着的进展。经过长期的研究和实践,现在人们已普遍认可了微机保护在电网中无可替代的优势。微机保护具有自检功能,有强大的逻辑处理能力、数值计算能力和记忆能力,并且具备很强的数字通信能力,这一切都是电磁继电器、晶体管继电器所难以匹敌的。计算机技术的进步,更高性能、更高精度的数字器件的采用,一直是微机继电保护不断发展的强大动力。
2、微机继电保护的主要特点
微机保护充分利用了计算机技术上的两个显着优势:高速的运算能力和完备的存贮记忆能力,以及采用大规模集成电路和成熟的数据采集,A/D模数变换、数字滤波和抗干扰措施等技术,使其在速动性、可靠性方面均优于以往传统的常规保护,而显示了强大生命力,与传统的继电保护相比,微机保护有许多优点,其主要特点如下:
1)改善和提高继电保护的动作特征和性能,正确动作率高。主要表现在能得到常规保护不易获得的特性;其很强的记忆力能更好地实现故障分量保护;可引进自动控制、新的数学理论和技术,如自适应、状态预测、模糊控制及人工神经网络等,其运行正确率很高,已在运行实践中得到证明。
2)可以方便地扩充其他辅助功能。如故障录波、波形分析等,可以方便地附加低频减载、自动重合闸、故障录波、故障测距等功能。
3)工艺结构条件优越。体现在硬件比较通用,制造容易统一标准;装置体积小,减少了盘位数量;功耗低。
4)可靠性容易提高。体现在数字元件的特性不易受温度变化、电源波动、使用年限的影响,不易受元件更换的影响;且自检和巡检能力强,可用软件方法检测主要元件、部件的工况以及功能软件本身。
5)使用灵活方便,人机界面越来越友好。其维护调试也更方便,从而缩短维修时间;同时依据运行经验,在现场可通过软件方法改变特性、结构。
6)可以进行远方监控。微机保护装置具有串行通信功能,与变电所微机监控系统的通信联络使微机保护具有远方监控特性。
3、未来继电保护技术的发展前景
微机保护经过近20年的应用、研究和发展,已经在电力系统中取得了巨大的成功,并积累了丰富的运行经验,产生了显着的经济效益,大大提高了电力系统运行管理水平。近年来,随着计算机技术的飞速发展以及计算机在电力系统继电保护领域中的普遍应用,新的控制原理和方法被不断应用于计算机继电保护中,以期取得更好的效果,从而使微机继电保护的研究向更高的层次发展,其未来趋势向计算机化,网络化,智能化,保护、控制、测量和数据通信一体化发展。
3.1微计算机硬件的更新和网络化发展在计算机领域,发展速度最快的当属计算机硬件,按照着名的摩尔定律,芯片上的集成度每隔18~24个月翻一番。其结果是不仅计算机硬件的性能成倍增加,价格也在迅速降低。微处理机的发展主要体现在单片化及相关功能的极大增强,片内硬件资源得到很大扩充,单片机与DSP芯片二者技术上的融合,运算能力的显着提高以及嵌入式网络通信芯片的出现及应用等方面。这些发展使硬件设计更加方便,高性价比使冗余设计成为可能,为实现灵活化、高可靠性和模块化的通用软硬件平台创造了条件。硬件技术的不断更新,使微机保护对技术升级的开放性有了迫切要求。网络特别是现场总线的发展及其在实时控制系统中的成功应用充分说明,网络是模块化分布式系统中相互联系和通信的理想方式。如基于网络技术的集中式微机保护,大量的传统导线将被光纤取代,传统的繁琐调试维护工作将转变为检查网络通信是否正常,这是继电保护发展的必然趋势。微机保护设计网络化,将为继电保护的设计和发展带来一种全新的理念和创新,它会大大简化硬件设计、增强硬件的可靠性,使装置真正具有了局部或整体升级的可能。
继电保护的作用不只限于切除故障元件和限制事故影响范围(这是首要任务),还要保证全系统的安全稳定运行。这就要求每个保护单元都能共享全系统的运行和故障信息的数据,各个保护单元与重合闸装置在分析这些信息和数据的基础上协调动作,实现微机保护装置的网络化。这样,继电保护装置能够得到的系统故障信息愈多,对故障性质、故障位置的判断和故障距离的检测愈准确,大大提高保护性能和可靠性。
3.2智能化进入20世纪90年代以来,人工智能技术如神经网络、遗传算法、进化规划、模糊逻辑等在电力系统各个领域都得到了应用,电力系统保护领域内的一些研究工作也转向人工智能的研究。专家系统、人工神经网络(ANN)和模糊控制理论逐步应用于电力系统继电保护中,为继电保护的发展注入了活力。
人工神经网络(ANN)具有分布式存储信息、并行处理、自组织、自学习等特点,其应用研究发展十分迅速,目前主要集中在人工智能、信息处理、自动控制和非线性优化等问题。近年来,电力系统继电保护领域内出现了用人工神经网络(ANN)来实现故障类型的判别、故障距离的测定、方向保护、主设备保护等。例如在输电线两侧系统电势角度摆开情况下发生经过渡电阻的短路就是一非线性问题,距离保护很难正确作出故障位置的判别,从而造成误动或拒动;如果用神经网络方法,经过大量故障样本的训练,只要样本集中充分考虑了各种情况,则在发生任何故障时都可正确判别。其它如遗传算法、进化规划等也都有其独特的求解复杂问题的能力。将这些人工智能方法适当结合可使求解速度更快。可以预见,人工智能技术在继电保护领域必会得到应用,以解决用常规方法难以解决的问题。
关键词:继电保护供配电系统可靠综合自动化系统
中图分类号:TM77文献标识码:A文章编号:1674-098X(2014)10(a)-0058-01
1供配电系统简介
现在发电厂发电机的出口电压为10kV,低压发电机出口电压为0.38/0.22kV。发电厂发出的电除8%自己消耗外,其余向外输送。10kV直接供给发电厂附近的用户,远距离的用户就要经过升压后再向外输送。输送距离与电压等级成正比,电压等级越高输送距离越远。110kV及以下为配电线路,以上为输电线路。发电机、变压器、开关设备与输电线路等与调度管理相结合称为电力系统。供配电系统由变压器、开关设备与输电线路组成。由于电能的生产、输送和使用本身所固有的特点,以及连接成电力系统后出现的新问题,决定了电力系统的运行与其它工业生产过程相比具有许多显著不同的特点。例如电能生产和使用同时完成,正常输电过程和故障过程都非常迅速,具有较强的地区性特点,与国民经济各部门关系密切。
2继电保护的作用
电是一种特殊产品,它不能大量储存。根据欧姆定律,电压保持不变,电流随着负载电阻(交流电为阻抗)变化而改变。当发生事故后,假如输电线路短路,短路点以后的负载阻抗就被短路,只剩下变压器与输电线路的阻抗,根据欧姆定律,阻抗减小电流就会增大,出现短路电流。电力系统容量越大发生短路事故后系统电压降越小,短路电流就越大,直接威胁到电网的稳定运行,继电保护必须迅速将故障点从电网中切除,保证电网继续正常运行。继电保护作用就是能保证在电力系统发生故障后,迅速、准确地将事故点从电网中切除,保证电力系统继续供电。
3继电保护的四大要素
继电保护和自动装置的设计和应用应以合理的运行方式和可能的故障类型为依据,并应满足可靠性、选择性、速动性与灵敏性四项基本要求。(1)可靠性是指保护应该动作时动作,不应该动作时不动作。另外还要求继电保护设备本身运行可靠,不发生故障,要有自诊断功能。为保证可靠性,宜选用可能的最简单的保护方式,应采用由可靠元件和尽可能简单的回路构成的性能良好的装置,并应具有必要的检测、闭锁和双重化等措施。保护装置应该便于整定、调整和运行维护。(2)选择性是指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障。当故障设备和线路本身的保护或断路器拒动时,才允许由相邻设备、线路的保护或断路器失灵保护切除故障。为保证选择性,对相邻设备和线路有配合要求的保护和同一保护内有配合要求的两元件,其灵敏系数及动作时间,在一般情况下应相互配合。(3)速动性是指保护装置应尽快的切除短路故障,其目的是提高系统稳定性,减轻故障设备和线路的损坏程度,缩小故障波及范围,提高自动重合闸和备用电源或备用设备自动投入的效果等。(4)灵敏性是指在设备或线路的被保护范围内发生金属性短路时,保护装置应具有必要的灵敏系数。灵敏系数应根据不利的正常运行方式和不利的故障类型计算,但可不考虑可能性很小的情况。
4继电保护的分类
(1)继电保护按保护对象分为:发电机保护、变压器保护、线路保护、母线分段断路器保护、高压电动机保护与高压电容器保护等。(2)继电保护按保护动作性质分为:无延时速断、带延时速断、过电流、反时限过负荷、定时限过负荷、过电压、低电压、失压、纵差动、横差动、单性接地(零序过电流、零序过电压)、负序过电流、负序过电压、低频解列、不平衡电流、不平衡电压、转子单性接地、过励磁、失励与自动重合闸等。(3)继电保护按保护作用分为:主保护、后备保护与辅助保护,后备保护又分为远后备和近后备保护。远后备是在主保护或断路器拒动时,由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护。近后备是由本电力设备或线路的另一套来实现的后备保护,如变压器差动与后备保护。辅助保护是为补充主保护与后备保护的功能,或主保护与后备保护退出运行而增设的简单保护。(4)非电量保护包括:轻瓦斯、重瓦斯、高温、超高温、高压电动机故障与现场工艺故障跳闸等。
5变配电站综合自动化系统
变配电站综合自动化系统包括变配电站综合自动化装置与计算机系统。变配电站综合自动化装置除具有继电保护功能外,还具有监控功能,所以又称为综合保护装置(简称为综保装置)。大型发电机、变压器与远距离输电线路都有专用的保护,称为微机保护装置。小型变配电站一般采用变配电站综合自动化装置与中央信号箱相配合方案。
6变配电站综合自动化装置的特点
(1)保护功能强,容易得到改善,除保护功能外,还具有监控功能。(2)可靠性高,软件分析能力提高了继电保护动作的可靠性,自诊断能力提高了装置本身的运行可靠性。(3)软件判断能力强,动作准确率高,拒动少。产品抗干扰能力提高后,误动也相对减少。(4)具有一定的附加功能,如事故与操作记录以及故障录波等。(5)使用灵活、维护与调试方便。(6)变配电站综合自动化装置本身价格不断降低,功能不断加强,工程综合造价也不断降低。(7)具有远方调度功能,便于实现计算机联网。(8)产品规格与型号种类繁杂,给设计、施工以及维护带来许多不便。
7结语
鉴于供配电系统的特点及继电保护在供配电系统中的重要作用,应该不断加强对供配电系统中继电保护的研究,并做好继电器保护与电子技术的结合,使其在保证电力系统完全稳定运行中发挥更大的作用。
参考文献
[1]GB/T50062-2008.电力装置的继电保护和自动装置设计规范[S].中国计划出版社,2009.
[2]任元会.工业与民用配电设计手册[M].北京:中国电力出版社,2005.
【关键词】变电站;继电保护;特点;运行维护管理
1变电站继电保护介绍
1.1变电站继电保护系统的组成
变电站继电保护系统主要由操作层、网络层和间隔层三部分组成(图1),这三个部分都肩负着各自不同的职能,下面将对每个部分的工作原理进行详细的介绍,对每个部分的特点进行具体的分析。
(1)操作层就是保护系统与操作人员的交互层,它可以提供对远方设备遥控、控制界面与报警、观察、故障录波等功能。
(2)网络层将通信技术和计算机网络技术综合起来形成一套完整的网络保护系统,并且中继器、网络接口、网线等组成了网络层的硬件。网络层是依靠通信软件来实现数据端对数据以及广播式的接收与发送的自动纠错和校验功能的。网络在实际运行过程中通常采用双网结构,并增加了平衡网络负载的功能,具有非常强的实时性。
(3)间隔层装置是对被控对象实行直接保护的装置,并且要依据电容器、线路、发电机、主变等一次设备的不同运行方式、电压等级来选择不同的保护装置。
间隔间设备联系,110kV线路技术方案如图2所示。每回线路配置单套完整的含主、后备保护及测控功能的线路保护测控装置,采用点对点方式通过第一套合并单元采集线路ECT电流、母线EVT电压;合并单元双套配置;智能终端单套配置,但应通过独立的网口分别与两套主变保护连接。
依照系统运行的不同情况来选用相应的保护装置是当前变电站继电保护实现的具体方式,比如应该给变电站的主变压器安装一个专门的可以提供非电量保护、后备保护、差动保护的装置,将上述功能结合在一起共同实现对电力系统的保护。
2变电站继电保护的特点分析
提高电力系统运行的可靠性和稳定性,确保电力系统的安全运行是变电站继电保护的主要任务。下面将具体分析变电站继电保护装置在应用和技术演进方面的显著的特点。
2.1变电站继电保护装置在应用方面的特点
变电站继电保护装置的作用就是在设备发生故障的时候,利用自身的继电器通过设备的自动控制系统及时地采取发信号或者跳闸的方式,保证对系统进行及时的断电,保障电力系统能够稳定的输送电流。
电站继电保护是一个综合性的自动化开环控制系统,主要包括测量、逻辑与执行三个部分,这三个部分的紧密联系共同完成故障排查、处理和解决的全部过程。在电力系统出现故障的时候,系统电路的电流与电压都会呈现出异常的状态,线路中的阻抗和相位角也会出现明显的变化,这时继电保护装置就能依照自身的选择性、灵敏性对保护元件是否处于正常的状态做出快速的判断,对故障所处的部位做出准确的判断。
依照物理参数和给定值是否保持一致来判断是否要启动保护装置是测量过程的主要任务;依照检测的逻辑顺序来逐渐判断出故障发生的类型、范围,结合判断出来的具体情况来选择跳闸或者发送指令信号的保护方式是逻辑部分的主要任务;依据发出的指令信号来执行具体操作,继电保护通过发信号或者是跳闸的方式来实现保护是执行部分的主要任务。由此可见,电力系统的继电保护装置是一种开环、在线的控制系统。
2.2电站继电保护装置在技术演进方面的特点
目前,变电站的继电保护已经朝着自动化、数字化的方向发展,随着一系列技术的更新,继电保护也变得对网络技术与计算机技术越来越依赖。良好的技术支撑是实现电力系统继电保护的重要保障,因为继电保护系统在稳定性、准确性、速度上的要求是十分严格的。
第一,数字信号处理技术和计算机技术给继电保护内部装置的更好的实现自动化操作与数字化控制提供了较好的技术保障。
第二,通信技术和网络信息技术保障了资源共享与信息传递的实现,并且这两项技术也是继电保护自动化装置可以实现自动化控制的一个特别重要的基础和前提。
第三,对于继电保护装置的通信来说,电流互感器、电压互感器和光纤通讯技术之间的光纤通讯给继电保护高效的发挥用提供了一定的便利条件。转换电路和电缆连接方式的进一步优化推动了继电保护装置运行速度的高速发展。
3变电站继电保护的措施
3.1变电站继电保护的日常维护
3.1.1要全面的了解设备初始状态
继电保护装置日后的运行稳定与否在很大程度上会受到继电保护设备的初始状态的影响,所以,设备图纸和设备的检测、收集整理技术资料、运行数据等对设备的日常检修起着非常重要的作用。同时,要想实现对整个过程的控制与管理,就必须关注继电保护设备的每个环节。
3.1.2要全面的分析继电保护设备运行过程中的数据和状态
发现设备出现问题的时候,首先必须对出现故障的原因、规律和特点等情况进行全面的了解,其次是要对继电保护装置的日常运行数据进行详细的分析,预测继电保护设备出现故障的相关点与时间点,尽量做到在发生之前就能进行及时的排除故障。所以,要加强对设备检修数据的管理,全面的结合继电保护设备的运行记录、状态监测与诊断数据等来实行变电站继电保护的日常维护。
3.1.3要充分的掌握继电保护技术的发展情况
要想充分的发挥技术对电力保护的作用,保障继电保护装置的有效性与科学性,就必须加强对新技术的应用,采用新技术对继电保护设备进行维护和检测。
3.2加强继电保护的抗干扰能力
一般来讲,变电站的干扰源有:接地故障、电感耦合故障、断路器故障和雷电干扰四种类型如图3。
阻止干扰进入弱电系统是在继电保护系统中最常用的抗干扰方法,可以从以下两个方面采取措施来阻止干扰进入弱电系统,第一是改善硬件系统,第二是屏蔽、隔离相关的干扰传播路径。
3.2.1把开关室、控制室分别接地
若是把高频同轴的电缆在一端进行接地,隔离开关就会影响到空母线,使得空母线的在另一端产生高电压。这样的后果就是某一端出现高电压,对设备的运行造成严重的影响。
3.2.2减少电力系统中各种接地设备的电阻
要尽量减少像避雷针、电压互感器、电流互感器这样的一次性接地设备的接地电阻,目的是减少高频电流在流入时引起电位差、形成低阻抗特性的接地网络、减少变电站内的电位差、减少对二次回路设备的干扰程度。
3.2.3构建继电保护装置的电位面
继电保护装置需要集中在控制室里面,将各套计算机、控制装置以及中心计算机放在同一个电位面,要确保该电位面连接至控制室的网络之中,确保地网电位差和电位面的点位处在同一种浮动状态,还要保证电位面不会受到地网电位差的侵入。
同时地网和计算机设备之间也要保持电位差来保证通信的可靠性。在连接计算机和地位面的时候,无论是内部还是外部的接地,都要保证零点位置使用专用的线连接到专属的线上,之后要使用保护盘与专门的接地线连接,形成电位面的网络,达到屏蔽各种相关干扰的目的。
4变电站继电保护具体的运行维护
变电站继电保护运行过程中的具体的维护主要有以下几点:
(1)加强对继电保护装置运行过程的异常现象的监视,并且需要及时将具体的情况报告给主管部门。
(2)在检修的过程中,为了避免出现人为因素的故障,使得检修适得其反,必须在和相关负责人协商一致之后再进行检修所必须的分合开关的操作。
(3)要对继电保护动作开关跳闸的原因及时查明,并进一步了解保护动作的情况,在故障排除之后及时地复归所有的吊牌信号,还要实施有效的记录故障发生、原因分析和具体的排除策略等所有内容。
(4)对于继电保护装置,值班人员只有转换或切换开关、断开或接通压板、装卸保险的权限,而不能做除此之外的多余的违规操作。如果发现不在操作权限内的异常情况,要把开关及时断开并及时联系相关负责人。
(5)要结合现场设备图纸与有关规定进行二次回路的所有工作以及对传统变电站的二次设备的定期检修,保证二次回路和继电保护装置界限的完好性。
(6)定值区的问题。拥有多个定值区一直是微机保护的一个很大的优点,因为电网在发生运行方式的变化时,更改定值就显得很方便了,但是若出现定值区错误,对继电保护来说就是一个非常严重的问题,所以工作人员需加强对定值区的管理,确保定值区的正确。
5提高继电保护可靠性的有效措施
5.1加强对继电保护运行的日常维护
要在日常的运行中对故障的发生多加监测和注意,加强对继电保护运行的日常维护,定期对继电保护装置和二次回路实行有效地检查,及时发现问题并进行解决,提高故障的处理水平与继电保护运行的维护水平,给电力系统运行的经济高效、安全稳定创造良好的实现条件。
5.2提高对继电保护的投入
为了提高继电保护运行的可靠性,要对继电保护装置进行合理的选用,在电力系统的运行中应用有高技术含量的新型装置,增加对继电保护的投入。
5.3加强对检修人员业务技能与素质的培训
要通过学习、宣讲等手段来强化检修人员的安全意识,提升他们的工作积极性和责任心,还要通过有效的考核方式与专业的技能培训来提升检修人员的业务技能和综合素质,使他们对检修工作的理论与实际操作都有一个整体的了解与把握,提高检修的质量,进一步来保障继电保护的高效运行。
6结语
电网对人们生活水平的提高与国家经济的发展都有着至关重要的作用,所以,加强对变电站继电保护的运行维护管理对于故障的处理具有重要的意义。为了保障电力系统的正常运转,需要对出现的各种故障采取相应的保护措施,并加强对变电站继电保护的运行维护管理。
参考文献
[1]施叶君.变电站继电保护的特点分析[J].三角洲,2014(4).
[2]张拥军.变电站继电保护的特点及应用研究[J].科技研究,2014(12).
[3]王永富.浅谈变电站继电保护装置运行维护管理[J].电子制作,2012(9).
【关键词】继电保护;微机保护;发展
0前言
继电保护的是在电力系统中电气元件发生故障时将故障元件从电力系统中切除,使故障元件免于遭受更大破坏,并保证电力系统尽快恢复正常运行。
随着科学技术的发展,电力工业突飞猛进,整个电力系统呈现出往超高电压等级,单机容量增大,大联网系统方面发展的趋势,这就对主设备保护的可靠性,灵敏性,选择性和快速性提出了更高的要求。
1继电保护的重要性
加强对电力系统的维护显得非常重要。而继电保护技术就能够起到很好的作用,所以继电保护对于企业生产而言,具有重要的意义。
继电保护能够保障电力系统安全,正常的运转,使企业生产不受到干扰。当电力系统发生故障或异常的运转,使企业生产不受到干扰,当电力系统发生故障或异常的情况时,继电保护设备可以在最短时间和最小区域内,实现自动从系统中排除故障,也可以向电力监控系统发出警报,这样继电保护不仅能有效的防止电力设备的损坏,还能降低相邻地区供电受连带故障的机率,同时还可以有效的防止因电力系统出现的各种问题,导致时间长,面积广的停电事故,造成企业生产无法正常工作。
继电保护技术的推广,在消除电力故障的同时,也就对社会生活秩序的正常化,企业经济生产的正常化做出贡献。不仅能够确保社会生活和经济的正常运转,还从一定程度上保证了社会稳定。
2微机继电保护的主要特点
1)改善和提高继电保护的动作特征和性能,正确运输和率高。主要表现在能得到常规保护不易获得的特性,其很强的记忆力能更好地实现故障分量保护。
2)可以方便地扩充其他辅助功能。如故障录波、波形分析等,可以方便地附加低频减载,自动重合闸,故障录波,故障测距等功能。
3)工艺结构条件优越。体现在硬件比较通用,制造容易统一标准,装置体积小,减少了盘位数量,功耗低。
4)可靠性容易提高。体现在数字元件的特性不易受温度变化,电源波动,使用年限的影响,不易受元件更换的影响,且自检和巡检能力强,可用软件方法检测主要元件。
5)使用灵活方便,人机界面越来越友好。其维护调试也更方便,从而缩短维修时间,同时依据运行经验,在现场可通过软件方法改变特性,结构。
6)可以进行远方监控。微机保护装置具有串行通信功能,与变电所微机监控系统的通信联络使微机保护具有远方监控特性。
3继电保护技术的作用及发展过程
1)继电保护的作用。当电力系统的被保护元件发生故障时,继电保护装置应能自动,迅速,有选择地将故障元件从电力系统中切除,以保证无故障部分迅速恢复正常运行,并使故障件免于继续遭受损害,当电力系统的被保护元件出现异常运行状态时,继电保护应能及时反应,并根据运行维护条件,而动作于发出信号,减负荷或跳闸,此时一般不要求保护迅速动作,而是根据对电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时,以免不必要的动作和由于干扰而引起的误动作。
2)继电保护的发展。电力系统继电保护先后经历了不同的发展时期,机电式继电保护,晶体管继电保护,基于集成运算放大器的集成电路保护,到了20世纪90年代,继电保护技术进入了微机保护时代,微机保护有强大的逻辑处理能力,数值计算能力和记忆能力,它不仅具有传统保护和自动装置的功能,而且还能发展到故障测距,故障录波等功能。微机保护经过20多年的发展,已经取得了巨大的成功并积累了丰富的运行经验。
随着计算机技术的飞速发展以及计算机在继电保护领域中的普遍应用,新的控制原理和方法被不断应用于计算机继电保护中,以期取得更好的效果,从而使微机继电保护的研究向更高的层次发展。
4继电保护的维护管理
4.1微机保护装置要采取电磁干扰防护措施
变电站改造中,电磁型保护更换成微机型保护时,必须采取防电磁干扰的技术措施,即严格执行微机保护装置的安装条件,安装带有屏蔽层必须接地。
4.2微机保护装置的接地要严格按规定执行
微机保护装置内部是电子电路,容易受到强电场,强磁场的干扰,外壳的接地屏蔽有利于微机保护装置的运行环境,微机保护提高可靠性应以抑制干扰源,阻塞耦合通道,提高敏感回路抗干扰能力入手,并运用自动检测技术腋窝人口负债期是设计来保证微机保护装置的可靠性,容错即容忍错误,即使出现局部错误也不会导致保护装置的误动或拒动。
4.3防护措施
微机保护的一些定值设定以及重要参数修改在硬件设计上设置操作锁,操作时必须正确输入操作员的密码和监护人的密码时,方可进行正常操作,并将操作人和监护人的姓名等信息予以记录和保存。
4.4继电保护装置的日常维护
(1)当班运行人员定时对继电保护装置进行巡视和检查,对运行情况要做好运行记录。(2)建立岗位责任制做到人人有岗,每岗有人。(3)做好继电保护装置的清扫工作。清扫工作必须由两人进行,防止误碰运行设备,注惫与带电设备保持安全距离。避免人身触电和造成二次回路短路,接地事故。(4)对微机保护的电流,电压采样值每周记录一次。
4.5每月对微机保护的打印机进行检查并打印
5继电保护故障处理特点
5.1直观法
处理一些无法用仪器逐点测试,或某一插件故障一时无备品更换,而又想将故障排除的情况。比如10KV开关柜分或柜合故障处理,在操作命令下发后,观察到合闸接触器或跳闸线圈能动作,说明电气回路正常,故障存在机构内部,到现场如直接观察到继电器内部明显发黄,或哪个元器件发出浓烈的焦味等便可快速确认故障所在,更换损坏的元件即可。
5.2掉换法
用好的或认为正常的相同元件代替怀疑的或认为有故障的元件,来判断它的好坏,可快速地缩小查找故障范围,这是处理综合自动化保护装置内部故障最常用的方法。
5.3逐项拆除法
将并联在一起的二次回路顺序脱开,然后再依次放回,一旦故障出现,就表明故障存在哪路。再在这一路内用同样方法查找更小的分支路直至找到故障点。此法主要用于查找直流接地,交流电源容丝放不上等故障。
6结束语
继电保护是电力系统安全正常运行的重要保障。目前已经得到了广泛的应用,随着科学技术的不断进步,继电保护技术日益呈现出向微机化,网络化,智能化,保护,控制,测量和数据通信一体化发展的趋势。
【参考文献】
[1]罗钰玲.电力系统微机继电保护[M].北京人民邮电出版社.2005.
[关键词]距离保护装置;发展史;构成原则;特点
1.前言
原理和装置是电力系统继电保护研究领域的两个主要方向,也是其研究过程的两大主要目标。继电器从有到无,再到质性的飞跃是不断发展和变革的继电器原理作用的的结果,而其原理的进化程度也是随着电力系统技术的不断提高而提高的。随着电网规模的日益扩充,电压等级的大幅提升是一个必然的结果和趋势,为了确保现代电网的稳定及安全性指标够满足终端用户的需求,具有高响应速率、高灵敏度、高适应性的继电保护装置呼之欲出。而由于保护装置的出现是以相关原理为基础的,因此,加强对实现继电保护的各种原理的分析和研究具有非常重要的现实意义。现阶段,继电保护原理已由最初的电流保护发展到了复杂的距离保护和高频保护,这一趋势也使得能够反映突变量原理的距离保护装置得以大范围的推广和应用。
2.我国电路距离保护装置的发展史
我国的微机保护研究起步于20世纪70年代末期、80年代初期,尽管起步晚,但是由于我国继电保护工作者的努力,进展却很快。经过10年左右的奋斗,到了80年代末,计算机继电保护,特别是输电线路微机保护已达到了大量实用的程度。我国对计算机继电保护的研究过程中,高等院校和科研院所起着先导的作用。从70年代开始,华中理工大学、东南大学、华北电力学院、西安交通大力自动化研究院都相继研制了不同原理、不同型式的微机保护装置。1984年原华北电力学院研制的输电线路微机保护装置首先通过鉴定,并在系统中获得应用,揭开了我国继电保护发展史上的新一页,为微机保护的推广开辟了道路。在主设备保护方面,东南大学和华中理工大学研制的发电机失磁保护、发电机保护和发电机一变压器组保护也相继于1989年、1994年通过鉴定,投入运行。南京电力自动化研究院研制的微机线路保护装置也于1991年通过鉴定。天津大学与南京电力自动化设备厂合作研制的微机相电压补偿式方向高频保护,西安交通大学与许昌继电器厂合作研制的正序故障分量方向高频保护也相继于1993年、1996年通过鉴定。至此,不同原理、不同机型的微机线路和主设备保护各具特色,为电力系统提供了一批新一代性能优良、功能齐全、工作可靠的继电保护装置。因此到了90年代,我国继电保护进入了微机时代。随着微机保护装置的研究,在微机保护软件、算法等方面也取得了很多理论成果,并且应用于实际之中。
3.电路距离保护装置的构成原则及性能特点分析:
目前在我国220kV以上电压电网中,使用了多种国产和国外引进的集成电路距离保护装置。虽然它们的工作原理和距离元件的动作特性不尽相同,但对一些共性的基本问题均做了考虑,并在装置中采取措施予以解决。现简要说明如下:
1)保护装置由三段式相间距离保护和三段式接地距离保护组成,大多采用三段完全独立工作,不切换定值的方式,也有少数保护采用I、II段之间利用无触点切换定值。
2)在相间距离保护中,I、II段多采用方向性圆特性或四边形特性的距离元件,III段采用偏移特性的圆特性或四边形特性继电器。在接地距离保护中,则广泛采用了以点抗型继电器为基础而构成的各种距离元件,其主要目的在于提高反应接地点过渡电阻的能力。
3)保护装置具有选相功能。在单相接地短路时由接地距离保护选相跳闸并启动重合闸,在相间短路时由相间距离保护动作跳开三相后,一般是闭锁重合闸或启动具有同步和无电压检定的三相重合闸。在保护安装处正向出口附近单相接地短路时,相间距离保护可能动作误跳三相,此时可采用增加极化量、制动量或闭锁回路等措施予以防止。
4)当被保护线路非全相运行时(特别是电压互感器接于线路侧的情况),与断开相有关的接地距离元件和相见距离元件可能误动作,此时应将他们退出工作,并保留健全相上的距离元件继续运行。简单而有效的措施是采用按相的低电流闭锁,采用这一措施后,还能有效防止保护装置在无交流电压、电流输入情况下可能出现的误动作。此外也可以采用断路器位置触电或其他非全相闭锁的回路。
5)保护装置配置有性能完善的振荡闭锁回路,保证在全相振荡和非全相振荡时可靠闭锁保护,而在振荡过程中又发生故障时能正常工作(区内故障不拒动,区外故障不误动)。
6)保护装置中距离I段的动作时间应小于30ms,暂态超越小于整定值的3%5%。为了进一步加速切除保护安装近处的故障,有的在保护中提供了快速距离段,其定值按线路阻抗的30%-50%整定,允许较大的暂态超越,动作时间小于15ms;有的则在补偿电压回路中或比相回路中采取附加措施来加快动作速度。
7)保护中具有相应的逻辑回路,能与高频通道相配合,构成闭锁式或运行式距离高频保护,以快速切除全线故障,从而构成超高压线路主保护双重化配置中的一套主保护。当不接入通道时,一般只能作后备保护使用。
8)保护装置内部均设有防止元器件损坏、电压回路断线等所引起误动作的闭锁回路,同时还采用完全独立的启动元件去闭锁出口跳闸回路,只有当起动元件与距离元件同时动作时,保护装置才能够跳闸。起动元件多是反应于负序电流、零序电流(或它们的增量)、相电流突变量或相电流差突变量等事故分量的电流而动作。