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隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,人們對(duì)于電量需求呈明顯上升趨勢(shì),10kV系統(tǒng)不僅關(guān)系到社會(huì)用電的安全,也關(guān)系到供電部門的經(jīng)濟(jì)效益和服務(wù)質(zhì)量。低電壓系統(tǒng)低電壓指當(dāng)系統(tǒng)電壓處于10kV以下時(shí),此時(shí)繼電保護(hù)配時(shí)限極差數(shù)值低而供電級(jí)數(shù)較多,傳統(tǒng)的繼電保護(hù)整定計(jì)算無法實(shí)現(xiàn)“四性”原則,因此必須根據(jù)低電壓的實(shí)際情況調(diào)整保護(hù)整定計(jì)算原則,從而保證低壓電網(wǎng)能夠處于穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)中。本文正是基于這點(diǎn),詳細(xì)探討10kV線路的保護(hù)整定計(jì)算方式,旨在提高低壓電網(wǎng)的供電質(zhì)量,并為今后相關(guān)工作提供參考建議。
【關(guān)鍵詞】電壓電網(wǎng) 繼電保護(hù)整定計(jì)算 10kV線路
電力產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展也帶來了一些安全隱患,尤其是10kV母線近端短路電流對(duì)變壓器等一次設(shè)備的不良影響,為了保障變壓器的運(yùn)行安全,則必須實(shí)現(xiàn)10kV母線近端短路故障的快速排除,使電網(wǎng)電壓浮動(dòng)趨于穩(wěn)定,從而使10kV系統(tǒng)供電質(zhì)量得到保障,實(shí)現(xiàn)供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此有必要將保護(hù)整電計(jì)算方式調(diào)整,使其符合低壓電網(wǎng)的電壓環(huán)境,同時(shí)兼顧“四性”以及系統(tǒng)安全穩(wěn)定。對(duì)此本文主要開展了以下探討。
1 10kV供電系統(tǒng)的概念及其重要性
發(fā)電、輸電、變電、配電、用電是電力系統(tǒng)運(yùn)作的五個(gè)環(huán)節(jié),在系統(tǒng)中不同類型的電力設(shè)備由線路連接,并且因?yàn)殡娏W(wǎng)絡(luò)的覆蓋地域廣,同時(shí)受到內(nèi)外部因素的影響,所以難免出現(xiàn)電力故障,而上一五個(gè)環(huán)節(jié)相互之間存在必然聯(lián)系,只有同時(shí)正常運(yùn)作才能保證整個(gè)電力系統(tǒng)的安全,某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)癱瘓。在整個(gè)供電系統(tǒng)中,10kV系統(tǒng)供電系統(tǒng)扮演舉足輕重的地位,其安全穩(wěn)定性直接決定用戶的用電質(zhì)量。10kV供電系統(tǒng)分為兩種系統(tǒng),即一次系統(tǒng)以及二次系統(tǒng),一次系統(tǒng)的技術(shù)難度低、操作簡(jiǎn)單,而二次系統(tǒng)的技術(shù)要求高,主要是因?yàn)槎蜗到y(tǒng)中含有繼電保護(hù)裝置、二次回路以及自動(dòng)裝置,繼電保護(hù)是指對(duì)供電系統(tǒng)運(yùn)行全過程的監(jiān)測(cè)、控制以及保護(hù),主要載體為繼電保護(hù)裝置,因此對(duì)于繼電保護(hù)裝置的設(shè)置是系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵點(diǎn)。
2 10kV供電系統(tǒng)的保護(hù)整定現(xiàn)狀
當(dāng)前10kV系統(tǒng)在高壓供電系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用,對(duì)其主要的保護(hù)措施是瞬時(shí)電流速斷保護(hù)以及定時(shí)限過電流保護(hù),另外手車式或者環(huán)網(wǎng)式的高壓開關(guān)柜保護(hù)方式近年也得到了較大發(fā)展,交流操作的反時(shí)限過電流保護(hù)裝置是繼點(diǎn)保護(hù)的主要方式。另外雙路10kV電源以及高壓母線分線難以同時(shí)具備自動(dòng)投入和聯(lián)絡(luò),因此在10kV繼電保護(hù)配置在運(yùn)行方式、故障預(yù)測(cè)等眾多方面都還存在明顯的不足,亟需得到解決。
3 10kV系統(tǒng)中的繼電保護(hù)配置
在10kV供電系統(tǒng)保護(hù)中對(duì)于單側(cè)電源線路安裝兩段過電流保護(hù),兩端的區(qū)別在于一個(gè)帶時(shí)限另一個(gè)不帶時(shí)限。而主要的接線方式為一個(gè)接線開關(guān)以及兩個(gè)變壓器開關(guān),同時(shí)將兩段或者三段式定時(shí)限電流保護(hù)、反時(shí)限電流保護(hù)設(shè)置在位于進(jìn)線、出現(xiàn)的開關(guān)處,如圖一。
依照相關(guān)法規(guī)對(duì)10kV供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求,10kV供電線路中必須配備線路的繼電保護(hù)、變壓器的繼電保護(hù)以及母線的繼電保護(hù)。第一,線路必須安裝電流保護(hù),電流保護(hù)的時(shí)限比0.5s時(shí)可以選擇性的不安裝電流速斷保護(hù),但是關(guān)鍵變配電導(dǎo)致接出的線路應(yīng)該安裝瞬時(shí)電流速斷保護(hù),而當(dāng)速斷保護(hù)難以達(dá)到選擇性動(dòng)作時(shí),需安裝帶有一定時(shí)限的電流速斷保護(hù);第二,配電變壓的繼電保護(hù)應(yīng)該依照變壓器的容量做出調(diào)整:容量低于400kVA時(shí)適宜使用高壓熔斷保護(hù),容量處于400-630kVA之間時(shí),應(yīng)在安裝電流保護(hù)在斷路器中,保護(hù)時(shí)限比0.5s高時(shí)應(yīng)該加設(shè)電流速斷保護(hù),當(dāng)容量超過800kVA時(shí),必須設(shè)置電流保護(hù),保護(hù)時(shí)限高于0.5s時(shí)與變壓器繼電保護(hù)相同,即設(shè)置電流速斷保護(hù);第三,當(dāng)分段母線處于非并列運(yùn)行狀態(tài)時(shí)應(yīng)該設(shè)置電流速斷保護(hù),注意保護(hù)動(dòng)作只在斷路器合閘的同時(shí)投入,完成合閘動(dòng)作后自動(dòng)消除,分段母線中還應(yīng)該設(shè)置電流保護(hù),除非是負(fù)荷等級(jí)較低時(shí)。
4 10kV以下系統(tǒng)保護(hù)整定計(jì)算
4.1 電網(wǎng)側(cè)出線
第一,瞬時(shí)電流速斷保護(hù)。瞬時(shí)電流速斷保護(hù)主要是立即切斷線路首段故障,從而保證關(guān)鍵用戶負(fù)荷規(guī)定的底線參與母線電壓。速斷保護(hù)是依據(jù)躲過本線路末端三相最大短路電流整定計(jì)算的,并且使出口靈敏度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。在Idzj = I.3×Idmax/nLH公式中,線路尾端短路短路電流的最大值為Idmax,電流互感器的變化數(shù)值為nLH 。當(dāng)線路尾端與開閉所、變電所等線路連接時(shí)首先應(yīng)該確保護(hù)動(dòng)作的選擇性,依照躲開開閉所或者變電所短路整定。同時(shí)檢查線路出口部位故障的敏感度。
第二,過電流保護(hù)。微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成的繼電保護(hù)分為Ⅰ 、Ⅱ、Ⅲ段,將電流保護(hù)的后兩段整定位過電流保護(hù)較為適宜,依照躲最大負(fù)荷電流整定,按照Idzj=KkKjx×KzqdIthKfnLH公式,Kk和Kf分別代表可靠系數(shù)以及返回系數(shù),可靠系數(shù)為1.2-1.3,而返回系數(shù)當(dāng)是常規(guī)保護(hù)時(shí)為0.85,而微機(jī)保護(hù)時(shí)為0.9,另外Kjx指接線系數(shù),數(shù)值為1.使用三相星形接線與不完全星形接線兩種方式設(shè)置電流互感器,當(dāng)使用三角形以及兩線電流差接線方式時(shí)Kjx為 ,另外Ith、nLH分別代表負(fù)荷自啟動(dòng)系數(shù)以及電流互感器變化,Kzqd值為1.5,代表負(fù)荷自啟動(dòng)系數(shù)。
4.2 電弧爐變壓器
首先,電弧爐變壓器的速點(diǎn)保護(hù)整定選8倍的額定電流整點(diǎn)。在Idzj=Kk×8Ie/nLH公式中除了Kk的可靠系數(shù)值變?yōu)?.2外,其他數(shù)據(jù)與以上設(shè)置保持一致,另外時(shí)限設(shè)置0s。
其次,當(dāng)變壓器的電弧燃燒后,冶煉電流會(huì)大大超出額定電流約1.5-3.5倍,并且在3s內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)變化。變壓器過流保護(hù)整定原則的電流元件,應(yīng)該按照3.5倍的過流定值或者依照敏感度選擇。
4.3 整流變壓器
整點(diǎn)變壓器的速斷保護(hù)整定原則一方面按照額定電流的8倍整定,一方面可以以低壓側(cè)短路存在1.3靈敏度整定。過流保護(hù)整定以額定電流、敏感度來選擇。
4.4 10Kv電容器
電容器的速斷保護(hù)整定原則為躲電容器充電電流整點(diǎn)以及靈敏度大于2的系數(shù)整定。Idz=(4-5)Iec的充電電流整定中Iec代表額定電流,Idz≤ID.minKIM當(dāng)中Kim代表靈敏數(shù)值,應(yīng)使其高于2,時(shí)限為0s。過流保護(hù)整定依照電容器額定電流以及靈敏系數(shù)原則,Idzj=KkKjxKbw×Iec/nLH中Kk為1.25,由于電流波形中可能存在高次諧波,所以必須使標(biāo)準(zhǔn)正弦低于實(shí)際電流值,電容量Kbw選1.25。
5 結(jié)束語
綜上所述,當(dāng)前電力系統(tǒng)的低壓電網(wǎng)中繼電保護(hù)整定計(jì)算還存在一些問題,尤其是10Kv母線近端短路短路給變壓器帶來的不良影響的問題急需解決,只有快速切斷故障部位才能保證整個(gè)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。結(jié)合以往工作經(jīng)驗(yàn),研究出一套適應(yīng)10Kv的保護(hù)整定原則,經(jīng)過實(shí)踐表明此方式安全可靠,適宜廣泛推廣使用。
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作者簡(jiǎn)介
吳治偉(1983-),男,貴州省凱里市灣水鎮(zhèn)大坪村人。大學(xué)本科學(xué)歷。中級(jí)職稱。主要研究方向:PLC控制理論和電氣設(shè)備、線路保護(hù)整流計(jì)算。
關(guān)鍵詞:繼電保護(hù);運(yùn)行;可靠性
中圖分類號(hào): F406 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào):
0 引言
電力規(guī)程規(guī)定:任何電力設(shè)備(線路、母線、變壓器等)都不允許在無繼電保護(hù)的狀態(tài)下運(yùn)行。因此,如何提高繼電保護(hù)運(yùn)行的可靠性,保證繼電保護(hù)的正確性,顯得尤為重要。
1 繼電保護(hù)裝置的定義及繼電保護(hù)的作用
1.1 繼電保護(hù)裝置的定義
繼電保護(hù)裝置是指反映電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài),動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種自動(dòng)裝置。
1.2 繼電保護(hù)的作用
1.2.1 快速切除故障
當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或被保護(hù)設(shè)備發(fā)生故障時(shí),自動(dòng)、迅速、有選擇地將故障元件(設(shè)備)從電力系統(tǒng)中切除,使非故障部分繼續(xù)正常運(yùn)行,并使故障設(shè)備不再繼續(xù)遭到損壞,以減小損失,滿足電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求。
1.2.2 對(duì)異常情況進(jìn)行告警提示
當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生異常運(yùn)行或被保護(hù)的元器件發(fā)生異常時(shí),保護(hù)能根據(jù)不正常工作情況和設(shè)備運(yùn)行維護(hù)條件的不同發(fā)出相應(yīng)的告警信號(hào),以便運(yùn)行人員進(jìn)行處理,或由裝置自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整。
1.2.3 對(duì)所保護(hù)設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控
繼電保護(hù)除了基本的保護(hù)功能外,還應(yīng)具有更高的數(shù)據(jù)處理能力,可通過裝置采樣板對(duì)運(yùn)行的電流、電壓、相角及狀態(tài)等參數(shù)進(jìn)行采樣、監(jiān)控,并可遠(yuǎn)程傳輸至后臺(tái),從而實(shí)現(xiàn)正確判斷所保護(hù)設(shè)備的運(yùn)行狀況。
1.2.4 能夠進(jìn)行裝置的工作與備用間的快速切換
繼電保護(hù)裝置在完成繼電保護(hù)功能的同時(shí),還可實(shí)現(xiàn)保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通信等方面的綜合自動(dòng)化。正常運(yùn)行中,當(dāng)工作電源突然中斷時(shí),可以通過繼電保護(hù)裝置和自動(dòng)裝置迅速將備用電源投入,以保證系統(tǒng)及設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
2 繼電保護(hù)的基本原理和基本要求
2.1 繼電保護(hù)的基本原理
電力系統(tǒng)從正常運(yùn)行到出現(xiàn)故障或異常時(shí),它的電氣量(電流、電壓的大小和它們之間的相位角等)會(huì)發(fā)生顯著變化,繼電保護(hù)就是利用電氣量的突變來鑒別系統(tǒng)有無發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài),根據(jù)電氣量的變化測(cè)量值與系統(tǒng)正常時(shí)的電氣參數(shù)的對(duì)比檢測(cè)故障類型和故障范圍,以便有選擇地切除故障。
2.2 繼電保護(hù)的基本要求
(1)繼電保護(hù)裝置應(yīng)滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動(dòng)性的基本要求。(2)在實(shí)際選用中,滿足基本要求后還必須考慮經(jīng)濟(jì)性,在能實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的前提下,盡量采用投資少、維護(hù)費(fèi)用
低的保護(hù)裝置。
3 提高繼電保護(hù)運(yùn)行的可靠性
3.1 做好繼電保護(hù)裝置的驗(yàn)收工作
3.1.1 新安裝的繼電保護(hù)裝置
對(duì)于新安裝的繼電保護(hù)裝置在安裝結(jié)束后,應(yīng)認(rèn)真檢查回路接線及絕緣測(cè)試,合格后上電進(jìn)行單體調(diào)試。調(diào)試后應(yīng)先進(jìn)行嚴(yán)格的帶回路自檢,并且專業(yè)負(fù)責(zé)人要牽頭組織整組傳動(dòng)的三級(jí)驗(yàn)收工作(三級(jí)包含檢修、運(yùn)行及安監(jiān)部門),合格并確認(rèn)后才能進(jìn)行試運(yùn)行。同時(shí),運(yùn)行后還要用一次電流及工作電壓檢驗(yàn),且要做帶負(fù)荷試驗(yàn)測(cè)量六角圖。
3.1.2 檢修后的繼電保護(hù)裝置
對(duì)于檢修后的繼電保護(hù)裝置,工作負(fù)責(zé)人應(yīng)該進(jìn)行嚴(yán)格自檢,并且專業(yè)負(fù)責(zé)人要對(duì)保護(hù)進(jìn)行整組傳動(dòng)的驗(yàn)收工作,合格并確認(rèn)后方可恢復(fù)安措。
3.1.3 保護(hù)定值或二次回路變更
(1)對(duì)于保護(hù)裝置進(jìn)行整定值變更時(shí),應(yīng)嚴(yán)格按最新定值通知單執(zhí)行,在校驗(yàn)合格且有第二人核對(duì)后,方可投入運(yùn)行。(2)對(duì)于二次回路變更時(shí),應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)備異動(dòng)申請(qǐng)報(bào)告執(zhí)行,現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)按經(jīng)審批后的圖紙進(jìn)行,應(yīng)將無用的接線隔離清除,防止誤拆或產(chǎn)生寄生回路,影響繼電保護(hù)的正確運(yùn)行.(3)變更后及時(shí)做好設(shè)備竣工報(bào)告,并在更改簿上記錄變動(dòng)的內(nèi)容、時(shí)間、更改負(fù)責(zé)人、運(yùn)行班長(zhǎng)簽名等。
3.1.4 保護(hù)的所屬主設(shè)備改造
對(duì)保護(hù)的所屬主設(shè)備改造后,要在電流互感器的根部進(jìn)行通流采樣核對(duì),尤其是差動(dòng)保護(hù)還要確定差動(dòng)方向,最后進(jìn)行試運(yùn)行或帶負(fù)荷試驗(yàn)。
3.2 做好繼電保護(hù)裝置的巡查工作
3.2.1 運(yùn)行人員的巡查
(1)在接班前應(yīng)對(duì)所屬設(shè)備進(jìn)行一次全面的檢查。(2)運(yùn)行中途每2 h 安排一次較全面的詳細(xì)檢查。(3)對(duì)繼電保護(hù)裝置巡視檢查的內(nèi)容有:保護(hù)運(yùn)行燈閃爍及信號(hào)燈顯示正常;開關(guān)、壓板位置正確;無發(fā)熱現(xiàn)象及焦臭味存在;對(duì)于微機(jī)保護(hù)有報(bào)告異常時(shí),及時(shí)通知檢修人員處理。
3.2.2 檢修人員的巡查
(1)每天必須對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行認(rèn)真全面的巡查。(2)運(yùn)行
人員除了檢查表面狀態(tài)外,必須對(duì)主設(shè)備保護(hù)裝置的采樣、歷史故障信號(hào)進(jìn)行認(rèn)真核對(duì)查看;還必須定期核查保護(hù)定值、保護(hù)裝置時(shí)間及軟件版本號(hào)等,以確保繼電保護(hù)裝置健康運(yùn)行。(3)嚴(yán)格執(zhí)行繼電保護(hù)各項(xiàng)規(guī)定及措施,防止繼電保護(hù)的“三誤”事故發(fā)生。
3.3 做好繼電保護(hù)的運(yùn)行工作
(1)新設(shè)備投運(yùn)前,運(yùn)行人員要熟悉保護(hù)原理及二次圖紙,應(yīng)該根據(jù)圖紙核對(duì)、熟悉現(xiàn)場(chǎng)二次回路端子、繼電器及壓板。(2)嚴(yán)格
按照“兩票”的執(zhí)行情況及繼電保護(hù)運(yùn)行規(guī)程操作。為保證保護(hù)投退準(zhǔn)確,在運(yùn)行規(guī)程中編入各套保護(hù)的名稱、壓板、保護(hù)所跳開關(guān)及壓板使用說明,從而避免運(yùn)行操作出差錯(cuò)。(3)發(fā)現(xiàn)繼電保護(hù)運(yùn)行中有異常或存在缺陷時(shí),除了加強(qiáng)監(jiān)視外,對(duì)能引起誤動(dòng)的保護(hù)按保護(hù)管理制度執(zhí)行(請(qǐng)示總工后將其退出出口壓板,然后聯(lián)系檢修人員處理)。
3.4 做好繼電保護(hù)的定期維護(hù)及試驗(yàn)工作
(1)平時(shí)做到認(rèn)真維護(hù),一旦發(fā)現(xiàn)缺陷要及時(shí)清除。(2)為避免
運(yùn)行人員在投退壓板上誤操作,應(yīng)將跳閘壓板和功能壓板區(qū)用彩色紙標(biāo)簽區(qū)分開。(3)嚴(yán)格按保護(hù)裝置的檢修周期進(jìn)行校驗(yàn),在校驗(yàn)保護(hù)定值時(shí)要按最新定值單執(zhí)行,并進(jìn)行帶回路及開關(guān)試驗(yàn),確保保護(hù)的正確性。(4)保護(hù)進(jìn)行傳動(dòng)試驗(yàn)時(shí),應(yīng)通知運(yùn)行人員和有關(guān)人員,并由工作負(fù)責(zé)人或由其指派專人到現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視,方可進(jìn)行。
3.5 做好保護(hù)動(dòng)作后的分析工作
(1)一旦發(fā)生保護(hù)動(dòng)作,開關(guān)跳閘后,嚴(yán)禁立即將信號(hào)復(fù)歸,而應(yīng)檢查動(dòng)作情況并判明原因,做好記錄。(2)在保護(hù)動(dòng)作后應(yīng)根據(jù)保護(hù)動(dòng)作情況結(jié)合錄波數(shù)據(jù)及當(dāng)時(shí)運(yùn)行狀況進(jìn)行全面分析,以判斷保護(hù)動(dòng)作的正確性。(3)凡屬不正確動(dòng)作的保護(hù)裝置,應(yīng)及時(shí)組織現(xiàn)場(chǎng)檢查和分析處理,找出原因,提出防范措施,避免發(fā)生重復(fù)性事故。
3.6 做好保護(hù)裝置的技術(shù)改造工作
3.6.1 加強(qiáng)直流電源的管理
(1) 要提高二次絕緣水平,防止發(fā)生絕緣降低或直流接地現(xiàn)象,造成保護(hù)的拒動(dòng)或誤動(dòng)。(2)對(duì)二次回路的直流電源進(jìn)行整改,使控制、保護(hù)回路逐步分開,并且有兩路電源,做到一用一備。這樣既便于直流接地的查找與處理,又可避免直流接地時(shí)引起的保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)。
3.6.2 加強(qiáng)二次回路的管理
(1)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)二次回路小線,保護(hù)壓板及繼電器的接線標(biāo)號(hào)、電纜標(biāo)示牌應(yīng)做到準(zhǔn)確、美觀、清楚。(2)應(yīng)定期對(duì)二次回路進(jìn)行全面
檢查,嚴(yán)防寄生二次線的存在,杜絕回路錯(cuò)誤或寄生回路引起的保
護(hù)誤動(dòng)作。(3)交直流回路都是獨(dú)立系統(tǒng),為避免相互干擾,在二次回路中交直流不能共用一根電纜。(4)二次回路圖必須符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,并應(yīng)根據(jù)異動(dòng)情況不斷的加以完善。
3.6.3 及時(shí)對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行換型
(1)對(duì)缺陷多、超期運(yùn)行且保護(hù)功能不滿足電網(wǎng)要求的保護(hù)裝置,要及時(shí)換型。(2)及時(shí)換型可以避免造成不必要的誤動(dòng)或拒動(dòng),提高繼電保護(hù)運(yùn)行的可靠性,從而達(dá)到提升系統(tǒng)穩(wěn)定性的作用。(3)換型時(shí)首先應(yīng)考慮滿足可靠性、選擇性、靈敏性及快速性要求;其次考慮運(yùn)行維護(hù)、調(diào)試方便,且便于統(tǒng)一管理。
4 結(jié)語
我們只有做好繼電保護(hù)裝置的定期維護(hù)及試驗(yàn),按時(shí)巡查其運(yùn)行狀況,發(fā)現(xiàn)缺陷及時(shí)處理,并做好繼電保護(hù)的管理工作,才能全面提高繼電保護(hù)的運(yùn)行可靠性;才能在發(fā)生故障時(shí)將故障點(diǎn)從故障系統(tǒng)中切除;才能保證無故障設(shè)備迅速恢復(fù)正常運(yùn)行;才能有效減少經(jīng)濟(jì)損失、提高經(jīng)濟(jì)效益,從根本上實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)。就以國內(nèi)外繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)為:計(jì)算機(jī)化,網(wǎng)絡(luò)化,保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通信一體化和人工智能化,這對(duì)繼電保護(hù)工作者提出了艱巨的任務(wù),也開辟了活動(dòng)的廣闊天地。
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【關(guān)鍵詞】繼電保護(hù) 配置 110KV 數(shù)字化變電站
電力系統(tǒng)的運(yùn)行良好與否直接關(guān)系著人民的人身安全和各種社會(huì)生產(chǎn)活動(dòng)。組成電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜且元件數(shù)量眾多,其運(yùn)行環(huán)境與運(yùn)行情況比較復(fù)雜。各種外界因素和設(shè)備本身都有可能產(chǎn)生故障,可能導(dǎo)致電路系統(tǒng)事故的產(chǎn)生,阻礙整個(gè)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。因此在電力系統(tǒng)運(yùn)行中,針對(duì)導(dǎo)致故障產(chǎn)生的各種因素要做好積極的應(yīng)對(duì)預(yù)防措施,來減小或消除故障發(fā)生的可能性,當(dāng)故障產(chǎn)生時(shí),能夠快速有效的切除相關(guān)的故障元件,防止故障的波及性擴(kuò)大,這個(gè)任務(wù)便是由繼電保護(hù)與安全自動(dòng)裝置來完成。
一、繼電保護(hù)的基本原理及保護(hù)裝置組成
電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行要求各個(gè)組成元件在額定的安全參數(shù)(電流、電壓、功率等)內(nèi),系統(tǒng)的故障容易造成實(shí)際運(yùn)行數(shù)值超出安全范圍,對(duì)電路運(yùn)行構(gòu)成威脅。繼電保護(hù)配置起到反事故及時(shí)應(yīng)急處理的自動(dòng)保護(hù)作用,繼續(xù)保護(hù)配置的設(shè)計(jì)要求能夠正確的區(qū)分設(shè)備和系統(tǒng)的正常與非正常的運(yùn)行狀態(tài),以實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)功能。電路故障的一個(gè)顯著特征是導(dǎo)致電流劇增或者電壓銳減,繼電保護(hù)的最初設(shè)計(jì)原理反應(yīng)的便是針對(duì)這一特征就行電力系統(tǒng)故障保護(hù),其中包括過電流保護(hù)設(shè)置,變壓器低電壓保護(hù)設(shè)置和母線保護(hù)設(shè)置等。同時(shí)能反應(yīng)這一特征的電路參數(shù)為阻抗,根據(jù)阻抗降低的數(shù)值反應(yīng)故障發(fā)生點(diǎn)距離的遠(yuǎn)近。
二、110kv數(shù)字化繼電保護(hù)配置設(shè)計(jì)研究
數(shù)字化變電站以IEC 61850通信規(guī)范,智能化一次設(shè)備和二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化結(jié)合,實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)設(shè)備之間的信息數(shù)據(jù)共享和互操作。數(shù)字化變電站對(duì)二次設(shè)備系統(tǒng)的改良影響最為深遠(yuǎn)。繼電保護(hù)配置作為二次系統(tǒng)的重要組成部分直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行環(huán)境,也一直是最受繼電保護(hù)工作人員最為關(guān)心的課題。通過數(shù)字化變電站技術(shù)的研究和技術(shù)設(shè)備的逐步完善,將提高繼電保護(hù)配置水平。
(一)與常規(guī)110KV變電站的比較。根據(jù)IEC61850標(biāo)準(zhǔn),數(shù)字化變電站通信系統(tǒng)分為變電站調(diào)控層、間隔層和過程層。其中調(diào)控層與過程層采用IEC61850-8-1定義規(guī)范,采用MMS技術(shù)規(guī)范,即通信服務(wù)映射接口制造報(bào)文技術(shù)規(guī)范。間隔層與過程層的網(wǎng)絡(luò)由IEC61850-9-1定義規(guī)范,采用單向多路點(diǎn)對(duì)點(diǎn)串行通信鏈路。數(shù)字化變電站對(duì)繼電保護(hù)的影響主要體現(xiàn)在:
1.簡(jiǎn)化二次接線設(shè)計(jì)。ETA、ETV將電子互感器的信號(hào)源采集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào),通過光線及網(wǎng)絡(luò)截圖繼電保護(hù)裝置,增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾能力,改善了傳統(tǒng)傳感器存在的二次交流回路;2.簡(jiǎn)化變電站繼電保護(hù)配置。面向變電站事件的通用對(duì)象即GOOE通信技術(shù)的應(yīng)用,可以實(shí)現(xiàn)同一標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)上的實(shí)時(shí)信息數(shù)據(jù)共享,從而簡(jiǎn)化了繼電保護(hù)配置。
(二)配置方法。與傳統(tǒng)的繼電保護(hù)配置相比,數(shù)字化變電站的繼電保護(hù)配置采用光纖接口插件,GOOE光纖通信接口代替I/O接口插件。CPU插件的模擬量處理更換為通信接口處理。變壓器配置上每臺(tái)采用一個(gè)MU合并單元,負(fù)責(zé)采集母線電壓以及主變壓器各側(cè)電流,主變壓器差動(dòng)保護(hù)、錄波裝置、高低側(cè)電能表由MU合并單元直接提供數(shù)字接口。每條10KV出線、電容器才有采用獨(dú)立的合并單元。
三、加強(qiáng)繼電保護(hù)的應(yīng)對(duì)策略
為了保護(hù)繼電保護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行,需要對(duì)繼電保護(hù)故障有合理的處理策略,以減少故障產(chǎn)生帶來的損害。具體措施從以下幾點(diǎn)著手:
(一)持續(xù)完善繼電保護(hù)設(shè)備的合理配置方案。我國110KV的繼電保護(hù)配置方案限于技術(shù)和經(jīng)濟(jì)投入上的制約,在雙重保護(hù)配合和智能化配置上仍顯不足,更完備的繼電保護(hù)配置方案得不到后備資金的支持而無法具體實(shí)施。相關(guān)部分應(yīng)該意識(shí)到繼電保護(hù)的重要性,提高繼電保護(hù)重要性意識(shí),加大對(duì)其資金上的投入,變電設(shè)備應(yīng)該符合110KV的繼電保護(hù)配置要求,后期故障處理方案和維護(hù)方案的制定必不可少。我國近幾年來電力系統(tǒng)中比較常見的問題是變壓器不同程度的損毀,其主要原因就是對(duì)變壓器缺少足夠的持續(xù)性保護(hù)措施,繼電保護(hù)設(shè)備在配置上過于簡(jiǎn)單,為了節(jié)省預(yù)算在繼電保護(hù)人員配置和方案制定上從簡(jiǎn)處理,此類短期電路保障方案的實(shí)施可能造成日后維護(hù)工作上的困難度加大,變相的加大了維修和保護(hù)成本。所以在繼電保護(hù)上應(yīng)該加大合理的資金投入,采取多種保護(hù)措施,完善繼電保護(hù)設(shè)備的配置。
(二)調(diào)度人員對(duì)繼電保護(hù)按照獨(dú)立裝置類型進(jìn)行檢查和統(tǒng)計(jì)。對(duì)目前系統(tǒng)運(yùn)行的各種保護(hù)裝置常出現(xiàn)的故障進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),并建立數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。獨(dú)立裝置包括線路保護(hù)裝置、變壓器保護(hù)裝置、母線保護(hù)裝置、重合閘保護(hù)裝置、開關(guān)操作箱以及其他安全自動(dòng)裝置等。對(duì)其常見故障進(jìn)行分類檢查和統(tǒng)計(jì),在出現(xiàn)問題時(shí)可以快速、正確的針對(duì)性處理,系統(tǒng)故障的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和研究對(duì)繼電保護(hù)方案的優(yōu)化和升級(jí)提供了寶貴的參考資料。
(三)了解繼電保護(hù)存在的缺陷,提前預(yù)防。工作人員要透徹的了解繼電保護(hù)裝置存在的客觀缺陷,掌握設(shè)備的運(yùn)行規(guī)律,對(duì)系統(tǒng)可能產(chǎn)生的故障點(diǎn)有深入的了解,能夠通過缺陷管理尋找設(shè)備運(yùn)行的常發(fā)性和非常發(fā)性故障。針對(duì)繼電保護(hù)的故障點(diǎn)進(jìn)行提前預(yù)防,掌握故障數(shù)據(jù),了解其性質(zhì),在事故未發(fā)生之前,就及時(shí)的分析和制定針對(duì)各種問題的相應(yīng)解決對(duì)策,以便在故障產(chǎn)生時(shí)能有序、快速的對(duì)故障進(jìn)行消除。
【關(guān)鍵詞】智能電網(wǎng) 繼電保護(hù)系統(tǒng)
智能電網(wǎng)實(shí)際上就是電網(wǎng)的智能化,它通過先進(jìn)的傳感、測(cè)量、控制等技術(shù)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、安全、高效以及環(huán)境友好等目標(biāo)。由于智能電網(wǎng)體現(xiàn)出電力流、信息流、和業(yè)務(wù)流高度融合的顯著特點(diǎn),智能電網(wǎng)是現(xiàn)階段電網(wǎng)發(fā)展主流,所謂的繼電保護(hù)系統(tǒng)是智能電網(wǎng)的第一道屏障。本文通過簡(jiǎn)述面向智能電網(wǎng)的繼電保護(hù)系統(tǒng),探討現(xiàn)階段智能電網(wǎng)的繼電保護(hù)系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向。
1 智能電網(wǎng)及繼電保護(hù)系統(tǒng)的定義
智能電網(wǎng)是將電網(wǎng)智能化運(yùn)行,它是建立在集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)階段的電網(wǎng)相比,智能電網(wǎng)體現(xiàn)出電力流、信息流和業(yè)務(wù)流高度融合的特點(diǎn),具有傳統(tǒng)電網(wǎng)所不具有的優(yōu)勢(shì)。而繼電保護(hù)系統(tǒng)是指當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或者異常工況時(shí)候,在最短的時(shí)間最小的區(qū)域內(nèi),自動(dòng)排出故障或者告知工作人員,以減小或避免設(shè)備的損壞和對(duì)相鄰地區(qū)供電的影響。智能電網(wǎng)和繼電保護(hù)系統(tǒng)就像一對(duì)孿生兄弟一樣,相互依存,沒有繼電保護(hù)系統(tǒng),智能電網(wǎng)的運(yùn)行隨時(shí)可能癱瘓,而繼電保護(hù)系統(tǒng)就如同管家一樣,存在于智能電網(wǎng)系統(tǒng)之內(nèi)。
2 繼電保護(hù)系統(tǒng)的重要性
我們知道,繼電保護(hù)系統(tǒng)是保障大電網(wǎng)安全的第一道防線。如果繼電保護(hù)系統(tǒng)在第一時(shí)間內(nèi)做出準(zhǔn)確、可靠的指令,必然會(huì)阻止問題的擴(kuò)大和運(yùn)輸電設(shè)備的損壞。反之,則可能擴(kuò)大事故影響,甚至是大面積停電,這會(huì)給民眾的生活帶來極大的不便利。所以說,繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置是電力系統(tǒng)的重要組成部分,不可或缺。因此,我們對(duì)于繼電保護(hù)系統(tǒng)的研究直接關(guān)系到智能電網(wǎng)高效穩(wěn)定的運(yùn)行,具有重要意義。
3 面向智能電網(wǎng)的繼電保護(hù)系統(tǒng)的現(xiàn)狀
繼電保護(hù)是實(shí)現(xiàn)電力網(wǎng)絡(luò)及其相關(guān)設(shè)備檢測(cè)保護(hù)的重要技術(shù)。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示,截止2012年止,全國222kV以上的繼電保護(hù)裝置微機(jī)化率已達(dá)99.8%。繼電保護(hù)裝置的微機(jī)化趨勢(shì)運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)保護(hù)電網(wǎng),通過對(duì)數(shù)字化技術(shù)的引入,加大了繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性,但不容忽略的是,現(xiàn)階段,仍然有各種各種的問題,影響著繼電保護(hù)系統(tǒng)。筆者從以下幾個(gè)方面談及繼電保護(hù)系統(tǒng)的現(xiàn)狀。
3.1 繼電保護(hù)系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀
近年來,隨著通信以及信息技術(shù)的高速發(fā)展,使得繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性不斷提升、當(dāng)前所運(yùn)行的繼電保護(hù)系統(tǒng)是剛性結(jié)構(gòu)域,無論是連接方式、網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)條件,還是保護(hù)的對(duì)象,這都是我們事先所設(shè)定的,總的來說,現(xiàn)階段的繼電保護(hù)系統(tǒng)的自適能力較差。
如圖1所示,繼電保護(hù)系統(tǒng)如果遇到自然災(zāi)害時(shí),會(huì)導(dǎo)致T1通道失效,又由于其自適能力較弱,又不能自發(fā)的尋找新的信息通道進(jìn)行線路恢復(fù),因此,會(huì)給我們的智能電網(wǎng)造成極大的危害。
3.2 繼電保護(hù)人員工作現(xiàn)狀
現(xiàn)階段的繼電保護(hù)人員主要從事巡查任務(wù),以及對(duì)新建供輸電設(shè)備的檢修,他們的主要工作是輔助管轄區(qū)域內(nèi)220kV以下繼電保護(hù)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。具體的工作要求有:(1)新投入變電站和線路保護(hù)相關(guān)設(shè)備的調(diào)試驗(yàn)收工作(2)變電站及線路運(yùn)行方式改變時(shí),繼保相關(guān)設(shè)備的調(diào)整及測(cè)試(3)繼電設(shè)備發(fā)生故障時(shí),完成設(shè)備搶修工作。工作示意圖如圖2所示。
3.3 繼電保護(hù)系統(tǒng)硬件現(xiàn)狀
要保證電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行,單單強(qiáng)調(diào)繼電保護(hù)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。電網(wǎng)整體的可靠性才是保障電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的第一要素。然而目前我國的整體性智能電網(wǎng)還未建成,硬件系統(tǒng)不具備。加之現(xiàn)在的設(shè)備更新速度快,不少供電站跟不上節(jié)奏,這也給電網(wǎng)保障帶來了一定的隱患。
4 面向智能電網(wǎng)的繼電保護(hù)系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)
繼電保護(hù)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電力網(wǎng)絡(luò)及其相關(guān)設(shè)備監(jiān)測(cè)保護(hù)的重要設(shè)備,它的發(fā)展趨勢(shì)是向網(wǎng)絡(luò)化、智能化以及數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展。由于智能電網(wǎng)將極大地改變傳統(tǒng)電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu),所以與之對(duì)應(yīng)的繼電保護(hù)系統(tǒng)就需要隨著時(shí)代的發(fā)展而變化。
4.1 繼電保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)升級(jí)
智能電網(wǎng)的分布式發(fā)電和交互式發(fā)電對(duì)于現(xiàn)階段的繼電保護(hù)系統(tǒng)提出了更加高的要求。隨著通信、信息技術(shù)的長(zhǎng)足發(fā)展,對(duì)于智能電網(wǎng)中的傳感要求就會(huì)越來越高。完整的繼電保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)利用傳感器對(duì)發(fā)電、輸電、配電、供電等關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行情況隨時(shí)進(jìn)行監(jiān)控,并通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分析綜合。利用所采集的信息對(duì)運(yùn)行狀況進(jìn)行全方位的檢測(cè),事先實(shí)時(shí)保護(hù)功能和遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)保護(hù)。因此,該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)升級(jí)有助于提升繼電保護(hù)的功能,這是繼電保護(hù)應(yīng)當(dāng)關(guān)注的重點(diǎn)。
4.2 繼電保護(hù)技術(shù)的升級(jí)
智能電網(wǎng)的出現(xiàn)和發(fā)展改變了原有輸電網(wǎng)絡(luò)的一些格局和方式,信息化、數(shù)字化成為智能電網(wǎng)的主要特征,因此,與之配套的繼電保護(hù)技術(shù)就需要在技術(shù)上作出一定的突破。運(yùn)用各種高新技術(shù),升級(jí)現(xiàn)階段的繼電保護(hù)技術(shù),這樣有助于改善繼電保護(hù)系統(tǒng)的完善,對(duì)于落后的繼電保護(hù)技術(shù)應(yīng)當(dāng)予以淘汰。
4.3 繼電保護(hù)系統(tǒng)數(shù)字化
繼電保護(hù)系統(tǒng)數(shù)字化是繼電保護(hù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。它是指利用互感器的高傳輸性能以及互感器性能的提升,使得繼電保護(hù)不需要再考慮電流互感器出現(xiàn)的互感飽和以及二次回路等故障,電氣量信息的真實(shí)性也得到了提升,有助與提升繼電保護(hù)系統(tǒng)的安全性。
4.4 繼電保護(hù)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化
現(xiàn)階段,網(wǎng)絡(luò)具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì),尤其是在信息數(shù)據(jù)交流方面,那么對(duì)于繼電保護(hù)系統(tǒng)而言,網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展也是其中一個(gè)發(fā)展方向。升級(jí)繼電保護(hù)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化就是指利用網(wǎng)絡(luò)共享的其它電氣元件信息來提升繼電保護(hù)系統(tǒng)信息的準(zhǔn)確性。新一代的繼電保護(hù)系統(tǒng)是智能電網(wǎng)中繼電保護(hù)研究的前沿性問題,也是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行高度智能化的關(guān)鍵。
4.5 員工檢修技術(shù)的提升
電力系統(tǒng)的保護(hù)僅僅依靠提升繼電保護(hù)系統(tǒng)的性能等方面是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,值得注意的是,供電企業(yè)的檢修技術(shù)人員也需要發(fā)揮作用。對(duì)供電企業(yè)來說,培養(yǎng)和提升企業(yè)在職員工的檢修技術(shù)很有必要,它是一項(xiàng)長(zhǎng)期性的工作,也是維護(hù)繼電保護(hù)系統(tǒng)正常運(yùn)行的一個(gè)重要一環(huán),不容忽視。我們需要提升業(yè)務(wù)人員的專業(yè)水平,廣泛開展技能競(jìng)賽,充分調(diào)動(dòng)員工的積極性。
5 結(jié)束語
綜上所述,筆者在本文中對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)的定義、重要性、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)做了簡(jiǎn)要的探討,由于智能電網(wǎng)的升級(jí)發(fā)展需要繼電保護(hù)系統(tǒng)具有更大的靈活性和可靠性,因此,我們需要配合智能電網(wǎng)的發(fā)展研究繼電保護(hù)系統(tǒng)。在未來的智能電網(wǎng)中,我們的研究要使繼電保護(hù)具有可重構(gòu)、可再生的功能特點(diǎn),而且需要與網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字化接軌,做到全方位的智能運(yùn)行,這是今后我們智能電網(wǎng)以及繼電保護(hù)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì),也是我們每一個(gè)智能電網(wǎng)研究者所要奮力追求的目標(biāo)。
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作者簡(jiǎn)介
楊明(1982 -)男,工程師,現(xiàn)在主要從電二次設(shè)備檢修工作。
【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng);繼電保護(hù);新技術(shù);優(yōu)點(diǎn);趨勢(shì)
Research of relay protection of power system new technology
Chen Le
【Abstract】This article from the current relay protection technology about the status quo, discusses the relay protection technology development process, an overview of the various technologies such as information technology, adaptive control technique, the integrated substation automation technology in relay protection application, and puts forward the application of new technique, finally gives the prospect of relay protection technology development trend.
【Keywords】Power system; relay protection; new technology; advantages; trend
中圖分類號(hào):TM77文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào):
1、繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步與電力系統(tǒng)的快速發(fā)展對(duì)繼電保護(hù)技術(shù)的要求不斷提高,加之計(jì)算機(jī)技術(shù)及各種微電子技術(shù)的飛速發(fā)展為繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ),繼電保護(hù)技術(shù)在逐步走向完善和成熟。未來繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)將面向微機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化,保護(hù)、控制、測(cè)量、計(jì)量、數(shù)據(jù)通訊一體和人機(jī)智能化方向發(fā)展。從九十年代開始我國繼電保護(hù)技術(shù)進(jìn)入了微機(jī)保護(hù)時(shí)代,不同的技術(shù)原理、不同微機(jī)機(jī)型的微機(jī)線路和主設(shè)備保護(hù)各具特色,為電力系統(tǒng)提供了一大批新一代性能優(yōu)良、功能齊全并且工作可靠的繼電保護(hù)裝置。隨著微機(jī)保護(hù)裝置的研究,在微機(jī)保護(hù)軟件、算法、技術(shù)等方面取得了很多理論成果。微機(jī)保護(hù)經(jīng)過20多年的發(fā)展,已經(jīng)取得巨大的成功并積累了豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展以及計(jì)算機(jī)在繼電保護(hù)領(lǐng)域中的普遍應(yīng)用,新的控制原理和方法被不斷應(yīng)用于計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)中,以期取得更好的效果,從而使微機(jī)繼電保護(hù)的研究向更高的層次發(fā)展。
2、繼電保護(hù)新技術(shù)
許多新技術(shù)都不斷應(yīng)用到繼電保護(hù)的領(lǐng)域,例如IT技術(shù)的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通信一體化;應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),可以解決復(fù)雜的非線性化問題;應(yīng)用光電互感器解決電流互感器的飽和問題;應(yīng)用可編程控制器(PLC)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械觸點(diǎn)繼電器等等。
2.1信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在繼電保護(hù)中的應(yīng)用
當(dāng)代繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展,正在從傳統(tǒng)的模擬式、數(shù)字式探索著進(jìn)入信息技術(shù)領(lǐng)域。在變電站綜合自動(dòng)化方面,保護(hù)的配置比較靈活。如果變電站綜合自動(dòng)化采用傳統(tǒng)模式,也就是遠(yuǎn)方終端裝置(RTU)加上當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng),保護(hù)裝置的信息可以通過遙信輸入回路進(jìn)入RTU,也可以通過串行口與RTU按照約定的通信規(guī)約進(jìn)行信息傳遞。如果變電站綜合自動(dòng)化采用全分散式,也就是按一次主設(shè)備為安裝單位,將保護(hù)、控制等單元分散,就地安裝在主設(shè)備旁。具體實(shí)施又分為兩種模式:保護(hù)相對(duì)獨(dú)立,控制和測(cè)量合一,如SIEMENS的LSA678系統(tǒng);保護(hù)、控制和測(cè)量合一,如CSC-2000。
2.2可編程控制器在繼電保護(hù)中的應(yīng)用
可編程控制器(PLC)可以視為具有特殊體系結(jié)構(gòu)的工業(yè)計(jì)算機(jī),更適應(yīng)于控制要求的編程語言。在由繼電器組成的控制系統(tǒng)里,要把各個(gè)分立元件用導(dǎo)線連接起來,這對(duì)于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯關(guān)系以及需要定期改變操作任務(wù)來說顯然是不適宜的。而使用PLC就可以解決上述問題,通過軟件編程的方式來代替實(shí)際的各個(gè)分立元件之間的接線。為了減少占地面積,還可以用PLC內(nèi)部已定義的各種輔助繼電器來取代傳統(tǒng)的機(jī)械觸點(diǎn)繼電器。
2.3智能化
進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來,人工智能技術(shù)如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、進(jìn)化規(guī)劃、模糊邏輯等在電力系統(tǒng)各個(gè)領(lǐng)域都得到了應(yīng)用,電力系統(tǒng)保護(hù)領(lǐng)域內(nèi)的一些研究工作也轉(zhuǎn)向人工智能的研究。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)具有分布式存儲(chǔ)信息、并行處理、自組織、自學(xué)習(xí)等特點(diǎn),其應(yīng)用研究發(fā)展十分迅速,目前主要集中在人工智能、信息處理、自動(dòng)控制和非線性優(yōu)化等問題。近年來,電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域內(nèi)出現(xiàn)了用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)來實(shí)現(xiàn)故障類型的判別、故障距離的測(cè)定、方向保護(hù)、主設(shè)備保護(hù)等。
2.4自適應(yīng)控制技術(shù)在繼電保護(hù)中的應(yīng)用
自適應(yīng)繼電保護(hù)的概念可定義為能根據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)行方式和故障狀態(tài)的變化而實(shí)時(shí)改變保護(hù)性能、特性或定值的新型繼電保護(hù)。自適應(yīng)繼電保護(hù)的基本思想是使保護(hù)能盡可能地適應(yīng)電力系統(tǒng)的各種變化,進(jìn)一步改善保護(hù)的性能。自適應(yīng)繼電保護(hù)具有改善系統(tǒng)的響應(yīng)、增強(qiáng)可靠性和提高經(jīng)濟(jì)效益等優(yōu)點(diǎn),在輸電線路的距離保護(hù)、變壓器保護(hù)、發(fā)電機(jī)保護(hù)、自動(dòng)重合閘等領(lǐng)域內(nèi)有著廣泛的應(yīng)用前景。
2.5變電所綜合自動(dòng)化技術(shù)
綜合自動(dòng)化系統(tǒng)打破了傳統(tǒng)二次系統(tǒng)各專業(yè)界限和設(shè)備劃分原則,改變了常規(guī)保護(hù)裝置不能與調(diào)度(控制)中心通信的缺陷,給變電所自動(dòng)化賦予了更新的含義和內(nèi)容,代表了變電所自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的一種潮流。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,功能更全、智能化水平更高、系統(tǒng)更完善的超高壓變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng),必將在中國電網(wǎng)建設(shè)中不斷涌現(xiàn),把電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提高到一個(gè)新的水平。
2.6廣域保護(hù)
廣域保護(hù)為何在全國聯(lián)網(wǎng)的趨勢(shì)下配置合理的保護(hù)防線提供了解決方案。廣域保護(hù)可定義為:依賴電力系統(tǒng)多點(diǎn)的信息,對(duì)故障進(jìn)行快速、可靠、精準(zhǔn)的切除,同時(shí)分析故障切除對(duì)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的影響,并采取相應(yīng)的控制措施,這種同時(shí)實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)和自動(dòng)控制功能的系統(tǒng)稱為廣域保護(hù)系統(tǒng)。目前廣域保護(hù)系統(tǒng)可以分為兩類:一類是利用廣域信息,主要完成安全監(jiān)視、控制、穩(wěn)定邊界計(jì)算、狀態(tài)估計(jì)等功能,其側(cè)重點(diǎn)在廣域信息的利用和安全功能的實(shí)現(xiàn):另一類則是利用廣域信息完成繼電保護(hù)功能。
2.7新型互感器的應(yīng)用
引起繼電保護(hù)應(yīng)用的里一個(gè)根本性的革命可能是光電流互感器(OTA)、光電壓互感器(OTV)以及基于該種互感器的保護(hù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。國外已制造出OTA,OTV,并在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行。與其傳統(tǒng)的TA,TV相比有其明顯的優(yōu)點(diǎn):實(shí)現(xiàn)了高壓和弱電的完全絕緣隔離,用光纖傳遞測(cè)量無電磁干擾影響,無CT飽和問題,頻率響應(yīng)寬。這些特點(diǎn)將使各種保護(hù)的技術(shù)性能得以改善并徹底改變保護(hù)的應(yīng)用條件和應(yīng)用方式。
2.8微機(jī)保護(hù)設(shè)計(jì)新思想
微機(jī)保護(hù)新算法是微機(jī)保護(hù)不斷發(fā)展的重要原因,模糊控制原理、自適應(yīng)原理、綜合優(yōu)化原理已在微機(jī)保護(hù)中獲得了良好的應(yīng)用效果。華北電力大學(xué)四方研究所提出了網(wǎng)路化通用硬件平臺(tái)和層次結(jié)構(gòu)軟件平臺(tái)的設(shè)計(jì)思想,并對(duì)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的關(guān)鍵問題進(jìn)行了深入研究和大量試驗(yàn),證實(shí)了網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的高可靠性,還對(duì)變電站自動(dòng)化中微機(jī)保護(hù)網(wǎng)絡(luò)通信功能、智能化狀態(tài)檢測(cè)新特點(diǎn)以及全自動(dòng)化測(cè)試提出了新想法和實(shí)現(xiàn)方式。
3.總結(jié)
現(xiàn)代電力系統(tǒng)是一個(gè)由電能產(chǎn)生、輸送、分配和用電環(huán)節(jié)組成的大系統(tǒng)。電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展對(duì)電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)不斷提出新的要求,在電力系統(tǒng)中的任何一處發(fā)生事故,都有可能對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生重大影響,因此繼電保護(hù)技術(shù)需要大力發(fā)展。電力系統(tǒng)伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展,繼電保護(hù)技術(shù)面臨著進(jìn)一步發(fā)展的趨勢(shì)。國內(nèi)外繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)為計(jì)算機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化、保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通信一體化和人工智能化,為電力工業(yè)的快速發(fā)展提供了更可靠、穩(wěn)定、完善的保護(hù)。繼電保護(hù)必將隨著各種技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展呈現(xiàn)更新的特征,也將獲得更廣泛的應(yīng)用。
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