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关键词:继电保护;启发式教学;模块化教学;教学改革
作者简介:霍兰茹(1980-),女,河北保定人,延安职业技术学院,助教。(陕西延安716000)
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2012)09-0065-02
继电保护是电力系统安全运行的保障。继电保护装置与发电厂和变电站综合自动化系统、电网调度自动化系统等密切关联。继电保护课程教学质量的好坏直接影响到后续其他专业课和选修课的教学。继电保护装置的更新换代对高校继电保护教学提出了新的要求,培养能熟练设计、安装调试、操作维护继电保护装置的应用型专业人才成为当务之急。继电保护课程是一门理论性、实践性都很强的课程,要求学生起点高且必须具备电工基础、电子技术、电机学、电力系统等方面的相关知识。近年来国家提倡高职高专院校要在实践环节上加大比重,继电保护课程在专业计划中的地位发生变化,理论教学时数减小,大部分学生反映很难入门。为此,本文专门从教学内容、教学方法、教学手段和实验、实践性环节等方面提出了课程改革的思路,力求使学生成为适应市场需求的应用型技术专业人才。
一、合理安排教学内容
首先是教材的选取。高职高专学生和本科院校学生的课程目标不同,在教材选取上更加偏重于实用性。目前大部分电力系统继电保护教材都是围绕保护原理、动作整定编写,忽略了对各种电气设备进行继电保护配置和对继电保护运行、维护和检修技术的介绍。对于高职学生来说,他们应该掌握的技能是:面对各种电气设备时该设置哪些保护;每一种保护的电路布置;每一种保护在运行和动作时信号显示情况以及根据这些信号如何进行维护;微机保护的实现形式以及动作原理。为了适应高职教育需要,继电保护教材还应包含下列内容:电气设备的继电保护配置,主要介绍电气设备继电保护的配置、保护的原理图和展开图识读;继电保护运行、维护和检修技术,用各种案例实现学生对运行和维护技术的学习。
其次是教学内容安排的合理性。由于教材选用的原因,各专业教材之间可能会有重复的内容,这就要求任课教师在授课前要对整个专业课程设置和各主要专业课知识点有一个总体的把握,适当删减部分内容。加强同一结合点上相关科目的协调配合,避免知识重复讲授,如模拟量采集系统、数字滤波等内容可跳过不讲。同时根据本专业就业所需知识和能力的要求适当增加内容。对重点、难点部分合理分配课时,比如在讲解动作值整定计算时只需介绍保护整定的原则,不作复杂的理论分析计算,让高职学生从复杂、难懂的困境中解脱出来,把主要精力放在继电保护的实用技术上。讲授理论侧重于一些保护的基本原理与方法,如常规保护(电流保护、距离保护等)及有关具体保护装置的实验、实训环节、课程设计、毕业设计;对于一些学生能自行理解的、工程实际中不再采用或用的很少的内容应少讲或不讲;多讲解一些课本上没有编入的但工程实际中已应用广泛的内容。
由于学生基础水平不同,学习能力也存在很大的差异性,任课老师应及时收集学生的反馈信息,把握好教学的深度和广度,因教制宜。对于那些学有余力的学生,可以组织成课外学习小组,让他们自己收集相关电气工程专业方面的资料和素材,扩大专业领域的专业知识宽度和深度,鼓励他们积极参加校内科研项目,如继电保护课件的开发、保护实验仿真装置的设计等,培养学生的创新能力和科研能力。
二、采用多种教学方法
较传统的专业课教学方法是教师单一传授式的方法。这种方法使学生处于被动的学习过程中,不利于知识的学习和掌握。为提高教学效果,在课堂教学中应采用灵活多样的教学方法。
1.启发式教学
启发式教学是教师在教学中根据教学规律,采取各种手段来引导学生独立思考、积极思维,以获取新知识的教学方法体系。对于不同的教学内容,启发式教学的具体做法也不同。
在介绍继电保护的基本概念时,首先告诉学生继电保护属于二次系统,作用是为一次系统服务的,是反应电力系统故障和不正常状态并做出动作的一种自动装置。然后就可以采用提问的方法启发学生温故知新,可边提问边回答:常用的一次设备有哪些?故障包含哪些?不正常状态有哪些?继电保护装置对于故障和不正常状态最终的处理结果如何?后面在介绍继电保护的原理时同样可以采用此法,先告诉学生只要找出正常运行与故障时电气量或者非电气量的差别即可找出一种原理,引导学生积极思考。
继电保护课堂教学注重知识的衔接,可以在每次上课开始时花3~5分钟时间复习上次课程知识点,然后引出新内容。鼓励学生提前预习,对所要学习的知识有大致的了解,上课结束时将本次课的内容加以总结,并针对下次课程内容与本次上课内容的不同进行提问,提出本次课中继电保护方法的不足,针对不足提出解决办法。这样让学生心存疑问,继续进行下一部分内容的学习。在学习“自动重合闸”这一章时,首先介绍单相重合闸和三相重合闸,在此基础上引出综合重合闸的概念,即当线路发生单相接地故障时采用单相重合闸方式。发生相间故障时,采用三相重合闸方式。综合考虑这两种重合闸方式的装置称为综合重合闸。然后提问:如果发生单相接地短路时,选相元件拒动,综合重合闸如何动作?两相先后接地短路时如何动作?通过这样的启发方式让学生对三种重合闸方式进行逐步深入的学习,从而掌握各种工作方式的保护原理、特点。
继电保护中有些内容既相互联系又容易混淆,这时就要适当引导学生进行多方面对比,在对比分析中加深理解,在理解基础上加深记忆。比如在讲到距离保护时可以将之前讲解过的电流保护的知识点加以对比。尤其是二者的整定原则和灵敏性校验有什么相似和不同?不同点的根本原因是什么?动作电流与动作阻抗有什么关系?通过这些知识点的对比既可以让学生更好地掌握距离保护的相关知识,同时对电流保护的内容加以复习,这样能够使学生将继电保护这门课程更好地深入理解。
2.模块化教学
模块化教学法是以专业工种为模块,把专业理论和操作技能有机地、系统地结合在一起进行的理实一体化教学。它在理论学习和操作技能训练之间找到了最佳的切入点,注重教学内容的实用性。通过模块教学方法的实施可以强化学生的技能训练,促进学生动手能力的提高。教师在模块化教学过程中起到贯通、点拨作用,只讲解一些难懂的、易错的地方以及一些更快更有效的学习方法,从而更全面地发挥学生的学习自主性。
整定计算是继电保护知识中的重要内容,但现有教材中介绍整定计算知识不全面,不利于学生系统地学习整定计算知识。而现场实际保护装置的整定值主要是结合原始资料,根据保护原理和设计手册来计算。因此,在教学中应改变传统的学习方法,对于整定计算部分授课时只作简要介绍,学习的重点放到设计环节中。在课程设计或毕业设计环节中,可将继电保护中的整定计算知识分为电网保护的整定计算、变压器保护的整定计算、发电机保护的整定计算等几个模块向学生详细讲解,使学生通过具体的实例理解整定计算原则,并掌握整定计算内容。如发电机保护的整定计算参照某发电厂或程设计任务书,提出设计要求。设计时,首先让学生查阅资料,了解各种发电机保护的整定方法,然后结合设计要求讲解各种保护,进一步理解整定原则和方法。这样,经过课堂学习、设计环节之后能使学生较系统地掌握继电保护的整定计算知识。
三、利用现代化教学手段
继电保护课程理论知识比较抽象,涉及的专业知识较多,学生学习起来较难掌握,应采用多种教学形式结合的方式讲解。
1.多媒体教学的合理应用
可利用Authorware、Photoshop、Flash等工具自行开发多媒体课件,将复杂的继电保护设备、电路接线、工作原理以声音、图像、图形和动画等形式表现出来,有助于学生深入理解。目前,多媒体教学手段已被各级院校、教师接受和推广使用。
2.借助仿真软件进行演示
仿真技术辅助教学既可演示复杂系统的未知结果,又可演示系统随参数变化的变化结果或变化趋势,有助于学生对抽象理论的理解,更能弥补实验手段的不足。目前,各种火电机组仿真系统、变电站仿真系统、电力系统物理模拟和计算机仿真系统等仿真平台已得到广泛应用,可以在这些仿真平台的基础上开发相关的仿真项目应用到继电保护的教学中。利用开发的仿真平台可以模拟实际电力系统故障的发生、继电保护的全程动作情况,让学生亲历电力系统运行的实况,学会对事故的分析和处理,进一步理解保护的原理。
3.采用电化教学演示
继电保护课程的许多教学内容与生产实际背景密切相关,通过录制与生产实际背景相关内容的教学录像片,可以让学生直观地了解到生产实际中继电保护装置的实际安装、调试过程的各个环节,使他们在集声、像于一体的多媒体环境中轻松地掌握复杂、枯燥的安装调试过程。比如在介绍电流互感器的结构及工作原理时,可以播放有关在电厂或变电站中的TA二次侧在运行中开路后的现象、后果以及更换电流表或电流继电器时采取的方法与措施的录像,使学生在生动有趣的教学情境下掌握电流互感器的相关知识和操作技能。
四、重视实训、实践环节
目前继电保护规定的实验一般都是认识性、验证性的实验,发挥不了学生的主动性和创造性,因此,可减少验证性试验比例,适当增加设计性、综合性的实验项目,让学生自己接线和调整参数,模拟电力系统故障和保护装置的动作过程。通过实验进一步理解电力系统继电保护的工作原理和组成。
为了达到很好的实习效果,需要根据专业教学的时间安排好前期课程的设置。在开始专业基础课程前,首先安排学生在学校周边的电力系统进行参观性质的“认识实习”和“专业导论”,使学生建立起“专业”的概念和最基本的原理认识,然后在学习了一定的专业知识后再组织学生到电厂、变电站或其他相关单位进行“毕业实习”。
五、结束语
电力系统继电保护是电自专业的一门核心课程。为适应继电保护技术的发展,应加大继电保护课程教学体系改革力度,在教学中体现继电保护原理、装置、整定计算的有机结合,以适应技术发展的要求,培养出适应电力行业需求的专业人才。
参考文献:
[1]张保会,尹项根.电力系统继电保护[M].北京:中国电力出版社,2005.
[2]王世强,兰琴.启发式教学在继电保护课程教学中的应用[J].重庆电力高等专科学校学报报,2009,(8).
关键词: 继电保护;安全运行;定值整定;对策
Abstract: the relay protection plan is the top priority of the relay protection system, fixed value setting correct or not, relates directly to the relay action is correct or not, give full play to the relay protection device in the role of the relay protection in the power grid is at fault can quickly and correctly to reflect, so as to ensure the safe operation of the power grid. In this paper the relay protection substation of the existing problem in the understanding, especially to relay protection setting value in setting the phenomenon is described, and the cause of the analysis on the basis of analysis, put forward the solution of the path.
Keywords: relay protection; Safety operation; Fixed value setting; countermeasures
中图分类号:TM58 文献标识码:A 文章编号:
引言
随着电网的迅猛发展给继电保护系统提出了更高的要求,而计算机、电子和通讯技术的发展又给继电保护系统注入了新的活力。在继电保护的实践中,定值的计算与整定涉及到设计、施工、计算、变电(试验)等等方面分工,这些工作如果协调不到位,哪怕是一个环节出现问题,都将导致继电保护整定定值有误,进而导致电网中存在安全隐患,甚至引起电网事故。因此,做好继电保护的整定对于保障设备安全和生产的正常进行是十分重要的。为了完成本文,笔者走访了盐城市的红光变、冈西变及北龙变的三所变电站,对继电保护中存在的定值误整定的现象进行了调研。
1常用的继电保护基本原理
应用于输电线路的常用保护有以下两类:一类是反应输电线一端电气量的保护。如反应电流增大而动作的电流保护,有相电流保护、零序电流保护;反应电压下降而动作的低电压保护;反应测量阻抗减小而动作的距离保护,有相间距离保护和接地距离保护。这类保护通常是阶段式的,无时限动作的I段由于无法识别线路末端故障和相邻元件出口故障间的区别,所以为保证选择性,I段保护范围必须小于线路全长。剩下部分必须由带时限动作的n段来保护,为保证选择性,其保护范围不能伸出相邻线路I段范围,否则与相邻线路的II段会发生竞争,失去选择性,动作时间一般比相邻I段高一时限。III段保护一般起后备保护作用(在终端线也可以起主保护作用),其定值一般按躲正常负荷情况整定,所以比较灵敏,但动作时间按阶梯原则整定,越靠近电源端会越长。这类阶段式保护通常受电网结构与运行方式的影响较大,其整定计算比较复杂。
另一类保护是反应输电线两侧或多侧电气量的保护,如反应内部故障与外部故障时两侧(多侧)电流相位或功率方向差别的差动保护,有纵联差动保护、相差高频保护、方向高频保护等。这类保护不受运行方式的影响,能明确区分区内区外故障,并瞬时动作,不需要与相邻线路配合,整定计算也相对简单。输电线路的上述保护原理也可以作为变压器等元件设备的保护原理,除此之外,还有根据元件设备特点实现反应非电气量的保护,如当变压器油箱内部的绕组短路时,反应于油被分解所产生的气体而构成的瓦斯保护,以及反应于电动机绕组的温度升高而构成的过热保护等。
2继电保护人员配备问题
继电保护人员是完成继电保护整定工作的主体,整定人员的水平、经验、工作态度及工作时的精神状态,都会影响整定工作完成的效果。对继电保护工作的管理,首先应从整定人员管理入手,当前主要存在以下问题。
2.1部分供电公司无专职的继电保护整定人员,人员变动频繁,整定计算人员专业技能水平不一,不能保证继电保护整定工作整体水平的持续提高。
2.2整定计算原则及整定计算过程中的问题。不同的整定人员按规程进行整定计算,在此过程中由于选择的整定方案及整定原则的不同,可能造成整定结果有差异。如对具体保护装置内控制字、压板等理解不一致,控制字中复压闭锁方向应如何取舍,电流回路断线闭锁差动是否投入,线路重合闸时间如何确定,35kV联络线是否需要投两端保护,主变压器后备保护限时速断电流保护是否投入,计算中可靠系数、返回系数取值等,都有可能造成继电保护整定计算的差异。
在2010年,某110kV变电站的10kV分段开关跳闸,引起10kVⅠ段母线失压,造成了大面积的停电,在社会造成了恶劣的影响。其直接原因,是运维人员在倒闸操作时漏退一块压板所致,事后对该供电公司管辖的各变电站的继电保护定值单和保护压板的投退情况检查时,发现部分变电站的母线分段保护是作为线路的后备保护使用的,在另外部分变电站,却是作为母线充电保护使用的,可想而知,这起保护误跳事故的发生是必然的。
改进措施:根据各地区电网的具体结构特点,编写制定统一的地区电网保护整定原则,针对不同厂家的保护装置具体说明,对继电保护人员培训、整定人员计算核查都有较强的指导意义,且可为保护整定人员提供学习参考和整定核查依据。
3继电保护中存在的定值误整定现象分析
3.1旁路保护定值的误整定显现突出。一是线路定值修改、增删后,旁路定值未作相应修改、增删;二是因线路保护种类较多,旁路保护也不统一,因而旁路保护代线路保护的形式繁多。当旁路保护与线路保护类型不同时,有时旁路保护定值、压板或装置面板插槽位置未作相应修改。三是母联兼旁路的方式,开关作母联运行时,作旁路运行时相关保护未退出,仍然是代出线方式;开关作旁路运行时,作母联运行时的相关保护未退出,仍然是母联方式。
3.2公用设备保护的定值整定有误一是变电所现场故障录波器整定定值单与现场实际不符;二是故障录波器内部定值与整定定值单不符,如线路名称、启动量等;三是母差及失灵保护也出现上述现象。
3.3主变压器保护出现定值错误现象。例如,某110KV变电所在进行1#主变保护更换时,中、低保护定值整定T1时限跳母联、T2时限跳本侧开关,T3全切功能不用。但在进行保护装置调试时,因定值未及时收到,故三段时限全部做了,且Ⅱ、Ⅲ段实现全切。在定值整定以后又未做压板独立性检查试验检查,只看到保护能动就行了。在进行2#主变保护更换时,T2时限跳本侧开关(1#、2#主变保护定值基本一致)功能不能够实现。经检查发现:在厂家配线时,其根据技术协议,未配T2时限跳本侧的出口线,而定值又偏偏用了该功能,加之保护调试时态度不够认真,试验未能做全,导致了该主变保护定值出错。此外,因主变过负荷闭锁有载调压功能的实现不同厂家的装置其原理接线不一样,如压板与过负荷输出接点并联,此时要实现闭锁功能,压板必须退出,一旦投入,任何时候均能调压;如压板与过负荷输出接点串联,此时要实现闭锁功能,压板必须永远投入,一旦退出,任何时候均不能调压。但运行人员、甚至保护工作人员往往仅限于字面理解,误投或误退压板。
3.4定值、图纸管理不健全。某些变电所定值、图纸不全或不是当前有效版本,也查不到相应的试验记录,无相关设备台帐。
4解决继电保护定值误整定现象的对策
4.1要做好设计、施工、计算、变电(试验)等方面协调配合工作。一是加强定值计算人员与保护人员之间的相互学习和沟通。计算人员应对装置有一定的了解,变电保护人员应对定值单的内容有一定了解;二是设计、基建、技改主管部门应及时、准确地向保护计算、整定人员提供有关计算参数(技术协议、保护类型、启动方案等)、图纸,施工部门在调试完保护设备后也应及时将有关保护资料移交运行部门;三是整定计算人员下达定值时,应对照实际定值内容,全面下达定值,尽量避免因定值不全导致现场整定时发生歧义;四是现场保护工作人员应加强对保护内部接线(包括装置内部的逻辑图)的全面掌握,每套保护的功能(包括压板)均要独立检验,如发现装置与整定内容不符,应及时通知计算人员以便及时作出相应的更改。在更改线路保护定值的同时,必须更改旁路保护的定值;在新上线路间隔时,必须考虑到公用设备的定值修改。定值修改必须全盘考虑,按有关规定进行,并应作详细记录。同时,加强对运行人员在各种运方下二次设备知识的培训。
4.2重视旁路保护定值。尽管对单个变电所而言,旁路代路时间较短,但对整个电网而言,如旁路保护定值不正确,则意味着很多时间内均有局部电网的定值不正确。因此,应象对待线路保护定值那样重视旁路保护,同时应形成这样的概念:在更改线路保护定值的同时,必须更改相应的旁路保护定值。如代线路保护与旁路保护类型不同,应将相应的定值、压板或装置面板插槽位置进行彻底检查。应对运行人员进行旁路、母联互相切换方式的知识培训。
4.3低层班组、保护专职应加强对变电所公用定值的管理与核查。若须变动,应及时与上级有关部门沟通,确保其正确性。上级部门在下达公用设备的定值时,应根据不同的装置类型,全面下达其定值单,包括不用的,以免下面在执行时产生歧义。同时,变电人员和计算人员应加强相互的学习和交流,也应了解技术协议上的配置要求。现场整定人员应对整个保护动作回路做全面的检查,验收试验应按照定值单做全,压板的独立性一定要检查。
4.4图纸设计人员在设计时就应规范线路压变二次输出电压值,保护调试人员应全面掌握电压回路的动作逻辑,及时反馈给定值计算人员,定值计算人员应全面下达各种定值,而不是只下达通用部分,别的让保护人员自己发挥。
4.5明确各单位继保人员(如调度中心与检修公司、生技部与二次班等)的分工,并承担起相应的责任,应按时间顺序和保护类型、以元件(线路、主变、故障录波器、备自投等)为单位建立起设备、定值、图纸及其试验的台帐,定值更改及检验都应作相应的记录。现场应建立起专人负责制,加强对上述技术档案的管理。
5做好继电保护的标准化工作
做好继电保护端子、压板的标准化设计工作,并及时在电网内推广、应用,不仅能提高继电保护的运行维护水平,而且为继电保护的不断发展奠定良好的基础。标准化的设计,进一步完善继电保护的配置、选型,做好标准化设计,为今后的保护设计(包括厂家的制造)、运行、检修、管理打好基础。但同时我们也要看到,由于电网的结构越来越复杂,有些线路有串补,有些线路没串补;有些是可控串补,有些是固定串补;有些是和直流很近的交流线路,还有些是高压海缆等等,如果保护简简单单的搞全网统一,可能会出现问题。做标准化设计时,建议要求统一保护的屏标准、端子标准、二次回路标准,但是保护功能搭配要灵活,以满足电网发展的需要。
6结束语
随着科学技术的飞速发展,继电保护在变电站中的作用也越来越重要,它不仅保护着设备本身的安全,而且还保障了生产的正常进行,因此,做好继电保护的整定对于保障设备安全和生产的正常进行是十分重要的。加强继电保护管理,健全沟通渠道,及加强继电保护定值整
定档案管理等工作是提高继电保护定值整定的必要措施。
参考文献
论文关键词:继电保护;可靠性;电力系统
继电保护是指在正常用电的情况下,对电路故障等情况进行及时报警,从而保证电子元器件的安全。随着我国经济的持续发展,各类用电设备急剧增加,电力系统中的正常工作电流和短路电流也随之不断增大,继电保护技术就是在这一背景下发展起来的。目前,我国不少地区继电保护还不能可靠运行,保护动作失灵和大面积停电的事故时有发生,严重影响着人民群众生产生活的顺利进行。因此,提高继电保护运行的可靠性无疑具有重要的意义。
一、确保继电保护的可靠运行
1.确保继电保护的验收和日常操作能够合理进行
(1)做好继电保护的验收工作。在继电保护装置安装完成后,要对其进行调试和严格的自检,将安全隐患消灭在萌芽状态。工厂方面可组织检修部、运行部和生产部等部门对整个装置进行整组、开关合跳等试验,在继电保护设备生产人员的指挥下运行有效时间,在验收合格后方可投入使用。
(2)科学操作、定期检查。在与继电保护装置有关的情况出现变更时,负责人要对包括变更具体内容和时间在内的变更情况进行详细记录,并与注意事项进行核对。交接班时要对装置的运行情况进行检查。如果条件允许,还应在早晚班中间安排一到两次全面、系统的检查。检查的内容主要包括:开关、压板位置是否正确;各个回路接线处是否正常;继电器接点是否完好,线圈及附加电阻的温度是否适宜,是否被高温损坏;保护压板是否开始使用;指示灯、运行的监视灯指示是否准确;光字牌、警铃、事故音响是否出现故障等。
(3)加强对操作人员的业务培训。除了要求操作人员有丰富的理论知识外,还要对他们进行适当的岗前培训,让他们了解继电保护的原理。在对装置进行例行检查前,操作人员要预先对二次回路端子、继电器、信号掉牌及压板等进行熟悉和了解,以便使操作能够按设备调度范围的划分进行。在编写设备使用说明书时,应该做到详细、准确、规范,使值班人员能够更好地理解说明书中的内容,避免因不了解而导致误操作现象发生。
另外,企业在对员工进行培训时要注意对可能出现的特殊情况进行说明,以免发生不必要的事故。例如,某110kv变电站发生110kv母pt失压,备自投动作,主供跳开,备供未合,导致全站失电。在分析事故原因后发现,二次电压线a630凤凰端子排扣反,导致pt失压,跳主供开关的线接在手跳回路中,手跳将备自投闭锁,致使备供没有合上,全站失电。凤凰端子排扣反是肉眼无法观察到的,定值是负责定值管理的工作人员下发的,而现场实际负荷电流的大小只有保护人员才知道,继电保护装置的运行有时不具有稳定性,应对可能出现的情况加以说明和重视。因此这次事故主要因为工作人员对继电保护装置的运行不够重视,没有对其运行进行准确操作造成的。
2.转变继电保护事故处理的思路
在做好继电保护设备的验收、日常检查工作,并能准确操作后,继电保护事故的发生概率将明显下降。然而,若继电保护运行过程中出现了事故,对其进行有效处理,并深入了解事故发生的原因,总结经验教训,才能及时地发现继电保护装置及其运行过程中存在的问题,以便对其进行及时处理和整改,从而确保设备的可靠运行。
(1)加强对相关数据的利用。通常,继电保护装置运行中存在工作的连续性和隐蔽性,即在保护操作结束后设备可能还会连续工作一段时间,这样就容易对用电设备造成一定的危害。同时,继电保护装置的运行还存在一定的隐蔽性,在日常操作中不易察觉,当出现故障的时候才会被发现。而利用故障录波、时间记录、微机事件记录、装置灯光显示信号等信息来还原故障发生时设备的有关情况,则能有效地找到事故发生的原因,消除连续性和隐蔽性所带来的不利影响。
(2)对故障原因进行有效区分。继电保护运行过程中出现故障的种类很多,原因也很多,有时很难界定是人为事故还是设备事故,因此对于事故原因的判定绝不能仅凭以往的经验作为依据,而是要有原则、有依据地一步步进行检查。对于设备存在的问题,操作和值班人员要如实向技术人员反映,以便技术人员对装置运行可靠性进行更加准确的判断,将问题消灭在萌芽状态。
(3)对事故处理采用正确的方法。在对事故进行处理之前,要保证所使用的继电保护测试仪、移相器等具有较强的稳定性,万用表、电压表、示波器等具有高输入阻抗性能,同时要按照有关方面的要求确保试验所用的电源为直流单独供电电源。除了要做好事故处理的准备工作外,还要采取与事故类型相适应的检查方法。常用的检查方法有:整组试验法、顺序检查法和逆序检查法。
整组试验法主要通过检查继电保护装置的动作时间、动作逻辑等是否正常来判明问题产生的根源。这种方法的主要优点就是能在较短的时间内再现故障,缺点是不能有效查找故障发生的原因。通过这种检查方法发现问题后,经过处理,能提高整个装置的可靠性。
顺序检查法按照外部检查、绝缘检测、定值检查、电源性能测试、保护性能检查等依次进行,通过检验调试的手段来寻找故障。针对继电保护装置在运行中微机保护出现拒动或者逻辑出现问题等不可靠性来对设备进行检查和调试。
逆序检查法则是从事故发生的结果出发,一级一级往前查找,直到找到根源。针对继电保护装置在运行中出现误动的不可靠性,可利用这种方法进行检查。
3.提高继电保护的技术水平
提高继电保护的技术水平,可以使对继电保护的验收、日常管理和操作等工作更加便捷有效,也能减少相关事故的发生,更是确保继电保护可靠运行的关键因素。综合其发展历程,可以从以下两方面提高继电保护的技术水平。
(1)提高继电保护运行的微机化和网络化水平。随着电信技术的不断发展,微机保护硬件的科技含量也得到了较大幅度的提高。现在,同微机保护装置大小相似的工控机的功能、速度和存储容量都远远超过了当年的小型机。用成套的工控机做继电保护的想法在技术上已经变得可行,这样,就能使继电保护运行过程中的微机不可靠性得到一定的控制。但对微机化如何能更好地满足电力系统要求,如何进一步提高继电保护的可靠性,如何取得更大的经济效益还需要进行深入地研究。可以说,计算机网络将深入到各种工业领域,为电力系统提供通信手段,彻底改变继电保护的运行方式和状态。
从现阶段的实际情况来看,除了差动保护和纵联保护外,所有的继电保护装置都只能反映保护安装处的电气量,继电保护装置的作用也只能是切除故障元件,缩小事故的影响范围。安装、使用继电保护装置的目的不仅是缩小事故范围,还希望它能保证电力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,从而进一步提高保护的及时性和准确性。而想要实现这一设想的前提条件是要将整个电力系统各主要设备的保护装置都通过计算机网络连接起来,实现微机保护装置的网络化,这方面的技术水平急待提高。
(2)提高继电保护运行的智能化水平。智能化是提高继电保护运行可靠性的重要技术创新,目前,“人工智能技术”这一词汇已经出现在社会的很多领域,诸如神经网络、进化规划、遗传算法、模糊逻辑等技术在电力系统中已经得到了应用,在继电保护领域应用的研究也正在进行并不断深化。人工智能技术的引进将使继电保护装置的稳定性大大提高,而其工作的连续性和隐蔽性等不可靠因素将会得到有效的控制和改进。
【关键词】继电保护 教学内容 教学方法
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889(2016)08C-0072-02
随着我国国民经济的快速发展,对电力的需求越来越大,对电力人才的要求也越来越高,面对新的形势,高职教育要主动适应社会的需求,对原有的教学进行改革。供电系统继电保护是供用电专业的核心课程,对于培养合格的电力人才具有较大的作用,然而,由于这门课程涉及的内容很多,学生学起来很费劲。为了提高学习的质量和效率,满足用人单位对技术工人的要求,本文试以广西电力职业技术学院为例,从课程内容改革、教学方法改革、教学模式改革三个方面对供电系统继电保护课程教学改革进行探索。
一、课程内容改革
随着高校的扩招,高职教育的普及,越来越多的人能走进了大学,但是也带来了一个问题,学生的质量参差不齐,差别很大,一个专业既有文科生也有理科生。要上好供电系统继电保护课程,这对于教师来说压力很大。面对这样的情况,首先必须从教学内容上进行改革。以广西电力职业技术学院为例。该院教师走访企业,与一线的技术人员进行交流,请来专家对课程内容提出问题及整改意见,并从中总结出电力职业所要具备的理论知识、基本技能和职业素养。根据调研的一手资料,广西电力职业技术学院对课程内容进行了整合,不再一味地追求大而全的知识,而是把学生定位具有专业技能的技术人员,与一线岗位进行对接,更注重学生对现场问题的解决和设备的维护方面,注重学生的动手能力和实用性。于是我们打破现有的教学内容按章节来上的习惯,不在以灌输继电保护的所有知识点为出发点,而是针对这个专业的典型工作任务总结了五大模块、十二个子项目,其中五大模块分别是基础模块、线路保护模块、主设备保护模块、自动装置模块和信号控制模块。这门课程的定位就是为后面开展的实训课程做好理论知识的储备。通过这样的改革,改变了教师一味的教授理论知识、不重技能的缺点,也改变了教师把理论知识讲得很深入,而学生又不能理解的两难情况,把教师从繁重的理论知识给解放出来。本团队对照典型工作任务里面的所要求的理论知识,重新梳理这门课的知识点,把很多用得少,但是理论性很强的内容给删除,比如距离继电器的灵敏角、线路在有分支情况下的距离整定等。把典型任务里面要求的基本知识点给讲透。这样教师不会再有课时紧张的情况,有了更多的时间对着门课程进行项目化改革,学生有了更多时间去练习和提问,从而提高他们对于知识点的掌握,增强他们学习的主动性和积极性。通过任务式教学,传统教学方法里的两条“平行线”――理论内容和实践能够得到很好的结合。
二、教学方法改革
以往上继电保护都是教师满堂灌,课堂是教师的独角戏,师生互动很少,这导致很多学生并没有真正理解里面的知识点。为了满足用人单位对学生的专业知识的要求,就必须要对传统的教学方法进行改革,要使学生成为学习的主体,让他们从被动接受知识转变为主动学习知识,充分调动学生的积极性。
(一)充分采用各种教学媒体
现代社会,教师和学生都能很轻易地接触到网络和各种媒体,为了使枯燥而乏味的继电保护知识变得更加生动,在课堂上教师可采用“多媒体+案例”的教学方式。为了找到学生易懂的多媒体资料,可通过网络收集大量与继电保护相关的视频和动画,通过一些编辑软件对它们进行加工处理,转化为上课的课件。而对一些网上没有的视频,还可以深入电力企业,把企业一些培训员工的视频和图片拿回来编辑,变成上课的视频文件和动画,使得学生能通过这些视频和动画的展示,更容易理解和掌握保护动作的相互过程,从而产生事半功倍的教学效果。现在智能手机已经在学生中广泛普及,为了使学生课后也能充分学习继电保护的知识,教师可建立微信群,一些网络上制作比较好的继电保护的视频和文件,让大家有空的时候都能下载这些文件学习,弥补课堂上时间短的弊端,也能够对一些难懂的知识点进行有益的补充。通过多媒体,很多书本上枯燥乏味的知识点变成了看得到、摸得着的东西,从而能够大幅度提高学生的积极性,也便于学生更好地理解继电保护的原理。
(二)充分利用仿真软件
供电系统继电保护是一门理论课,是为后面的微机保护和二次接线实训的实训课提供理论支撑的。如果这门课没学好,后续微机保护和二次接线实训的课程就不好开展。供电系统继电保护除理论性强外,还存在大量的计算。对于本专业有部分学生是文科生和对口招生的学生,他们的计算水平的底子并不是很好。为了提高他们对知识点的理解能力和计算能力,一味地强化项目式教学,效果并不是非常理想。例如,对于继电保护的电流三段式保护这个知识点,可利用电力的仿真软件PSCAD,利用仿真软件可视化好的特点,在课堂上搭建线路模型,设置故障点。给仿真软件里面的示波器加载线路电流,通过可视化的软件,把短路前和短路后的电流展示给学生,让他们充分体会电流的变化量对线路造成的影响。接下来就是引导学生如何有效地对线路进行保护,通过对电流设定整定值来保护线路。通过这些方法使学生很自然地掌握了计算整定值的方法,加深了对公式的理解和记忆。有了电流三段式的计算的基础后,对于距离三段式保护的计算,教师可对学生采用启发式教学,让学生模仿电流三段式的计算方法来算出距离保护的整定值,再把学生算出的整定值设置到PSCAD搭建的模型中来进行验证。通过这个的手段使学生对自己的计算水平和能力产生较强的自信,也能检验出他们易出错的地方,便于他们在日后的学习和工作中能有所改正。事实证明,通过仿真软件辅助教学,三段式电流的的整定计算学生的掌握率提高10%以上。
(三)充分利用实物元件
看懂二次接线图是供电系统继电保护课程必须教会学生掌握的技能,传统的教学方法既费力气,也很难达到预期的效果,而采用任务式教学方法,可以大幅加强学生对该知识点的掌握。例如,过电流二次动作的原理图,教师可首先通过视频的演示,把二次图的过电流保护动作原理演示出来,学生掌握基本的原理后,把学生领到已经安装和调试好的由电磁继电器组成的二次电路的屏柜面前,结合图纸对照实物,对学生布置任务,让他们找出过电流保护的继电器以及它们之间的连线。结合实物接线,画出它们的接线图纸,这个过程使学生能轻易掌握识图方法,教师再也不用反反复复地演示过电流的保护原理图,从而达到一举两得的效果。
三、教学模式改革
由于受到教室和设备的局限,许多电力院校供电系统继电保护、微机保护和二次接线实训被割裂成三门独立课程来开设,这既耗费课时,也不利于学生理解这三门课程之间的内在联系和对构建课程整体意识。为此,随着学校硬件逐步完善,应实现传统教学模式向一体化教学模式的转变,将供电系统继电保护与微机保护、二次接线实训整合成一门课。目前,许多电力院校都在这方面做出了探索,一些好的电力系统的学校已经开始实施。这将对教师的综合能力提出了更高的要求。教师应将知识点融入项目教学中,对学生进行教、学、练、做的一体化教学模式的设计。一体化教学大致的实施步骤如下:教师讲解这个任务要涉及的知识点,紧接着布置任务,学生根据拟定的方案完成任务,提交成果,教师根据学生的过程和成果进行点评、打分。通过一体化教学,把真实的场景搬到教学中来,不仅可以锻炼学生的学习能力,还能提高学生的分析能力、协作能力和创新能力,极大地调动教师和学生的积极性,增强学生的综合素质。
综上,供电系统继电保护是一门涉及多个基础专业、综合性较强的课程,这使得教与学的难度都比较大,因此,有必要在结构安排、内容选择、教学方法和方式方面做出一些新的创新,充分利用网络和多媒体技术调动起学生的积极性。整个课堂的教学不应是一个照本宣科的过程,而应是一个不断增长见识、消除困惑和分享经验的过程。应充分调动教师和学生的主动性和创造性,使整个课堂的氛围变得充满活力。
【参考文献】
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有幸参加了国网技术学院举办的继电保护培训班。能成为首批培训员工中的一份子,今年根据公司安排。感到十分的荣幸,同时也感谢省电力公司以及供电公司的领导给我这样一次不断完善和提高自己能力的机会。
培训期间,先后学习了公共基础课如《企业文化》、《团队建设与沟通协调》、《员工职业生涯规划》等,专业知识课如《安全规程》、《电力系统继电保护》、《二次回路》、《电力系统故障分析》、《两票管理》等,并在继保实训室对主变保护屏、线路保护屏、母线保护屏、断路器保护屏等进行了校验和故障查找消除。在这4个月的培训生活中,我的感受很多,收获也很大,以下从学习,生活等几个方面总结此次学员培训。
专业知识理论方面:
(一)对《电力系统故障分析》的学习。这是继电保护专业的最基础的部分,要掌握故障分析,首先要对电力系统正常运行有深刻的理解,所以可以说继电保护是一门综合性的课程。通过对故障分析的重新学习,我对电力系统常见故障有了全面的认识,通过对各种故障的特点进行总结,我发现了故障的规律性,以及继电保护在这些故障的针对性。
(二)对《电力系统继电保护原理》进行学习。继电保护原理也是继电保护专业的基础,这门课通过对各种故障的特点进行总结分类,讲述了保护的构成原理,以及各种原理的保护的使用范围,优点和缺点,以及系统中各种保护的配合使用问题。由于我们这些同志绝大部分来自地区供电公司,所以我们主要学习了220kV及以下电压等级的保护原理。
(三)对电流互感器、电压互感器(以下简称CT、PT)的学习。CT和PT是继电保护专业必须掌握的部分,因为继电保护对一次系统的保护是建立在对一次系统的监视上的,CT、PT将一次的大电流、高电压变为继电保护能够使用的小电流、低电压。通过学习,我掌握了CT二次绕组有好几个,分别供保护、测量、计量用,以及零序电流的采集方法;CT、PT的极性接线正确与否直接关系到保护是否能可靠工作。
(四)二次回路对我来说是一个陌生的知识点。以前学校重视原理教学,二次回路部分并没有讲。这个月在开始讲二次回路前,我对其进行了恶补,有什么不会的问题,找老师和有工作经验的同学请教,在后来通过上课学习,我对二次回路有了一定程度的掌握,二次回路分为控制回路、测量回路、信号回路、调节回路、继电保护和自动装置回路以及操作电源系统,现在我掌握比较好的是电源系统、测量回路和信号回路,其他的回路我正在不断的学习中。
(五)学习博电继电保护测试仪的使用。在学习中,既温习了各种继电保护原理,还掌握了测试仪的使用方法以及对各种保护的测试方法。
关键词:变电运行;继电保护;问题探讨
中图分类号:TM63 文献标识码:A
一、前言
近年来,我国的国民经济不断发展,电力系统各在国民经济发展和社会发展中的作用也日益重要。并且伴随着新技术的出现,继电保护技术的发展也出现了崭新的发展前景。同时,我国电力系统的运行与发展也对继电保护的运行可靠性提出了新的更高要求。继电保护是电网安全和稳定运行的必要条件,担负的职责是极其重大的,相关单位应该及时提高继电保护运行可靠性的相关措施和技术,以保证电网的健康运行。
二、排除故障的相应措施
1. 工作人员应对继电保护按照独立装置类型进行检查和统计。如,对目前系统运行的各种线路保护装置、变压器保护装置、母差保护装置、电抗器保护装置、电容器保护装置、重合闸装置或继电器、备用电源自投切装置、开关操作箱、电压切换箱,以及其他保护或安全自动装置等,进行检查和统计。
2. 对继电保护故障分类,如,除对设备或电网运行影响程度分为一般、严重和危急 3 类外,还可按照故障产生原因,将故障分为设计不合理、反措未执行、元器件质量不良、工作人员操作失误等情况,这样,就科技更加方便地对故障进行责任归类和针对性整改,从根本上解决故障再次发生的可能性。
3. 了解继电保护的缺陷。这样有助于逐步掌握设备的运行规律,不断提高继电保护人员的运行维护水平。应对继电保护设备中出现的各种故障进行及时、全面地统计,确保每次故障都能及时统计,为通过缺陷管理寻找设备运行规律奠定坚实基础。
三、提高继电保护的措施分析
1.加强继电保护运行的智能化程度
提高继电保护运行可靠性的一项重要措施是智能化,同时这也是一项重要的技术创新。人工智能化应用的领域已经越来越广泛,行业也不断得到拓展。很多先进的技术和理念也已经开始在电力系统中出现。诸如神经网络、进化规划、遗传算法、模糊逻辑等技术在电力系统中已经得到了应用,在继电保护领域应用的研究也正在进行并不断深化。人工智能技术的引进具有强大的优势。人工智能将会从很大程度上提高继电保护装置的稳定性能,并且还可以对继电保护装置原有的工作隐蔽性以及连续性等不可靠因素进行有效的控制。人工智能的显著优势是可以进行快速处理,并且具有极强的逻辑思维能力。实践表明,人工智能在在线评估中所发挥的作用是重要的,其明显优势是不可忽略的,并且具有一定的主导地位。人工智能在电力系统,尤其是在继电保护工作中的普及和应用将会给继电保护运行的可靠性带来极高的效率。
2.广泛使用性能极其优良的数字控制器件
性能优良的数字控制器件的使用将会大大提高继电保护的质量。CPLD和FPGA等器件在继电保护领域被广泛使用。CPLD是一种复杂可编程序逻辑器件,FPGA是一种现场可编程序门阵列,这两种器件在继电保护中都具有极其强大的优势,因为,CPLD和FPGA作为现代可编程序专用集成电路(ASCI),具有功能高度集成的特点,并且他们还会把多个微机系统的功能集中在同一块芯片上。这一类性能优良的数字控制器件的使用将会给电子系统设计带来极大变革,并且会展示出强大生命力。因为保护系统的高度集成、快速响应以及较高的可靠性的实现都离不开这一类控制器件。同时,这一类器件有效缩短了保护装置的研发周期,从很大程度上保证了继电保护运行的可靠性。
3.处理继电保护故障的对策
(一)跟踪继电保护设备运行情况。这样,就可以随时掌握设备的运行情况,做到心中有数。一旦发生故障,可以及时处理,以确保设备的安全和平稳运行。
(二)提前预防。即对在生产通过安全处理、掌握故障数据、了解其性质,均在未发生事故之前,就及时地分析和制定相应的对策,以便尽快消除故障,同时安排人员消缺。
四.继电保护在发电厂中的运用
1继电保护在发电厂中的智能化运用
在发电厂的电力管理中,运用的是智能化控制管理,这使得发电厂减少很多不必要浪费,并为其它技术运用提供了较为广阔的空间,在这种背景下,继电保护也出现了一定程度的人工智能化,让保护装置的使用更为科学及合理,像很多发电厂已经采用了人工神经网络模拟(ANN)技术进行供电系统保护,对继电保护的智能化进一步进行了推进,在发电过程里,会出现短路的情况通常有几十种,要是用人工来排除,大约需要12h以上,可运用这种神经网络的继电保护法对所采集样本进行故障检测,仅在0.5h以内就可以找出故障原因了,这有效减少了维修时间,并且通过计算机的辅助系统运用,能够让发电厂的发电效率大大提高。
2继电保护在发电厂中的网络化运用
随着网络技术发展,继电保护也得到了网络技术支持,不仅为继电保护提供了直观可靠操作检查空间,还为它的发展提供了广阔的动力支持及保障。发电厂的继电保护功能主要是保障电力系统可靠安全稳定运行,其保护与计算机网络数据的模拟生成系统是密不可分的,通过计算机数据采集及分析对故障原因进行检测,并发出警报。伴随着继电保护网络化发展,可以对数据采集及模拟生成,对各种故障进行综合分析,还能对故障进行显示,其故障位置及缘由等情况,来采取有效措施进行解决。像很多环保发电厂就运用了该装置,经过总调度室内的计算机进行监控,能够对现有线路运行情况及各线路的短路情况进行判断,从而方便了电力维护人员及时准确得进行故障维修护理。
3继电保护在发电厂中自适应性运用
在发电厂中,继电保护的自适应性运用也是很值得关注的,继电保护能够对多种故障检测进行适应运用,能够延长保护时间,让电气设备具有更长使用寿命,继电保护的适应性,提高了发电厂的经济效率,对发电过程里的故障及时进行排除,有效降低了人工操作遇到的麻烦,节省了维护成本。这种自适应真正发挥了继电保护功能,面对各种形式发展,最大程度提高了电力设备使用寿命,并降低了故障发生,从而满足了人们对电力的需求,使得生活能够顺利开展。
五继电保护在发电厂运用中的注意事项
当进行继电保护装置的检验时,应该把电流回路的升流试验及整组试验发在检验的最后来进行,当这两项试验工作完成之后,就不能再改定值、拔插件、该二次回路的接线及改定值区等,而电压回路升压及电流回路升流试验也要放在其它试验完成后再进行,定期检验里,遇到检验完成、投入运行及设备预热状态可暂时没有负荷的情况时,就无法进行符合向量测量及负荷采样值的打印了。
六 保护压板投、退一般原则
保护压板关系到保护的功能和动作出口能否正常发挥作用,因此非常重要。变电站运行人员应了解各类保护压板的功能和投、退原则,特别是当现场运行方式发生变化时,有些保护的压板也要作相应的切换,避免由于误投或漏投压板造成保护误动或拒动等人为误操作事故的发生。
按照压板接入保护装置二次回路位置的不同,可分为保护功能压板和出口压板两大类。 保护功能压板实现了保护装置某些功能(如主保护、距离保护、零序保护等的投、退)。 出口压板决定了保护动作的结果,根据保护动作出口作用的对象不同,可分为跳闸出口压板和启动压板。 跳闸出口压板直接作用于本开关或联跳其他开关,一般为强电压板。启动压板作为其他保护开入之用,如失灵启动压板、闭锁备自投压板等,根据接入回路不同,有强电也有弱电。
当开关在合闸位置时,投入保护压板前需用高内阻电压表测量两端电位,特别是跳闸出口压板及与其他运行设备相关的压板,当出口压板两端都有电位,且压板下端为正电位、上端为负电位,此时若将压板投入,将造成开关跳闸。应检查保护装置上动作跳闸灯是否点亮,且不能复归,否则有可能保护跳闸出口接点已粘死。 如出口压板两端均无电位,则应检查相关开关是否已跳开或控制电源消失。 只有出口压板两端无异极性电压后,方可投入压板。
除了与二次回路直接连接的保护硬压板之外,某些厂家还设置了保护软压板,便于监控后台机、调度后台机远方投、退保护。 软压板与硬压板组成“与”的关系来决定保护功能的投、退,只有两种压板都投入且控制值整定为投入时,保护功能才起作用,任一项退出,保护功能将退出。保护软压板一般设置在投入状态,运行人员只能操作硬压板。正常运行方式下所有保护功能压板按定值整定要求投、退,所有出口压板均投入。 当一套保护装置的主保护和后备保护共用跳闸出口时,退出这套保护装置中的某些保护时只能退其功能压板,而不能退出口压板,否则该套保护装置中的其他保护将失去作用。
七 案例分析
1.2010 年 1 月 14 日,为配合某 A 变电所投运,由 B 变电所通过 110 kV 开关对 A 变 110 kV 设备冲击 1 次。调度要求对110 kV 开关进行线路保护定值更改,停用方向零序 I 段保护及重合闸。更改定值当天,首先由继电保护班按调度定值单将临时定值放入保护的临时定值区(03 区),其中临时定值单中的方向零序 I 段保护及重合闸软压板均置 0。随后由调度发令操作将此 110 kV 开关保护定值切换至临时定值区,切换后打印并与继保人员核对准确。随后当笔者发现旁边刚打印出的正常定值区(00 区)的方向零序 I 段保护及重合闸软压板状态也为0 时,立即询问是否为继保人员误整定,继保人员当即否定,但查看装置后发现与打印的定值单一致,然后在后来的恢复正常定值的时,对临时定值区的软压板进行修改后,正常定值区软压板状态会跟着一起变化,此时大家才恍然大悟,明白了为何正常定值区软压板状态会诡异地发生变化。发现了保护装置这一隐患后,调度决定在进行相类似工作时,只通过硬压板的操作来实现保护的相应投退。工作结束后,迅速汇报,提醒对同型号保护装置进行重合闸停启用状态进行检查,得到上级重视,迅速安排在日常工作中采用,并且对装置各项功能、定值状态等进行了全面细致的检查,避免相同情况的发生。
2.2011 年 11 月 19 日,监控通知:110 kV A 变主变低后备保护动作,1 号主变 101 开关跳闸;10 kV 汤奔线 119 开关、汤叶线 131 开关过流Ⅰ段保护动作跳闸,重合闸动作,合成功。到达现场后,后台机、现场与监控通知信息一致,所内设备无任何异常现象,当即汇报调度,此时巡线人员已经在查看跳闸过的线路。2条线路故障,都重合成功,却又导致越级跳闸,让人疑惑,先来想想会发生越级跳闸的几种可能性。
第一,线路故障,开关拒动,越级跳次总。处理方式:将故障开关隔离后,卷次总开关,恢复供电,然后通知检修班组检查实际情况并检修。
第二,线路故障,保护拒动,越级跳次总。处理方式:由于无法判别是何线路故障,所以先将此母线上所有出线开关拉开,然后送主变次总,各线路依次送电,当送到又一次越级跳闸时,则可认为该条线路的保护故障。将故障开关隔离后,最后通知检修班组检查实际情况并检修。与调度再次联系后,确认 2 条线路上确实都存在永久性故障。于是拉开119与131两条线路开关,合上主变次总101开关,恢复Ⅰ段母线其它线路的供电,然后将 119 与 131 线路转检修,检修完毕后复役。
结束语
作为一名电气运行人员,最重要的职责是保证人身、设备和电网的安全稳定连续运行,只有在工作中不断学习,提高自己的业务知识水平,才能胜任电气运行值班员这个岗位。还要有认真负责的工作态度和丰富的经验,只有这样,才能适应工作岗位的要求。
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【关键词】发电厂;继电保护;装置性能
1.引言
在电力系统中,继电保护装置作为重要的安全卫士可以在短时间内将故障隔离,从而防止故障的继续蔓延,对电网造成更大的危害。在电厂中使用继电保护装置同样重要。就继电保护技术本来来说,其技术性较强,其关键技术体现在分析故障和处理故障上。本文对此进行了探讨。
2.发电厂继电保护作用及要求分析
将继电保护技术应用于发电厂中,主要原理是检测系统出现的异常信号并给出报警,同时将故障自动切离系统,提前对可能出现的故障进行防范。具体而言,继电保护在发电厂中的作用表现为:进行故障监测,如:在设备发生故障之前,继电保护装置能够进行异常信号的感知,并将故障切离系统,有效防止了元件的损坏;另外,继电保护装置在处理故障时十分迅速,可以避免停电。分析继电保护的基本要求,由于它要完成检测、报警、故障隔离等多种功能[1];因此,满足继电保护装置运行的基本要求是非常有必要的,应该符合其选择性、灵敏性和速度性。
3.继电保护装置工作原理分析
在发电厂中,常常会出现设备线路故障现象,这些故障必然会导致系统电流和电压的改变,如果改变值超出了系统所能够承受的范围,智能控制系统会给出相应的报警信号,技术人员也可以直接向断路器给出断开指令,以此实现故障的隔离,尽可能的减少故障所涉及的范围,这就是继电保护装置的工作原理。就其本质来说,它是对系统中的故障电流、故障电压或者是其他参数的变化进行监测,从而做出判断,给出动作指令。同时,继电保护装置也可以依据实际需要,将动作依据设定为其他参数,如:在变压器油箱中,可以将瓦斯的变化设定为其故障的参考信号。不管是采用什么参数,其基本原理和结构都是类似的;包括:测量装置、逻辑装置以及执行装置[2]。
4.继电保护装置基本性能
分析继电保护装置的基本性能,主要有以下几点:
1)可靠性
继电保护装置的可靠性直接关系到其使用效果;其可靠性主要表现在两个方面,一是故障动作的准确性,另一个是不会产生误动作。可靠性是最基本的要求,对此,需要从多个方面来保证:在配置上要合理,装置的制造质量要过关,技术性能要满足要求等。在电厂中,电力设备通常都有两个独立的回路,在断路器上分别装有不同的继电保护装置,两套设备互补,以实现对线路的保护。
2)选择性
在电厂中,继电保护装置需要进行故障判断,在决策制定时存在一定的选择性,是先断开故障的设备还是先断开故障的线路;此外,装置中的保护元件也具有选择性,需要配合其灵敏系数,以实现对设备和线路的保护。
3)灵敏性
继电保护的灵敏性可以通过灵敏系数体现,它是指能够允许的电流和电阻的变化范围。一旦电流超出灵敏系数范围,装置就会启动隔离功能。通过整定的方式可以实现灵敏系数和选择性的确定。
4)快速反应性
继电保护的快速性要求很容易被理解,当故障出现时,只有快速的将其隔离出去,才能保证其对系统造成的伤害最小。
5.继电保护装置的应用
继电保护装置在发电厂中的具体应用体现在以下几个方面。
5.1 对发电变压器组的保护
继电保护装置在保护发电厂中的发电变压器组时,需要对机组的型号予以充分的考虑;如:在某一大型的发电厂中,机组等设备的造价很高,维护起来十分复杂,停机检修会造成较大的经济损失。对此,在使用继电保护装置时,要求其配置可靠、灵敏并且快速。考虑到该电厂的实际情况,在对发电机和变压器进行保护时,选择了G60以及T60等保护设备;在对厂用变压器以及励磁变压器进行保护时,采用了C30保护设备。采用的这些保护装置具有十分成熟的技术,功能十分全面,在其硬件上包含有能够实现数组控制的相应处理器和芯片。可以采用DSP进行数据处理;因此,保护装置的效率能够得到提高。在实际应用中,可以依据具体情况对保护装置进行灵活选择,其依据是:发电机组的型号、电气控制系统的具体特点等;只有这样才能保证保护与运行控制之间的良好配合。另外,还应该考虑到装置的经济性和维护方面。
5.2 对发电厂电力系统的保护
机电保护装置在进行电厂电力系统保护时,需要充分考虑配合性,即:基于合理减少二次电缆,有效提高对应网络的自动化水平。如:在某发电厂中,将一套电厂用电监控系统配置在两台低压机组上,另外,将系统与上层的DCS相连接,并通过通信网络与继电保护装置相连接;利用监控系统可以实现对电度量的采集,并完成传输,最终实现对保护动作量的遥测以及通信。这种方式最终实现了对电源及保护装置的控制,它不仅提供开关遥控,还可以实现保护定值的查询和修改;自动化控制的可控性提高了,整个发电厂的电力系统更加安全。
5.3 对发电厂直流系统的保护
在发电厂中,直流系统是重要的组成部分,它为保护、开关以及自动装置等提供直流电[3]。因此,保证直流系统的可靠稳定对于整个电厂来说意义重大,它同时也是继电保护装置准确动作的前提条件和有力保障。对于厂用直流系统而言,其配置原则依据的是电气一次系统的分区;考虑到直流系统的远近,可以实现直流系统的冗余配置。如:在某发电厂中,由一套直流供电系统负责机组主厂房发电机组、自动控制装置、输煤系统保护等供电[4]。因此,继电保护装置需发电厂中的直流系统实施保护。
6.结束语
本文分析了电厂中继电保护的作用,对其工作原理进行了阐述,重点对其基本性能和特殊处理以及具体应用进行了探讨。总而言之,发电厂中的继电保护装置应用十分普遍。继电保护装置不仅需要具备共性的功能和性能,还应该依据发电厂的实际情况,在保证可靠性、选择性和灵敏性的前提下,针对具体网络实施保护。另外,为了满足发电厂智能化生产的需要,在选择继电保护装置时,应该配合自动控制系统,实现保护系统的自动化,从而提高保护效果。
参考文献
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关键词:继电保护;可靠性研究;影响因素
中图分类号:TM774.1 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2014)6-0084-02
所谓继电保护是指当电力系统运行出现意外时,利用继电保护装置能够在较短的时间内排除系统中的故障,这可以减少对于设备带来的损伤和破坏。继电保护在维护电力系统安全中有着积极重要的作用,它不仅能够提高处理故障的效率,还可以在一定程度上保证电力的供应,这对于经济的发展和维护人们的正常生活有着重要的作用。所以要重视继电保护技术在电力系统中作用。同时,这是一项技术性很强的复杂技术,所以如何提高机电保护工作的效率,一直都是电力工作者们研究的一项技术。
1 继电保护的原理及特征
1.1 继电保护原理分析
一般来说,继电保护装置的测量、逻辑判断和执行这三部分中,测量部分的作用主要体现在对于有关物理量的测量,并把测量的值与设置的额定值对比分析,以确定继电保护是否启动;其逻辑部分是指是把测量部分输出量的大小和性质的逻辑状态作为标准,然后将信息指令传递给执行元件;因而执行部分就是根据上一部分传来的指令来执行,从而起到装置的保护作用。与电子设备不同的是,继电保护有着极特殊的一面,比如说,关于继电保护元件,它是一个种类繁多,并且制作难度高的工艺,所以其在运行中出现故障率也是较高的。为了保证其的正常运行,一般用概率论来分析其可靠性。另外,一旦继电保护装置处于不正常的状态,就很容易出现故障,后果不堪设想。一般来说,继电保护是处于一种监控状态,如果电力系统出现意外它就要发挥对于电力系统的保护作用,并且也只有在电力系统不正常时,它才会启动,所以继电保护有着超强的配合能力,维护电力系统的稳定。这也是在研究电力系统时,还要研究继电保护装置的可靠性。其工作原理如图1所示。
2 影响继电保护的可靠性因素
在电力系统中,继电保护装置有着极其重要的作用,不仅可以检测电力系统异常,还可以在出现故障后紧急的处理。但是继电保护装置发挥作用也是受到限制的,一般分析有如下的因素。
2.1 意外因素
2.1.1 雷击因素
一般来说雷电对于电厂的设备危害很大,主要是因为电厂有很多的高阻抗地网,一旦发生雷击,被雷电袭击的避雷针会导致变电站地网系统中的暂态电位升高。在这种情况下,会使继电保护装置的灵敏性降低,极易出现意外。
2.1.2 高频因素
在电力系统中,如果发电厂设备内的隔离开关因动作时间过长,就会形成 “电弧闪络”,并形成高压电频。这会大致磁场的形成,由此产生二次回路和一二次设备运行发生意外,一旦磁场的强度过强,继电装置就会因受到干扰发生运行的意外。
2.1.3 辐射因素
在当今,电厂内都会有着移动通信设备,虽然对于电能调控有利,但是使用通信设备会产生强辐射电场与磁场,并会极大地干扰继电保护装置,像因磁场的干扰会出现假信号源,这种假信号会误导继电保护装置的运行,是继电保护效果大大的降低。
2.1.4 静电因素
在电厂的工作人员因长期在高电压中工作,因而在衣服上会带有静电作用,这会干扰继电保护装置的正常运行。特别是工作人员在进入发电厂并接触到设备的过程中,就会产生放电的现象,这会对继电保护装置的运行状态产生影响。
2.2 电网核心元件的故障影响
一般来说,电力装置的事故隐患是从脆弱状态逐渐发展为设备事故的,这需要一段时间的发展。但是一旦发展为事故,电力系统中的电网电气状态量将产生极其恶劣的变化,威胁整个电力系统的安全。因而,只有在了解了设备的脆弱状态时,才能够采取有效的措施来做好预防,降低其产生的负面作用,发挥出继电保护的最大作用。
3 继电保护可靠性的有效措施
在电力系统中,继电保护装置对于维护整个电厂的安全有着重要的作用,它不仅可以迅速快捷的排除电网的故障,还可以有效地保证电网系统的正常运行。所以加强继电保护装置可靠性研究显得极为重要。
3.1 加强继电保护的验收对于保护电力系统的安全有着
重要的作用
继电保护装置需要工作人员定期的对其进行试验,检查继电保护装置是否处于正常状态,其功能是否存在着异常,这是保证继电保护装置正常运行的一个关键。一般来说,首先要做好继电保护的调试工作,其次要对继电保护装置进行检查并验收。通常情况下,在进行继电保护装置试验时,要综合检修、运行以及生产三个方面,并且确保接线和元件等小部件达到规定的标准。另外,还要注意在变更保护定值和二次回路过程中,要认真的对保护回路、整定值和一些重要的事项进行核对,做好记录,,记录通常包含了变更时间以及该事项的负责人等,并且还要负责人署名。
3.2 加强二次回路与巡检
继电保护装置日过长时间的不检查,可能会出现一些故障,一旦发生意外,这对于电厂来说后果极其的严重。通过研究发现,继电保护装置检查与巡视通常都能发现很多的问题,但在经过检查处理后,可以及时的处理这些这些问题,确保继电保护装置的正常运行,同时这也是防止出现事故的重要方法。在对于继电保护装置的巡回监测中,值班人员要重点注意以下几大方面:第一是继电器的外壳是否正常,有无破损等现象以及其额定值的指示位置发生变化;第二其触点是否出现卡塞或者烧伤等情况;第三是继电器的铝盘运行是否正常,以及其线圈和电阻有发热的现象;第四压板的位置或者转换开关的位置是否达到规定的标准;第五是其交直流母线电压显示是否处于正常的标准;第六是信号指示问题;第七是对于发热和冒烟情况的检查;第八指示灯的指示是否正常;第九对于相关参数的检测,看是否达到标准。
3.3 加强继电保护运行操作的可靠性
这就要求电厂的工作人员不仅要有专业的技能,还要有较高的社会责任感,并且在工作不断的学习进步,做到举一反三,并深刻的掌握机电保护的工作原理,从而增强对于继电保护的操作能力,使继电保护装置发挥出最大的作用保障人们的正常供电及生命安全。对于电厂的值班人员,他们要具备一定的专业知识,能够理解继电保护的工作原理和熟悉二次回路的图纸,这才能保证对于继电器和二次回路端子等的检测,极大地降低继电保护装置出现意外的几率。但一旦检查出异常,就需要有关人员维护检修,排除继电保护装置的异常,这也是对值班人员的技术考验,因而值班人员具备专业知识显得尤为重要。例如,在进行旁路开关取代(母线)线时,就涉及到调整,保护定值,并要保证与所带线路的定值是一致的,除此之外,值班人员在发现继电保护装置运行不正常时,不仅要加强对其的管理,还要尽快的与技术人员联系,在最短的时间内完成继电保护装置的检修。
3.4 在总结分析当电力系统出现故障过程中,要注意继
电保护跳闸问题
在这个过程中,不要急着复归记录的信号,相反要对动作情况进行认真地核查,分析出现意外的原因,从源头上消除故障,同时还要作好记录。当这一切都完成后,在复位所有信号。在做完这些后,还要注意分析总结,记录好出现故障的原因。
3.5 适应时展,改善继电保护技术
随着社会的进步和科技的发展,电力技术有了长足的进步,电气化水平也有了相当程度的提高,所以,为了更好地保护电网系统的安全就要积极改善继电保护技术,完善继电装置的工作性能,提高其工作的效率。同时也可以采取更加先进的继电器检测技术,比如说GO法分析模型,它可以提高继电保护装置的可靠性,GO法是以系统结构图为出发点,能够具体反映系统和部件之间的功能关系及逻辑关系,侧重于系统的模拟和仿真,因此它比较适用于系统结构清晰,元部件关系明确,特别是有具体物流的系统分析。其工作的流程如图2所示:
4 结 语
经济发展到今天,无论是人们的正常生活,还是工农业的发展都离不开电力资源的支持。为了保证电厂的正常供电,就需要维护电网的稳定,因而继电保护技术显得尤为重要。
参考文献:
[1] 常咏梅,王昌勇.发电厂继电保护可靠性的影响因素探析[J].机电信息,2012,(27).
[2] 付聪,安灵旭,方华亮,等.继电保护系统对一次设备可靠性的影响研究[J].电力系统保护与控制,2013,(11).
【关键词】变电站;继电保护;故障;维修方法和途径
前言
随着我国社会主义的不断发展和经济水平的快速提升,电子信息的发展也日益蓬来,这也导致了我国的用电状况时刻面临高峰期。为解决该问题我们需要先进电子设备的引入,还需要一批有深厚基础理论知识的技术人员。技术人员必须要有过强的故障维修知识、能力和经验,这样,当故障发生时,就可以及时发现并很好地解决,从而避免许多不必要的损失发生,更加可以保障电力运营的安全性[1]。总而言之,继电站故障问题的合理解决才能推进变电站的长久运营。
一、继电保护的常见故障
由于集线的布条过紧,当电力运营时间过长时,就会因为静电作用而导致继电的插电绝缘发生故障;周边存在的一些通信设施会极力干扰继电的运营,使其发生错误的运营动作,从而导致继电的干扰故障;系统出现的故障将导致CT饱和,阻碍继电运营,从而导致继电故障。还要注意上下级电网继电保护之间的合理配合以及系统最长振荡周期的考虑,变压器中性点接地方式的安排一般尽量保持变电的零序阻抗基本不变。遇到变压器检修等问题时及时分析其产生的原因,并根据具体情况采取有效措施进行处理[2]。再者,通过比较线路两端判断故障方向,要求判别对于线路末端有足够的灵敏度,必须采用双频制收发信号机。
二、继电保护故障该坚持的原则
首先,在进行继电保护时,要做好故障的分析及记录,要充分掌握故障的核心,及时合理有效的解决已有的故障。继电保护正定计算按正常运行方式为依据,不过对于特殊的运行方式可以采取专用的运行程序或者根据实际情况进行处理和整治。其次,技术人员要对症下药,根据不同的故障采取其合理的措施,定期确认某些方面的数据,不得随意改变。彻底的对继电故障做处理。这也是对技术的一次考验,需要有专门科学技术的人员进行研究,了解故障的所在之处,才能对此采取有效的措施加以处理和维护[3]。最后,实际生活中常常会碰到继电故障从未发生过,不知该如何了解其相关信息来得以解决,给工作人员带来很大麻烦。所以,在每遇到一个故障后,要及时处理并要适当记录其原理,以为后来提供方便。
三、继电保护装置的处理对策
1、电位变化法。利用计算机对继电系统进行全天检测,找到继电故障点,这样就可以很快地解决故障问题。这个过程中,工作人员需要耐心地检测和分析,可以查阅一些相关的资料进行研究,这样既科学有有说服力[4]。
2、分段检测处理。首先,保证导电通道脱开,在其内部接上小阻值的电阻,看其是否能正常运营,根据其检测结果,接上导电通道,观察接收信号平均值,这样就能很快判断导电系统的完整与否,从而找到故障点。同时也可以检测有线信号传输信号来诊断故障点[4]。
3、根据资深技术人员经验做判断。在遇到继电故障问题时,不要慌忙,冷静思考,留心资深的技术人员应对方法,更具平时积累的经验,做过的测试,对继电故障进行彻底的分析。缩短时间,减少损失。所以,应鼓励技术人员平时多总结经验,吸取教训,勤于实践,这样在面临故障时就会更加轻快自如,给继电运营提供更大运营能力[3]。
4、继电保护的发展方向。继电保护是一种为保证电力系统安全运行提高电力系统经济效益的电力装置。高端的计算机系统装置和智能化的人工服务模式已经让继电保护上升一个很高的台阶,在以后的科技发展中,继电保护的发展方向是向着计算机信息化、网络管理化、数据信号速递化等。随着科技日益发展,先进的、高端的技术设备越来越多,需要继电系统工作人员的不断创新与努力改革,完善工作中的不足之处,降低继电故障发生几率。继电保护的相关工作人员应该组建一个强有力的师资队伍,把继电保护工作做到最好,做透彻分析,吸取国外先进技术要领,完善继电保护制度,紧随时代需要的步伐[1]。
5、根据需要对常见的110Kv线路继电进行相关改进。首先这种线路改进需要把大电流发生器与保护测试仪放在一起组成一个整体装置。这种改进并不是简单的组装,他需要相同的电源,同步两者的相位时钟等系统。采用大电流发生器的电流和保护测试仪电压作为故障量进行测试。通过反复实验可以证明两者的相位相角可以通过测试仪去调节。在这种改进方法中要注意相位问题和时间同步问题,测试时以电源相位为准[2],适当调节测试仪的电压电流的相角,根据显示,电源电压和测湿仪电流的相位始终不变,是个固定值。此时相角也恰是设置的相角,这时,我们对其中任意一方做改变,会发现相角始终固定。所以我们在改进技术上要特别留心相位的问题。