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【关键词】继电保护装置;原理;内容;可靠性
根据电力行业的相关规定,在没有继电保护情形下,不能运行任一电力设备。这一明文规定强调了继电保护的重要性,因而如何提高继电保护运行的可靠性,对电力设备的安全运行及电网系统的安全都有着极为重要的影响。
1.继电保护装置的概念及作用
所谓继电保护装置,就是一种在电网系统中,当电气原件出现异常或故障情况时可以自动使线路跳闸或是发出异常信号的装置。继电保护装置具体有以下作用:切除故障原件作用,继电保护装置作为一种自动装置,可以在电网系统中某一原件出现异常时自动定位该故障原件并对其切除,使其他正常线路得以运行从而使电力系统保持稳定。自动警告作用,当电力系统出现故障时,继电保护装备可根据不同情况发出警告信号,以提醒工作人员及时进行维护修理。监控护设备的运行状态,继电保护装置可对其保护设置的运行情况、电压电流等指数等数据进行实时监控。自动启用备用电源,电源出现中断时,继电保护装置可及时自动启动备用电源,防止电力设备正常运行[1]。
2.继电保护的原理及要求
2.1继电保护的原理
电力系统在正常运行和运行异常两种情况下的电气量有着极大的不同,继电保护所用原理即是通过这种不同的变化对电力系统运行情况进行鉴别,并对异常部分进行切除。
2.2继电保护的要求
继电保护需满足以下要求:继电保护装置要及时、灵敏、可靠并有选择性;具有经济性,成本低且维护频率低以及费用少。
3.提高继电保护运行可靠性的措施
3.1严格验收程序
对于新近安装的继电保护装置必须认真检查,并做多次绝缘测试,验收合格后还要接电运行测试,确认合格后方能试运行。对于新近维修后的继电保护装置,必须配备专业的工作人员进行反复检验,确认合格后方能再次投入使用。被保护主设备发生变动或改造后也要对继电保护装置进行再次检验,确认其可靠性。
3.2严格检查工作
运行人员的检查:继电保护装置正常运行过程中,以两个小时为一期进行全面检查,工作人员进行交接时对装置进行检查,对继电保护装置的以下内容进行检查:信号灯、运行灯闪烁情况,开关位置,发热情况及有无异常气味。检修人员的检查:对继电保护装置进行每天检查,核查装置以往故障并对继电保护装置的现有软件等进行定期核查,关注有无新版本,严格执行规定,谨防继电保护装置出现操作故障。
3.3做好运行工作
运行人员对继电保护的原理必须深入掌握,熟悉图纸,能够根据图纸进行运行操作。在装置运行规范中对装置进行明确标注和介绍,并将各装置的详细使用说明附于其中,防止出现不会操作或操作失误。一旦发现继电保护装置出现故障或异常,要严格按照保护制度进行工作并对故障进行及时诊断和解决。
3.4对继电保护装置定期维护检测
日常工作中认真维护继电保护装置,出现轻微问题及时解决。用不同颜色的标签纸将各操作区区分,防止出现失误操作。定时检修,按照规定周期检修,装置测试时要求运行人员和专业人员到场监督检查。
3.5对出现保护动作情况进行分析
继电保护装置出现保护动作后,禁止立即实施信号归位工作,而应对装置进行检查并记录。根据记录以及保护动作发生后的各项指标数据进行详细分析,判断原因。若保护动作因操作失误引发,必须及时追查责任,并对工作人员操作能力进行培训提高,若是因电力系统故障而引发,则要尽快对电力系统出现故障的部分进行更换或维修,避免再次发生故障。
3.6对装置进行技术改造
科学管理直流电源,加强装置的二次绝缘水平,杜绝绝缘效力降低及直流电接点的现象;将二次回路的直流电源进行科学有效的整改,将控制与保护回路进行分开处理。使得直流接地的查找与处理工作得到有效的简化,避免在直流接地后引起的保护误动或者不动。
对二次回路的强化管理,在工作现场应对二次回路的小线,采取保护压板以及继电器的接线标示与电缆标示应做到标示准确美观,清楚明显;对二次回路进行定期、全面的检查,严防二次线寄生的情况出现,防止发生回路错误或者寄生回路引起的保护误动;由于交流回路与直流回路都是相对较为独立的系统,为了防止两者相互干扰,在二次回路当中交直流不能采用同一电缆;二次回路意识图应符合施工现场情况,并结合实际情况进行不断的完善。
及时将保护装置进行型号更换,若存在缺陷、超期运行及保护功能未能满足相关要求的保护装置,应给予改变型号;及时的将不合格的型号进行更换可造成保护装置不必要的误动,进而使继电保护得到安全正常的运行,使系统能够稳定性得到提高;在换型式应对装置的可靠性、灵敏性、选择性以及快速性的要求进行综合考虑,并结合装置的运行维护及调试方便等进行考虑,进而实现统一管理[2]。
【关键词】数字化变电站;继电保护;技术探讨
1 继电保护的概念与其原理
继电保护的主要功能是电力系统在运行过程中出现异常情况时,继电保护会在最短的时间内对最小区域将其异常设备进行切除,或者给工作人员发出警报,从而帮助工作人员可以找出故障的根源,让损失降低在最小的范围内。继电保护工作的基本原理是利用继电保护装置进行工作,继电保护装置是保护其它保护元件,但是继电保护装置必须准确判断那些被保护的元件的状态时正常还是异常,从而保护区内外的故障。继电保护装置要完成这一功能必须依据电力系统出现异常情况前后的电气变化为基础。在电力系统发生异常,相应的电气也会发生变化,主要表现为电压变低,电流增大,造成电压和电流的相位角的变化。
2 继电保护的现状
随着科技技术的发展,电力系统也不断发展进步,并且覆盖范围也越来越大,仅仅依靠电力系统的各个元件的继电保护设备装置,是不能保护整个电力系统的,仍然会出现整个电力系统停电的现象,所以为了保障电力系统的安全,研究继电保护技术势在必行。所以为了把损失降到最低,继电保护技术开始朝着自动化、智能化、一体化、计算机化发展,从而保障电力系统的安全。
3 数字化变电站继电保护技术的若干技术分析
继电保护技术这几年发展迅速,成果显著,继电保护的研究与发展方向是向着计算机化、智能化、网络化、自动化测量、保护、监控和数据通信一体化方向发展。数字化变电站继电保护也越来越受到大家的关注,下面就主要的介绍一下数字化变电站继电保护的相关内容。
3.1 数字化变电站结构组成
数字化变电站是指变电站内通过一次电气设备就实现数字化的通信,数字化一次设备和二次智能装置都是根据全站统一的标准平台,也就是IEC61850标准,来进行数据建模及通信的,并以此平台为基础实现彼此之间的互操作性。它的特征是采用数字化的一次电气设备和全数字化的二次装置以及全站统一的标准平台。从结构上分析,数字化变电站可以分为过程层、站控层以及间隔层。当前,从 IEC61850 标准的应用情况上来说,变电站层的技术已经比较成熟,已经可以大规模的推广了。过程层和间隔层中的 GOOSE 信号传递技术在大量的实验中取得了一定的进步,已经进入了实用阶段。但是过程层中的采样值传递技术还在不断的探索,在这方面IEC61850 标准也在不断的更新中。对于一些较低的电压等级中,已经实现全站全数字化,而在一些较高电压等级的变电站中,也已经实现了除采样值传递以外的全站数字化。将上述概念应用到实际的变电站系统中,由于在实际运用中,最重要的就是保证系统的可靠性,因此,继电保护系统就显得尤为重要。
3.2 数字化变电站继电保护技术
(1)数字化变电站继电保护装置。数字化继电保护装置的原理是通过电子的互感器来进行数据的采集,数据在互感器中以光数字信号将数据传到低压端,通过合并单元的处理,从而得到合乎标准的数字量输出。对于数字保护装置是由光接收、中央处理、开入、出口四个单元、通信接口以及人机等结构组成。
(2)数字化变电站提高了继电保护的运行水平。经过多年的发展电力系统在微机领域取得了相当大的成果,微机保护的技术也逐渐成熟,但还存在着诸多的问题。比如,定值项太多,控制字以及跳闸矩阵设置错误;二次回路设计接线错误,导致电缆较长,对于抵抗事故的能力较弱;变电站直流电源回路故障接地导致继电保护错误的跳闸;有些时候由于受到季节性的影响,导致备用电源自动投入、低频低压减载压板等切换以及核查工作量大易出错等等。对于采用数字化变电站技术,就会减少二次电缆,在不重复采集交流信息以及不增加硬件的前提下,就可以将相应的功能分散到各保护单元中,实现网络化母线保护、低频低压减载以及备自投的功能,可以有效的提高继电保护的运行水平。而且对于定值保护、保护压板、按钮以及把手会大大的降低数目,减少维护人员的误碰、误接以及误整定。而且采用数字化继电保护,由于直接采用数字量,真实地反映了系统一次电气量的信息,使得集成度更高,抗干扰能力大大加强,装置的运行更加的稳定。
(3)数字化变电站对于继电保护技术有更高的要求。当前,对于继电保护是充分的利用先进的半导体处理器技术,同时采用大规模的集成电路以及成熟的数据采集、数字滤波以及抗干扰等技术,使得系统各方面的性能有了更高的提升。对于数字化变电站需要更高的性能,更高的可靠性。可靠性不仅是系统软件的优化设计以及调试,还体现在数字元件的特性不易受到温度、电源波动等影响,而且还应该具有较强的自检以及巡检的能力;更高的系统软件的扩展能力。这是因为系统的可扩展性是目前很多嵌入式系统产品方案选型考虑的一个重点;更高的继电保护性能。也就是说能够快速的对电力状态参数进行检测,能够有很强的储存力,先进的自动控制、算法以及技术等等。
(4)提高数字化变电站继电保护保护装置的测试分析技术。对于数字化变电站来说,对于其的测试手段是它应用与发展的重要基础。但是,这几年各个电力公司都比较重视开发,却忽略了测试的重要性。现在,各变电站选用的自动化设备比较繁多,型号比较杂以及规约不统一等,给测试带来了相当大的难度。随着变电站的完全数字化,基于IEC-61850通信规范的数字化变电站的继电保护装置测试发展的趋势为:测试的系统必须要符合IEC-61850的标准支持网络通讯;测试功能一定要强大,不仅能够满足各种常规的继电保护装置的测试功能外,还应该有其他的特殊功能;还要便于系统的升级维护,对于硬件平台要选用通用型,测试功能的扩展能够通过软件的升级来实现;数字化继电保护装置具备保护、对外通信、信息输入、记录、显示、打印等各项功能,在对装置进行全面测试时,对于上面的功能的考核也是非常重要的,应成为功能测试中重要的一项。对于现阶段的装置测试的研究,有部分测试设备还不能满足对于数字化继电保护装置测试的需求,还要进一步的加强对于保护装置测试技术的研究,而能够进行数字化闭环测试的测试装置。该装置的原理如下:数字化测试系统与被测的数字化继电保护装置均接入变电站局域网中,按IEC-61850的规范通过局域网向保护装置发出数字信号(故障量),数字化继电保护装置根据数字信号做出反应,并向局域网发出事件信息(跳合闸指令)。测试装置接收到事件信息后再进行下一步的操作,整个闭环测试系统都由数字化元件构成。
4 结束语
综上所述,电力系统继电保护技术对保障电力系统的安全起着决定性的作用,继电保护技术可以自动切除异常区域,降低电力系统的损失,所以本文主要分析数字化变电站继电保护的相关技术问题,希望为电力系统的安全发展做出贡献,也希望可以为电力工作人员提供参考资料。
参考文献:
[1]严兴畴.继电保护技术及其应用[J].科技资讯,2007(27).
效提高电力系统继电保护及运行措施。
关键词:电力系统;继电保护;微机保护;安全措施
前言:
电力系统已然建立成跨国联网体系,且有着高度自动化运行的现代化系统。如今,国内的全国性联网也已然实现普及。大电网互联将对电力系统运行带来一系列新问题。电力系统高速发展和新技术的应用,也给电力系统保护与控制带来了新的挑战。尽管现代电网的设计运行技术近些年取得了长足发展,但仍不能完全避免大电网瓦解事故的发生。因此,寻求电网更为有效的保护及控制措施,确保互联电力系统的安全稳定运行是我们面临的又一重要课题。当前分布式发电技术的发展和应用,使得电源结构和分布发生改变,电力系统将因电源原动机特性和电源分布的不同而影响其性能,要求我们进一步研究相应的系统控制策略,开发新的继电保护与控制装置,从而改善系统运行特性,避免电力系统事故的发生。
在电力系统中,继电保护的作用在于:当被保护的电力系统元件发生故障时,该元件的继电保护装置迅速准确地给距离故障元件最近的断路器发出跳闸命令,使故障元件及时从电力系统中断开,以最大限度地减少对电力元件本身的损坏,降低对电力系统安全供电的影响,从而满足电力系统稳定性的要求,改善继电保护装置的性能,提高电力系统的安全运行水平。随着电力系统规模不断扩大和等级的不断提高,系统的网络结构和运行方式日趋复杂,对继电保护的要求也越来越高。
1继电保护的概念及类型
1.1 继电保护的基本概念
继电保护装置就是在供电系统中用来对一次系统进行监视、测量、控制和保护的自动装置。它能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态,并使断路器跳闸或发出信号。其基本任务是自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除,使故障元件免于继续遭到破坏,保证其它无故障部分迅速恢复正常运行。另外,它还能反映出电气元件的不正常运行状态,并根据运行维护的条件,发出信号、减负荷或跳闸。
1.2 继电保护的类型
在电力系统中,一旦出现短路故障,就会产生电流急剧增大,电压急剧下降,电压与电流之间的相位角发生变化。以上述物理量的变化为基础,利用正常运行和故障时各物理量的差别就可以构成各种不同原理和类型的继电保护装置,如:反映电流变化的电流继电保护、定时限过电流保护、反时限过电流保护、电流速断保护、过负荷保护和零序电流保护等,反映电压变化的电压保护,有过电压保护和低电压保护,既反映电流变化又反映电流与电压之间相位角变化的方向过电流保护,用于反应系统中频率变化的周波保护,专门反映变压器温度变化的温度保护等。
2配电系统继电保护的要求
配电系统继电保护在技术上一般应满足四个基本要求,即可靠性、选择性、速动性和灵敏性。这几个特性之间紧密联系,既矛盾又统一,必须根据具体电力系统运行的主要矛盾和矛盾的主要方面,配置、配合、整定每个电力元件的继电保护。
2.1 可靠性
可靠性是对继电保护性能的最根本要求。可靠性主要取决于保护装置本身的制造质量、保护回路的连接和运行维护的水平。一般而言,保护装置的组成元件质量越高、回路接线越简单,保护的工作就越可靠。同时,正确地调试、整定,良好地运行维护以及丰富的运行经验,对于提高保护的可靠性具有重要的作用。继电保护的误动和举动都会给电力系统造成严重的危害。然而,提高不误动的安全性措施与提高不拒动的信赖性的措施是相矛盾的。由于不同的电力系统结构不同,电力元件在电力系统中的位置不同,误动和拒动的危害程度不同,因而提高保护安全性和信赖性的侧重点在不同情况下有所不同。因此,要在保证防止误动的同时,要充分防止拒动;反之亦然。
2.2 选择性
继电保护的选择性,是指保护装置动作时,在可能最小的区间内将故障从电力系统中断开,最大限度地保证系统中无故障部分仍能继续安全运行。这种选择性的保证,除利用一定的延时使本线路的后备保护与主保护正确配合外,还必须注意相邻元件后备保护之间的正确配合。
2.3 速动性
继电保护的速动性,是指尽可能快地切除故障,其目的是提高系统稳定性,减轻故障设备和线路损坏程度,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。一般从装置速动保护、充分发挥零序接地瞬时段保护及相间速断保护的作用,减少继电器固有动作时间和断路器跳闸时间等方面入手来提高速动性。
2.4 灵敏性
继电保护的灵敏性,是指对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。满足灵敏性要求的保护装置应该是在规定的保护范围内部故障时,在系统任意的运行条件下,无论短路点的位置、短路的类型如何,以及短路点是否有过渡电阻,当发生断路时都能敏锐感觉、正确反应。以上四个基本要求是评价和研究继电保护性能的基础,在它们之间,既有矛盾的一面,又要根据被保护元件在电力系统中的作用,使以上四个基本要求在所配置的保护中得到统一。
3微机保护的特点
传统的电磁和电磁感应原理的保护存在动作速度慢、灵敏度低、抗震性差以及可动部分有磨损等固有缺点。晶体管继电保护装置也有抗干扰能力差、判据不准确、装置本身的质量不是很稳定等明显的缺点。随着计算机技术和大规模集成电路技术的飞速发展,微处理器和微型计算机进入实用化的阶段,微机保护开始逐渐趋于实用。
微机保护充分利用了计算机技术上的两个显著优势: 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,而显示了强大的生命力,与传统的继电保护相比,微机保护有许多优势,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)可以方便地扩充其它辅助功能。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,间隔内部和间隔间以及间隔同站级间的通信用少量的光纤总线实现,取消传统的硬线连接。总体来说,综合自动化系统打破了传统二次系统各专业界限和设备划分原则,改变了常规保护装置不能与调度(控制)中心通信的缺陷,给变电所自动化赋予了更新的含义和内容,代表了变电所自动化技术发展的一种潮流。随着科学技术的发展,功能更全、智能化水平更高、系统更完善的超高压变电所综合自动化系统,必将在中国电网建设中不断涌现,把电网的安全、稳定和经济运行提高到一个新的水平。继电保护技术的未来发展趋势应是向微机化、网络化、智能化,保护、控制、测量、计量、数据通讯一体和人机智能化方向发展。
4确保继电保护安全运行的措施
(1)继电保护装置检验应注意的问题:在继电保护装置检验过程中必须注意: 将整组试验和电流回路升流试验放在本次检验最后进行,这两项工作完成后,严禁再拔插件、改定值、改定值区、改变二次回路接线等工作网。电流回路升流、电压回路升压试验,也必须在其它试验项目完成后最后进行。在定期检验中,经常在检验完成后或是设备进人热备状态,或是投入运行而暂时没负荷,在这种情况下是不能测负荷向量和打印负荷采样值的。
(2)定值区问题:微机保护的一个优点是可以有多个定值区,这极大方便了电网运行方式变化情况下的定值更改问题。但是还必须注意的是定值区的错误对继电工作来说是一大忌,必须采用严格的管理和相应的技术手段来确保定值区的正确性。采取的措施是,在修改完定值后,必须打印定值单及定值区号,注意日期、变电站、修改人员及设备名称,并重点在继电保护工作记录中注明定值编号,避免定值区出错。
(3)一般性检查:不论何种保护,一般性检查都是非常重要的,但是,在现场也是容易被忽略的项目,应该认真去做。一般性检查大致包括以下两个方面:①清点连接件是否紧固、焊接点是否虚焊、机械特性等。现在保护屏后的端子排端子螺丝非常多,特别是新安装的保护屏经过运输、搬运,大部分螺丝已经松动,在现场就位以后,必须认认真真、一个不漏地紧固一遍,否则就是保护拒动、误动的隐患。②是应该将装置所有的插件拔下来检查一遍,将所有的芯片按紧,螺丝拧紧并检查虚焊点。在检查中,还必须将各元件、保护屏、控制屏、端子箱的螺丝紧固作为一项重要工作来落实。
(4)接地问题:继电保护工作中接地问题是非常突出的,大致分以下两点:①保护屏的各装置机箱、屏障等的接地问题,必须接在屏内的铜排上,一般生产厂家已做得较好,只需认真检查。最重要的是,保护屏内的铜排是否能可靠地接入地网,应该用较大截面的铜鞭或导线可靠紧固在接地网上,并且用绝缘表测电阻是否符合规程要求。②电流、电压回路的接地也存在可靠性问题,如接地在端子箱,那么端子箱的接地是否可靠,也需要认真检验。
(5)工作记录和检查习惯:工作记录必须认真、详细,真实地反映工作的一些重要环节,这样的工作记录应该说是一份技术档案,在日后的工作中是非常有用的。继电保护工作记录应在规程限定的内容以外,认真记录每一个工作细节、处理方法。工作完成后认真检查一遍所接触过的设备是一个良好的习惯,它往往会发现工作中的疏漏,对于每一位继电保护工作人员来说都应该养成这一良好的工作习惯。
5结语:
综上所述,要保证电力系统中继电保护装置动作的可靠性,就必须保证装置的整定计算、安装调试、设计原理都要准确没有错误;并且组成保护装置的各种元件质量一定要可靠、系统应该尽量做到简化有效、运行维护也要适当,从而提高装置保护的有效可靠性。
参考文献
[1] 孙言蓓.继电保护装置在电力系统的应用,黑龙江科技信息,2010(8):37.
[2] 李佑光 , 林东 . 电力系统继电保护原理及新技术 [M]. 北京 : 科学出版社 ,2009.
关键词:110kV;微机继电保护;特点
中图分类号:F40 文献标识码:A
随着科学技术的发展,继电保护技术得到了前所未有的发展。传统的继电保护主要是针对电力系统中产生故障以及安全运行异常时,系统在最短时间和最小区域范围内将发生故障的设备切换到系统以外,以保证整体系统的安全,一般是由值班人员对产生异常的工况进行处理。随着计算机技术的发展,微机继电保护技术得到了广泛的应用,其以计算机指令为信号,通过信号来切换保护装置,这大大的减少了设备的损坏,避免了系统整体瘫痪所带来了影响。如何利用好计算机提高继电保护装置的可靠性就成为了时下电力部门日益关注的重要课题。本文从微机继电保护技术的主要特点出发,论述了110kV微机继电保护的方式,并详尽的分析了110kV微机继电保护的发展方向。
1 微机继电保护技术的主要特点
微机继电保护技术与传统继电保护不同,其特点主要包括:微机继电保护的动作和性能得到了极大的提高,同时动作的正确率较高,一般不会出现偏差,在系统中能够很好的实现故障的分量保护,并且利用自动控制和状态预警提高了保护的正确率;微机继电保护还可以扩充其他的辅助功能,如:波形分析、故障录波、设备状态、故障分离等,利用这些辅助功能可以方便的完成自动合闸、低频减载、故障测距等功能;微机继电保护的工艺结相对简单,硬件接口也比较通用,不容易出现设备互联时产生的障碍,同时设备体积较小,减少了盘位数量的功耗;微机继电保护的可靠性较强,其数字元件不易受到温度和电源的影响,长时间使用自检和巡检能力也较强,不容易出现元件故障;微机继电保护系统操作灵活,人机界面直观,方便系统的调试、维护、管理,并且能够了最大的减少维修时间,同时还具备远程监控功能,能够及时的对设备运行状态进行监控。
2 110kV微机继电保护的方式
2.1 110kV微机继电保护的振荡闭锁
在微机继电保护系统功能上具有距离保护这一功能,所以系统运行过程中,如果出现闭锁现象,距离保护会马上起作用,如果距离保出现了问题,可以通过振荡闭锁或自动控制装置来减少前端的负荷,这可以保证整体系统运行不受影响。在保护闭锁向振荡闭锁过渡时,需要对整个状态进行观察,如果振荡停止,则系统会重新开放保护功能。判断系统是否存在振荡,应采用过流元件的判距进行衡量,所以在微机保护中找到适当的判距就可以区别系统是否发生振荡。
2.2 110kV微机继电纵差保护
纵差保护主要是对全线路上的设备进行功能性保护。在系统运行中距离保护和零序电流保护存在一定限制,所以不能实现全线路的设备保护。一般传统保护采用的是距离元件或零序元件相结合的方式,但是在110kV变配电系统中,系统运行存在一定的振荡现象,所以需要对振荡闭锁进行关闭后再运行。高频保护的工作状态可以是开放式的,但必然会造成系统运行过程中的延时,尤其是元件选取时,负序和零序的元件不建议采用,一般选取工频变化量方向的继电器,这在事故出现过程中会起到关键性作用,同时也是变配电系统中的比较常用的元件。
2.3 110kV微机继电零序电流保护
110kV微机继电零序电流保护主要是一种方向性保护,其对保护设备或元件的选取要求较高。零序电流保护在系统运行中具有抗电阻能力强、操作方便、运行可靠等特点,在110kV微机继电保护系统中应用较为广泛。110kV微机继电系统的零序电流保护,一般在PT断线时才转为这种形式,主要因为工作中零序方向的接地存在着一定的漏洞,如果真的出现故障,系统电流或电压超过了规定范围,会给整个系统的运行状态带来麻烦,所以在系统运行中必须要将二、三次的线分开,系统才能正常运行。运行中回路的影响也较大,同时距离保护和高频保护都要退出运行,零序方向也不能正常运作,所以要有无方向的零序电流保护和一相电流保护才能保护线路的正常运作。
3 110kV微机继电保护的发展方向
110kV微机继电保护装置在国内使用已经有20多年的历史了,随着微机的发展,继电保护装置也更新了几代,无论是国内品牌还是国际厂商,其保护原理到系统整体运行都非常成熟。但随着使用功能和要求的不断提升,微机继电保护还存在着一定的缺陷,这也对110kV微机继电保护的发展方向提出了更高的要求。
3.1 110kV微机继电保护的自动化与智能化
近年来,随着我国智能电网概念的提出,其相关技术和标准都做出了明确的规定,这就对继电保护技术提出了更高的要求,所以在继电保护设计时需要对智能技术进行挖掘,如:智能传感、神经网络、逻辑判断、模糊查询、遗传算法等,在充分利用的微机技术的基础上,研究生产和运行中的智能技术,以达到解决生产中的实际问题。
3.2 110kV微机继电保护的设备管理与事件记录
现阶段110kV微机继电保护系统除了完成保护、监控、测量、通信的功能外,还应对使用设备的状态进行记录,这样可以直接反应出设备使用状态的周期,以及故障周期,尤其是一些重要设备的状态,如:日最大负荷电流、设备检修记录、断路器开断电流水平、断路器的分闸、合闸次数、累计故障次数、断路器动作时间监视、断路器触头寿命、分区段平均负荷电流、设备累计运行时间、日平均负荷电流、设备累计停电时间、累计电度等。这些设备管理包括对变压器保护测控装置,如果有油温、压力等模拟量接入,还可进一步监视变压器的其它运行工况。
参考文献
[1]侯巍.有关电力系统继电保护技术的运用[J].科技资讯,2012,28.
[2]李劼,臧杭杭.继电保护设备故障快速检测方法综述[J].河南科技,2012,14.
【关键词】继电保护;基本作用;分类;发展
在现代电力系统中,若没有继电保护装置,想要维持正常工作是不可能的。随着电力系统的不断发展,继电保护装置也应不断的进行革新和完善。只有这样才能保证电力系统的正常工作,才能更好地为社会服务。
一、继电保护的基本作用及任务
电力系统继电保护的基本作用是:在全系统范围内,按指定分区实时的检测各种故障和不正常运行状态,快速及时地采取故障隔离或告警等措施,以求最大限度地维持系统的稳定保持供电的连续性,保障人身的安全,防止或减轻设备的损坏。发挥继电保护装置作用的前提是可靠性。继电保护的可靠性一般来说主要是由配置合理、质量和技术性能优良的继电保护装置,以及正常的管理来保证和运行维护。继电保护的基本任务是:自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除,使故障元件免于继续遭到破坏,保证其它无故障部分迅速恢复正常运行;反应电气元件的不正常运行状态,并根据运行维护的条件,而动作于发出信号,减负荷或跳闸。
二、继电保护的构成与分类
继电保护装置可视为由测量部分、逻辑部分和执行部分等部分组成。测量部分是测量从被保护对象输入的有关电气量,并与已给定的整定值进行比较,根据比较的结果判断保护是否应该启动的部件。逻辑部分是根据测量部分输出量的大小、性质、输出的逻辑状态出现的顺序或它们的组合,使保护装置按一定的布尔逻辑及时序逻辑关系工作,最后确定是否应该使断路器跳闸或发出信号,并将有关命令传给执行部分的部件。执行部分是根据逻辑部分传送的信号,最后完成保护装置所担负的对外操作的任务的部件。常用继电保护的分类方法较多,按被保护对象的类别,继电保护分为线路保护和设备保护等俩种。按保护原理,继电保护可以分为电流保护、电压保护、距离保护、差动保护、纵联保护、方向保护及负序保护。按故障或不正常运行的类型,继电保护可以分为相间短路保护、接地故障保护、匝间短路保护、断线保护、失步保护、失磁保护及过励磁保护等。按继电保护的实现技术,继电保护可分为机电型保护、整流型保护、晶体管型保护、集成电路型保护及微机型保护等。
三、继电保护技术的发展方向
(1)计算机化方向。电力系统对微机保护的要求不断提高,除了保护的基本功能外,还应具有大容量故障信息和数据的长期存放空间,快速的数据处理功能,强大的通信能力。与其他保护、控制装置和调度联网以共享全系统数据、信息和网络资源的能力、高级语言编程等。继电保护装置的微机化、计算机化是不可逆转的发展趋势。但对如何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和社会效益。尚需进行具体深入的研究。(2)网络化方向。实现这种系统保护的基本条件是将全系统各主要设备的保护装置用计算机网络联接起来,亦即实现微机保护装置的网络化。这在当前的技术条件下是完全可能的。微机保护装置网络化可大大提高保护性能和可靠性,这是微机保护发展的必然趋势。(3)智能化方向。近年来,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,在继电保护领域应用的研究也已开始。神经网络是一种非线性映射的方法,很多难以列出方程式或难以求解的复杂的非线性问题,应用神经网络方法可迎刃而解。可以预见,人工智能技术在继电保护领域必将得到应用,以解决用常规方法难以解决的问题。(4)保护、控制、测量、数据通信一体化方向。在实现继电保护的计算机化和网络化的条件下,保护装置实际上就是一台高性能、多功能的计算机,是整个电力系统计算机网络上的一个智能终端。它可从网上获取电力系统运行和故障的任何信息和数据。也可将它所获得的被保护元件的任何信息和数据传送给网络控制中心或任一终端。因此,每个微机保护装置不但能完成继电保护功能,而且在无故障正常运行情况下还可完成测量、控制、数据通信功能,亦即实现保护、控制、测量、数据通信一体化。(5)自适应控制技术方向。自适应继电保护的概念始于20世纪80年代,它可定义为能根据电力系统运行方式和故障状态的变化而实时改变保护性能、特性或定值的新型继电保护。自适应继电保护具有改善系统的响应、增强可靠性和提高经济效益等优点,在输电线路的距离保护、变压器保护、发电机保护、自动重合闸等领域内有着广泛的应用前景。(6)变电站综合自动化技术方向。高压、超高压变电站正面临着一场技术创新。继电保护和综合自动化的紧密结合已成为可能,它表现在集成与资源共享、远控制与信息共享。以远终端单元(RTU)、微机保护装置为核心,将变电站的控制、信号、测量、计费等回路纳入计算机系统,取代传统的控制保护屏,能够降低变电站的占地面积和设备投资,提高二次系统的可靠性。
参 考 文 献
【关键词】 供电系统 继电保护 可靠性
继电保护装置是一种自动装置,在电力系统中担负着保证电力系统安全可靠运行的重要任务,它随时监控系统的运行状态,并能迅速发现故障,进而有选择地通过断路器切除故障部分。另外,当系统出现异常情况时,继电保护装置会向值班人员发出信号,提醒值班人员及时采取措施、排除故障,使系统恢复正常运行;并且该装置会与其他自动装置配合,消除瞬时性故障。所以继电保护装置是保证供电系统安全运行和可靠供电的重要设备。
1 继电保护的可靠性的发展现状
1.1 可靠性指标的发展现状
可靠性的指标是可靠性评估系统的一个基础性因素,也是可靠性的重点研究对象之一,目前,我国对这一因素的研究仍处于起步阶段,主要使用的是“正确动作率”这一描述方法。虽然当前我国采用的这一描述方法对提升我国的继电保护水平具有很高的指导作用,但是这一方法没有包含区外故障的正确不动作的因素,使其对继电保护的可靠性无法进行全面的反映。例如:当被保护的系统发生故障的频率较低或在统计的这段时间内并未发生故障时,其统计的数据就会偏低,造成统计数据无法准确的反映统计对象的数量,从而难以有效的反映继电保护系统可靠性的真实水平。
1.2 可靠性评估现有的方法
继电保护的可靠性在评估与求解方面,其装置级和系统级运用了相同的设计思路,其运用的主要方法为模拟法和解析法。解析法主要是依据机电保护系统的总体结构以及系统的元件功能二者之间的联系,来进行可靠性评估概率模型的建造,并通过递推等过程来精确的求出该模型的正解,从而得到继电保护的可靠性指标。虽然该方法的区里概念十分清晰,根据其计算结果设计的模型精确度也较高,但是该方法的计算量会随着继电保护系统规模的扩大而逐渐增加。模拟法主要是通过对继电保护系统中故障发生的概率以及分布的地点进行采样,对采集来的样本进行状态的选择与评估,通过统计学的相关理论来得到继电保护的可靠性指标,虽然通过模拟法得到的数据比较直观,但是统计性过于明显。
2 继电保护可靠性的发展
2.1 全数字化的保护系统
IEC61850标准的提出、非常规互感器技术的实际应用以及太网交换技术的现代化发展,都在推动继电保护系统向全数字化的方向发展。全数字化的继电保护系统在运行时,主要是非常规互感器输送的数字信号通过合并单元之后,以多种传播方式到总的过程线,从而使智能电子装置能够从总的过程线中获取到采样信息以及控制信息。与以往的继电保护系统相比,全数字化保护系统能够在系统的结构、构成的元件以及系统工作的模式上进行差异化保护,从而建立全面的继电保护系统,使其更具可靠性。
2.2 广域保护
目前,广域保护的算法主要有三大类:一是以电网系统中的多个保护元件所得的判断结果为基础,依据专家系统的集中决策为主的广域后备算法;二是以广域电流的差动为计算基础的广域继电算法;三是以纵联比较原理为理论基础的广域保护算法。广域保护系统的结构:以区域调度为中心的集中式保护系统;以变电站为中心的集中式保护系统;分散式的保护系统。由于目前这一保护模式仍处于探索时期,因此会面临一些新的问题,这些问题都需要在以后的工作中进行不断的改进。
3 提高继电保护可靠性的措施
3.1 加强可靠性管理
要提高继电保护装置的可靠性,首先要不断加大可靠性管理制度,完善管理体制,建立健全的可靠性管理体系,加强可靠性的专业培训,对故障原因、检修工作做好计划分析,加强专业间的配合工作和计划的合理性和周密性,做到管理上有分析、有计划、有措施、有总结。
3.2 质量控制与严格操作
提高保护装置的生产质量要从各个零件开始把关,应尽量使用生命周期长的元件,加大管理力度,防止次品元件进入生产。晶体管保护装置的生产要重视焊接效果,晶体管必须进行严格的筛选,使其能在高温作业的环境下保持良好的性能。
3.3 改善装置运行环境
改善继电保护装置运行环境,不仅可以增加继电保护装置动作的可靠性,同时也可以增加继电保护装置的使用寿命。日常运行时,应保持继电保护室的密封,同时,有条件的情况下,继电保护室应配置空调以调节室温,特别是夏天,正常的室温可以使继电保护装置达到最好的运行状态,从可提高继电保护装置的可靠性。
3.4 增强事故处理能力和处理效率
稳定的线路通常是装置正常运行的前提,所以要不断检查线路,排除故障,在变电站内安装小电流接地选线装置,并在线路上安装故障信号指示器,以此来帮助及时找到故障源头,缩短故障查询时间。提高人员处理故障的水平,同时对用户进行安全用电教育宣传,向用户介绍新的电力技术和设备,降低因用户原因而引起故障问题的概率。
4 结语
随着电网系统的复杂化与多元化,继电保护系统的可靠性则显得越来越重要,本文主要从继电保护的可靠性指标以及评估模型的计算方法,分析了当前我国继电保护的可靠性的发展现状,总结了继电保护可靠性在这两方面存在的问题。并分别从全数字化保护系统以及广域保护系统两大方面的建设方法,为我国继电保护可靠性的未来发展目标给予一定程度的建议。
参考文献
[1]贺家李,郭征,杨晓军,李永丽.继电保护的可靠性与动态性能仿真[J].电网技术,2014,09:18-22.
关键词:电网继电保护;综合自动化系统;研究
中图分类号:U665.12 文献标识码:A 文章编号:
一、 概述
随着微机继电保护装置的广泛应用和变电站综合自动化水平的不断提高,各种智能设备采集的模拟量、开关量、一次设备状态量大大增加,运行人员可以从中获取更多的一、二次设备的实时信息。。近几年,计算机和网络技术的飞速发展,使综合利用整个电网的一、二次设备信息成为可能。电网继电保护综合自动化系统就是综合利用整个电网智能设备所采集的信息,自动对信息进行计算分析,并调整继电保护的工作状态,以确保电网运行安全可靠的自动化系统,它可以实现以下主要功能。
1.实现继电保护装置对系统运行状态的自适应。
2.实现对各种复杂故障的准确故障定位。
3.完成事故分析及事故恢复的继电保护辅助决策。
4.实现继电保护装置的状态检修。
5.对线路纵联保护退出引起的系统稳定问题进行分析,并提供解决方案。
6.对系统中运行的继电保护装置进行可靠性分析。
7.自动完成线路参数修正。
二、系统构成
为了电网继电保护综合自动化系统更好的利用信息资源,应建立客户/服务器体系的系统结构,按此结构将系统分解成几个部分,由客户机和服务器协作来实现上述七种主要功能。这样就可以实现最佳的资源分配及利用,减少网络的通信负担,提高系统运行的总体性能。
客户机设在变电站,主要实现以下功能:
1.管理与保护及故障录波器的接口,实现对不同厂家的保护及故障录波器的数据采集及转换功能。
2.管理与监控系统主站的接口,查询现场值班人员投退保护的操作。
3.管理与远动主站的接口,将装置异常、保护投退及其它关键信息通过远动主站实时上送调度端。
4.执行数据处理、筛选、分析功能。实现对保护采集数据正确性的初步分析,筛选出关键信息。
5.管理及修改保护定值。
6.向服务器发出应用请求,并接收服务器反馈信息。
7.主动或按服务器要求传送事故报告,执行服务器对指定保护和故障录波器的查询。
三、功能分析
1.实现继电保护装置对系统运行状态的自适应。
为使预先整定的保护定值适应所有可能出现的运行方式的变化,必然出现以下问题:
A. 缩短了保护范围,延长了保护动作延时。
B. 被迫退出某些受运行方式变化影响较大的保护。如四段式的零序电流保护仅能无配合的使用其最后两段。
C. 可能还存在由于运行方式考虑不周而出现失去配合。
目前,系统中运行的保护装置可分为三类:第一类为非微机型保护;第二类为具备多个定值区并可切换的微机保护,一般不具备远方改定值的功能;第三类为新型微机保护,具备远方改定值的功能。
为提高可靠性,保护定值的自适应可与调度系统的检修申请相结合。当电网继电保护综合自动化系统从调度管理系统获得计划检修工作申请后,即通过计算分析,事先安排定值的调整,并做相应的事故预想(如在检修基础上再发生故障时保护的配合关系计算),从而大大提高系统继电保护装置的效能和安全水平。
2.实现对各种复杂故障的准确故障定位。
我们知道,得到的系统故障信息愈多,则对故障性质、故障位置的判断和故障距离的检测愈准确,因此,通过电网继电保护综合自动化系统,可以彻底解决这个问题。调度端数据库中,已经储备了所有一次设备参数、线路平行距离、互感情况等信息,通过共享EMS系统的数据,可以获得故障前系统一次设备的运行状态。故障发生后,线路两端变电站的客户机可以从保护和故障录波器搜集故障报告,上送到服务器。调度端服务器将以上信息综合利用,通过比较简单的故障计算,就可确定故障性质并实现准确的故障定位。
3.完成事故分析及事故恢复的继电保护辅助决策。
系统发生事故后,往往有可能伴随着其它保护的误动作。传统的事故分析由人完成,受经验和水平的影响,易出现偏差。由于电网继电保护综合自动化系统搜集了故障前后系统一次设备的运行状态和变电站保护和故录的故障报告,可以综合线路两端保护动作信息及同一端的其它保护动作信息进行模糊分析,并依靠保护和故录的采样数据精确计算,从而能够迅速准确的做出判断,实现事故恢复的继电保护辅助决策。
4.实现继电保护装置的状态检修。
根据以往的统计分析数据,设计存在缺陷、二次回路维护不良、厂家制造质量不良往往是继电保护装置误动作的主要原因。由于微机型继电保护装置具有自检及存储故障报告的能力,因此,可以通过电网继电保护综合自动化系统实现继电保护装置的状态检修。具体做法如下:
A. 依靠微机保护的自检功能,可以发现保护装置内部的硬件异常。
B. 保护的开入量一般有开关辅助节点、通讯设备收信、合闸加速、启动重合闸、其他保护动作等几种,这些开入量对保护的可靠运行起关键作用。变电站的客户机可以监视保护装置的开关量变位报告。当发现保护的开入量发生变位时,可以通过查询变电站一次系统状态以及其他保护和录波器的动作信息确定变位的正确性。这样,就可以及早发现问题,预防一部分由设计缺陷或二次回路维护不良引起的误动作。
C. 为防止由于PT、CT两点接地、保护装置交流输入回路异常、采样回路异常等引起保护误动作,可以由变电站的客户机将保护启动以后的报告进行分析,首先可以判断取自同一CT的两套保护采样值是否一致,其次,可以判断本站不同PT对同一故障的采样值是否一致。另外,还可以将从保护故障报告中筛选出的故障电流基波稳态值及相位等信息上传到调度端,与线路对侧的数据进行比较,以发现PT两点接地等问题。
通过以上措施,可以加强状态检修,相应延长定期检修周期,使保护装置工作在最佳状态。同时,还可以提高维护管理水平,减轻继电保护工作人员的劳动强度,减少因为人员工作疏漏引起的误动作。
5.对线路纵联保护退出引起的系统稳定问题进行分析,并提供解决方案。
随着电网的发展,系统稳定问题日益突出。故障能否快速切除成为系统保持稳定的首要条件,这就对线路纵联保护的投入提出较高要求。但是,在目前情况下,由于通道或其它因素的影响,导致线路双套纵联保护退出时,只能断开线路以保证系统稳定和后备保护的配合。借助电网继电保护综合自动化系统,我们可以完成以下工作。
A. 根据系统当前运行状态校验保护的配合关系。
B. 根据线路两侧定值确定不同点故障保护的切除时间。
C. 根据系统当前的运行方式、输送潮流、系统及机组的参数,结合故障切除时间,判断线路不同点故障时系统能否保持稳定。
这样,我们就可以大大减轻纵联保护的退出给系统一次设备的运行带来的影响,并提供纵联保护的退出的整体解决方案。
四、结束语
通过以上分析,我们可以看到电网继电保护综合自动化系统的实现,将给电网继电保护工作带来一次质的飞跃,它将能大大加强继电保护的效能和可靠性,对保证电网安全稳定运行具有重大的意义。希望今后科研、运行、设计人员加强对综合利用整个电网的一、二次设备信息的研究,争取尽快将此类系统投入电网运行。
关键词 智能电网;特点;继电保护;影响因素
Abstract:With the continuous economic and social development, the complexity of the network also increases, and also accompanied by the power system voltage level rise, which is the power system needs a new challenge. The modern smart grid in keeping with the original made more on the basis of reliability, and flexibility of the protection system. This paper analyzes the national grid smart grid company characteristics and main features, and further pointed out that the development of smart grid significant impact on the protection.
Key words: smart grid; characteristics; relay; influencing factors
中图分类号:TM773文献标识码:A
作为世界上的电力系统的发展改革新动向,智能电网被各个国家追认为二十一世纪的重大的电力系统的科技创新以及其未来的发展趋势。智能电网从刚兴起时的模糊概念,到现在的具体应用实施阶段,指导发展成为如今现代化信息时代下的电力系统的发展变革新动向。国家大力开展电网公司的智能化建设,不但使智能电网特征给予网络重构、微网运行和分布式的电源接入等高新技术,还在此基础之上建立了新的要求体制。现在,智能电网面临的最大困难就是在本地测量信息和少量的区域信息基础上所进行的常规保护和解决措施。智能电网以最大限度的改变方式进行电力系统的深化改革,运用电子式的互感器、测量新技术、交直流的灵活输电和技术的控制等广泛的应用,这对继电保护的发展有着重要的影响价值。
一.智能电网的概况分析
(一)智能电网中继电保护组成要素
智能电网中继电保护对于电力网络化,以及相应的设备监测和保护来说是一项重要的技术实现方式,面向计算机化、智能化、网络化和保护、测量以及控制数据等通信一体化的发展是现阶段继电保护的新发展趋势。智能电网分布式的发电和交互式的供电对于继电保护来说提出了高标准的要求,第一,信息技术以及现代化的通信技术立足于长远发展的目标,数字化的新技术发展给继电保护配置提供了更广泛的发展空间和条件。在智能电网的使用过程中,可以使用传感器,对输电配电、发电和供电等关键性的设备运行进行了实时的监控,利于系统管理。第二,对于收集到的数据信息通过智能化网络的系统进行统一的整合和分析。并且信息是可以运用到运行状况的监测方面,实现继电保护的功能以及保护定值远程的动态的监控与修正。除此之外,对于继电保护装置来说,其保护功能在保护信息的基础之上进行运行,与之关联的还有相关设备运行信息。因此,智能电网的继电保护装置的保护对象不是唯一的,而是根据变化的对象进行连跳命令,跳开其他的关联节点。
(二)继电保护发展的新动向
现在,我国正处于大规模的建设阶段,预计直到2020年会基本建成。电力系统中的继电保护,其根本性的研究就是对电力系统的故障排除、预防以及安全运行系统的异常操作研究,以便进行下一步的对策研究中的反事故的自动化监控措施,这是保障电网运行的基本安全技术。并且,现代化的智能电网在保持着原有的基础上提出了更具有可靠性,以及灵活性的继电保护系统,还会伴随着电力系统中电压等级的升高,这是电力系统需要面对的新挑战。不但如此,智能电网同时也在最大程度的改变电力系统的组织形态,这也会对智能电网中的继电保护的发展带来深远的影响。
二.智能电网的定义和特点
(一)智能电网的定义
智能电网,简单理解就是智能化的电网(也被称作“电网2.0”),它的建设基础是集成和高速的双向通信的网络上,通过现代化技术中的测量和传感,先进控制方法和设备,以及科学化的决策支持的技术应用系统,以此达到电网的高效、安全、可靠、经济、和谐环境和安全使用目标。
智能电网的概念到现在已经发展了三个里程碑。虽然各个国家的相关专家对智能电网的水平提高的等级达到了共识,但是由于智能电网的发展依然处于萌芽阶段,因此还没有明确定义可追寻。在智能电网的发展环境以及推动的影响因素的差异性上,各个国家电网企业和各个组织部门会根据特有的思路和思考方式理解智能电网。在进行智能电网的实践和研究方面,各个国家对智能电网的发展阶段的着重点也会有所不同,所以,智能电网的定义仍然处于更新发展的阶段。
(二)智能电网的特点
国家电网的相关公司在基本特征定义的基础之上,对智能电网的技术所体现出来的信息化、自动化、数字化和互动化。在技术关系上所体现出来的集约化、标准化,以及最重要的集团化等。信息化是智能电网基础的坚强后盾,实现了实时和非实时的信息之间的高度集成化,资源的共享和利用;数字化对于智能电网的实现形式起到了坚实作用,定量定向的对电网的结构、特性和状态等进行描述,实现电网信息采集和运输过程中的高效性和精确性;智能电网的自动化对于坚强电网来说,是一项重要的实现手段,主要通过现代化的自动控制策略,来完成智能电网在运行控制中的自动化的水平等级,对于全面提高公司的管理水平具有重要的地位;智能电网的互动化是指在满足电网的内在要求下,实现电网、电源和用户三者之间的互动和协调关系。概括智能电网的基本内涵就是:坚强可靠性高、经济高效智能化、环保清洁、友好互动,以及透明开放。
三.智能电网对继电保护的重要影响
继电保护是电力系统的中的重要性的安全稳定的防线,并且是第一道安全防线,按照传统的电网设计以及配置是不能适应智能电网的。继电保护的影响条件就是智能电网所表现的技术特点,并且其对继电保护的应用具有深远的意义。
(一)智能电网的数字化
智能电网有一个重要性的特征是数字化,相对于继电保护来说:第一,数字化表现在测量手段;第二,在信息传输方面表现的数字化。伴随着国家大力建设智能电网的建设和智能化的仪器和设备的应用推广,传统形式的互感器将会逐渐的走出现代化技术的视线。电子式的互感器是采用网络技术中的接口,通过智能网络的保护装置与智能化的断路器之间的连接,简化了二次回路接线的复杂程度,同时也方便于维护工作的开展。
(二)智能电网的网络化
对于继电保护而言,智能网络化的数字化的变电站网络的重大变革主要包含两个方面:第一,信息的获取。继电保护主要保护功能就是自行管理,但是网络的数据传输特点是共享性,在全站的相关设备元件信息的方面有很大的突破性,即电气量信息。第二,信息的发送。智能化的断路器是应用数字接口进行的,其中,跳合闸等设备所控制的信号传输方式有二次电缆更改为数字信号的网络化传输。
(三)智能电网的广域化
近几十年来,我国的电网信息化的发展进程在不断的推进,专用化的几点保护信息现在也初步建成了,这会成为智能电网的重要控制环节。继电保护的服务环节中虽然几点保护信息和WAMS网络影响作用力较小,但是二者所提供的广泛的信息来说,提高了后备保护性能指标,安全自动装置的提高上有很高的价值研究。
(四)电网输电的灵活性
输电效率的智能化改变使智能电网的特点之一,输电的灵活性是智能电网的有效控制手段。智能电网也会采用大量的装置进行交流灵活的输电技术,例如:可控串联补偿装置、电能质量控制装置、统一潮流控制器、STATCOM和静止无功补偿装置等。除此之外,我国输电电网所进行的直流和交流相结合的输电特征也导致电网的非线性的可控电力原件的数量也会大大的增多。
四.继电保护的其他相关问题
随着现代化技术的应用和发展,电子和信息技术也得到了更大的发展空间,因此,继电保护装置的可靠性和功能性也逐渐完善,并且系统的操作方式也比较简答方便,符合当代技术的人性化原则。我国的继电保护已经在技术原理上满足了电网运行的基本要求。
根据智能电网发展以及规划,改变了电网中电能传输某些方面的特点,数字化与信息化导致了智能电网和传统的电力系统之间的差距,所以,从根本上讲应该从继电保护相关工作入手,使其适应当代技术的发展现状。
(一)影响继电保护配置形态
智能电网的网络化会在发展阶段不断的改变继电保护配置形态,在数字化的电站基础上,其改变传统形式的继电保护的信息获取以及信息发送媒介,并且运用现代化网络的资源共享性,汲取站内的相关电器元件信息,在性能方面有了很大的提高,共享控制信号网络对继电保护配置进行了简化,这是智能电网的继电保护的下一研究阶段的问题。
(二)数字化对继电保护性能的影响
提高互感器的传输性能,以及减少互感器发生的故障频率,对于继电保护配置来说可以取消电流互感器的饱和与二次回路的相关问题的因素影响。电气量的信息传输,其真实性对于继电保护装置的性能提高基于了可行性实施的条件。在简化智能电网中继电保护的附加功能,是可以利用现代化的数字手段,即传感器进行继电保护整体性能的提高,这也是继电保护在未来几十年里需要面临的研究问题的核心价值。
(三)影响安全自动的装置性能的提升
智能电网对我国的电力系统的防御与经济紧急的控制提供广域的信息量,利用现在已经形成的网络,提高时间控制的敏感性很弱的保护装备与安全自动装置性能,在现在成熟的保护安全的自动装置原则基础上,进行几点保护的系统的诊断分析,避免突然性的停电导致的安全事故的发生。
(四)继电保护的新原理和新技术发展
新型的自然能源的使用具有环保等特点,但是电网的接入安全问题也逐渐的被提到日程当中,调度方式也会随着智能电网发展的速度加快,以及其灵活性的提高而进行传输方式与潮流发展趋向的调整。主要讲电力电子控制作为载体的智能电网的灵活控制将会对传统的电网故障特征进行跟踪,并研究出来使用智能电网的灵活控制中的继电保护的新原理和新技术演变成了智能电网的继电保护的研究中的关键性的问题。
(五)在线方式的整定技术
继电保护的思想已经广泛的应用于智能网络发展中,在传统的自适应保护的限定条件很多,又只能根据被保护的线路运行情况进行定值的自主性的调整。智能电网的未来发展展望会改变继电保护的这种复杂性,实现统一的在线方式的整定技术。
结束语:
建设智能电网是现代化的电力系统中非常重要的技术变革,同时也是未来电网发展的最新趋向。现在,建设智能电网工作已经开展,建设发展中的新技术与新设备的实际应用会给继电保护这个领域基于新的革命性突破和质的变化。推进现代化的智能电网,对于相关研究的不断深入,继电保护这个重要专业也会随着社会的发展而面向智能化电网方向迈进,阶段性的推动智能电网的建设,为智能电网的基础建设提高可靠的、安全的、便捷的技术支持。
参考文献:
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[2]胡磊.浅析智能网对继电保护的影响[J].无线互联科技.2011(04-15).
【关键词】电力系统;继电保护;广域保护
引言
进入二十世纪以来,北美及世界范围内的几次大停电事故,让人们意识到这样一个问题:在现有的基于本地量的继电保护和安全自动装置正确动作的情况下,仍然不能避免大规模停电事故的发生。在此现状下,继电保护系统延伸出了广域保护这一新的研究课题。广域保护的概念一经提出,立即受到广泛关注,而国内在这一领域的研究起步较晚。本文将围绕广域保护这一主题,从其提出背景、研究现况和发展趋势的各个方面进行基本的介绍。
1 广域保护提出的背景
1.1 广域保护提出的现实需要
(1)随着经济的发展,许多国家的电力行业打破垄断,引入竞争,实现了市场化,这导致了控制电网不同部分的各个公司出现了为自身经济利益而尽可能减少投资,充分利用现有电力设备的倾向。在此情况下,用电负荷的快速增长使得输电线路所传送的功率越来越接近其传送极限,系统的稳定裕度大大减小。
(2)当前,电网规模越来越大,一些大区域电网逐渐互联。然而,各个区域电网的联系仍十分脆弱,往往只靠几条超高压、远距离的输电线路相联。这样系统的抗扰动的能力将明显降低,很容易因为一条联络线切除故障后导致其他线路过负荷而发生大规模的连锁跳闸和系统崩溃现象。
(3)现有继电保护系统存在的难以有效解决的某些问题,需要探索新的保护原理。如保证后备保护的选择性要以延长动作时间为代价,在发生恶劣故障的情况下起不到应有的保护作用;一些后备保护的整定值较低,易受过负荷等不正常运行状态的影响而误动作,导致不必要的停电;最重要的是继电保护中基于本地量的装置之间缺乏相互协调和配合,难以反映区域电力系统的运行状况,未能将系统保护作为一个全局问题来考虑。
1.2 广域保护提出的技术保证
通信技术的发展是实现电力系统广域保护的前提之一。通信技术是近年来发展最迅速的技术之一,以太网正逐步取代工业控制的现场总线。许多地区在高压变电站间铺设了SDH光纤环网,并承载ATM业务,可将信号传输延时控制在4ms以内。
在计算机领域,机群的出现使得低价格、高性能的并行计算解决方案成为可能,大大提高了对超大规模电网非线性动态过程的仿真能力,使得动态安全分析等以前只能离线计算的应用有了在线运行的能力。
2 广域保护的基本介绍
2.1 广域保护的概念定义
相关文献中对广域保护较多使用的定义为:依赖电力系统的多点信息,利用这些信息对故障进行快速、可靠、精确的切除,同时分析切除故障对系统安全稳定运行的影响并采取相应的控制措施,提高输电线可用容量或系统可靠性,这种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。
2.2 广域保护的应用
从总体上讲,广域保护有三方面功能:保证大电网的安全稳定运行;实时掌握及充分利用电网的输电能力;提供更准确的电网规划方案。
第一个功能是首要目标。接下来介绍两种实现这一功能的实际应用方式:广域后备保护和广域差动保护。
2.3 广域后备保护
广域后备保护系统可获得电力系统多点测量信息,快速、可靠、准确地切除故障,根据故障切除前后电网潮流分布和拓扑结构变化的情况,判断切除故障可能产生的影响,有选择地预防性措施,使系统从一个运行状态平稳地过渡到另一个稳定的运行状态。广域后备保护是广域保护在当前典型的应用方式。
文献介绍了一种新型的广域网后备保护系统设计方案,该广域线路后备保护系统分为两大部分:广域线路后备保护主站系统和子站系统。主站系统由一个保护主站和一个后台监控机组成,安装在省调度中心。子站系统由三个保护子站组成,每个变电站分别安装一个保护子站。保护主站通过光纤网协调管理三个保护子站,根据三个保护子站上传的故障信息进行故障定位并做出动作协调机制,保护范围不局限于某个单一元件,而是保护一个区域,故障发生时能避免故障范围的扩大,为一定区域内的输电线路提供选择性好、可靠性高的保护。
2.4 广域差动保护
纵联差动保护是较为理想的快速保护。利用广域信息构成广域差动保护,它可以作为两端差动保护的后备,也可以作为双重主保护中的“一重”主保护。差动保护对各测点信息的同步性有严格要求,因此,如何保证信息的同步采样和同步传输是关键问题。基于GPS的同步采样技术和基于ATM的异步传输技术可以应用到广域差动保护系统中,以保证信号传输的同步性和快速性。而在系统构成上,广域差动保护系统可以采用集中式和分布式两种结构。[3]
3 广域保护的应用前景
广域保护的可能应用领域如下:系统检测及事故记录、状态估计、各类广域稳定控制系统和自适应保护等。
广域测量技术能够反映系统状态的变化,同时使用不同地点的实时数据,能够减少系统出错的可能性,基于该技术的保护具有自适应性。由于很容易取得广域信息,在故障条件下实时获得故障线路的电流,可根据电网的运行方式实时确定分支系数和距离保护的整定值。这样就可以提高继电保护的灵敏性和选择性,实现其自适应功能。
失步保护是传统保护中最难设计的保护之一。将不能同步运行的部分相互解列运行则是提高大电网可靠性的一项重要措施。功角稳定性是同步运行的前提,使用广域测量技术可以获得失步保护功角数据来用于失步解列,这就使大电网失步保护设计迎刃而解。
可见,随着电网效率的提高和市场化的发展,广域保护将被广泛应用,以协调各种保护和自动装置,保证电力系统协调安全稳定地运行。
4 结束语
电力系统发生故障是不可避免的,众多学者和电力工作者一直致力于将故障带来的影响和损失降至最小。广域保护一提出,便成为当前继电保护研究的热门话题。它为解决大规模互联电网安全稳定问题提供了新方法,为在电网互联的趋势下配置合理的保护防线提供了解决方案。本文只对广域保护的一些方面进行基本介绍,并未详细探讨。广域保护系统的完善建设还需要较长时间,有待广大学者和电力工作者的进一步深入研究。
参考文献:
[1]曾祥君,郭自刚.继电保护的新发展―广域保护.大众用电,2004(8).
[2]易俊,周孝信.电力系统广域保护与控制综述.电网技术,2006(8).
[3]从伟,潘贞存,丁磊,等.满足“三道防线”要求的广域保护系统及其在电力系统中的应用.电网技术,2004(18).
[4]赵勇军,刘沛,罗承廉.等.电力系统新型广域后备保护系统的设计.电力系统,2007(3).