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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:电力系统;继电保护;微机保护;安全措施
中图分类号:F470.6 文献标识码:A
前言:
现今电力系统,已经发展为跨区、跨国联网、高度自动化运行的现代化系统。目前,我国的全国性联网也已逐步实现。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。
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。
[关键词]电气继电保护;故障;维护;技术研究
中图分类号:TM77 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)05-0012-01
随着经济水平的不断提高,电力系统成为人们日常生产和生活中所不可缺少的内容。其运行的稳定性和可靠性事关人们的生命财产安全。电气继电保护装置作为电力系统的第一道防线,其运行的可靠性和安全性势必影响到整个电力系统的安全性和可靠性。因此,研究电气继电保护的故障及维护技术十分重要。确保了继电保护的安全性和可靠性也就是能够确保整个电力系统的安全性和可靠性。
1 继电保护的工作原理
1.1 继电保护的主要概念
随着对电力系统继电保护基础理论的研究,继电保护的概念已经不仅仅局限于对电力系统以及其元件进行宝华,而是根据实际的情况将其继电保护的概念延伸为面对所发生的故障问题时而采取自动化的控制措施。通常情况下,电力系统出现故障或者是运行过程中当异常状况发生的时候继电保护装置就发挥了其功能性,它能够在最短的时间将故障信号传到给值班人员,值班人员收到报警信号后就能够立即查找故障问题而采取必要的措施,以避免由于设备的损坏而影响到整个电力系统的正常运行。
1.2 继电保护的具体组成
电力系统的继电保护系统是一个结构很严谨的系统结构。整套继电保护装置由测量元件、逻辑环节和执行输出三部分组成。现场信号输入部分一般是要进行必要的前置处理,测量信号要转换为逻辑信号,根据测量部分各输出量的大小、性质、逻恻状态、输出顺序等信息按照一定的逻辑关系组合运算,最后确定执行动作,由输出执行部分完成最终任务。
1.3 继电保护的重要性
电力系统推动着人类社会的发展,人类社会的发展也推动着电力系统的发展。所以继电保护是一件非常重要的事情,电力系统是由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置。从多角度深入阐述解决电力系统中继电保护的整体措施,更好的推进电力系统的效益提升。
2 电气继电保护器中存在的常见故障问题
继电保护器的故障从现象上大体可以分为外部和内部两种形式。所谓外部现象就是我们可以通过眼睛可以观看到的,主要表现为继电器不运行、不复位、指示灯异常、烧损等。而内部现象主要有接点和差拍两方面。
2.1 电气继电保护器在工作中不运行或不复位
有的时候继电保护器在工作中不能正常工作直观表现为就是两种情况。一是继电器不运行,二是继电器不复位。继电器发生故障不能正常的工作,这对我们的机电系统来说就是一种威胁,因为它得不到了稳定和安全的保护。所以维修人员要及时找到问题的根源。首先检查的是电压,看继电器处的电压是否存在,在观察其电压的大小是否与继电器的要求一致,还要观察电压是否稳定,有没有下降的状况,都没问题还要看继电器的接触是否良好等。以上的所有状况都能导致继电器不能正常工作。如果发生的是继电器不复位现象,我们要检查输入电压是否处在断开状态,还有就是观察继电器是否有什么异常现象出现。出现上述故障的原因有很多。比如绝缘老化、电源容量不足、螺丝松动等等。
2.2 电气继电器的指示灯异常的原因
当继电器的指示灯在亮灭上出现问题时,将影响工作人员对故障的判断力。如果这种故障产生,其原因主要来自两方面。一是检查其输入端子上是否被施加了电压(感应电压产生的电路);另一种原因是通过观察其振动和冲击情况是否强烈。出现这样的情况多数与继电器的运行环境有关。
2.3 电气继电器被烧坏的原因
继电器在工作中有时会被烧坏。产生这种状况的原因主要有两种。一是继电器内的线圈烧坏导致的;二是由于接点被烧坏造成的。当发生这种故障时继电器自身会发生难闻的气味或是自身发生了变形,很多有经验的维修人员可以通过这些就可以判断问题的所在。线圈被烧坏很可能是由于在安装时线圈的规格与要求的不符,也可能是因为施加在线圈的额定电压超出了线圈的限度造成的接点被烧坏。原因可能有以下几种:第一,冲击电流大于额定电流;第二,电流大于额定电流;第三,插座接触不够严谨导致其发热。
2.4 继电器接点的故障原因
继电器的接点故障可以分为三方面:一是接点接触不良;二是接点异常消耗;三是接点熔敷。由于接点中有大电流的通过或是出现异常的振动等,这些都会导致接点熔敷故障的产生。产生其现象的主要原因可能是由于外部的振动或冲击,或是有附加的电流进入,若是有接触不良现场的产生,可能是因为接点处的硅或碳可能被硫化物给腐蚀了,还有就是可能接点丢失等造成的。继电器接点的消耗有部分原因是因为继电器不适合,导致对电流或是电压的选择出现错误,还有一部分原因是在安装时,是否考虑到连接负载所产生的的电流变化。
2.5 差拍的现象
当出现了差拍现象时,我们主要从两方面进行考虑。一是从输入电压上考虑;二是从继电器本身考虑看是否适合。当输入电压不符时,可能是因为继电器的线圈选择的规格不适合,还有可能是电压的月永动造成的。
3 电气继电保护装置常用的几种维修技术
3.1 替代法
替代法主要应用到处理微机保护装置中的故障问题。而此种方法的主要原理:在检修人员怀疑某个插件存在着故障,因此,便用同样类型的正常插件予以替代,判断插件是否处在良好状态。但是,在应用此方法时,应该注意对电压-电流短接、退出电源保护等,并且确保替代插件中定值芯片和程序要完全一致。
3.2 电路拆除法
电路拆除法既为处理继电保护装置的一有效方法,又是查找故障的主要手段,其原理为把二次回路依次拆开,对可能出现故障点予以判断,检查无误后再将其予以安装,从而找出故障原因。
3.3 直观法
此方法一般应用到不能利用机器设备逐点进行测试情况中,或者是应用到缺少相应备品情况中。另外,此方法是利用人体肉眼或者是嗅觉检查和判断出现的故障点。在发现继电器保护装置中有发黄部位,或者发出一股烧焦气味时,因此,结合所出现的问题,查找有可能存在问题的元器件,同时及时进行更换,将存在的故障予以排除。
3.4 参数对照法
参数对照法适用于继电器的测试值与定值的差异较大的情况。参数对照法的原理是通过将故障继电器设备的参数与正常继电器设备的参数进行比较、分析,从而找到故障设备与故障点。
3.5 短接法与断开法
短接法与断开法其主要用于检测电气闭锁、刀闸操作、电流回路开路等问题。其中,短接法和断开法原理大致相同,都是把回路中的某个部分,利用短接线进行短接或者断开,检查故障存在于短接线范围之内或范围外,通过反复相同方法判断,逐渐缩小故障范围。但是,值得注意的是,通常将短接法闭合类型触电检测当中,但是,断开法则和此法完全相反。
随着经济的不断发展和进步,电力系统在人们的日常生产生活中发挥着巨大的作用。继电保护装置作为电力系统的第一道防线,其运行的安全性和可靠性将影响着整个电力系统的安全性和可靠性。因此,我们应不断研究继电保护理论,在具体运行的过程中,应重点分析其可能存在的故障问题,并采取对应的措施进行处理,以确保继电保护装置能够发挥出其应有的功能,从而确保整个电力系统的安全可靠运行,确保人们日常生产生活用电的安全性和可靠性。
参考文献
关键词:电力系统;继电保护技术;措施;发展趋势
中图分类号: TM77 文献标识码:A 文章编号:
引言
近年来,随着电子及计算机通信技术的快速发展为继电保护技术的发展注入了新的活力,同时也给继电保护技术不断的提出了新的要求。作为继电保护技术如何才能有效的遏制故障,使电力系统的运行效率及运行质量得到有效的保障,是继电保护工作技术人员需要解决的技术问题。
1.继电保护发展现状
上世纪50年代,我国工程技术人员创造性地吸收、消化、掌握了国外先进的继电保护设备性能和运行技术,建立了继电保护技术队伍,对全国继电保护技术队伍的建立和成长起了指导作用。60到80年代,晶体管继电保护技术蓬勃发展。到90年代初集成电路保护的研制、生产、应用仍处于主导地位,这是集成电路保护时代。在这方面某电力自动化研究院研制的集成电路工频变化量方向高频保护起了重要作用。随着微机保护装置的研究,在微机保护软件、算法等方面也取得了很多理论成果,从90年代开始我国继电保护技术已进入了微机保护的时代。目前,继电保护技术发展迅速,正向计算机化、网络化方向发展,实现保护、控制、测量、数据通信—体化和智能化。
2.线路的继电保护技术
电压等级高的输电线路一般按双侧具有电源考虑,所接电网为大电流接地系统,断路器一般采用分相操作,通常采用综合重合闸方式。故障的形式包括:三相故障、两相故障、两相接地故障、单相接地故障共有不同相别的十种故障类型,同时要考虑非全相运行的问题、同杆并架双回线的跨线故障问题等。高电压等级输电线路在电力系统中占据着十分重要的地位,对其继电保护有较高的要求,微机保护后,线路保护一般均设计为成套保护,即一套保护完成所有的主保护和原理上的后备保护功能,为了实现设备上的后备,通常采用双重化配置或多重化配置。
2.1输电线路的距离保护
距离保护是通过反映故障点到保护安装处的距离而动作的继电保护装置,通常应用于110kV及以上电压等级的输电线路,其原理也可以应用于35kV及以下电压等级的配电线路。构成距离保护的核心就是测量故障点到保护安装处的距离,并与一个事先整定的距离相比较,测量距离小于整定距离时保护动作。测量故障距离的方法包括阻抗法、行波法和雷达法,其中应用最多的是阻抗法。
2.2输电线路的纵联电流差动保护
基于基尔霍夫电流定律的纵联电流差动保护,是到目前为止最为完善的继电保护原理,在发电机、变压器、母线、电抗器、大容量电动机和输配电线路等电气设备中都得到了应用。其基本工作原理如下:
正常及外部故障时即流入差动继电器KD中点电流为0,继电器不会动作。被保护设备发生故障时(区内故障时)流入KD的电流为故障电流的二次值,KD动作。
可见,在理想情况下,根据KD中是否有电流,就能够区分出是否有内部故障,是否应将被保护设备从系统中切除。
3.继电保护安全运行的措施
3.1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。
3.2做好继电保护装置检验。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。电流回路升流和电压回路升压试验,也必须在其它试验项目完成后最后进行。
3.3一般性检查。不论何种保护,一般性检查都是非常重要的。首先清点连接件是否紧固焊接点是否虚焊机械特性等。其次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。
3.4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,它往往会发现一些工作中的疏漏,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。
3.5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:首先,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。
4.电力系统继电保护技术的发展趋势
随着计算机技术的飞速发展及计算机在电力系统继电保护领域中的普遍应用,新的控制原理和方法被不断应用于计算机继电保护中,以期取得更好的效果,从而使微机继电保护的研究向更高的层次发展,出现了一些引人注目的新趋势。
4.1网络化。计算机网络作为信息和数据通信工具已成为信息时代的技术支柱,使人类生产和社会生活的面貌发生了根本变化。它深刻影响着各个工业领域,也为各个工业领域提供了强有力的通信手段。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。
4.2计算机化。随着计算机硬件的迅猛发展,微机保护硬件也在不断发展。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。
4.3一体化技术。一体化技术说到底,就是实现继电保护装置在数据处理上的一体进程,始终把单一的继电保护装置作为整个电网运行系统的一个终端设备,它可从网上获取电力系统运行和故障的任何信息和数掘,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。
4.4变电站综合自动化技术。现代计算机技术、通信技术和网络技术为改变变电站目前监视、控制、保护、故障录波、紧急控制装置和计量装置及系统分割的状态提供了优化组合和系统集成的技术基础。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。
4.5智能化。由于人工智能的逻辑思维和快速处理能力,人工智能已成为在线状态评估的重要工具,越来越多地应用于电力系统的多个方面中,特别是继电保护方面,其在控制、管理及规划等领域中也发挥着重要作用。
4.6自适应控制技术。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。自适应继电保护的基本思想是使保护能尽可能地适应电力系统的各种变化,进一步改善保护的性能。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。
5.结束语
电力系统继电保护能够快速、有效的切除故障设备,保证保证非故障设备的安全运行,能够有选择性的发出故障报警信号,维护电力系统的畅通。电力系统的发展也对机电保护提出了更高的要求,继电保护装置容易出现故障,只有对继电保护装置定期检查并维护,及时发现故障并处理,保证电力系统正常运转,保证供电的可靠性。
参考文献:
[1]周培华.浅谈电力系统中继电保护的发展趋势[J].科技咨询导报2007
关键词:电力系统;继电保护;发展趋势
中图分类号:F407文献标识码: A
引言
电力工业作为国家最重要的能源工业,一直处于优先发展的地位,电力企业的发展也是令人瞩目的。随着我国社会、经济的快速发展和全国联网战略的实施,电网将处于一个更加快速发展的机遇期,而继电保护作为电力系统的安全卫士,必须同时把它的发展战略提到一个新的高度,以确保电力系统的安全、稳定运行和国民经济的长期、快速、稳步增长。
1、继电保护的概念及类型
1.1、继电保护的基本概念
继电保护装置作为一种自动装置,其通过监测、测量、控制和保护一次系统,从而对不正常运行或是发生故障的电气元件进行反应,通过发出信号来使断路器发生跳闸动作,从而确保将故障及时切除,具有自动、迅速和有选择性切除故障元件的特点,同时对于不正常运行的电气元件,还可以通过运行维护数据的分析,从而发出信号,做出减负荷或是跳闸动作。
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。
2、电力系统中的继电保护技术分析
2.1、继电保护装置组成
根据继电保护装置的作用设定,其组成一般包括测量部分(与定值调整部分)、逻辑部分及执行部分。
2.2、继电保护技术基本要求
继电保护装置的作用决定了其技术措施须满足动作选择性、动作速动性、动作灵敏性、动作可靠性等要求。这四点要求间联系紧密,存在着对立统一的关系。
(1)动作选择性
一旦发生故障,应首先由设备或者线路自身的保护装置切除故障。只有在该保护拒动时,才可以让相邻设备或线路保护装置切除。另外要遵照逐级配合原则,保证不同级电网发生故障时选择性加以切除。在故障部分被成功切除后,未发生故障部分应继续供电。
(2)动作速动性
一旦发生短路故障,保护装置应当尽快予以切除,以便提高电力系统的稳定性,缩小故障的波及范围,避免故障设备或线路进一步遭受损坏,并提高备用设备及自动重合闸自动投入的表现效果。
(3)动作灵敏性
一旦电力设备或输电线路在保护范围内出血金属性短路,继电保护装置应当具备符合规程的敏感系数。这一要求通过设定并校验继电保护装置的整定值来实现。
(4)动作可靠性
继电保护装置做出的保护动作应当精准可靠。正常运行时,应当做到可靠不动作。电力系统中的任何设备都不能在无保护状态下运行。可靠性也是对继电保护装置最根本的性能要求。
3、电力系统继电保护技术应用
继电保护主要利用电力系统中原件发生短路或异常情况时电气量(电流、电压、功率等)的变化来构成继电保护动作。继电保护装置的任务在于:当电力系统运行正常时,对系统中的各种设备的实际运行状况进行系统、全面和安全的监视,从而为系统管理人员提供全面、可靠的运行依据:供电系统发生故障时,自动地、迅速地、并有选择地切除故障部分,保证非故障部分继续运行:当供电系统中出现异常运行工作状况时,它应能及时、准确地发出信号或警报,通知值班人员尽快做出处理。
继电保护装置应用过程的基本要求。第一,选择性。当供电系统中发生故障时,继电保护装置应能选择性地将故障部分切除,首先断开距离故障点最近的断路器,以保证系统中其他非故障部分能继续正常运行。第二,灵敏性。保护装置灵敏与否一般用灵敏系数来衡量。在继电保护装置的保护范围内,不管短路点的位置如何、不论短路的性质怎样,保护装置均不应产生拒绝动作;但在保护区外发生故障时,又不应该产生错误动作。第三,速动性。是指保护装置应尽可能快地切除短路故障。缩短切除故障的时间以减轻短路电流对电气设备的损坏程度,加快系统电压的恢复,从而为电气设备的自启动创造了有利条件,同时还提高了发电机并列运行的稳定性。
4、继电保护技术发展历程及趋势
4.1、发展历程及现状
继电保护技术是为了适应电力系统的发展而产生并逐渐发展的。而计算机技术、微电子技术、网络通信技术的迅猛发展不断地为继电保护技术注入了新鲜发展活力。在1928年出现电子器件保护装置后,从二十世纪五十年代开始,机电保护技术开始了日新月异的发展,从最初的机电式时展到六十至八十年代的晶体管式时代,八十年代中叶到九十年代进一步跃进集成电路式时代,而后又在新世纪发展为微机式时代。目前,我国新建的变电站、发电厂及高压超高压输电线路等都已实现了大规模集成化数字式继电保护。
4.2、发展趋势
目前,智能化与网络化技术在继电保护技术中得到了广泛的研究利用,促进继电保护技术呈现出网络化、计算机化、智能化、一体化的发展方向。随着微型计算机与微处理器的广泛普及,数字式时代已崭露端倪。
(1)计算机化。当代迅猛发展的计算机技术使得计算机在存储、运算、通讯等方面的性能都在不断提升,为继电保护技术实现计算机化奠定了技术。计算机化是继电保护装置必然的发展趋势,不但要求硬件微机化,更强调继电保护系统的信号数字化与功能软件化,大力提高继电保护性能的速动、灵敏与可靠,以争取电力系统更大的综合效益。
(2)网络化。从五十年代开始,通信技术逐渐与计算机技术相互结合研究并逐步融入合为计算机网络技术。这一技术作为信息数据通信工具,通过与继电保护结合实现了电力系统的安全稳定运行,已经发展成为当代的信息技术支柱。目前,继电保护系统要求所有保护单元之间可以共享整个电力系统内运行状态与故障状况的信息数据,保证每个保护单元和重合闸装置都可以借助这些信息与数据的共享分析实现协调动作。这就要求整个电力系统内主要的电力设备保护装置都要借助计算机网络加以连接,逐步实现微机保护的网络化。网络化目前还在逐渐起步,日后仍然具有较大发展空间。
(3)智能化。近年来,人工神经网络、自适应理论、进化规划、遗传算法、小波理论、模糊逻辑等人工智能技术在电力系统多个领域都获得了广泛应用,推动继电保护技术研究向更高层次的智能化水平发展。智能电网中已普遍可以借助传感器实时监控发电、供电、输配电等设备的运行情况,并把数据收集起来经由网络系统整合分析,并实时监测全网的运行状况,实现了远程动态发挥保护功能及修正保护定值。
(4)综合智能化。继电保护系统不仅要实现保护功能,还应进行数据测量、控制、通信等操作,即要实现测量、控制、通信及保护等功能的综合自动化。这一系统打破了传统概念下二次系统内对各个专业界限与各类设备的划分原则,也突破了常规继电保护装置无法同调度控制中心实现通信的技术缺陷,赋予了电力系统自动化以更新的内容与含义。这一发展趋势代表了电力系统领域自动化技术的最新潮流。得益于科技的革命式发展,系统更为完善、功能更为健全、智能化水平更高的综合自动化电力系统一定会在我国智能电网建设中纷纷涌现,推动电网的安全性、稳定性与经济性达到新的水平。
结束语
当代电力系统组成非常复杂,包括发电机、输配线路、母线、变压器及各种用电设备,很容易出现运行异常,甚至酿成危险故障进而诱发事故。在这种情况下,为了保证电气设备与电力系统的安全运行,借助继电保护技术的自动装置应运产生。探析该技术的概念、任务及发展现状,研究它的发展水平及趋势,对于促进电力系统的发展具有重大意义。
参考文献
[1]鲁露.论我国电力系统继电保护的发展现状与对策[J].现代商贸工业,2010,08:38-39.
[2]钱雪峰.电力系统继电保护发展趋势探究[J].科协论坛(下半月),2010,12:18-19.
关键词:微机继电保护 35kV变电站 运行现状
一、继电保护概述
(一)继电保护的概念
继电保护是一种能反应电力系统故障和不正常状态,并及时动作于断路器跳闸或发出信号的自动化设备。其任务是:
1、自动、迅速有选择地切除故障组件,使无故障部分恢复正常运行,使故障部分设备免遭毁坏。
2、发现电气组件的不正常状态,根据运行维护条件动作于发信号,减负荷或跳闸。
(二)继电保护的基本原理
电力系统不同电气组件故障或不正常运行时的特征可能是不同的,但在一般情况下,发生短路故障之后总是伴随有电流增大,电压降低,电流、电压间的相位发生变化,测量阻抗发生变化等,利用正常运行时这些基本参数与故障时的区别,可以构成不同原理的继电保护。例如反应电流增大的过流保护,反应电压降低的低电压保护,反应故障点到保护安装处之间的距离(或阻抗)的距离保护,反应电流、电压间相位的方向保护等。
(三)继电保护的基本要求
动作与跳闸的继电保护,在技术、经济上一般应满足五个基本要求,即选择性、速动性、灵敏性、可靠性和经济性。
1、选择性。继电保护动作的选择性是指保护装置动作时,仅将故障组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。
2、速动性。快速地切出故障可以提高电力系统并列运行的稳定性,减少用户在低电压情况下的工作时间,减少故障组件的损坏程度。
3、灵敏性。继电保护的灵敏性,是指对于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,在事先规定的保护范围内部发生故障时,不论短路点的位置在何处,短路的类型如何,以及短路点是否有过渡电阻,都应敏锐感觉,正确反应。
4、可靠性。保护装置的可靠性是指在该装置规定的范围内发生故障时,它不应拒动,而在任何其他不应动作的情况下,它不应误动。因此可靠性包括两个方面的内容:可靠不拒动和可靠不误动。
二、微机继电保护的特点和软硬件构成
(一)微机继电保护的特点
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,而显示了强大生命力,与传统的继电保护相比,微机保护有许多优点,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、可以方便地扩充其他辅助功能。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,制造容易统一标准;装置体积小,减少了盘位数量;功耗低。
4、可靠性容易提高。体现在数字元件的特性不易受温度变化、电源波动、使用年限的影响,不易受元件更换的影响;且自检和巡检能力强,可用软件方法检测主要元件、部件的工况以及功能软件本身。可以省去每年花费大量人力物力而必须去做的继电保护预防性试验,可以保证生产的连续运行
5、内部编程软接线的方式大大降低了电气二次线路的复杂性。
(二)微机继电保护软硬件构成
微机型继电保护装置一般由以下几个部分组成:中央处理单元、采样A/D转换单元、交流变换单元、开关量转换单元、出口继电器单元、串行通信单元。软件算法主要有:暂存区扩展法、定值转换法、滤波及傅氏算法、突变量算法。
四、微机型继电保护在35kV变电站的应用
35kV变电站虽然属于终端变电站,其变电设备、运行方式等相对简单,但是其能否安全、稳定、可靠运行,直接影响着用户的用电质量和经济效益。因此,及时、可靠的保护35kV变电站的主要设备和供电出线,或者在事故、跳闸前及时报警以提醒值班人员加强防备,而显得十分必要。
(一) 电力变压器
电力变压器出现的故障主要有绕组及其引出线相间短路,绕组匝间短路,外部短路引起的过电流,过负荷,油面降低,变压器温度升高等。针对其可能发生的故障,主要使用了主变差动保护装置、高低后备保护装置、非电量保护装置三种保护装置对其进行保护和告警。
(二)10kV供电线路
10kV供电线路出现的故障主要有:相间短路、单相接地、过负荷等。针对其可能出现的故障,主要使用了具有复合电压闭锁的三段式过流保护、过负荷告警、低电压保护、低周波减载、互感器二次线路断线报警、自动重合闸等功能的线路保护装置进行保护和告警。
(三)35kV线路
35kV线路同10kV供电出线一样,其故障主要有:相间短路、单相接地、过负荷等。但是35kV线路在作为某一个变电站的主要电源进线以外,还承担着发电站或另一个变电站输电的枢纽作用,其存在多个电源点。另外,对于一个变电站存在2-3条35kV进线时,其还承担着电源的相互备用的作用。因此,针对以上情况,35kV线路微机保护,除了具有复合电压闭锁的三段式过流保护、过负荷告警等保护功能外,还配置了方向保护、距离保护、备自投等功能的保护装置。
(四)10kV电容器组
电力电容器有电容器内部故障及其引出线短路,电容器组和断路器之间连接线短路,电容器组中某一故障电容切除后引起的过电压、电容器组过电压,所连接的母线失压。因此,对于电容器保护装置主要配置了具有三段式电流保护、过电压保护、低电压保护、不平衡电压保护、不平衡电流保护、低电压自投、过电压自切等功能。
五、微机继电保护在35kV变电站应用的缺陷和不足
1、装置内多数保护功能无需应用。对于现在运行的35kV变电站来说,其真正使用的保护功能相对较少,而多数厂家配备的保护装置功能冗多。如零序方向保护、零序过压保护、零序过流保护等,在35kV变电站中尚未使用,这样造成了一定的软硬件的浪费。
2、通讯规约不够成熟。不同厂家的通讯规约不成熟,在一个变电站内使用不同厂家的保护装置,在后台机或者调度实现遥信、遥测、遥控功能不稳定。
3、小电流接地选线保护不成熟。对于中性点不接地系统来说,对于单相接地可以正常运行1-2个小时,但是对于某些地区或者线路出于安全的角度考虑,要求发生单相接地时,应该将其断开电源,以确保人身和财产安全。
四、电力系统继电保护技术的发展方向和前景
由于光电技术和计算机的飞速发展,新型光学电压、电流互感器日益显现出富有魅力的前景和强大的生命力,新型光学数字式电压、电流互感器取代电磁式互感器是继电保护的一个发展方向。同时随着计算机技术和通信技术的飞速发展,尤其是基于GPS的全网同步技术的出现,GPS和光纤通讯的结合实现了向量测量(MPU)的快速和同步,是电力系统控制的一个发展方向。
参考文献:
(1) 李佑光 林东,电力系统继电保护原理及新技术,科学出版社
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
关键词:电力系统;配电系统;继电保护
中图分类号:TU757 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2009)12-0023-02
配电系统是发电系统、输电系统同用电负荷之间的联络枢纽,因此,对配电系统所采取的任何一种非计划改变都应该以不影响配电系统的正常运行为前提。在新时期下,采用诸如故障限流器、动态电压恢复器、无功补偿器等装置来达到提高电能质量的目的越来越多。虽然这些装置的控制单元和整流逆变单元主要由电力电子器件构成,其快速反应的动作特性使系统运行的可靠性得到提高。但是,这些电力电子设备在保证高质量的供、配电的同时,也给系统带来了不可忽视的运行隐患,如对继电保护正常运行的影响等。
一、配电系统继电保护的目的
无论是电力系统,还是配电系统,加装继电保护的目的都是为了保证系统的安全运行,因此继电保护必须具备“区分”电力系统的正常、不正常工作和故障运行状态的能力,本文主要分析配电系统不正常与故障运行的工作状态。
(一)不正常的工作状态
所有的等式约束条件均满足,部分的不等式约束条件不满足但又不是故障的电力系统工作状态称为不正常运行状态。电压过大偏移还会引起电力系统无功潮流的改变,增加有功损耗等,不利于系统的经济、安全运行。所有的不正常运行都可能会给系统造成很大的影响,甚至会使其进入故障运行,从而扩大损失范围。
(二)故障的工作状态
配电系统的故障主要概括为短路和断路两种情况。
1 短路:在配电系统可能发生的各种故障中,对配电系统运行和电力设备安全危害最大,而且发生概率较大的首推短路故障。短路是指一切不正常的相与相之间或相与地发生通路的情况。
2 断线:配电系统还存在一相断开故障和两相断开故障的情况,简称断线故障。这类故障大多发生在具有三相分别操作断路器的架空线路中,当断路器的一相或两相跳闸时即形成断线故障。例如在采用单相重合闸的线路上,当发生单相短路的一相断路器跳闸后,即形成一相断开、两相运行的非全相运行状态。
二、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。
(一)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。
(二)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。
(三)速动性
继电保护的速动性是指尽可能快地切除故障,以减少设备及用户在大短路电流、低电压下运行的时间,降低设备的损坏程度,提高电力系统并列运行的稳定性。动作迅速而又能满足选择性要求的保护装置,一般结构都比较复杂,价格比较昂贵,对大量的中、低压电力元件,不一定都采用高速动作的保护。
(四)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。
三、配电系统继电保护的措施
继电保护是任何一个配电系统中最基本的继电保护类型,每一等级母线的进线端和出线端都会安装不同种类的保护,并且根据各种保护的工作原理及可保护的最大线长,对各电流保护进行合理配合,使其充分发挥自身类型的优势,并与其他类型的电流保护配合实现对各段线路的全范围保护。配电系统继电保护的措施按照类型主要分为以下三种措施:
(一)电流速断保护
对于反应于短路电流幅值增大而瞬时动作的电流保护,就是电流速断保护。电流速断保护具有简单可靠,动作迅速的优点,因而获得了广泛的应用。缺点是不可能保护线路的全长,并且保护范围直接受运行方式变化的影响。当系统运行方式变化很多,或者被保护线路的长度很短时,速断保护就可能没有保护范围,因而不能采用。但在个别情况下,有选择性的电流速断也可以保护线路的全长,例如,当电网的终端线路采用线路一变压器组的接线方式时,线路和变压器此时可以看成是一个元件,因此速断保护就可以按照躲开变压器低压侧线路出口处的短路来整定。
(二)限时电流速断保护
由于有选择性的电流速断保护不能保护本线路的全长,因此可考虑增加一段带时限动作的保护,用来切除本线路上速断保护范围以外的故障,同时也能作为速断保护的后备,这就是现实电流速断保护。对这个保护的要求,首先是在任何情况下能保护本线路的全长,并且具有足够的灵敏性;其次是在满足上述要求的前提下,力求具有最小的动作时限;在下级线路短路时,保证下级保护优先切出故障,满足选择性要求。
(三)定时限过流保护
作为下级线路主保护拒动和断路器拒动时的远后备保护,同时作为本线路主保护拒动时的近后备保护,也作为过负荷时的保护,一般采用过电流保护。过电流保护通常是指其启动电流按照躲开最大负荷电流来整定的保护,当电流的幅值超过最大负荷电流值时启动。过电流保护有两种:一种是保护启动后出口动作时间是固定的整定时间,称为定时限过电流保护;另一种是出口动作时间与过电流的倍数相关,电流越大,出口动作越快,称为反时限过电流保护。过电流保护在正常运行时不启动,而在电网发生故障时,则能反应与电流的增大而动作。在一般情况下,它不仅能够保护本线路的全长,而且保护相邻线路的全长,可以起到远后备保护的作用。
电流速断保护、限时电流速断保护和定时限过电流保护都是反应与电流升高而动作的保护。它们之间的区别主要在于按照不同的原则来选择启动电流。速断是按照躲开本线路末端的最大短路电流来整定;限时速断是按照躲开下级各相邻元件电流速断保护的最大动作范围来整定;而过电流保护则是按照躲开本元件最大负荷电流来整定。由于电流速断不能保护线路全长,限时电流速断又不能作为相邻元件的后备保护,因此为保证迅速而有选择地切除障碍,常将电流速断保护、限时电流速断保护和过电流保护组合在一起,构成阶段式电流保护。
总之,随着越来越多的电力电子设备应用于配电系统中,其给配电系统带来的不良的影响,尤其是对继电保护的影响现象,必然会引起相关技术领域人员越来越多的关注。
参考文献
[1]周雪松,徐晓宁,马幼捷,等,配电系统电压稳定性概念的分析[J]天津理工大学学报,2002,2(2)
【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、继电保护的基本概念
可靠性是指一个元件、设备或系统在预定时间内,在规定的条件下完成规定功能的能力。可靠性工程涉及到元件失效数据的统计和处理,系统可靠性的定量评定,运行维护,可靠性和经济性的协调等各方面。具体到继电保护装置,其可靠性是指在该装置规定的范围内发生了它应该动作的故障时,它不应该拒动作,而在任何其它该保护不应动作的情况下,它不应误动作。
提高继电保护可靠性的措施贯穿于继电保护的设计、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。
二、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。电流回路升流和电压回路升压试验,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:首先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。其次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:首先,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。
(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,它往往会发现一些工作中的疏漏,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。
三、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。
四、结束语
综上所述,要确保继电保护的可靠运行,可以从以下几个方面进行努力:
第一,做好继电保护的验收、日常操作工作,防止保护装置发生拒动和误动。