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1.智能变电站继电保护技术规范
《智能变电站继电保护技术规范》颁布于2010年4月,重点规范了继电保护配置原则、技术要求、信息交互原则以及电子式互感器、合并单元等相关设备配置原则及技术要求,适用于110(66)kV及以上电压等级的新建、改(扩)建智能变电站。除了强调常规变电站中继电保护的“四性”要求、220KV及以上电压等级继电保护系统的双重化配置要求等常规功能外,该规范指出110KV及以上电压等级的过程层SV网、GOOSE网、站控层MMS网络应完全独立;继保装置接入不同网络时,应采用相互独立的数据接口控制器;保护应直接采样,对于单间隔的保护应直接跳闸,涉及多间隔的保护(母线保护)宜直接跳闸;继电保护设备与本间隔智能终端应通过GOOSE点对点通信。
该规范还对不同电压等级的线路保护、变压器保护、母线保护、高压并列电抗器保护,断路器及短引线保护,母联(分段)保护、故障录波及网络报文记录分析装置、安全自动装置、过程层网络、智能终端、电子式互感器及相关设备的配置原则与设备技术要求进行了说明;界定了继电保护设备信息交互的要求、交互信息的内容,以及继电保护装置就地化的实施原则。
规范的附录部分分别对3/2接线型式、220kV及以上变电站双母线接线形式、110KV变电站接线形式中的继电保护实施方案进行了详细图例说明,增强了现场变电站智能化建设和改造中继电保护环节的可操作性。
2.110KV大侣数字化变电站保护配置情况
110KV大侣变为内桥接线,站内主开关选用常规开关。目前,站内虽然配置了电子式互感器(110KV线路和内桥间隔配置罗氏电子式电流互感器,主变110KV侧套管配置全光纤式电子式电流互感器,10kV间隔配置模拟小信号互感器),没有配置一体化平台和智能变电站的高级应用功能,所以从严格意义上讲,该站目前还只能算数字化变电站, 但在站内自动化系统结构、保护装置及合并单元的配置、网络方式可为智能化变电站的建设提供参考。
大侣变自动化系统采用三层侧设备两级网络的结构,与智能变电站的要求一致。站内过程层采用SV网络和GOOSE网络合并组网方案,站内保护配置有线路纵差保护、母差保护、故障录波器等,110KV母差、主变及110KV智能终端,合并单元按双重化配置。110KV及主变10kV侧相关间隔的过程层GOOSE命令、SV数据和IEEE1588V2对时报文均通过网络传送。
双重化配置的第一套智能电子设备(IED)及单套配置的110KV线路保护、母联保护等保护装置接入过程层A网,双重化配置的第二套IED接入过程层B网,110KV单套配置的智能终端同时接入过程层A网、B网。
作为数字化变电站的试点,大侣变在过程层网络组网和继电保护跳闸信号传输等方面与智能变电站存在一定差异:1)智能变电站相关规程要求过程层GOOSE网和SV网独立,而该变电站采用的是合并组网方式;2)规程要求过程层保护采取“直采直跳”的原则,而该变电站采取的是网络跳闸的方式,虽然网络跳闸方式接线简单,易于第三方监视,但会导致保护性能对网络可靠性的依赖,且网络延时的不确定性也会对保护性能产生影响。对于数字化变电站的智能化改造,可参照国家电网公司相关指导性技术文件执行。
3.站内各设备的保护配置
3.1线路保护
对于110KV智能变电站,站内保护、测控功能宜一体化,按间隔单套配置。线路保护直接采样、直接跳断路器;经GOOSE网络启动断路器失灵、重合闸等功能。
3.2变压器保护
按照规程要求,110KV变压器电量保护宜按双套进行配置,且应采用主、后备保护一体化配置。若主、后备保护分开配置,后备保护宜与测控装置一体化。
当保护采用双套配置时,各侧合并单元(MU)、各侧智能终端均宜采用双套配置;中性点电流、间隙电流并入相应侧MU。
3.3母联(分段)保护
分段保护的实施方案与图1所示的线路保护类似,而且结构更为简单。分段保护装置直接与合并单元和智能终端连接,分别实现不通过网络数据交换的直接采样和直接跳闸功能;同时,保护装置、合并单元和智能终端等设备,均通过相互独立的GOOSE网络和SV网络,实现信号的跨间隔传输。按照规程要求,110KV分段保护按单套配置,宜实现保护、测控的一体化。110KV分段保护跳闸采用点对点直跳,其他保护(主变保护)跳分段采用GOOSE网络方式;母联(分段)保护启动母线失灵可采样GOOSE网络传输。
4.站内继电保护的测试检验
继电保护是电网安全稳定运行的第一道防线,必须遵循可靠性、选择性、速动性、灵敏性的原则。随着电网规模的不断扩大和电压等级的不断提高,对继电保护“四性”的要求不仅没有降低,反而提出了更高的要求。智能变电站应在保证继电保护功能不变的基础上,改进继电保护信息共享、互操作的方式,即设备间交换信息的方式。
由于智能变电站中,电磁式互感器被电子式互感器代替,变压器、断路器等一次设备也加装了智能单元,使得原来保护装置与外界的连接介质全由光纤取代,信息全由网络化的设备传递。针对这样的变化必须提出智能变电站保护设备的测试方案。由于保护装置没有发生变化,变化的只是信息的传递方式,因此保护的逻辑功能检验和原来一致,可以沿用原来成熟的检验标准。针对变化的部分提出新的测试方法,主要有如下几点。
(1)原来输入保护装置的电压、电流模拟量由来自合并器的光数字信号代替。传统的保护测试仪只能输出模拟量,而目前已有光数字保护测试仪,可以用光数字保护测试仪直接从保护装置的光纤以太网口输入测试。这样的数字信号是没有误差的,以前的零漂、采样精度检验步骤可以省略。但必须考虑有跨间隔数据要求的保护装置(如变压器差动保护、母线保护)在不同间隔间传输数据时,到达时间的同步性,如不确定或差距校大,将很难满足保护装置的要求。
(2)在相同的一二次设备条件下,与传统保护接点直接跳闸方式相比,智能变电站继电保护采用GOOSE报文发信经通信网络给智能终端发跳闸命令(如果有了智能开关则没有这个环节)。采用GOOSE网络,继电保护通过网络传输跳闸和相互之间的启动闭锁信号,与传统回路方式相比,其可靠性主要体现在网络的可靠性和运行检修扩建的安全性上。
(3)原来保护装置输出的各种信号由基于GOOSE协议的网络传输实现。传统的开入、开出量不再是24V或者220V的直流电信号,代之以优先级别有差异的GOOSE报文。可通过整组传动试验来验证保护装置输入、输出信号的正确性与实时性。■
【关键词】 智能变电站 继电保护 问题分析
1 智能变电站继电保护技术规范
《智能变电站继电保护技术规范》规范了继电保护技术要求、配置原则、信息交互原则以及合并单元、电子式互感器等相关设备配置原则及技术要求,用于110kV以上电压等级的新建。规范明确指出110kV及以上电压等级的过程层GOOSE网、SV网、站控层MMS网络应完全独立;继保装置应采用相互独立的数据接口控制器,继电保护设备与智能终端通过GOOSE点对点通信,规范还对不同电压等级的母线保护、变压器保护、线路保护、断路器及短引线保护,母联(分段)保护、过程层网络、安全自动装置、智能终端、电子式互感器及相关设备的配置原则与设备技术要求进行了说明。规范界定了继电保护设备信息交互的内容和要求以及继电保护装置的实施原则。规范对3/2接线型式、220kV及及以双母线接线形式、110kV变电站接线形式中的继电保护方案做了详细说明,增强了变电站智能化建设。
2 110kV数字化变电站保护配置情况
目前,变电站虽然配置了110kV电子式互感器,但是一体化平台和智能变电站的高级应用功能没有配置,目前还只能算数字化变电站,站内保护装置及合并单元的配置、自动化系统结构、网络方式可为智能化变电站的建设提供参考。自动化系统采用三层侧设备两级网络的结构,采用GOOSE网络和SV网络合并组网方案,保护配置有故障录波器、线路母差保护、纵差保护等。110kV及主变10kV侧相关间隔的过程层GOOSE命令、SV数据和IEEE1588V2对时报文均通过网络传送。双重化配置的智能电子设备及单套配置的110kV线路保护、母联保护等保护装置接入过程层A网,双重化配置的第二套IED接入过程层B网,110kV单套配置的智能终端同时接入过程层A网、B网。作为数字化变电站的试点,在过程层网络组网和继电保护跳闸信号传输等方面与智能变电站存在一定差异。对于数字化变电站的智能化改造,可参照国家电网公司相关指导性技术文件执行。
3 站内各设备的保护配置
3.1 线路保护
对于110kV智能变电站,站内保护、测控功能宜一体化,按间隔单套配置。线路保护直接采样、直接跳断路器;经GOOSE网络启动断路器失灵、重合闸等功能。保护实施方案:线路间隔内保护测控装置除了与GOOSE网交换信息外,均采用点对点连接和传输方式直接与合并单元、智能终端相连;保护测控装置与合并单元的连接和数据传输,实现直接采样功能,与智能终端的连接实现直接跳闸功能,均不通过GOOSE网络实现;安装在线路和母线上的电子式互感器获得电流电压信号后,先接入合并单元,数据打包后再经过光纤送至SV网络和保护测控装置;跨间隔信息接入保护测控装置时,采用GOOSE网络传输方式。
3.2 变压器保护
按照规程要求,110kV变压器电量保护宜按双套进行配置,且应采用主、后备保护一体化配置。若主、后备保护分开配置,后备保护宜与测控装置一体化。当保护采用双套配置时,各侧合并单元(MU)、各侧智能终端均宜采用双套配置;中性点电流、间隙电流并入相应侧MU。变压器保护直接采样,直接跳各侧断路器;变压器保护跳母联、分段断路器及闭锁备自投、启动失灵等可采用GOOSE网络传输。变压器保护可通过GOOSE网络接受失灵保护跳闸命令,并实现失灵跳变压器各侧断路器。如图2所示,与前述线路保护类似,变压器高、中、低压侧合并单元得到的电流电压信号直接送至SV网络和变压器保护装置,变压器保护装置不从SV网络取数据,进而实现了信号的直接采样功能;主变高中低压侧智能终端宜冗余配置,主变本体智能终端宜单套配置;主变本体智能终端宜具有主变本体/有载开关非电量保护、上传本体各种非电量信号等功能。
3.3 母联(分段)保护
分段保护的实施方案与线路保护类似,而且结构更为简单。分段保护装置直接与合并单元和智能终端连接,分别实现不通过网络数据交换的直接采样和直接跳闸功能;同时,保护装置、合并单元和智能终端等设备,均通过相互独立的GOOSE网络和SV网络,实现信号的跨间隔传输。按照规程要求,110kV分段保护按单套配置,宜实现保护、测控的一体化。110kV分段保护跳闸采用点对点直跳,其他保护(主变保护)跳分段采用GOOSE网络方式;母联(分段)保护启动母线失灵可采样GOOSE网络传输。
4 站内继电保护的测试检验
原来输入保护装置的电压、电流模拟量由来自合并器的光数字信号代替.传统的保护测试仪只能输出模拟量,而目前已有光数字保护测试仪,可以用光数字保护测试仪直接从保护装置的光纤以太网口输入测试。这样的数字信号是没有误差的,以前的零漂、采样精度检验步骤可以省略。
在相同的一二次设备条件下,与传统保护接点直接跳闸方式相比,智能变电站继电保护采用GOOSE报文发信经通信网络给智能终端发跳闸命令。采用GOOSE网络,继电保护通过网络传输跳闸和相互之间的启动闭锁信号,与传统回路方式相比,其可靠性主要体现在网络的可靠性和运行检修扩建的安全性上。
保护装置与外界联系的光纤以太网性能的测试。这一部分的测试项目能开展的是光纤以太网通道的误码率测试和光收发器件的功率测试,以验证光纤以太网的物理连接的正确性和可靠性。
参考文献:
[1]杨超.110KV智能变电站的继电保护分析[J].数字技术与应用,2012(8):56-57.
[2]夏勇军,陈宏,陶骞,胡刚.110kV智能变电站的继电保护配置[J].湖北电力,2010(12):78-79.
[3]徐晓菊.数字化继电保护在110kV智能变电站中的应用研究[J].数字技术与应用,2011(10):157-158.
关键词:35 kV变电站;继电保护;自动化系统;配置方案;策略分析
中图分类号:TM772 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2016)17-0109-02
随着自动化技术的不断推广与应用,自动化技术已在电力行业得到了广泛应用,尤其是变电站。在自动化系统应用于变电站过程中,自动化继电保护成为了电力企业关注的焦点。继电保护是变电站的重要组成部分,直接影响着变电站的可靠性与安全性,以自动化系统为核心,展开继电保护配置与改进,有助于变电站的安全运行,能够推动电力行业的发展。
1 继电保护的内涵及配置方案
1.1 继电保护的内涵
继电保护是一种自动装置,当变电站电力系统运行异常或发生事故时,可确保变电站与电气设备安全运行[1]。继电保护能够有效保证供电系统的稳定性以及电气设备的安全性,是非常重要的保护手段。与此同时,继电保护还是一种应对措施,能够对电力系统进行检测,并且发出报警信号,直接将故障自动排除;继电保护还是一种设备,能够对电力系统的运行状况进行管理与监测,若发现事故,则自动将电气设备元件断开,对电路及电气设备进行保护。继电保护的主要作用就是反映变电站电气设备运行异常状态进行监测,然后有选择、自动迅速断开特定的断路器。继电保护的的基础构造是电气设备物理量的变化,基本要求为可靠性、灵敏性、选择性以及速动性。
1.2 配置方案
继电保护的配置方案主要有两种,即常规保护配置方案和集中式保护配置方案。
常规保护配置方案是根据对象进行配置的,其中常规保护包括变压器保护、馈线保护、母线保护、电容器保护以及其他的保护测控设备[2]。
常规保护配置对原来保护装置的交流量输入插件、CPU插件的模拟量处理以及I/O接口插件进行更换,分别改为数据采集光纤通信接口、通信接口处理以及GOOSE光纤通信接口,该方案使变电站继电保护实现了向数字化的过渡。常规保护配置方案的结构图,如图1所示。
集中式保护配置方案是一种新型保护概念,以光纤以外网为基础,基于IEC61850规约等一系列现代数字通信研发的。集中式保护配置方案是保护控制一体化装置,将变电站的所有信息集于一个计算机系统中,具有灵活性、可靠性以及互补性,不仅可以同时保护变电站中的多个独立设备,而且还具有控制作用[3]。具体的结构图,如图2所示。
2 35 kV变电站自动化继电保护配置分析
35 kV变电站自动化继电保护配置进行优化与改进时,其中关键环节是设备选型,设备选型的质量对整个自动化继电保护配置的可靠性有着极其重要的影响。继电保护配置在进行选型时应遵循的原则为:基于保护、监控与测控等多个方面,对系统内的冗余设备进行合理控制,保证功能能够合理分布[4]。具体包括以下内容。
2.1 采用先进主变压器保护装置
继电保护配置选型时,应对主保护与后保护被控装置进行综合考虑,所选设备应该具备遥控、遥信以及遥测主变压器两侧位置断路器的功能,并在变电站自动化运行时,能够发生一系列保护动作,如差动速断、重瓦斯与过流等。
2.2 选用保护进线开关与联络开关的线路保护装置
继电保护装置不仅要具有一般性的遥信、遥控与遥测功能,而且还要具备接地保护、限过流保护以及过负载功能。
2.3 采用保护电容器的保护装置
电容器保护是保护重点,测控装置应以其为主,采用集中补偿的方式,而且还应过电压保护以及馈线保护着手,确保电容器能够可靠、安全运行。
3 35 kV变电站的自动化继电保护策略
3.1 以质量为主,对设备质量进行严格控制,使装置的使 用性得到有效提高
在设计装置时,应该对各种外在环境的变化进行充分考虑,确保装置即使处于严寒、潮湿或高温环境下,也能保持正常工作。一方面,确定装置安全系数,即适应湿度、温度、超负荷运行结果预测以及振动系统等,且必须保证其准确性;另一方面,在进行设计时,使设备趋向标准化与简单化,即在确保可靠性的基础上,零部件越少,产品构造越简单,系统出现故障的概率就越小。
3.2 对于冗余技术,应该科学、合理运用,使安全性与可 靠性不断提升
冗余技术,又被称之为储备技术,是一种提高系统可靠性的有效手段,主要通过利用系统的并联模型来发挥作用[5]。在继电保护装置中,应该对软件、硬件、信息以及时间的冗余资源加以充分利用,使双系统保障技术得以实现,尤其针对电力系统的关键环节以及薄弱环节,必须科学、合理运用冗余技术。对于软件系统,可以正确采用信息保护技术、系统容错技术以及防火墙技术等冗余技术,从而使相关设备装置的可靠性得到保障;在设计硬件时,需要对组建级冗余结构加以正确应用;信息冗余即有效利用复杂的编码和检错与增加信息位数,从而采用奇偶检验、多重模块以及阶段表决等方式对错误进行自动纠正;时间冗余主要对装置的预测性加以有效利用,对于出现的故障,可提前发现,进行检测,使故障的恢复率得以提升。只有软件冗余、硬件冗余、信息冗余以及时间冗余相互协调、共同发展时,装置的可靠性才可得到有效保障。
3.3 对于软件给予足够的重视,不断提升软件设计的水 平,确保软件能够正常运行
软件产品在特定的时间内以及特定的条件下完成特定功能的能力,被称之为软件可靠性。在设计继电保护系统软件时,需对用户个性化需求进行综合考虑,以满足用户个性化需求为核心,设计时应遵循的原则主要包括两点,一方面应该简单,容易操作;另一方面能够有效提高运行效率,在遵循原则的基础上,正确设计算法以及处理结构。在编写代码时,应该确保科学性以及合理性,及时发现测试时出现的问题,确保数据输入与输出的一致性, 与此同时,建立并健全软件系统的自查自修功能,使软件系统的可靠性以及完整性得到保障。
3.4 加强培训,不断提高技术人员的综合素质,同时定期 展开安全检查工作
由于继电保护装置在不断发展,且更新速度很快,此外对技术有较高的要求,因此,加大对员工的培训力度,不仅要展开专业技能方面的培训,而且还要增强素质培训,在提高员工专业技术水平的同时,不断提升员工的综合素质,调动员工的工作热情,增强其工作使命感以及责任心,不断提升员工及时发现问题并解决问题的能力。
在35 kV变电站自动化继电保护时,常出现的问题是临时性停电,从而影响继电保护的正常工作,因此,维护工作者应根据临时性定点的具体情况,对整个运行系统展开定期性检查,通常定期性检查工作应至少每年进行一次。
此外,在1~2年间隔区间需要展开一次整组性试验,使继电保护运行性能能够稳定发挥出来;然后在3-4年间隔区间,对出口回路、数据采样回路等相关部分的运行性能展开检查,便于及时发现安全隐患。
4 结 语
在35 kV变电站中,提高自动化继电保护装置的可靠性以及安全性具有非常重要的意义,本文对自动化继电保护策略展开了分析,希望有助于提高继电保护装置的安全性、高效性以及可靠性。
参考文献:
[1] 李蓉.35 kV变电站的自动化继电保护对策论述[J].中国高新技术企业, 2016,(4).
[2] 李世保,刘兵.探析35 kV变电站的自动化继电保护策略[J].技术与市 场,2016,(2).
[3] 杨革民.35 kV变电站自动化的继电保护对策的讨论[J].电子制作, 2013,(18).
[关键词] 110kV;数字化;继电保护;智能变电站;测试检验
1智能变电站继电保护技术规范
《智能变电站继电保护技术规范》重点规范了继电保护配置原则、技术要求、信息交互原则以及电子式互感器、合并单元等相关设备配置原则及技术要求,适用于110(66)kV及以上电压等级的新建、改(扩)建智能变电站。
除了强调常规变电站中继电保护的“四性”要求、220kV及以上电压等级继电保护系统的双重化配置要求等常规功能外,该规范指出110kV及以上电压等级的过程层SV网、GOOSE网、站控层MMS网络应完全独立;继保装置接入不同网络时,应采用相互独立的数据接口控制器;保护应直接采样,对于单间隔的保护应直接跳闸,涉及多间隔的保护(母线保护)宜直接跳闸;继电保护设备与本间隔智能终端应通过GOOSE点对点通信。
该规范还对不同电压等级的线路保护、变压器保护、母线保护、高压并列电抗器保护,断路器及短引线保护,母联(分段)保护、故障录波及网络报文记录分析装置、安全自动装置、过程层网络、智能终端、电子式互感器及相关设备的配置原则与设备技术要求进行了说明;界定了继电保护设备信息交互的要求、交互信息的内容,以及继电保护装置就地化的实施原则。
规范的附录部分分别对3/2接线型式、220kV及以上变电站双母线接线形式、110kV变电站接线形式中的继电保护实施方案进行了详细图例说明,增强了现场变电站智能化建设和改造中继电保护环节的可操作性。
2110kV数字化变电站保护配置情况
110kV变电站内主开关选用常规开关。目前,站内虽然配置了电子式互感器,没有配置一体化平台和智能变电站的高级应用功能,所以从严格意义上讲,该站目前还只能算数字化变电站,但在站内自动化系统结构、保护装置及合并单元的配置、网络方式可为智能化变电站的建设提供参考。
采用三层侧设备两级网络的结构,与智能变电站的要求一致。站内过程层采用SV网络和GOOSE网络合并组网方案,站内保护配置有线路纵差保护、母差保护、故障录波器等,110kV母差、主变及110kV智能终端,合并单元按双重化配置。
110kV及主变10kV侧相关间隔的过程层GOOSE命令、SV数据和IEEE1588V2对时报文均通过网络传送。
双重化配置的第一套智能电子设备(IED)及单套配置的110kV线路保护、母联保护等保护装置接入过程层A网,双重化配置的第二套IED接入过程层B网,110kV单套配置的智能终端同时接入过程层A网、B网。
作为数字化变电站的试点,大侣变在过程层网络组网和继电保护跳闸信号传输等方面与智能变电站存在一定差异:1)智能变电站相关规程要求过程层GOOSE网和SV网独立,而该变电站采用的是合并组网方式;2)规程要求过程层保护采取“直采直跳”的原则,而该变电站采取的是网络跳闸的方式,虽然网络跳闸方式接线简单,易于第三方监视,但会导致保护性能对网络可靠性的依赖,且网络延时的不确定性也会对保护性能产生影响。
3站内各设备的保护配置
3.1线路保护
对于110kV智能变电站,站内保护、测控功能宜一体化,按间隔单套配置。线路保护直接采样、直接跳断路器;经GOOSE网络启动断路器失灵、重合闸等功能。
保护实施方案如图1所示:线路间隔内保护测控装置除了与GOOSE网交换信息外,均采用点对点连接和传输方式直接与合并单元、智能终端相连;保护测控装置与合并单元的连接和数据传输,实现直接采样功能,与智能终端的连接实现直接跳闸功能,均不通过GOOSE网络实现;安装在线路和母线上的电子式互感器获得电流电压信号后,先接入合并单元,数据打包后再经过光纤送至SV网络和保护测控装置;跨间隔信息接入保护测控装置时,采用GOOSE网络传输方式。
图1线路保护实施方案图
3.2变压器保护
按照规程要求,110kV变压器电量保护宜按双套进行配置,且应采用主、后备保护一体化配置。若主、后备保护分开配置,后备保护宜与测控装置一体化。
当保护采用双套配置时,各侧合并单元(MU)、各侧智能终端均宜采用双套配置;中性点电流、间隙电流并入相应侧MU。
变压器保护直接采样,直接跳各侧断路器;变压器保护跳母联、分段断路器及闭锁备自投、启动失灵等可采用GOOSE网络传输。变压器保护可通过GOOSE网络接受失灵保护跳闸命令,并实现失灵跳变压器各侧断路器。
如图2所示,与前述线路保护类似,变压器高、中、低压侧合并单元得到的电流电压信号直接送至SV网络和变压器保护装置,变压器保护装置不从SV网络取数据,进而实现了信号的直接采样功能;变压器高、中、低压侧的智能终端除了连接GOOSE网络外,直接与变压器保护装置相连,实现方案上,保护装置直接通过智能终端跳闸。
图2变压器保护实施方案图
主变高中低压侧智能终端宜冗余配置,主变本体智能终端宜单套配置;主变本体智能终端宜具有主变本体/有载开关非电量保护、上传本体各种非电量信号等功能。
按照规程给出如图2的保护实施方案示意图,变压器非电量保护应就地直接电缆跳闸,现场配置本体智能终端,通过GOOSE网传输非电量动作报文以及调档、接地刀闸控制信息。
3.3母联(分段)保护
分段保护的实施方案与图1所示的线路保护类似,而且结构更为简单。分段保护装置直接与合并单元和智能终端连接,分别实现不通过网络数据交换的直接采样和直接跳闸功能;同时,保护装置、合并单元和智能终端等设备,均通过相互独立的GOOSE网络和SV网络,实现信号的跨间隔传输。
按照规程要求,110kV分段保护按单套配置,宜实现保护、测控的一体化。110kV分段保护跳闸采用点对点直跳,其他保护(主变保护)跳分段采用GOOSE网络方式;母联(分段)保护启动母线失灵可采样GOOSE网络传输。
4站内继电保护的测试检验
继电保护是电网安全稳定运行的第一道防线,必须遵循可靠性、选择性、速动性、灵敏性的原则。随着电网规模的不断扩大和电压等级的不断提高,对继电保护“四性”的要求不仅没有降低,反而提出了更高的要求。智能变电站应在保证继电保护功能不变的基础上,改进继电保护信息共享、互操作的方式,即设备间交换信息的方式。
由于智能变电站中,电磁式互感器被电子式互感器代替,变压器、断路器等一次设备也加装了智能单元,使得原来保护装置与外界的连接介质全由光纤取代,信息全由网络化的设备传递。针对这样的变化必须提出智能变电站保护设备的测试方案。由于保护装置没有发生变化,变化的只是信息的传递方式,因此保护的逻辑功能检验和原来一致,可以沿用原来成熟的检验标准。针对变化的部分提出新的测试方法,主要有如下几点。
1)原来输入保护装置的电压、电流模拟量由来自合并器的光数字信号代替。传统的保护测试仪只能输出模拟量,而目前已有光数字保护测试仪,可以用光数字保护测试仪直接从保护装置的光纤以太网口输入测试。这样的数字信号是没有误差的,以前的零漂、采样精度检验步骤可以省略。但必须考虑有跨间隔数据要求的保护装置(如变压器差动保护、母线保护)在不同间隔间传输数据时,到达时间的同步性,如不确定或差距校大,将很难满足保护装置的要求。
2)在相同的一二次设备条件下,与传统保护接点直接跳闸方式相比,智能变电站继电保护采用GOOSE报文发信经通信网络给智能终端发跳闸命令(如果有了智能开关则没有这个环节)。采用GOOSE网络,继电保护通过网络传输跳闸和相互之间的启动闭锁信号,与传统回路方式相比,其可靠性主要体现在网络的可靠性和运行检修扩建的安全性上。
3)原来保护装置输出的各种信号由基于GOOSE协议的网络传输实现。传统的开入、开出量不再是24V或者220V的直流电信号,代之以优先级别有差异的GOOSE报文。可通过整组传动试验来验证保护装置输入、输出信号的正确性与实时性。
4)光数字电压、电流信号的输入方式使得跨间隔数据同步性的测试显得尤为重要,如变压器差动保护和母线差动保护,应验证不同间隔的数据的同步性。
5)保护装置与外界联系的光纤以太网性能的测试。这一部分的测试项目能开展的是光纤以太网通道的误码率测试和光收发器件的功率测试,以验证光纤以太网的物理连接的正确性和可靠性。网络性能的测试应借助网络分析仪、网络负载模拟器或是网络仿真分析软件来实现。
6)合并单元与智能单元本身性能的测试。这部分的测试主要验证合并单元能否正确、有效地发送相应一次电压、电流数字信号;智能单元能否正确、有效地上传与下达各种控制与保护报文,以提供各种保护与控制设备相应的一次设备状态信息,根据保护与控制命令对一次设备做出相应的操作(如断路器跳闸、变压器档位调节等)。
参考文献:1、刘念;变电站自动化访问安全体系及其应用研究;湘潭大学;2009年
Abstract: In the part of intelligent substation, relay protection is a very important part. Under the premise of relay protection configuration meeting the selective, reliability, mobility and sensitivity, the entire relay protection configuration is divided into two layers of substation and process. The analysis and investigation of the relay protection configuration of intelligent substation have practical significance.
关键词: 智能变电站;继电保护;分析;探讨
Key words: intelligent substation;relay protection;analysis;investigation
中图分类号:TM774 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2014)08-0083-02
0 引言
在变电站不断发展和改革的情况之下,电网系统建设的重要内容已经变成了智能化变电站的建设,也使得我国的变电站工程走上了自动化和智能化的道路。智能化变电站能够很好的保证整个电力系统的安全性以及稳定性,同时智能化变电站还可以很好的提高电力系统供电的效率和质量。在科学技术不断发展和进行的时候,智能化变电站的继电保护配置的重要性也受到了更多的关注,所以对智能变电站的继电保护配置进行仔细的分析和探讨具有非常重要的意义。
1 对智能变电站继电保护配置的分析和探讨
和以前传统的变电站保护进行比较的话,智能变电站在整体架构上的体系依然没有发生什么本质上的变化,主要还是采用的“三层两网”的架构体系,而通过很多的实践也可以证实,继电保护配置的方式和这种“三层两网”的架构体系,能够很好的确保变电站的整个电网系统可靠、稳定以及安全。而且“三层两网”的架构体系也能够非常有效的去保证当前一次以及二次系统的连续性。但是在智能变电站当中,那种传统的电缆已经完全被跳闸和采样所代替,转变成为了使用光缆;而数字光信号也代替了传统的开关量以及传输模拟量的电信号。所以,在智能变电站当中,已经能够很好的对跳闸回路以及采样回路等实施比较实时的监视和控制。而且,在智能变电站当中的继电保护配置,也很好的继承了原来继电保护配置的特点,那就是对系统当中的每一个元件,都配置了多阶段的配合后备保护的措施以及快速跳闸的主保护措施。
通过很多的实践过程来看的话,在智能变电站当中的继电保护配置当中,一般可以分为变电站层和过程层两个层次。在这两个层次当中,过程层主要就是用来针对智能变电站当中继电保护的一次设备进行的相对比较独立的配置,在智能变电站当中继电保护的一次设备主要就是那些智能设备,而这些智能设备一般情况都是安装在设备的里面,如果对于那些退役即将需要更换的设备,就可以将那些测控和保护设备以及合并器按照就近的原则安装在那些智能设备的附近,也就是安装在汇控柜当中,这样的话要对那些智能设备进行检修和维护的话就会很方便。而在这个过程当中,在进行继电保护操作的时候,可以通过全站以太网来对采样值进行非常有效的传输,但是在传输的过程当中,需要值得注意的问题就是那些分布式的保护数据在进行同步的时候是不能依靠全站的对时系统。在实际的工作当中,经常需要用全站的配置方案来对全站的保护方案进行相应的简化,这样的话就不会因为采样或者是跳闸等一些问题来使得整个通信链路变得不可靠,最终的结果就会使得继电保护功能失去原本应该有的作用和效果。正常情况之下,智能变电站中的整个网络数据的信息量都是集中在网络的录波、测控的消耗以及监控的过程当中,而在继电保护的过程当中,只需要消耗非常小的网络数据的信息量。
2 对继电保护配置过程当中变电站层的分析和探讨
在智能变电站当中,继电保护配置当中的变电站层主要就是采用的集中的后备保护模式,智能变电站的电压等级全部都是采用的集中配置的方法,从实际的工作当中来看的话,在智能变电站当中的集中式的后备保护模式,采用的管理技术主要就是实时、在线的整定以及自我适应的技术,另外加上集中式的后备保护模式的接口是具有广域保护的,所以集中式的后备保护模式可以非常有效的完成广域保护的功能,同时也可以使得双重保护配置的目标能够很好的实现。集中式的后备保护模式,可以很好的保护智能变电站当中的所有元件,而且它还可以为相邻的智能变电站当中的元件提供一个后备的保护措施。由此可以发现,其实在每一个相邻的智能变电站在进行保护功能的时候,都是有一定范围的,而且这个一定的范围主要包含了两个部分,首先第一个部分就是近的后备保护,它保护的主要范围就是智能变电站当中直接出线以及所有的母线;其次第二个部分就是远的后备保护,它保护的主要范围就是直接出线对端母线以及与这个对端母线相连接的全部线路。从具体的工作当中可以知道,在进行独立的后备保护采集的时候,采集的主要是这个智能变电站当中主保护的信息数据、断路设备状态的信息数据以及所有的元件电流与电压的信息数据等,同时在进行独立的后备保护采集时候,还要接收相邻的智能变电站当中主保护的信息数据、断路设备状态的信息数据以及所有元件的故障信息数据等,在收集完成之后,在对这些信息数据进行实时的分析,就可以非常准确和及时的判断出在远的后备保护范围当中,有哪些的元件是存在故障问题的,而且在选择跳闸处理的最佳方案的时候,也是根据这个实时的分析结果来进行选择的。而且,在整定计算方法的时候还应该要与智能变电站的离线定值相结合来进行,应该要根据不同的运行模式,提前来确定定值整定方案和策略,在变电站当中的集中保护设备,在确定电网整个系统的运行状况的时候,应该要根据电网的实时参数来进行确定。在选定了运行的方式以后,智能变电站的继电保护就会自动的切换到以及选定好了的定值范围当中,从而来达到优化保护的主要目的。
3 对继电保护配置过程当中过程层的分析和探讨
在智能变电站当中,过程层的主要保护配置就是快速跳闸的主保护措施,如线路当中母线上的差动、变压器的差动以及纵联保护等,而在继电保护当中的后备保护就会转到变电站层当中的集中式保护的设备当中,通过实际的工作可以知道,这样的处理方式,可以使得过程层在进行保护设计的时候更加的简单,主要就是要考虑到主保护的功能,而后备保护就可以在配置上面进行一些适当的简化,从而使得硬件的设计更加的简单。过程层在继电保护的过程当中,在整体主保护的定值的时候是比较固定的,不会因为电网运行模式的改变而去发生任何的改变。在实际的工作当中,过程层的继电保护因为会受到保护独立的限制,所以当智能变电的保护功能在集成了一次设备之后,如果在保护的过程当中出现了同时保护母线和对应线路的情况,那么硬件就会相互分开和独立。
3.1 对过程层线路的继电保护。过程层的线路保护配置主要就是纵联距离或者是差动来作为主保护,后备的保护则是放置在集中式的保护设备当中。对应那些单断路器主接线路来说的话,线路的保护设备主要就是通过主保护当中的光纤的通信口来对测线路的保护设备进行通信,并且用这个来作为它纵联保护的功能。
3.2 对变压器的保护。对应那些在变压器保护当中过程层来说的话,它所采用的配置方式主要就是分布式的,这样的话就可以很好的实现差动的保护功能,而在后备保护的时候,主要采用的还是集中式。对应智能变电站来说的话,对应内部的母线和变压器的保护,都可以将它们看成是多段线路,然后再采取相应的保护措施进行保护。
4 结束语
在我国智能变电站不断发展的过程当中,给继电保护的发展也带来了新的机遇,同时还不可避免的会出现新的挑战。在智能变电站的继电保护过程当中,应该要积极的利用智能变电站当中的一些新的技术,在继电保护系统当中也应该要引入最新的技术,然后要对继电保护的配置进行重新的审视,这样就可以使得继电保护的工作不会受到系统的影响,同时还可以快速的发现问题并解决问题。在我国电力企业快速发展的时候,智能变电站的快速建设和使用,将使得继电保护配置在智能变电站当中发挥更加重要的作用。
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关键词:汽轮发电机;继电保护;双重化改造;整定计算
汽轮发电机在电力系统中占据重要的地位,对系统运行的稳定性和安全性起着举足轻重的影响。但是由于大型发电机的造价较高且结构复杂,一旦在运行过程中遭到破坏,就会造成很大的经济损失,此外对发电机故障维修需要耗费较长的时间,因此加大了维修的难度。可见,需要对未实现保护双重化的发电机继电保护进行双重化改造,并综合考虑各个因素的影响,提高继电保护和自动装置运行的准确性和可靠性。
1 300MW汽轮发电机继电保护系统概述
1.1 系统构成
300MW汽轮发电机的继电保护系统主要分为三个部分,即微机运动装置、上位机系统以及线路保护装置。这三个部分共同牵制着发电机继电保护的性能,进而对整个电力系统的运行起着至关重要的影响。
微机运动装置是该系统的核心部件,主要是以CPU分布处理技术为指导,并且每一个模片都是在自己单片机的作用下完成自己的工作。其系统图如下:
在串行总线的作用下,主CPU实现对各个功能模件的管理,并实现与上位机监控系统的连接。模件负责对数据的采集、输入以及输出控制,并将数据传送给主CPU,同时通讯模件在多口的RAM总线的支持下,将现场的运行情况传送给相应的调度端,实现对现场工作运行情况的遥控和遥调。
上位机是借助工业控制机对系统进行统一的管理,主要包括事故打印机、报表打印机以及显示器等,主要是完成系统运行的数据显示、调整发电机的运行负荷、召唤历史曲线、事故越限报警以及报表打印等工作。
线路保护装置分为硬件和软件两大部分,其中发电机保护系统是独立于线路保护装置的系统,有着非常重要的作用,具有多重保护功能。
1.2 系统特点
300MW汽轮发电机继电保护系统在电力系统发挥了重要的作用,主要是因为该系统具有明显的优势:首先,软件和硬件结构呈现模块化,这样提高了总线的兼容性,形成了档次不同和容量不同的装置,不仅降低了设计的难度,还为系统的维护提供了便利,特别是中断式工作方式的应用,极大了提高了电力系统的运行效率;其次,大大的提高了系统运行的可靠性,特别是在分布处理技术的指导下,单个模片发生故障不会对整个系统造成影响,并且在软件系统的支持下,可以对出现的故障进行自动回复,独立性和可靠性强;此外,系统具有实时监控功能和事故记录功能,可以实现对故障的详细记录,并且故障处理程序可以在故障发生时,发出跳闸的命令,大大的减少了人为因素对故障分析的干扰。
1.3 进行双重化改造的必要性
华能井冈山电厂#1机组于2000年投运,其#1发变组继电保护配置为许继集团有限公司生产的WFB-100微机型发变组成套保护装置,由于该发变组保护装置运行时间已达12年,设备硬件故障不断发生,厂家设备已升级换代,无法满足现场安全需求,给发电机的安全稳定运行带来风险,现有的发变组保护无法再维持正常运行;而且根据继电保护技术监督要求,发变组保护需要双重化配置,但该套保护目前为单套配置。因此,为了对电力系统的运行提供安全稳定的工作环境,实现对于该300MW汽轮发电机的有效保护,准确的消除故障,有必要对#1发变组保护系统进行换型改造。
2 300MW汽轮发电机继电保护双重化改造方案
2.1 300MW汽轮发电机继电保护双重化改造原则
在对300MW汽轮发电机继电保护双重化改造的过程中,要按照国家电网调度的要求,遵循相应的原则,进行双重化的改造配置。
第一,将发电机变压器所有的电气量保护都进行双重化配置,第二,各个配置的保护装置之间不用电气联系,第三,要将非电量的保护装置设置为独立的电源网络,特别低出口的跳闸回路要做到完全独立,并将保护柜上的安装位置保持独立,第四,每一套保护装置要设置独立的电压互感器和电流互感器为交流电压和交流电流的绕组,实现保护范围的交叉和重叠,避免保护死区的出现,实现对发电机的有效保护,第五,差动和后备保护是不可缺少的,二者可以实现对被保护设备各种故障的及时反映,在故障发生时,自动的做出跳闸或者是发出信号的反应,第六,两套完整的电气量和非电量保护跳闸回路都能同时作用于断路器的两个跳闸线圈,第七,为了更好适应汽轮发电机的双重保护装置,需要将每一台机组的断路器选择双跳闸线圈,可以有效的配合相关回路,这都是遵循了双重化保护相互独立原则,第八,在双重化改造的过程中,要综合考虑设备运行和检修的安全性,当一套保护出现异常需要检修时,不会对其他保护产生阻碍。
总之,在对300MW汽轮发电机继电保护进行双重化改造时,要避免保护装置拒动对故障设备造成进一步的损害,同时也要避免出现为了实现保护而导致设备停运,这就需要在进行双重化改造时,要结合发电机的实际情况,最大限度的降低经济损失,提高电厂的经济效益。
2.2 300MW汽轮发电机继电保护配置
在对300MW汽轮发电机继电保护的改造过程中,要结合实际情况以及保护动作的性能,在满足继电保护基本要求的基础上,最大限度的简化保护程序且提高保护性能,选择经济有效的配置保护进行双重化改造。
首先,要对短路保护配置进行改造。在电力系统的运行中,短路保护配置与接线形式的联系密切,对于300MW的汽轮发电机继电保护中,主要采用的接线方式是单元接线,这就需要结合继电保护技术规程,对发电机-变压器组进行双重快速保护。通过差动保护的双重化改造,可以有效的降低拒动的几率,实现对装置的闭锁,有效的减少了误动,提高了系统运行的安全性和可靠性。变压器纵差保护,可以正确反应变压器外部短路故障,为了正确、及时的反应变压器内部短路故障,选择装设瓦斯保护。瓦斯保护分为轻瓦斯保护和重瓦斯保护,分别利用开口杯和挡板式原理,反应变压器内部的故障程度,确定发出信号还是将变压器从系统中切除。
其次,要对接地保护装置进行双重化改造。电机最常见的故障之一是定子绕组的单相接地(定子绕组与铁芯间绝缘破坏)。由于发电机中性点是不接地或经高阻接地,所以定子单相接地故障并不引起大的故障电流。但由于大型发电机在系统中的重要地位,造价昂贵,而且结构复杂、检修困难,所以对大型发电机的定子接地电流大小和保护性能提出了严格的要求,特装设发电机定子一点接地保护,根据接地电流的大小,分别动作于信号或停机。
2.3 300MW汽轮发电机继电保护双重化改造方案
在对300MW汽轮发电机继电保护双重化改造的过程中,需要选择合适的方案,这就需要结合发电机的性能和工作环境进行综合的选择。经过考察,井冈山电厂#1发电机新继电保护选择了由南京南瑞继保电气有限公司生产的RCS-985B型发电机变压器成套保护装置,该发变组保护由发变组保护Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ屏配置组成。发变组保护Ⅰ、Ⅱ屏各配置RCS-985B装置作为发电机、主变压器、高厂变的电量保护;Ⅲ屏配置两套RCS-974AG2作为发变组非电量保护装置,所有保护屏均配置一台打印机。
利用2012年#1机组大修的机会对#1发变组保护成功的进行了换型。本次改造范围为#1发变组保护装置(A屏、B屏、C屏及操作继电器屏),本改造工程A屏、B屏、C屏屏柜整体更换,原有操作继电器屏不变;大部分利用了原柜体上的外部电缆,长度不够的电缆采用了转接方式延长,新发变组保护实现了双重化的配置,
首先,对发变组差动保护进行双重化改造。本厂的300MW汽轮发电机属于微机型发变组保护装置,为了保证回路或者是装置异常时有效的进行继电保护,需要对两个屏配置发电机的差动保护、主变差动保护以及发变组差动保护,确保在一套保护装置出现故障时,另一套还可以正常运作,满足发电机各项保护的双重化配置。双重化改造综合考虑了现场的实际情况,主变高压侧断路器采用两组跳闸回路,这样两个屏可以同时启动跳闸线圈。
其次,对TV进行双重化改造。在发电机的机端配置中,有两组TV,分别接入到两个屏中,这样在一组的TV断线时,继电器会及时的发出断线的信号。在对TV进行双重化改造时,先进行断线判别,主要是借助电压平衡进行判定,在某一个TV回去电压时,继电器会及时的发出断线信号。然后可以借助信号进行定值整定计算,进而为实现闭锁保护提供重要的依据。当电压是无零序电压时,可以对单组的电压互感器进行TV断线判别。
再次,对TA双重化改造。装置设有TA饱和判据,以防止在主变、高厂变区外发生故障等状态下的TA饱和所引起的比率制动式差动保护动作。保护采用虚拟制动量的TA饱和识别专利技术,既能有效防止区外故障保护动作,又能保证区内故障及区外故障发展成为区内故障时保护的快速动作。对于TA的异常进行判定时,需要以相差流为依据,当本侧的三相电流中有一相的电流不变或者是最大相的电流小于1.2倍的额定电流以及一相中电流的值为零时,这就说明TA出现异常。对TA的双重化改造,需要在出现异常时,及时的发出异常信号,并且对其异常闭锁差动进行定值,可以进行相应的保护。当闭锁差动整定值为零时,能够判定出异常但是不会进行闭锁差动保护,当整定值为1时,可以判定出TA异常且进行相应的闭锁差动保护。
此外,还需要对发电机的匝间保护进行双重化改造和转子接地保护改造。转子接地保护原理包括外加电源及采样切换原理等,由于测量回路本身内阻的影响,不能两套同时投入,运行时只能投入一套运行,但保护配置可以按双重化配置,其中一套正常运行时投入,另一套退出,当运行的一套转子接地保护退出时,可以投入另一套转子接地保护。
井冈山电厂#1发变组保护2012年改造后至今,运行情况稳定,未出现硬件及软件问题;证明对该300MW汽轮发电机继电保护双重化改造取得了显著的成效。通过双重化改造,避免了故障死区的出现,能够及时对出现的故障进行消除,进而维持整个系统的运行创造了安全稳定的工作环境,大大的提高了系统运行的效率,为电厂经济效益的提高做出了突出的贡献。
3 结束语
电力行业的发展使得机组的容量不断增加,这就要求对电网的继电保护工作加强重视,对300MW汽轮发电机继电保护双重化改造已经成为电力系统发展的必然,对发电机运行故障的维修创造了有利的条件,为电力系统的运行提供了稳定安全的环境,大大的提高了电力部门的经济效益,为我国电力行业的发展指明了方向。
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关键词:电力系统;继电保护;设计与配置
中图分类号:TM77 文献标识码:A
当今社会,电力系统已成为保障人民群众生活质量的有力因素,同时随着社会的发展,社会更加需要投入大量的电力资源来满足需要。为有效提高电力系统的整体质量,就必须对继电保护的设计与配置进行深入地研究工作。首先就要有效排除其他影响因素,明确继电保护的设计与配置的要求和存在的问题,严格遵循实际情况,按照相关规定进行对电力系统继电保护的设计与配置的应用工作,以达到电力系统的整体要求。促进电力系统系统正常运行,有力推动社会经济发展以及保证人民生活水平持续不断进步。
1.继电保护的作用
1.1 保护电器元件作用
保护电器元件可避免电路运行时会产生的电路异常现象,可及时地进行处理工作,有效避免波动电流对电器件造成一定的破坏。而运用继电保护装置进行对电器元件的保护工作,在出现电路异常现象时,可有效地对电路和电器元件的链接进行终止,避免电路出现异常现象时不会造成较大的不利影响。
1.2 检测电路的作用
电力系统是由存在感应装置和传输装置等一系列部分构成,完成了电力系统的整体性,而在其中进行继电保护工作,有利于有效地进行调节工作,对电路直接地进行作用,另外还可使用继电保护装置进行检查电路的功效,对于临时出现的电路异常情况,继电保护装置可及时地进行反馈作业,保证其电力系统的处理中心及时下达命令,有效避免电力系统的损失,及时切断电力系统的电路关联,保证电路整体安全。
2.继电保护的设计要点
电力自动化继电保护现如今在我国的应用推广范围较大,其主要功能有检测功能以及预告功能,在另外的一些方面还没有得到完整的开发工作,电力自动化继电保护的整体并不完善,暂时可满足现阶段的自动化需求。可通过完善继电保护装置设计,有效提高其便利性,节约时间以外,有效地减少工作人员在作业中所产生的失误。继电保护可随着电力系统的发展而进步。这也促使对继电保护功能提高的要求,对于计算机技术等一系列高科技融入到继电保护设计中,使其可对其性能进行有效提升,保证继电保护装置可有效地进行防干扰性能,以及防御雷电的功能。另外,还要保证继电保护装置的质量,保证保护装置的质量过关,只有经过检验工作并且合格的保护装置最终才能投入使用,保证最终保护设备的可靠性和稳定性。从根本上对机电保护设计的安全性进行重视,根据电力系统的实际情况,进行差异性设计的原则进行设计工作。另外,完成的设计图纸还要交由电力系统设计师进行详细审核。在进行施工之前,对于继电保护设计图纸以及与施工相关的规范文件进行收取工作,再进行专业设计图纸的审查。设计图纸最终应符合经济性和便利性。最后在审查完成之后,还要再次组织相关人员进行电力系统图纸会审工作,找出设计图纸中的漏项与错误,加以巩固和解决。
3.电力系统继电保护的配置
3.1 纵联保护
纵联保护,是指利用通信通道把输电线路两端所安装的继电保护装置进行纵向联结,从而通过比较传输的电力系统量,来进行判断是否符合线路的要求。进而对保护线路的切除工作进行判断,决定是否要进行切除工作。另外,如果出现通道异常的情况,那么纵联保护装置便需要及时地自动进行闭锁保护工作,并同时显示告警信号。恢复正常时,也应自动解除闭锁保护功能。
3.2 断路器辅助保护
断路器辅助保护是对主保护和后备保护的补充工作,出现单母线接线方式和双母线接线方式的失灵保护与母线保护在同一装置的情况时,辅助保护不可出现。但是在主保护以及后备保护退出运行工作之后,断路器辅助保护就会承担首要作用。
3.3 审核继电保护设备
继电保护装置作为电力系统中的核心内容,加强对于继电保护设备的安全管理工作已刻不容缓,其可靠性的特点可促使机电保护装置可根据指令完成一系列相关的有关工作,保证在继电保护设备在无指令的情况下,暂处于停滞状态,因为继电保护装置只能在指令下进行相应的运作动作,在没有指令时不能有动作的产生,一旦出现不必要的运作动作,就有可能会引发严重的电力事故,产生负面影响。只有继电保护装置具有较高的产品质量才能,促使其根据指令进行运行动作,保证不对后期造成不良影响。所以工作人员在进行装置的选择和采购的时候,首先就有装置本身的质量问题,对其进行严格的审核工作,并且检查装置的生产合格证明。
3.4 保证配置质量
要想对于配置质量进行保证,首先就要在保护装置的购置环节进行严格的控制工作,保证保护装置的质量过关,在进行后期配置工作时也要严格地按照配置计划进行设备的工作。只有如此才能有效保证系统质量,只有保证最终继电保护装置的质量合格,才能有利于后期继电保护装置的使用工作。所以,要求按照国家以及行业的相关标准进行施工作业,保证电力自动化继电保护的安全有效,同时便利其安全管理工作,达到前期的预期。
3.5 加强后期维护
在整体继电保护工作中,其后期维护工作不容忽视,在电力系统继电保护设备进行配置工作之后,还需要相关工作人员进行检查和验收工作,从而提升安全管理问题。首先工作人员要严格按照国家相关规定进行竣工验收工作,确保电力自动化继电保护的安全质量,有效提高工程整体的安全性。这就需要首先对于相关的专业维护人员进行专业的培训工作,不仅要提高其对相关行业的专业素养,也要对维护管理人员的业务能力进行有效提高。保证工作人员熟悉电力设备,并且能够熟练应用电力系统的主接线技术,保证在后期维护工作中能够准确判断电力系统中出现的故障,不因为人为造成失误。
3.6 逐渐提高技术
当今时代是高科技的时代,是技术的时代,只有有效提高继电保护配置的技术含量,才能使继电保护配置越来越先进,这还需要对于相关操作人员的技术水平逐渐提高,保证工作人员可以熟练地进行技术操作工作,保证电力系统可正常作业,提高继电保护配置对电力自动化整体的有利影响,并且可对其企业产生一定的利益。所以,在今后的运用继电保护配置中,保证持续提高继电保护配置的应用技术。提高社会各阶层对于继电保护的技术要求,其企业也加强对其的重视性,才能保证相关工作人员和管理人员的水平逐渐提高,以及电力自动化继电保护的安全性和先进性也不断提高。
结语
21世纪我国将会面临更多的挑战与竞争,为了使电力系统继电保护的设计与配置问题不成为我国电力系统发展的阻力,我们更需要积极地去认真地做好继电保护设计和配置工作,并且要虚心学习国内外有关的先进的设计方法,制定安全合理的电力系统继电保护的设计方案。另外,现阶段为保证电力系统的安全与质量,国家已针对电力系统继电保护的设计与配置工作颁布了一系列的相关规范。从设计到技术再到配置应有尽有。国家对电力系统电力系统继电保护设计和配置标准提出明令准则和政策要求。需要电力工作人员始终以高标准严要求,提高电力系统继电保护的设计与配置的可靠性,从而保证电力系统能够达到最高质量,避免质量隐患。所以在进行电力系统继电保护的设计与配置工作的过程中,设计和配置工作人员要按照国家标准,以相关准则为基础,保证继电保护的设计与配置工作能够促进电力系统用电安全的提高。
参考文献
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关键词:数字化;变电站;继电保护;技术分析
中图分类号:TM63 文献标识码:A
0.概述
在目前电力系统出现异常时,采用继电保护技术可以切除系统故障或者发出信号,减少供电系统的损失,缩小故障发生的范围,进一步确保供电系统的安全。在实际的应用中,继电保护技术可以满足测量、执行等条件,具有一定的灵敏度、选择性强、安全可靠等特点,在保障电力系统安全运行,防止重大事故方面越来越多地被使用。而随着科技的不断进步和供电需求的增加,数字化在变电站继电保护技术中的应用也得到了很大的关注,可以实现收集、传输、分析处理以及输出的全部过程,并由过去的模拟信息全部转换为数字信息,建立与之相适应的通信网络和系统。
1.数字化变电站继电保护应用原理
数字化变电站继电保护在应用中是指按照IEC61850标准和通信规范的基础建立,由智能化一次设备和网络化二次设备分层构建的装置。在变电站继电保护中通过电子互感器进行数据采集,在互感器中数据利用光纤使用光数字信号再把数据传输到低压的一端,进行处理后完成得出满足标准的数字量的输出,可以实现变电站的所有范围,包含一次设备的变压器、互感器,二次设备的控制、保护,以及数据应用、软件开发等。其中,智能化一次设备包括光电互感器、电子互感器和智能化开关等,网络化二次设备分层包括间隔层、过程层和站控层。
2.数字化变电站继电保护应用特点
在数字化变电站继电保护中,根据实际的应用效果来看,它的特点重点体现在具有可靠性、完整性、实时性的高质量信息,具有统一的数据模型、功能模型;在数据传输方面可以实现无缝交换,在变电站传输和处理上可以实现信息全数字化;各种设备和功能可以共享统一的信息平台,同时过程层设备智能化。
3.数字化变电站继电保护应用技术
数字化变电站继电保护技术的应用应该本着对未来技术发展、应用需求以及先进性、继承性、经济性的原则,通过确立分阶段建设目标以及规划设计目标等的战略决策加以实现。
3.1 数字化变电站继电保护硬件框架图。在实际应用中数字化变电站继电保护的硬件结构图一般包括光接收单元、开入单元、中央处理单元以及出口单元等组成。
3.2 数字化变电站继电保护配置设置。现在在电力系统的配置设置方面,一方面绝大多数是采用光纤接口形式的插件;另一方面是寻找GOOE光纤通信接口代替I/O接口插件;第三就是把CPU插件的模拟量处理统一更换为通信接口处理。这些改进和传统的继电保护配置相比较而言有了很大的改进,在实际的工作应用中提高了效率。另外在变压器的配置设置方面,也有了很大的突破。每一台变压器都可以应用一个MU合并单元进行采集母线电压、主变压器各侧电流。在主变压器上采取的是差动保护、高低侧电能表措施,并由MU合并单元。
3.3 数字化变电站继电保护网络选型。数字化变电站继电保护网络上多个CPU协同完成全信息的采样、保护算法与控制命令的形成;两级网络则全部采用100MHz以太网技术。同时在应用中,适合网络运行最适宜的环境条件就是满足采样的同步进行和确保命令的最快输出,在一定程度上给网络提出了更价严格的通信速度,以及合适的通信协议。
3.4 数字化变电站继电保护测试平台。数字化变电站继电保护的应用是由测试平成的,它是由数字化继电保护测试仪,网络负载模拟仪、网络分析仪等组成,具体如图1所示。
简单分析网络负载模拟仪的作用是把模拟网络负载较重或网络风暴发生的情况网络性能下降对被测保护装置功能的影响;而网络分析仪则是把保护装置测试的结果异常出现时对SMV等报文的事后分析。
结语
根据上面的综合阐述分析得知,数字化变电站继电保护在实际应用中着重体现出了它自身的优点,实现了电力系统中光纤取代电缆,电磁兼容性能优越的性能,功能共用统一的信息平台,避免设备重复投入;达到了测量精度高和无饱和等状态,实现了信息传输通道的自检,管理自动化。但是随着信息技术的飞速发展,为了应对数字化变电站继电保护技术将来有序发展、并满足应用需求,保持一定的先进性、继承性、科学性等,电力系统中这一核心技术还需要进行深入研究,以便满足各种生产、生活需要。
一、智能继电器的机会
随着时代的发展,智能电网,缺乏的继电器保护传统,逐渐显现:传统的继电器,统一的合同,而不是相匹配,只有特定的参数值之间不同配置。为了确保调试各种继电保护装置的选择性一定的保护作用,彼此难免互相影响。然而,逆分布在中国,电力供需形势是需求遥远的西部和北部,功率大,而供应集中在南部和东部沿海地区,需要特高压输变电使用遥控器。高压是如何实现供给和需求之间的平衡主要是在两个电厂。像这样的现代化综合交通运输网络,将无法依靠的参考价值,能够修复,已被分割的保护,以确保运行可靠的选择性和长途运输,每个变化分部值和每个设备发挥最大效应是不能浪费的。出现的全球信息技术的互动,同时提供智能继电器,智能电网时代的发展潜力,有必要建立保护智能匹配。
保护的信息共享平台:其他SDH系统变电站LAN以太网和高压变电站的建立,应用程序发现和技术,鉴于目前的点之间铺设的光纤网络。为了实现实时的网络监控多个点在IEC61085通信标准的智能变电站和变电站建成,互联网应用程序全球定位系统,数字化的工作,所有的数据所要做的。这些应用程序的智能保护,需要提供技术援助。
二、智能继电器配置主要内容
智能电网的快速发展,是主要以硬件和软件两个方面为主,硬件智能设置智能继电器软件组件设置继电保护是指为了加强智能变电站继电保护,研究的挑战和机遇,受保护区域的保护系统的配置。
(一)智能继电器设置元件保护
1.保护的主要设备
校准电压灵敏度准确深度:继电保护设备,通过设置中的公式之间的绝缘转,转来转去,要特别注意,以防止内部短路发电机,保护发电机,一定要注意保护变压器和发电机,实施电流限制器。实现后备保护的统一,价格实惠,是研究的重点仍然是变压器保护主设备的浪涌电流的变压器故障保护的新原则计算将仍集中在识别和发现研究。
2.线路保护
(1)电流增大。短路时故障点与电源之间的电气设备和输电线路上的电流将由负荷电流增大至大大超过负荷电流。
(2)电压降低。当发生相间短路和接地短路故障时,系统各点的相间电压或相电压值下降,且越靠近短路点,电压越低。
(3)电流与电压之间的相位角改变。正常运行时电流与电压间的相位角是负荷的功率因数角,一般约为20°,三相短路时,电流与电压之间的相位角是由线路的阻抗角决定的,一般为60°~85°,而在保护反方向三相短路时,电流与电压之间的相位角则是180°+(60°~85°)。
(二)配置智能保护继电器WAN
基于数字信息技术,信息交换技术广域网WAN风格闪耀在智能继电器配置绘制电网保护。整个广域网络保护,对电网的前提下,可以看出,作为一个整体,一个配置数字化智能变电站,技术和其他决定,进行全球定位。网络通信,监测,分析装置内配置网络实施,使用方法,允许控制设备全自动的选择最好的隔离开来。
1.广域网的网络保护内容
广域继电保护系统可定义为:依赖电力系统多点的信息,对故障点进行快速、可靠、精确地切除(包括主保护和后备保护),同时分析故障切除对系统安全稳定运行的影响,并采取相应的措施,能同时实现继电保护和自动控制功能的系统称为广域保护系统。
2. 广域保护系统的一般结构
广域保护系统由各个变电站或发电厂的广域保护装置组成,经路由、光纤环网相连接. 以集中式广域保护装置为例,每个变电站设置中央处理单元(IED)和若干个终端设备,经以太网相连接.对应于每台断路器设置终端设备,用以采集安装点的模拟量和开关量信息,对信息进行简单处理,与本变电站的IED连接,上传、下传信息与命令,按命令执行跳、合闸操作.变电站的IED接收来自各个终端设备的信息,并与其他变电站的IED交换信息,做出保护与控制决策后下传至终端设备执行.变电站的所有广域保护算法都集中在IED中。
三、设置智能继电器
三种类型的保护,包括保护广域网,局域网格,不同时间面对不同保护范围时,智能保护系统的三种方法的组合物之间的相互配合,可以分为保护是就地保护,要保护的对象有不同保护特点。
3.1广域网络,包括保护中心的保护,在变电站十几站。中心站使用的决定寄主的收集,通过判断和分析收集的信息用于故障保护,作为保护的主要目的,车站信息,包括保护单元的元素。这是最高的可靠性要求最强的地区,故障检测的角度判断主机的处理能力最全面的保护。
3.2站域电网保护作为主要备份变电站的保护范围的保护,并且是一个本地传输网络的保护下,为了确定是否存在充分的保护,对变电站的各个组成部分的信息的不良分析是用来收集的主要区域。局电网保护域的主机的运算能力来处理广域电网保护能力要求较低。
3.3相应的保护部分,主要是为了保护一个特定的设备。根据散围绕主接线,汇丰GIS智能控制机柜或机柜和电压电平,每隔一个特定的装置,保护装置安装在机柜中的其他具体方案。坐落在附近收集当地信息交换和他们的其他信息,以完成每个分析保护措施和保护装置和设备的保护。能够依赖于一个单一的小领域的灵活决策的时间间隔,然而,叠加速度和糟糕的交互信息是复杂的。
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