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关键词:电力系统;自动化;整定计算;继电保护
中图分类号:TM774 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2013)18-0130-02
继电保护装置保障了电力系统安全运行, 是电力系统不可缺少的部分,合理配置与正确使用继电保护装置就显得非常重要。继电保护装置必须满足选择性、可靠性、速动性、灵敏性四要求,简称“四性”。除可靠性要依赖于继电保护装置本身之外,选择性、灵敏性、速动性均取决于保护定值,因此做好电力系统继电保护定值的整定计算工作是保证电力系统安全运行的必要条件。
1 继电保护装置
当电力系统本身或电力系统中的电力元件(如线路、发电机等)发生了故障,危及电力系统运行安全时,能够向操作人员及时发出报警信号或者直接向断路器发出跳闸指令以终止危险事件发生的一种自动化设备和措施,我们称之为继电保护装置。
继电保护整定计算是继电系统保护中一项重要工作。继电保护又分为电网保护(线路保护)和电厂保护(元件保护)。实质上,电网保护和电厂保护的定值整定计算是相同的,研究保护对象发生故障后出现的特征量的变化规律,设计一种自动装置——继电保护,反映该特征量,当特征量达到预定的定值,装置自动动作于断路器切除故障对象。整定计算工作也应适应继电保护的发展需要,创新计算方法,探究解决新问题。随着电力系统运行状况不断变化,参数超出规定值时,就需要我们对部分乃至全部保护值进行重新整定,使之满足新的运行要求。继电保护整定计算要统一、辨证、合理、科学地运用。
1.2 继电保护基本原理
继电保护的原理是利用电力系统中元件发生异常情况或短路时的电气量(频率、功率、电压、电流等)的变化,形成继电保护动作判断标准,也可测定其他物理量,如变压器油箱故障时,就会发生油流速度增大、瓦斯浓度提高、油压强度增高的现象。通常继电保护装置包括执行部分、逻辑部分、测量部分、定值调整部分。
1.3 继电保护整定计算的基本原则和规定
继电保护整定计算应以正常运行方式为依据。继电保护整定计算工作不能独立于继电保护之外,必须满足“四性”的要求。对于超过220kV电压的电网线路继电保护多采取近后备原则。遵循上、下级继电保护的整定逐级配合的原则,满足选择性的要求。对于变压器中性点接地运行方式的选择,应尽量保证零序阻抗基本稳定。灵敏度与正常运行方式下的其他故障类型进行比较,以保护断路器在跳闸前后全部能满足预定的灵敏度要求。
2 继电保护整定计算的任务
2.1 继电保护方案确定
整定计算人员应根据本区电网的变压器特点和实际运行状况来决定选定变压器保护所需要的功能块,以保证功能模块与功能之间的一一对应。随着微机保护装置功能的完善,由整定计算人员根据实际具体情况确定保护方案。
2.2 调整装置之间的配合关系
通过计算短路电流,将相近的两保护装置进行灵敏度与动作时间的匹配测试,从而保证选择性科学合理。在电力系统发生故障时,多级保护模块之间协调作用,保障了保护功能的有效。现代超高压电网要求保护装置要做到不“误动”、不“拒动”。对于继电保护的整定计算,应树立“全面科学保护”的理念,全过程、多视角、多层次地思考不同功能块之间的协调关系。
3 分析定值整定保护危险点
继电保护定值整定相关计算需要待线路参数实测后进行校核,以消除定值整定全过程的危险点,以实现电网安全运行、可控在控的目标。
3.1 故障计算
当电力系统正常运行之时,相与地(或中性线)之间、相与相之间发生非正常的连接时,系统流过的电流,我们称之为短路电流。短路电流之值远远大于正常电流 ,其具体数值取决于短路点与电源的物理距离。短路电流的计算图表或计算公式,均以三相短路为计算条件。原因是三相短路电流大于二相短路和单相短路时的电流。掌握了分断三相短路电流的方法,定能够分析二相短路电流和单相短路电流。短路计算程在对零序互感的处理上,不可避免地都存在着忽略和简化。选择合理的运行方式是充分发挥保护系统功能、改善保护效果的关键要素。
3.2 配合系数选择
要计算最保守的分支系数,应考虑可能出现的各种运行方式和故障点的组合。正序网络的助增系数和零序网络的分支系数均为配合系数。我们需要正确选择和确定分支系数,以免对保护范围的大小和零序保护的定值产生不利影响,甚至影响保护各段的准确性及配合性能。
3.3 辐射型电网
电流分支系数是相邻线路发生短路或断路故障时,流过本线路的短路电流与流过相邻线路短路电流之和的比值。距离保护,助增系数Kz与电流分支呈反比关系。
4 选择微机型继电保护装置
微机型继电保护装置具备如下优势:(1)功能强大,运行性能好,故障率低;(2)自检功能全面,可随时监控运行状态;(3)期远程通讯功能开发良好,易于实现远距离控制;(4)生产、安装、调试简便、高效,促进了继电保护技术进步,受到运行,设计,制造各方面的欢迎和认可。
总之,继电的全过程是一个完善的系统工程,需要多个部位的配合协调,方能保障运行的可靠性。保护定值错误隐蔽性较强,在系统正常运行过程中难以发现与采取措施,因此保护定值整定的全过程必须有预案,处理及时。随着科学技术的不断进步,整定计算工作者必须在工作中不断地改进和完善整定计算的工具和方法,使继电保护整定计算工作更为准确和快捷以适应电力系统安全运行实际需求。
参考文献
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关键词:继电保护整定计算软件;通用性;实用性;研究
前言:
随着我国经济的快速发展,电网规模不断的扩大和继电保护技术不断的提高,使得继电保护整定计算工作的复杂度和工作量加大。为此,通过对继电保护整定计算软件的通用性和实用性开展有效地研究,建立起完善的继电保护整定计算系统,不仅可以满足继电保护整定计算人员的工作需要,而且可以提高工作效率和促进电网安全稳定运行,同时将有效提升电力企业的现代化管理水平。
一、继电保护整定计算软件的通用性研究
具备通用性的继电保护整定计算软件要实现电力企业的现代化管理,需要解决以下几方面的问题:首先,电力企业用户可以根据自身需要,根据电网结构特点对电力系统运行方式和范围进行确定;其次,整定计算软件必须可以精确计算和管理多样化的数据,为继电保护整定计算人员提供更多的参考;最后,继电保护整定计算人员进行计算继电保护定值时,必须要严格按照规章制度的要求和电网运行过程中的实际情况而进行。通用性的整定计算程序对故障分析模块有着较高的要求,既要具有完善的故障分析功能,又要具备控制操作的能力。
1.通用性的数据类型
具有通用性的继电保护整定计算软件,需要对电力通用数据进行转化与其他厂家的整定计算软件进行对接,首先需要国家电力行业整合现有的资源,规定统一的的数据类型格式,一般情况下,具有以下四种类型的数据:第一,电网一次系统的数据,例如:电力运行中的线路、电力设备的参数等;第二,配合定值数据,电力运行中,各条线路的配置都具有固定的定值和时间等;第三,继电保护工作中的各种配置数据以及继电保护装置中的各类定值数据;第四,电力系统中,各个数据项的特性描述数据。
2.实现继电保护整定计算软件通用性的关键
继电保护工作中,要想实现整定计算软件的通用性,关键在于制定一种拥有计算机高级语言的,具备数据访问、故障计算和分析、图形化计算等功能的,可以将象形运算化简成为最简单的指令的算法。一般情况下,继电保护装置中的整定计算具有不确定性,例如:电力运行方式的变化范围、配置装置、数据测量的原理、定值项的计算等,其计算方法较多。即便如此,确定继电保护的定值计算,仍然具有一定的规律,即遵循继电保护中最基本的整定配合原则。由此可见,制定一种满足继电保护工作的算法发挥着重要作用。但是,尤为重要的是:其一,算法中计算机高级语言需要具有较多的支持功能;其二,计算机应该提供具有共性的算法,以避免工作人员在工作中浪费不必要的时间和增加不必要的工作量。
二、继电保护整定计算软件的实用性研究
继电保护整定计算软件的计算程序,不仅具有通用性,而且具有实用性,因而在电力企业的电力系统中,更应该解决以下几方面的问题。
1.整定计算软件需要具备较强的工作能力
继电保护的整定计算工作尤其复杂,而计算的各个环节都必须谨慎,如有丝毫的马虎,则会对继电保护整定计算软件的实用性有着较大的影响。一般情况下,整定计算程序中包括一次系统的数据收集、管理、再处理环节、故障计算分析的环节、配合计算环节、管理保护装置配置数据的环节、定值项计算、管理、传送环节等。在整定计算工作中,任意一个环节都是必不可少的,每一个环节的计算结果对下一个环节的计算有着较大的影响,由此,如果在继电保护工作中进行整定计算时,缺少任意环节或者只选用一个环节,对继电保护计算工作有着极大的影响。
2.保证继电数据的安全性
继电保护的整定计算工作中,面临着大量不同类型的数据,有的数据之间有着紧密的联系,而有的数据之间联系不够直接,由此,需要在进行继电保护整定计算中,保障计算数据的一致性、安全性、继承性。例如:一次系统的数据、保护装置和配置的数据、定值数据等,各种数据间有着不同程度的联系,然而,随着我国电网的不断深入发展,继电保护会产生越来越多的数据量和数据种类,并且其数据具有动态性。为此,数据的安全性是必须要保证的,以更好为继电保护工作人员提供有效参考;保证数据的一致性,可以有效避免工作人员在工作中出现较大的偏差;保证数据的继承性是针对于流动的数据,既可以使数据为整定计算工作提供有效参考,又可以使数据具有一定的时效性。
3.营造一个良好的用户操作环境
继电保护的整定计算程序由多个模块构成,因而在整定计算程序运行中,应该注重各模块间的协调性,增强程序的整体感,为用户提供更大的方便。要想为用户提供一个良好的操作环境,首先,需要相关人员在主界面上设置可以调动其它模块的功能,使用户可以通过轻松操作即可链接到需要操作的界面中,尽可能的采用内嵌模块方式;其次,将各个界面的操作、风格等进行统一设计,以增强整体感;最后,尽可能采用图形界面,使用户界面表现的更加清晰和直观。
4.考虑电力运行环境的要求和问题
首先,考虑电力运行环境的要求,例如:对操作系统的要求,如何使操作系统发挥着最大的效果,为用户提供更大便利和获取用户的青睐。其次,考虑电力运行环境的可维护性问题,例如:随着电网的不断发展,电力系统的程序需要不断升级以适应电力发展的需要,保证电力运行环境的可维护性,有利于电网的发展。最后,考虑电力运行环境的个性化问题,用户可以根据自身风格对界面进行字体、颜色等方面的设置。
三、建立和完善继电保护的管理系统
通过对继电保护的整定计算软件实用性和通用性进行了有效分析,为建立起完善继电保护的管理系统提出了一些要求和方向。该系统应以整定计算支持平台为基础,以管理通用数据为中心,结合数据的各个处理模块,以实现系统的故障计算分析和故障计算分析控制等。继电保护的管理系统由多个模块组成,各个模块在电力运行中发挥着不同的作用,既方便于继电保护工作人员的工作,又提高了电力系统运行的效率。
四、结论
继电保护工作在电力企业中发挥着重要作用,对继电保护整定计算软件进行实用性和通用性的研究有着重要意义,既提高继电保护工作人员的工作效率,又促进电网安全运行,还可以通过研究以建立和完善继电保护的管理系统。
参考文献:
[1]李银红,王星华,骆新,段献忠,柳焕章,刘天斌.电力系统继电保护整定计算软件的研究[J].继电器,2001,12(25):12-13.
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[3]邓丰强,吕飞鹏,张向亮,赵美琳,张新峰,肖飞.面向对象的电网继电保护整定计算管理系统[J].华北电力大学学报(自然科学版),2012,04(12):56-60.
关键词:变电站 二次继电保护 电力系统 稳定
1、继电保护装置的运行环境极其维护
继电保护装置是实现继电保护的基本条件,要实现继电保护的作用,就必须要具备有科学先进、行之有效的继电保护装置,所谓“工欲善其事,必先利其器”,有了设备的支持,才真正具备了维护电力系统的能力。
2、继电保护装置对电力系统安全运行的重大意义
因为当电力系统发生故障或异常时,继电保护可以实现在最短时间和最小区域内,自动从系统中切除故障设备,也可以向电力监控警报系统发出信息,提醒电力维护人员及时解决故障,这样继电保护不仅能有效的防止设备的损坏,还能降低相邻地区供电受连带故障的机率。同时还可以有效的防止电力系统因种种原因,而产生时间长、面积广的停电事故,是电力系统维护与保障最实用最有效的技术手段之一。
3、对电力系统继电保护的基本要求
动作于跳闸的继电保护,在技术上一般应满足四个基本要求,即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。
3.1 选择性
定义:继电保护动作的选择性是指保护装置动作时,仅将故障元件从电力系统中切除,
使停电范围尽量缩小,以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行。如图1所示单侧电源网络中,当d1点短路时,应由距短路点最近的保护1和2动作跳闸,将故障线路切除,变电所B则仍可由另一条无故障的线路3-4继续供电。
原则:就近原则,即系统短路时,应由距离故障点最近的保护切除相应的断路器。
3.2 速动性
所谓速动性,就是发生故障时,保护装置能迅速动作切除故障。对不同的电压等级要求不一样,对110KV及以上的系统,保护装置和断路器总的切故障时间为0.1秒,因此保护动作时间只有几十个毫秒(一般30毫秒左右),而对于35KV及以下的系统,保护动作时间可以为0.5秒。
3.3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。其灵敏性有的保护是用保护范围来衡量,有的保护是用灵敏系数来衡量。
3.4 可靠性
保护装置的可靠性是指在该保护装置规定的保护范围内发生了它应该动作的故障时,它不应该拒绝动作,而在任何其他该保护不应该动作的情况下,则不应该误动作。简单说就是:该动的时候动,不该动的时候不动。该动的时候不动是属于拒动,不该动的时候动了是属于误动。不管是拒动还是误动,都是不可靠。
以上可靠性是最重要的 ,选择性是关键,灵敏性必须足够,速动性则应达到必要的程度。我们所有的继电保护装置都是围绕这四个要求做文章,当然不同的保护,对这些要求的侧重点是不一样的,有的侧重于选择性,有的侧重于速动性,有时候为了保证主要的属性可能会牺牲一些其他的属性。
4、电流速断保护
定义:反应于电流增大而瞬时动作的电流保护,称为电流速断保护。顾名思义电流速断保护应该侧重于速动性。
4.1 整定原则
为了解决这个矛盾可以有两种办法,通常都是优先保证动作的选择性,即从保护装置起动参数的整定上保证下一条线路出口处短路时不起动,即整定原则是:按躲开下一条线路出口处短路的条件整定,或者简单说躲相邻线路出口短路的最大短路电流。所谓躲就是电流速断保护的整定电流要大于相邻线路出口短路的最大短路电流(因为电流速断是增量动作的)。另一种办法就是在个别情况下,当快速切除故障是首要条件时,就采用无选择性的速断保护,而以自动重合闸来纠正这种无选择性的动作。现在大多数是采用第一种方法。
4.2 最大运行方式和最小运行方式
最大运行方式—对每套保护装置来讲,通过该保护装置的短路电流为最大的方式,称之为最大运行方式。最小运行方式—通过该保护装置的短路电流为最小的方式,称之为最小运行方式。在最大运行方式下,保护安装处附近发生三相短路时流过保护装置的短路电流最大。在最小运行方式下,保护范围末端发生两相短路时流过保护装置的短路电流最小。
5、阶段式电流保护的应用及对它的评价
电流速断、限时电流速断和过电流都是反应于电流升高而动作的保护装置。它们之间的区别主要在于按照不同的整定原则来选择起动电流。即电流速断是按照躲开相邻线路出口处的最大短路电流来整定,限时电流速断是按照躲开前方各相邻元件电流速断保护的动作电流整定,(或者说与相邻线路的电流速断保护相配合),而过电流保护则是按照躲开最大负荷电流来整定。这三种电流保护,速断和限时电流速断是复杂保护(因为要计算短路电流),而过电流保护是简单保护(因为只要看负荷电流),速断的定值最大,过电流的定值最小。
【关键词】电力系统;继电保护;整定计算;改善措施
1 继电保护整定计算存在的问题
利用计算机进行继电保护整定计算的步骤为:①出现故障时,用电气量来计算继电保护的整定值。②用序分量法口卅或相分量法口卅来检测计算电力系统出现故障时的电气量。为了能够让继电保护能够适应电力系统的运行方式,要按照每套继电保护对应的电力系统最大运行值作为整定计算过程中计算保护的动作值,在动作时间上必须满足严格的配合关系。在这种原则的基础上利用计算机对继电保护整定系统进行计算,发现以下几个问题:
(1)线性流程是继电保护整定计算中采用的方法,这种方法会造成多次重复计算同一个分支系数;
(2)在计算过程中,正序网断相口的开路电压会受到非全相振荡的影响,引起计算结果的误差;
(3)若继电保护整定计算按保护装置循环安排顺序,则会造成多次重复开断同一条线路。
(4)若不考虑电力系统中分布电源运行方式的变化则会造成分支系数的计算误差;
(5)在计算继电保护延时段的动作值时,若引入分支系数,会引起动作值的计算结果误差;
2 解决这些问题的对策
2.1 断相口开路电压计算中出现的问题及解决方案
1)在对这个问题进行了仔细的研究探讨之后,得到了以下结论:电力系统运行的路线应该被列为电力系统继电保护整定计算中的重点。因为电压参数在正序网断相口的位置开路与发电机母线运行发电机装置的电压参数等值在已经拟定好的电力系统中和等值的阻抗参数联系比较密切。开路电压参数一旦采用这种方法,虽然这种方法有它的好处所在,但在进行计算的过程中还是会出现一些问题,所以要谨慎使用,而出现这些问题的主要原因是:①电力系统的网络结构一旦发生变化,则发电机的等值电势和阻抗参数也会随着网络结构的变化而变化。②可以用暂时状态下的稳定计算来实现发电机的等值电势、阻抗参数的计算;但这种计算方法也有弊端:每操作一次网络,都需要对上次的参数做出修改和计算,加大了工作量,使工作变的繁琐。这一问题解决的关键所在是:简化整定的计算方式可以让线路两侧发电机的实时电势幅值参数保持恒定的状态,当然这种方法也有劣势,最主要的是它在工作过程中忽略了正序网相口开路的电压参数,此电压参数因受网络结构状态的影响,会让网络结构变得复杂,使计算结果出现错误。
2)解决方案:在开路的电压计算过程中,引入网络等值计算的方法,不仅可以让整定计算的结果更加准确,还能有效地保证继电保护工作的可控性。下图1.为无缘双端口网络的示意图。
图1 无源双端口网络系统示意图
通过对阻抗参数的物理价值分析,发现它对整个网络系统的计算模型参数有补偿的作用。由此可见,我们可以根据下图2.用叠加原理来进行计算:
图2 双端口网络阻抗参数的等值电路计算方式示意图
根据图2,可以得到自阻和互阻抗的抗参数。另外,若要推定电力系统双端口网络下的T 型等值电路结构形式还可以结合电力系统外的原则,在此基础上获得与之对应的正序等值电路如下图3.,
图3 正序等值电路结构示意图
2.2 查找计算过程中运行方式出现的问题与解决方式
(1)运行方式查找计算存在的问题:继电保护整定计算的可以从运行方式的方面来说,其主要存在的问题可以总结归纳为以下加点:第一,电力系统在运行的过程中,继电保护整定计算无法准确地查找最不利运行方式,对于现阶段的查找方式来说,这种最不利查找方式仅能够对在线路两侧的侧母线进行查找,这种轮流式的断开方法不能保证正确的电力系统运行;第二,计算机辅助作用下的继电保护整定计算常常会出现同一线路一直重复的问题;现阶段,线性流行方式在计算机的辅助下使继电保护整定动作的整个过程中避免了所断开线路的重复性。如果继电保护整定计算在频繁的开断操作不能保证其精准性,那么也就不能保证电力系统网络结构的稳定性。
(2)解决方案:此方法在查找的过程中仍有两个问题不能解决,可以分为以下方面:首先,要框定整定结果的取值范围就要借助于计算机应用程序对开断线路状态下扰动的区域,借此作为电力系统最不利运行方式查找的辅助。继电保护系统中的扰动域在一般情况下被称为在线路开断状态下部分将会受到影响的区域。对扰动域边界及划定范围的测定是在对电力系统某条线路进行开断的操作之后,以圆心为起点,按照由内向外的方法进行短路电流参数的计算。其次,用参照开断线路的循环趋势也是对继电保护整定计算方法的一种补偿方式,此方法是运用二次组合并借助于计算机辅助来完成继电保护的整定计算,能够有效地把线路频繁开断这一问题解决。
3 结束语
随着技术的不断进步,继电保护整定计算方法也运用到了高压电网系统当中,高压电网系统中以单侧电气量指标的继电保护装置得到了广泛的应用。继电保护动作其实就是一种带有明显固定动作的保护。尤为重要的一点是,上述的保护动作具有非自适应的特点,均是以离线的计算方式对继电保护中的整定参数均予以计算,相应的人员首先要做的是对电力运行系统故障状态下的电气量参数加以计算,然后作为判定继电保护整定值的参数。综上所述,文章简要说明了相关继电保护整定计算的相关问题,希望能够得到广泛的关注和重视。
参考文献:
[1]周阳红,王朝晖,黄石东.等.大型互联电网继电保护整定计算数据一体化管理系统[J].电力系统自动化,2012(03).
关键词:电网;继电保护;整定计算;安全;效率;
中图分类号:TM744 文献标识码:A 文章编号:1674-3520(2015)-06-00-01
一、整定计算的概况
(一)继电保护整定计算:针对具体的电力系统,分析计算继电保护装置定值以满足电力系统的运行要求。
(二)继电保护整定计算的主要内容包括:绘制电力系统接线图;计算电力系统中各元件的电气参数;确定整定计算需要的电力系统规模及运行方式变化限度;各点的短路计算;各种继电保护的整定计算;整定计算结果分析评价;对存在问题的分析及采取的措施。
(三)整定计算是保障电网安全运行的基础性工作,其研究具有巨大的经济效益和社会效益。提高保护运行的性能具有重要作用,保护装置的快速、准确动作是由合理的定值来保证的。
(四)保护整定计算一体化系统由各子系统构成,系统管理子系统实现电力系统一、二次参数的建立和管理功能。 阶段式保护整定计算子系统实现面向线路保护装置的零序电流保护、相间距离保护和接地距离保护的整定计算功能。
(五)一套线路保护装置通常有多种不同原理的保护和保护装置运行所需的其他量需要进行整定计算。整定计算比较复杂,必须对电网的多种运行方式和故障情况进行周密的计算。线路保护整定计算一体化系统各个环节紧密结合,完全由软件自动建立和保持保护参数、阶段式保护整定,实现了线路保护整定计算全过程的自动化,能够大幅度地提高整定计算的准确性和效率。
二、整定计算的过程
(一)整定计算的步骤:1、确定整定方案所适应的系统情况。2、确定系统的各种运行方式(包括系统中性点接地方式),并选择短路类型、选择分支系数的计算条件等。3、收集必要的参数与资料。4、结合系统情况,确定整定计算的具体原则5、根据需要进行短路计算,得到短路电流计算结果表。6、按同一功能的保护进行整定计算,并计算出保护装置的二次定值。7、对整定结果分析比较,选出最佳方案,最后应归纳出存在的问题,并提出运行的要求。
(二)运行方式的选择:在整定计算中,传统选择运行方式的原则是比较简单的,正常运行方式是系统经常所处的运行状态,此时系统内的线路、变压器等设备全部投入运行,发电设备则按照系统正常负荷的要求全部或部分投入。要充分发挥保护的作用,首先应改善正常运行情况下的保护性能。因此,整定保护定值时,应着眼于正常运行方式,保护有较好的工作性能。
(三)参数计算:1、忽略发电机、调相机、变压器、架空线路、电缆线路等阻抗参数的电阻部分,并假定旋转电机的负序电抗等于正序电抗。2、发电机及调相机的正序电抗可采用t=0时的瞬态值Xd'' 的饱和值和暂态电抗 Xd'值。3、发电机电动势可以假定等于1标幺,且相位一致。只有在计算线路非全相运行电流和全相振荡电流时,才考虑线路两侧发电机综合电动势间有一定的相角差。4、不考虑短路电流的衰减。5、各级电压可采用标称电压值或平均电压值,不考虑变压器电压分接头实际位置的变动。6、不计线路电容和负荷电流的影响。7、不计故障点的相间电阻和接地电阻。8、不计短路暂态电流中的非周期分量,但具体整定时应考虑其影响。
(四)详细参数应使用实测值:1、三相三柱式变压器的零序电抗。2、架空线路和电缆线路的正序和零序阻抗、正序和零序电容。3、平行线之间的零序互感阻抗。4、对其他继电保护影响较大的有关参数。5、变压器参数和线路参数。
三、整定计算的配合方法
阶段式保护的基本配合方法,反应单端电气量变化构成的各种保护均应采用阶段式保护配置,如电流电压保护、零序电流保护、距离保护等。
(一)按照躲开本线路末端最大短路故障整定。适用情况:相邻元件为线路。实例如上图:保护1的选择本线路L1末端的F3点,计算在最大运行方式下时的三相短路电流值 Id.max,然后乘以可靠系数Kk 作为保护1的速断动作定值。
(二)按照躲开线路两侧最大短路故障整定。适用情况:多电源中保护不带方向时考虑。对保护3而言,如果对侧没有电源 EN,其整定同第一种情况,仅需考虑故障点F1时的短路电流Id1。当对侧有电源时,需要考虑线路L4在QF2出口短路时流过的短路电流Id2 的影响,如果 Id2超过速断电流定值,则保护3动作,失去了选择性。实际选择计算故障点时选在背侧母线上。
(三)按照躲开线路变压器组其他侧短路故障整定。适用情况:终端线路,且其相邻元件为一台变压器。当变压器装设差动保护时,其保护范围不会超过其他侧母线,按照变压器组其他侧短路故障整定即可。以保护2的电流速断保护为例,计算在最大方式下故障点F4的最大故障电流,然后乘以可靠系数便得到速断电流定值。
四、整定计算的注意事项
(一)整定计算要求有全面的系统观点。对于继电保护的技术要求,可靠性、选择性、灵敏性、速动性,要全面考虑,在某些情况下,“四性”的要求会有矛盾,不能兼顾,应有所侧重。
(二)整定保护定值时,要注意相邻上下保护间的配合。不但在正常方式下考虑,而且方式改变时也要考虑,特别是采取临时性的改变措施更要慎重,要安全可靠。
(三)当系统运行方式发生变化,超出了原整定计算方案中的运行方式要求,应当对相关保护进行重新计算或校验,以确定是否满足新运行方式的需求。
(四)主保护和后备保护应有所侧重,保护整定应以改善和保证主保护为主,兼顾后备性。
(五)大接地电流系统中,变压器中性点接地的分布,应按保证设备安全和零序电抗变化小,对保护效果有利的原则考虑,接地点不宜过多。
关键词:继电保护;可靠性;检修措施
近年来,随着计算机技术和通信技术的发展,电力系统继电保护在原理上和技术上都有了很大的变化。可靠性研究是继电保护及自动化装置的重要因素,由于电力系统的容量越来越庞大,供电范围越来越广,系统结构日趋复杂,继电保护动作的可靠性就显得尤为重要,对继电保护可靠性的研究与探讨就很有必要。鉴于继电保护的重要性,对其定期进行预防性试验是完全必要的,决不能只是在出现不正确动作后再去分析和修复。因此对继电保护检修策略及措施也很重要。本文就这方面的问题,结合本人多年的工作经验进行探讨。
1.影晌继电保护可靠性的因素
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,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。继电保护装置在投入运行后,便进入了工作状态,按照给定的整定值正确的执行保护功能,时刻监视供电系统运行状态的变化,出现故障时正确动作,把故障切除。当供电系统正常运行时,保护装置不动作。这就有 “正确动作”和“正确不动作两种完好状态,说明保护装置是可靠的。 如果保护装置在被保护设备处于正常运行而发生“误动” 或被保护设备发生故障时,保护装置却 “拒动或无选择性动作,则为 “不正确动作”。就电力系统而言,保护装置 “误动或无选择性动作”并不可怕,可以由自动重合闸来进行纠正,可怕的是保护装置的 “拒动”,造成的大面积影响,可能导致电力系统解列而崩溃。而导致继电保护工作不正常的原因可能有以下几种。
(1)继电保护装置的制造厂家在生产过程中没有严格进行质量管理、把好质量关。
(2)继电保护装置在运行过程中受周围环境影响大。由于其周围空气中存在大量的粉尘和有害气体,同时又受到高温的影响,将加速继电保护装置的老化,导致性能改变。有害气体也会腐蚀电路板和接插座,造成继电器点被氧化,引起接触不良,失去保护功能。
(3)晶体管保护装置易受干扰源的影响,如电弧、闪电电路、短路故障等诸多因素,导致发生误动或拒动。
(4)保护可靠性在很大程度上还依赖于运行维护检修人员的安全意识、技能和责任心。继电保护的可靠性与调试人员有密切关系,如技术水平低、经验少、责任心不强发现和处理存在问题的能力差等。 (5)互感器质量差,在长期的运行中,工作特性发生变化,影响保护装置的工作效果。
(6)保护方案采用的方式和上下级保护不合理,选型不当。
2.提高继电保护可靠性的措施
贯穿于继电保护的设计、选型、制造、运行维护、整定计算和整定调试的全过程,而继电保护系统的可靠性主要决定于继电保护装置的可靠性和设计的合理性。其中继电保护装置的可靠性又起关键性作用。由于保护装置投入运行后,会受到多种因素的影响,不可能绝对可靠,但只要制定出各种防范事故方案,采取相应的有效预防措施,消除隐患,弥补不足,其可靠性是能够实现的。提高继电保护可靠性的措施应注意以下几点:
(1)保护装置在制造过程中要把好质量关,提高装置整体质量水平,选用故障率低、寿命长的元器件,不让不合格的劣质元件混进其中。同时在设备选型时要尽可能的选择质量好,售后服务好的厂家。
(2)晶体管保护装置设计中应考虑安装在与高压室隔离的房内,免遭高压大电流、断路故障以及切合闸操作电弧的影响。同时要防止环境对晶体管造成的污染,有条件的情况下要装设空调。电磁型、机电型继电器外壳与底座间要加胶垫密封,防止灰尘和有害气体侵入。
(3)继电保护专业技术人员在整定计算中要增强责任心。计算时要从整个网络通盘考虑,认真分析,使各级保护整定值准确,上下级保护整定值匹配合理。
(4)加强对保护装置的运行维护与故障处理能力并进行定期检验,制定出反事故措施,提高保护装置的可靠性。
(5)从保证电力系统动态稳定性方面考虑,要求继电保护系统具备快速切除故障的能力。为此重要的输电线路或设备的主保护采用多重化设施,需要有两套主保护并列运行。
(6)为了使保护装置在发生故障时有选择性动作,避免无选择性动作,在保护装置设计、整定计算方面应考虑周全、元器件配合合理、才能提高保护装置动作的可靠性。
3.新形势下继电保护检修策略及措施
鉴于继电保护的重要性,对其定期进行预防性试验是完全必要的,决不能只是在出现不正确动作后再去分析和修复。继电保护定期检修的根本目的应是 “确保整个继电保护系统处在完好状态,能够保证动作的安全性和可靠性”。因此,原则上定检项目应与新安装项目有明显区别,只进行少量针对性试验即可。应将注意力集中在对保护动作的安全性和可靠性有重大影响的项目上,避免为检修而检修,以获取保护定期检验投资效益的最大回报。建议以下几点:
(1)尽快研究新形势下的新问题,制定新的检修策略修订有关规程 (对大量出现的非个别现象,不宜由运行单位自行批准),指导当前乃至今后一个时期的继电保护检验工作,积极开展二次设备的状态检修,为继电保护人员 “松绑”,使检修对系统安全和继电保护可用性的影响降到最低。
(2)在检修策略的制定上应结合微机保护的自检和通信能力,致力于提高保护系统的可靠性和安全性,简化装置检修,注重二次回路的检验。
(3)今后,在设计上应简化二次回路;运行上加强维护和基础管理,注重积累运行数据,尤其应注意对装置故障信息的统计、分析和处理,使检修建立在科学的统计数据的基础上;在基本建设上加强电网建设和继电保护的更新改造,注重设备选型,以提高继电保护系统的整体水平,为实行新策略创造条件。
(4)大力开展二次线的在线监测,研究不停电检修整个继电保护系统的技术。
(5)着手研究随着变电站综合自动化工作的进展,保护装置分散布置、集中处理、设备间联系网络化、光纤化继电保护运行和故障信息网建成后的保护定检工作发展方向。
(6)厂家应进一步提高微机保护的自检能力和装置故障信息的输出能力,研制适应远方检测保护装置要求的新型保护。
本文讨论了供电系统中的继电保护装置的可靠性问题,提出了探讨继电保护可靠性的必要性、影响继电保护可靠性的因素及提高继电保护可靠性的对策。其可靠性问题不仅与设计、制造、运行维护和检修调试等有密切关系而且继电保护装置维护人员也将起到关键性作用。最后本文讨论了保护检验的目的、建议尽快修订有关规程,研究制定新形势下的继电保护检修策略。
参考文献:
关键词:继电保护;供电系统;10kV
Abstract: in this paper, combining with the current situation of relay protection 10kV power system of practical experience was discussed, the relay protection device in 10kV system requirements, characteristics and so on. In order to ensure the normal operation of 10KV power supply system, relay protection device must be set correctly and accurately setting the related value.
Keywords: relay protection; power supply system; 10kV
中图分类号:U223 文献标识码:A文章编号:
1.10kV供电系统对继电保护装置的要求
为更好地满足10kV电力系统的运行,在选择继电保护装置时要充分对以下方面因素进行考虑:(1)可靠性是指保证继电保护装置的设计原理、整定计算和安装调试高度的准确性。并且保护装置元件要有可靠的质量、适当维护运行和有效地简化供电系统,以此提高继电保护装置的可靠性,可靠性是继电保护装置性能的重要保证。(2)选择性是指通过故障设备或线路本身的保护来消除故障,只有在发生设备故障或线路本身保护或断路器拒动这几种情况下,才能用周围相邻的设备保护、线路保护或断路器失灵保护来使故障消除。(3)灵敏性是指当金属性短路发生在设备或线路的被保护范围内时,继电保护装置都有具体规定的灵敏系数。(4)速动性是指在确认线路发生故障时,保护装置应快速把短路故障隔离切除,这能让供电系统的稳定性提高,降低故障设备和线路损坏度,尽可能地缩小出现故障影响线路和设备的范围。
2. 10kV供电系统的继电保护的特点
2.1 10kV线路应配置的继电保护
10KV线路通常都应装设过电流保护,当过电流保护的时限不大于0.5-0.7S,并没有保护配合上的要求时,可不装设电流速断保护;重要的变配电所引出的线路应装设瞬时电流速断保护,当瞬时电流速断保护不能满足选择性动作时,应装设略带时限的电流速断保护。
2.2 10KV配电变压器应配置的继电保护
当配电变压器容量小于400KvA时,通常采用高压熔断器保护;当配电变压器容量为400-630KvA,高压侧采用断路器时,应装设过电流保护,而当过流保护时限大于0.5S 时,还应装设电流速断保护;对于车间内油浸式配电变压器还应装设气体保护;当配电变压器容量达800KvA 或以上的,应装设过电流保护,而当过流保护时限大于0.5s 时,还应装设电流速断保护;对于油浸式配电变压器还应装设气体保护;另外装设温度保护。
2.3 10KV分段母线应配置的继电保护
对于不并列运行的分段母线,应装设电流速断保护,但仅在断路器合闸的瞬间投入,合闸后自动解除;另外应装设过电流保护。如采用的是反时限过电流保护时,其瞬动部分应解除;对于负荷等级较低的配电所可不装设保护。
3.常见的lOKV供电系统继电保护
在电力系统中利用正常运行和故障时各物理量的差别来构成各种不同原理和类型的继电保护装置。如在lOkV供电系统中应用最为广泛的是反映电流变化的电流保护有:定时限过电流保护、电流速 断保护、反时限过电流保护;还有既反映电流的变化又反映电压与电流之间相位角变化的方向过电流保护;10kV供电系统中发生接地故障时采用零序电流保护。
3.1定时限过电流保护。定时限过电流保护指的是继电保护的动作时限是固定的,而与短路电流的大小无关的一种保护装置。这个动作时限是靠时间继电器的整定来获得的。在lOkV中性点不接地系统中,广泛采用的两相两继电器的定时限过电流保护。过流保护动作电流的整定原则是按躲过被保护线路中可能出现的最大负荷电流来考虑。整定动作电流时必须考虑两种情况:①在正常情况下电动机的启动和自启动电流不应动作;②保护装置在外部故障切除后应能可靠地返回。过流保护的灵敏性好,它不仅可以保护本线路的全长,还可以保护相邻下一级线路全长,可作为本线路近后备保护和下一段线路的远后备保护。定时限过电流保护的选择性是依靠动作时限来实现的,按阶梯原则整定,即越靠近电源,动作时限越长。 这种保护缺陷是动作时限长,这种缺陷就可由电流速断保护来弥补。
3. 2电流速断保护。电流速断保护是一种无时限或带时限动作的电流保护。它能在最短的时间内迅速切除短路故障,减小故障持续时间,防止事故扩大。电流速断保护分为无时限电流速断保护和带时限电流速断保护两种。
无时限电流速断保护最大的优点是动作迅速, 它与过电流保护的区别在于它的动作电流值不是躲过最大负荷电流,而是按躲过被保护线路末端的最大短路电流来整定,从而使保护范围被限制在被保护线路内,从整定值上保证了选择性,因此可以瞬时跳闸。无时限电流速断保护不能保护线路的全长, 只能保护线路一部分,故不能单独使用。通常规定最大保护范围 lmax >50%l,最小保护范围 lmax >(50%-20%)l(l被保护线路长度)时,才能装设。
无时限电流速断保护虽然动作迅速,但只能保护线路的首端,而定时限过电流保护虽能保护线路的全长,但动作时限太长。因此,常用带时限电流速 断保护来消除无时限电流速断保护的"死区"。带时限电流速断保护能保护本全线路,还可以保护下一段线路某一部分,可作为本线路的主保护,但不能作为下一段线路的后备保护。带时限电流速断保护的选择性是依靠动作电流和动作时限来完成的,其动作电流和动作时限按下列原则整定:lⅡop.1 > lⅠop.2,t. Ⅱ>t. Ⅰ+t =0. 5s 。
3.3 反时限过电流保护。反时限过电流保护的动作时间与短路电流的
大小有关,短路电流越大,动作时间越短;短路电流越小,动作时间越长。反时限过电流保护主要是由感应型继电器组成的,由于感应型电流继电器本身既是起动元件,又是时间元件,且触点容量大,可实现直接跳闸,不必用中间继电器,加之继电器还带有机械掉牌信号装置,故可不用信号继电器,因此,保护接线简单。虽然外部接线简单,但内部结构复杂,调试比较困难;在灵敏度和动作的准确性、速动性等方面也远不如电磁式继电器构成的继电保护装置。这种保护方式目前主要应用于一般用户端的进线开关处保护。
3.4三段式电流保护。基于以上各种电流保护各自的特点,从而形成
了由无时限电流速断按保护(Ⅰ段)、带时限电流速断保护(Ⅱ段)和定时限过电流保护(Ⅲ 段)相配合的一整套保护,即三段式电流保护。供电系统并不一定都要装设三段式电流保护,可根据实际情况装设其中两段。例如线路一变压器组接线,可不装设Ⅱ段,又如在很短的线路上,只需装设Ⅱ 段和Ⅲ段,在电网末端线路上,只需装设Ⅲ段,越靠近电源侧,保护应该越完整,一般需装设三段式电流保护。
3.5零序电流保护。电力系统中发电机或变压器的中性点运行方式,有中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和中性点直接接地三种方式。10kV 系统采用的是中性点不接地的运行方式。假设 A相发生了一相金属性接地时,则 A相对地电压为零,其他两相对地电压升高为线电压,三个线电压不变。这时对负荷的供电没有影响。按规程规定还可继续运行 2h,而不必切断电路。这也是采用中性点不接地的主要优点。但其他两相电压升高,线路的绝缘受到考验、有发展为两点或多点接地的可能。应及时发出信号,通知值班人员进行处理。
4.结语
10kV供电系统是供电网络的重要组成部分,为了保障电力系统正常运行,必须准确高效整定计算出电网继电的保护定值。而继电保护装置是供电系统能正常安全的运作和维护其可靠稳定性的保证,因此有效的运用继电保护装置的功能,确定合理继电保护定值,可以更好地维持保护装置间的配合关系。
参考文献:
[1]张强,范志涛.提高工程建筑质量的管理措施[J].中国新技术新产品,2010(01)
论文摘要:电力系统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。当前,该课程现行教材已不能满足高职教育的需要,表现在:理论教学内容偏多,缺少对各种电力设备保护配置和实际运行与检修方面技术的内容。因此,电力系统继电保护课程教材改革已迫在眉睫。在此对继电保护课程教材改革进行探讨,提出解决的设想和具体措施。
在高职院校中,电气工程及其自动化、电力系统自动化技术等专业都开设了“电力系统继电保护”课程,从目前全国发行的电力系统继电保护教材看,其教学大纲和教材都有一个共同点,都是围绕保护原理、动作整定来提出要求和进行教材编写,往往忽略了对各种电气设备进行继电保护配置,忽略了对继电保护运行、维护和检修技术的介绍。当学生毕业后,面对电厂、变电所中各种电气设备的继电保护时,不知配置有哪一种保护,感到茫然,体现出教材和教师教学偏离职业教育课程教学目标的需要。学生普遍认为课堂讲授的内容很难与实际的结合起来,短时间内很难进入工作角色。摆在电专业课教师面前的工作就是要全面分析和解决这些问题,给出令人满意的答案,让学生一走入工作单位就能胜任相应的工作岗位。在此对电力系统继电保护课程教材改革进行探索,并提出一些解决方法,更希望获得抛砖引玉的功效。
一、高职培养目标和现行继电保护教材分析
由于人的认知和观念上的惯性,社会上普遍认为高职院校学生是比普高院校低一个层次的学生,这种看法还将持续一段时间,还会在高职教育中充分表现,并将持续较长时间,具体表现在教材的编写和教师的教学全过程中。虽然许多从事职业教育研究的专家做了大量的研究工作,提出了与层次不同的观点,比如姜大源先生提出的“基于多元智能的人才观”,阐明从人才观的角度看职业院校与普通院校的教育的根本差别不是水平高低的差别,而是类型的不同。而且,他还进一步提出了非常重要的一个涉及职业教育与普通教育分野的基本问题:是在“层次下谈类型”还是“在类型中谈层次”?他指出:“在谈到教育层次与教育类型之间的关系时,是以层次下的类型为基础,还是以类型中的层次为基础,涉及到两类大相径庭的教育观。”基于层次的类型观与基于类型的层次观将成为高等职业教育定位的一个重要的选择标准、一种重要的理论基础。基于类型的层次观给予了各种类型教育自身发展的空间。
显然,针对人才和教育的层次观而提出的类型观体现了“以人为本”和“以学生为中心”的教育思想,为高职学生学习生涯的发展以及高职教育发展空间的拓展提供了有力的理论依据,具有空前的建设性。但是,这种人才类型观和教育类型观对于阐明我国确定的“以服务为宗旨、以就业为导向”的职业教育办学方针来说只是提出了清晰的原则,远没有明确和具体地阐明高职学生要成为能有效服务于社会、具有就业竞争力的人才,最根本之点是什么?也没有清楚地勾画出高职院校为了贯彻“以服务为宗旨、以就业为导向”的办学方针,其具体实施过程中需要什么样的条件?教学过程怎样实施?在这样的情况下,从事高职教育的教师只能是八仙过海、各显神通。那么,有没有规范统一的要求来规范职业教育活动呢?这还需要进一步加以探索,形成全国从事职业教育专业课教师的共同认识和规范教学行为,形成能够托起我国现代化建设高技能劳动大军的合力。
从人力资源的视点来看,高职院校学生要成为能有效服务于社会、具有就业竞争力的人才,最根本点是要具备社会所需要的胜任力。具体地说,就是要具备企业所需要的人才所必备的胜任力,基于胜任力模型的人才观也为高职院校贯彻落实“以服务为宗旨、以就业为导向”的办学方针,为有效地拓展高职教育的发展空间提供了坚实的观念基础。在这个基础之上,高职教育可以把“以服务为宗旨、以就业为导向”的办学方针具体化为:培养企业(组织)所需要的符合相应胜任力模型要求的、具有较强就业竞争力的人才,这正是高职教育的目标。
另外,一个亟待解决的问题是要廓清课程与教材的关系,即弄清教材为本,还是课程为本。否则就会本末倒置,将严重地影响教育和教学改革的主攻方向。现代意义的教材是以不同的承载媒体、不同的使用主体与不同的装帧形式出现的教学资源的集合。教材的多样化正是教材特色化的过程,服务于职业教育特色的所有教学资源以及教室与企业生产现场相结合的开放的教学资源都应反映到教材中来。
目前,全国高职院校采用的电力系统继电保护教材都有一个共同特点,那就是:首先提出继电保护的四个要求,即可靠性、选择性、速动性、灵敏性,其次提出基本电路(各种滤过器)和继电器元件图形符号;最后,按保护对象分别对各种电压输配电线路保护、变压器保护、母线保护、发电机和电动机的保护,并在各章插入微机保护。即使是精品课程教材,也难以突破这一教材编写模式,都还属于精英教育型选用教材,若老师按这样的教材去实施高职电力系统继电保护课程教学,学生是否具有胜任力,可想而知。对学生而言,他们应该知道: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对其进行维护;微机保护的实现形式以及动作原理(不用程序流程图)。因此,当前的高职电力系统继电保护教材不能适应职业教育的需要,必须进行教材改革。高职电力系统继电保护课程目标的达成需要有一套合适的教材、一批具有实践工作经验的教师和良好的实验实习设施,缺哪一样都会导致学生胜任力打折扣。这里仅对电力系统继电保护课程教材改革作一些探讨。
二、电力系统继电保护课程教材体系重构和教师实践能力培训
基于对当前广泛采用的电力系统继电保护教材存在问题的分析,并结合职业教育专业目标和课程教学目标的要求,结合大多数学生的实际基础和现实学习能力,结合实训试验条件和教师的实际经验,提出对继电保护课程体系进行重构,具体考虑如下:
1.教材重构
教材是教师实施教学并达到教学目的的指南,简洁实用的教材是职业教育必不可少的。从职业教育的目标和课程目标出发去实现学生职业胜任力。因此,必须对现用教材进行拆分、瘦身、添加和重构教材体系,以便于专业课教师有效地进行教学活动。
(1)教材拆分。首先,将各种电压输配电线路保护、变压器保护、母线保护、发电机和电动机保护以及微机保护的原理和整定的体系进行拆分,把各种保护的原理从各章节中拆分出来单列一章,专门介绍反应故障保护的大值动作原理、小值动作原理(电压保护、阻抗保护)、气体动作保护原理。在各种故障情况下,故障物理量的检测电路中的检测设备或原件(TA、TV以及电流继电器、电压继电器、气体继电器、阻抗继电器)及其保护动作原理和信号显示要求。并在这一章节中增加两天去发电厂和变电所认识TA、TV、电流继电器、电压继电器、气体继电器、阻抗继电器等的安装位置以及继电保护运行信号显示情况。安排两次实验完成继电器的动作值整定实验。其次,拆分出动作值整定,只介绍整定的原则,不作复杂的理论分析计算,让高职学生从复杂、难懂的窘境中解脱出来,而把主要求精力放在继电保护的实用技术上。最后,拆分出各章节中的微机保护,并单列一章,重点介绍微机保护的实现(从故障分量的检测模数转换计算机程序实现的故障判断、指令形成,再到计算机发出控制跳闸指令到现场控制设备执行跳闸的过程)。
(2)瘦身。去掉复杂装置或元器件原理的介绍、整定计算及整定计算实例。教材篇幅减至原来的一半。
(3)添加。增加各种电气设备的继电保护配置、保护的原理图和展开图,增加去发电厂、变电所的生产现场认识实习和学校内的实验,增加对各种事故的案例分析(继电保护运行、维护和检修技术)。
(4) 教材体系重构。把电力系统继电保护重构成下列几个部分。一是电力系统继电保护基础知识,重点介绍电力系统运行及继电保护的概念、主后备保护概念、保护要求、基本元件文字符号认识、保护的实现原理(反应故障保护的大值动作原理、小值动作原理、气体动作保护原理和差动保护原理。在各种故障情况下,故障物理量检测电路中的检测设备或原件:TA、TV以及电流继电器、电压继电器、气体继电器、阻抗继电器,保护动作原理和信号显示要求)。二是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。三是继电保护动作值整定:电流动作值整定(短路动作电流、过电流)、动作时间整定、动作阻抗值整定、差动保护动作电流值整定等。四是微机自适应保护:从故障分量的检测模数转换计算机程序实现的故障判断、指令形成,再到计算机发出控制跳闸指令到现场控制设备执行跳闸的过程。五是继电保护运行、维护和检修技术,收集编制案例,用案例教学方式实现学生对运行和维护技术的学习。六是实验实习实训,编制去发电厂和变电所认识实习的项目、目的,在校内试验的项目和目的。
2.加强教师在电力企业的实际工作经验
校企结合是职业技术教育培养学生的重要举措,也是加强专业教师的理论与实际结合、提高教师的教学能力的重要手段。通过学院的规划,分期分批让电专业课教师深入企业去工作一段时间,以增强教师的实践能力,增长教师对专业课教学过程的把控能力,以达到良好的教学效果。为取得可检验的实际效果,学院要求各系专业教研室拟出各批次教师的实习项目、目的和要求等,实习结束后由各教研室统一进行检验。电专业教研室针对继电保护课程教师提出具体目标:
(1) 必须熟悉电力系统各个环节电气运行管理规程与维护、检修的基本技术。
(2)必须熟悉发电厂、变电所一、二次系统设计,熟悉一、二次系统的运行管理、维护与检修技术。
(3) 必须熟悉一、二次设备选择、设备的布置等。
并作出相应的安排和要求如下:
(1)每年7月18日至8月18日分两组分别去发电厂和变电所实习,同运行人员同吃住,同上班;虚心请教相关专业技术人员,时刻牢记自己的实习目标。
(2)学院为每名电专业教师配置电气工程相关标准汇编一套。
(3)要求实习教师了解发电厂或变电所的电气运行情况、绘制电气主接线图、各种电气设备继电保护配置图,重点了解实习厂、所继电保护装置运行情况,并写出评价报告。
(4)了解发电厂、变电所使用新技术、新设备以及运行情况,作出书面记录。
(5)实习结束时要求教师请发电厂变电所的技术人员出来座谈和交流。
实习教师回到学校后,由教研室主任对实习教师的实习资料进行一一检查,签署意见,由系主任核实后,交资料室存档,作为教研室全体教师交流学习材料。
电专业教师到电力企业,把现代企业中的新知识、新技术、新设备和实用技能学回来,更好地与课堂教学相结合,使电专业教师向着“双师型”师资队伍方向快步前进。
三、效果
经过一年的试验和探索,这种重构后的教材对高职学生学习具有明显的好处,他们感觉学习电力系统继电保护不是太难的事,保护原理清楚、电路原理图和展开图通过课堂教学和在企业的认识实习也容易掌握,特别是各种设备的保护配置也基本清楚;通过案例教学使学生对继电保护运行维护技术有了初步认识。在岗前实习中,现在的学生没有往届学生那种茫然感觉。另外,组织教师去电力企业工作实习,增强了教师的实践能力,大大增强了教师在课堂和实验室以及实训试验中把控能力。学生对教师更有信任感,教师对学生更有感染力、示范力。由于教师能力增强,课堂教学把握得当,幽默感顿生,语言语气感染力增强,教学效果大大提高。但不足方面在于:教材中还有许多内容需要改进,对继电保护运行和维护的实践案例还不够丰富,这些方面还有很多工作要做。
四、总结
继电保护课程教材改革不是一件容易的事,需要从事电力系统继电保护的相关教师和实验实习教师积极参与才会更深入、到位。希望有更多有志者参与这项工作中来,使继电保护课程更完善。
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,2010.
关键词:继电保护;整定计算;运行方式
中图分类号:TM744 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2014)35-0086-02
随着社会的进步和经济的迅猛发展,高参数、大容量的电力设备在电网得到广泛使用,人们对供电可靠性具有更高的要求,因此确保电网的可靠运行日益重要。然而在实际中,由于各种因素的影响,配电网系统的稳定性和可靠性受到严重影响。为了确保配电网运行的可靠性,除了要配置性能良好的继电保护装置,对其整定计算也必须加以重视。继电保护的整定计算不同于配电网中电流计算那样简单,计算方法十分繁琐、复杂。目前,国内对于整定计算要求必须按照继电保护对应电力系统最大的运行方式进行,对于灵敏度的检验则要按照最小的运行方式进行。然而上述采用的整定计算存在一定的不足之处,下面对其进行分析和探讨。
1 继电保护原理及整定计算
1.1 继电保护的要求和原理
为了确保配电网能够安全、可靠运行,继电保护必须满足以下要求:可靠、迅速、灵敏且具有选择性。继电保护工作原理包括以下两种:①保护电网输电线一端反应电气量。如果配电网的反应电流升高,必须对其实行电流保护,如常见的零序电流保护、相电流保护等。②对配电网输电线反应外部、内部故障的电流进行相位和功率差动保护。
1.2 整定计算
目前,国内继电保护通过对整定值采取离线计算,并按照整定计算的相关原则,避免继电保护受到外界干扰,这种方法具有以下两方面的特征:①不具有自适应能力;②具有固定行为特征,即计算所得到的整定值在运行时是恒定的。在进行整定计算时,通常选择序分量法、相分量法和故障电气保护的整定计算,这是目前应用最为广泛的计算方法,此方法是按照配电网电压变化和继电保护的适应性来对电力系统进行分析和计算的,然而在具体计算过程时还存在一定缺陷。
2 继电保护整定计算存在的问题
虽然人们对继电保护整定方法进行了很大改善,然而在具体计算时仍存在各种问题,主要具有以下四方面的不足。
2.1 分支系数计算偏差较大
在进行整定计算时,对于分支系数的选择没有足够重视,对于分布式电源运作变化趋势而导致分支系数的变化没有认真考虑,因此造成分支系数和实际存在较大差异,最终造成整个整定计算结果偏差较大,进而造成延时时段动作值参数出现错误。在进行延时时段参数整定计算时,对于分支系数的选择出现错误,从而导致整个计算结果出现错误,进而导致整定计算结果出现误差。
2.2 断相口位置开路电压参数误差较大
若配电网系统处于非全相震荡状态,在进行整定计算时,必须要考虑网络结构对电压参数的影响,否则会造成整个运算量过大,并且可能出现严重的偏差。
2.3 不同运行方式的选择
在进行整定计算时,若仅仅将继电保护所在线路的母线进行分开,并未考虑其他方式对系统运行的影响,这样会导致出现故障控制范围过大。
2.4 对线性流程运用过高
在对分支系数进行计算时,对线性流程运用较高,进而造成对于分支系数计算重复率过高,对继电保护系统的整定计算速率造成较大的限制。
3 继电保护整定计算的解决措施
3.1 分支系数的计算
在继续整定计算时,要考虑多个方面造成的影响,如果分布式电源发生了变化,必须重新对其所在区域的继电保护进行重新计算,最大限度地减少分支系数的误差,确保继电保护整定计算的准确性。
3.2 断相口开路电压的计算
在进行继电保护整定计算时,关键的计算对象是配电网的运作线路在非全相运作同时具有明显振荡情况下的电压参数。对于已经确定的配电网,发电机的等值电势参数、断相口电压参数、等值阻抗的参数之间都具有相关性。然而如果根据常用整定方法就会出现计算量过大,造成此问题的原因主要在于:发电机的等值阻抗和电势参数都在暂态稳定状态下计算,而其实这两个参数对着电网结构的变化也不断发生变化。再次计算时必须对上述参数重新计算,这就会导致整体运算量过大。因此,通常在进行计算时都假设发电机的电势幅值为固定值,并据此对计算公式进行适当、合理的简化。然而这种解决措施也存在一定缺陷,即忽视了网络结构对开路电压参数所造成的影响,所以如果配电网相对复杂,整体结果会出现较大误差。
基于此,对于上述问题可采取以下解决措施:在对断相口的开路电压进行计算时,通常采取网络等值计算方法,采取这种方法不仅能够有效控制运算工作量和工作难度,还能极大提高继电保护整定计算的准确度。对于网络系统模型参数可参考阻抗参数来确定,同时综合叠加原理,提出一种基于双端口网络的阻抗参数等值计算方法,以便得到自阻抗和互阻抗参数。
3.3 运行方式的查找计算与线路流程频率运用的解决
在进行继电保护整定计算时,对于运行方式的查找存在两方面不足:①查找最不利运行方式存在缺陷。按照最不利运行方式计算,具有以下两方面优势:第一,能够有效辅助校验灵敏度参数;第二,能够有效计算继电保护动作值。然而现阶段对于最不利运行方式的查找仅处在继电保护所处线路对侧母线查找阶段,同时采取轮流断开方式也很难有效对系统最不利性做出保证。②在进行整定计算时极易导致断开线路出现重复性。在进行整定计算时,频率进行开断操作,这样不仅造成计算结果误差较大,也会影响整个配电网系统的可靠性和稳定性。
对于运行方式查找过程中存在的不足之处,可通过以下两步进行改进:首先通过相关软件程序确定配电网在开路状态下的扰动域,根据确定的扰动域大概确定继电保护整定结果的取值范围,借助确定的范围对最不利运行方式查找。一般情况下,配电网中所认定的扰动域是指线路出现故障时会被影响到的区域。断开配电网某条线路,以此为圆心从内向外计算断开前和断开后线路的短路电流参数,根据计算结果确定扰动区域的边界和范围。在通过相关软件进行整定计算时,可以通过改变开断线路循环趋势对整定计算顺序进行二次组合,这样就能最大限度地避免频繁对线路进行开断操作,也会极大地减少对线路流程的应用,提高整定计算结果的准确性,也确保了电力系统供电可靠性和稳定性。
4 结 语
随着经济的快速发展,人们对电的需求量急剧增加,电力系统的容量和规模持续扩大,电网结构也越来越复杂,要确保配电网的稳定、可靠运行,继电保护起着十分重要的作用。而作为继电保护关键环节的整定计算方法更是起着关键作用,必须对整定计算方法中存在的问题引起重视,对于存在的问题必须及时采取相关的解决措施,保证配电网的安全运行。
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