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关键词 自适应继电保护;原理;特点;应用
中图分类号:TM77 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2013)20-0131-01
目前,我国的计算机技术迅猛发展,它不仅能够满足人们获取知识和娱乐的需要,更重要的一点在于它能够把国家的现代化建设与技术新措施进行有机的结合,自适应继电保护系统就是如此。与电力系统的常规控制相同,自适应继电保护也是在模型基础上的控制,只不过其所要依据的数学模型比较少,它更加注重数据的取得。现如今,由于自适应控制理论与继电保护的结合,就使得这种新技术得到了更进一步的发展,它能够有效的解决电力系统运行中的故障,并给予自动化的控制,从而减少故障发生的可能性,完善控制措施,提高电力系统运行的可靠性和安全性。
1 自适应继电保护的含义
想要加强自适应继电保护系统在电网运行中的应用,并弄清其真正的原理特点,首先要清楚明确什么是自适应继电保护。顾名思义,自适应继电保护与传统的继电保护的不同之处就在于其自动调节性,它是指保护系统能够根据电网的运行状况进行适当的调节,从而保证运行参数的准确性和电网工作的最优功效。它能够通过信号的输入对电网的整定数值、动作特点以及逻辑过程给予控制,一旦电网出现故障问题,就会及时的加以保护,减少经济损失,保证人员安全。
2 自适应继电保护的原理
2.1 自适应电流速断保护
众所周知,电力系统继电保护装置要求具有良好的选择性和快速性,一旦发生故障,能够以尽可能快的切除故障元件和设备,减少设备损伤,减小故障影响时间,提高电力系统运行的稳定性。传统的继电保护速断装置的速度不够迅速,技术水平也不高,无法适应不断变化的电力系统故障,虽然其整定值相对合理,但是却无法与实际相连,在系统运行方式最小时,还会造成保护的失效。而自适应继电保护电流速断则可以根据电力系统的运行方式和状态进行实时的改变,保证最优控制。
传统的电流速断保护原理可以表示为Ld=E/Zs+Zd’,其中E表示系统等效电源的电势,Zs是保护安装处到系统等效电源的阻抗,Zd’是被保护线路的阻抗。而新型的自适应电流保护最重要的特点是能够利用微型机的计算和记忆功能,对电流速断保护的数值进行实时的在线计算,也就是说能够让整定值随电网的故障种类和运行情况进行改变,其原理公式如下,I’D=KKKdE/Zs+Zd’。其中E仍然代表系统等效电源的电势,Zd’是短路点到保护安装处的阻抗,KK的数值在1.2到1.3之间,Zs是保护安装处与系统等效电源的阻抗,Kd表示故障类型的数据。综上所述,一定要及时准确地测量出Kd与Zs的数据,只有保证测出整定值的正确性,才能判定出故障的主要类型,从而根据不同的故障确定合理的对策。此外,为了进一步分析传统的电流速断保护与自适应电流保护之间的差异,还可以制定出相应的图表进行判断,这样就可以直观准确的看出两者之间的差异,并分析特点优势所在。表格如下。
2.2 自适应过电流保护
过电流保护是指在启动电网的时候,尽量避开最大的负荷电流,进而实现整定的一种保护对策。在电网正常运行的时候,不应该对其进行启动,只有当其出现故障的时候,才能采取相应的措施,从而起到保护的功效。
传统的过电流保护是依照电网发生的故障而实施的原理作业,其原理公式如下,IDZ=KKKkg/KhIHmax’,其中IDZ是电流元件的启动电流,KK选取1.15到1.35之间的可靠数据,Kkg要大于1,Kh则要大于0.85,代表的是电流组件的返回系数。自适应继电保护电流保护原理则是按照当时的负荷电量来进行的电流定值,其数据更加准确完整。假定当时的负荷电流为IH,那么其动作电流整定值就为IIDz=KkKzqIH/Khp,此时的动作时限设定则以离线方式整定,t=Tp/[(I’d/Ip)n-1],公式中的t代表动作时间,Tp是时间常数,I’d则是流入保护安装内部的电流继电器数值,n在一般反时限的时候取0.02,非常反时限时则取1。
2.3 自适应电压速断保护
由于传统的电压速断运动不带时限,无法从保证选择性上进行出发,其保护处的最低电Ummin整定数值应表示为,U为电压速断的整定数据,E为系统等效电源的数值,Zmmin则为最小运作状态下的系统阻抗。而自适应电压速断保护措施则可以在发生故障的时候运行系统电源侧的综合阻抗,其主要过程如下:1)输入被保护线路参数ZL和KL数值;2)在线实时计算电势E的准确数值;3)发生故障的时候计算系统综合阻抗Zm。
3 自适应继电保护的特点
其实,自适应继电保护并不是一个全新的概念,它发源于20世纪末,简单概括自适应继电保护的特点主要有:1)计算机的发展应用是自适应继电保护手段进行完善和普及的前提;2)自适应继电保护要依赖调度和电厂的自动化;3)自适应继电保护无论如何发展,其关键的安全环节不能遗弃。除此之外,自动重合闸也是实现其进一步发展的基础,在其应用过程中一定要适应实际的发展变化,在保证选择性的前提下,获得最高的灵敏度。
4 结束语
总而言之,自适应继电保护技术在电网中的应用是社会发展和技术进步的必然举措,通过进一步完善其措施技术,加强传统继电保护方式的创新,能够在很大程度上提高电网的运行安全,并保证电力的供应。虽然,目前自适应继电保护技术仅仅应用于几个部分,但是,相信在不久的将来,它一定可以成为新一代继电保护的领军者。
参考文献
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[4]蒋伟绩.自适应继电保护的原理及其应用[J].中国高新技术企业,2007(2):97-34.
一、浅析继电保护含义、基本任务与相关可靠性指标
1、内含浅析。一般来说,电力系统继电保护发挥着保障电气安全的重要作用,也关系着供电安全。其作为诸多电力系统的根本性工程技术之一,能够直接体现电力系统在灵敏性与可靠性上的选择,如若出现异常的短路或其他情况时,实现继电保护的作用并确保用电安全便十分关键。在继电保护的设计方面,电力系统继电保护离不开某种形式组合而成的保护装置的保驾护航。因而,任何电力设备都要严格要求继电保护设置的平稳正常运行。
2、继电保护的工作内容,即工作基本任务不容小觑。一旦电力系统发生故障状况时,便能够通过整个电力系统的相关继电保护装置实现精准判断分析,同时第一时间运用处理举措,针对远距离的故障状况作出判断,继而选择最近断路器,做出指令,以便于让故障部分同电力系统自动断开动作。与此同时也要认识到满足电力系统的要求下,也要有效的规避电力系统相关部件损坏风险,继而削弱隐患与危险。另外,在电力系统继电保护正常运行下,可以实现及时处理工作的不良状况,并且能够智能性依据各类不同情况灵活发出迥异的信号预警,综上其极大的保证了设备装置自动调节性能,尤其是贯穿于自动调节装置阶段动作中,相关继电保护电力系统装置会实施相对延时动作。
3、继电保护的可靠性衡量标准便是质量水准,凭借着相关技术配置系统,得以让部件以及设备在一定范围和条件背景下达到规定功能实现的理想目标,与此同时也会精准保证有关切除部分都是出现故障问题的电器又或是线路。毫无疑问,诸如此类都是保护装置工作的相关要求,细细探究这些装置可靠性也基本表现在设备自身具备的可靠性和其功能的可靠性指标,这些功能可靠性所指的是电力系统中继电保护工作状态时能够进行正常运行的几率。相关工作人员在核验设备功能时通常会采用到故障分析、马尔科夫模型法以及概率分析等等手段。但是,继电保护系统迥异于其他系统,所以立足于这一点,概率法不如分析求解法奏效。
二、提升继电保护可靠性效力的方略
1、设计并优化电力系统继电保护设备。设备的设计与优化是不可否认的先决条件,在有关设计工作者进行系统继电软件设计时,一般情况下需要考虑备用切换、多数表决的方式,诸类方法有助于革新和改善电力系统继电保护可靠性与可用性,在一定程度上也是提升可用性水准的不二法宝,还能有力的降低误动率。同时,这种多数表决的方法可以确保可靠性指标固定在对应规定范围之内,继而不断提高该指标。在备用切换手段下,更容易实现改变可用度指标的想法,并且这类方法并不会影响到其他方面正常工作。由是,开展设计工作时,有关设计人员也需要依据电力系统继电保护相关实际状况来进行对应分析,从而选择出科学合理的方式。另一方面也值得关注的是,在电力系统继电保护相关优化设计中都必须建立在高可靠性的基准上,竭力削减装置所耗数量,用以节省资金,从而实现对应资金配额的最小化。贯穿于实际运行操作中,设计人士不可避免的要秉持系统可靠性为首的准则,牢牢遵循着这一方向开展设计与优化工作进程。
2、做好继电装置定值设置,改进保护装置维修工作。在应用电力系统继电保护装置时往往需要设置合理的定值,由此可以看出,继电保护装置的定值设置必不可少,确保定值设置的准确率强有力的影响着电力系统保护的可靠效力。在进行定值计算的过程中,也对相关工作人员的专业能力与知识技能储备提出了高要求,整个过程也离不开责任心与认真态度。定值计算前首先要绘制出系统阻抗网络图,以确保基础数据准确程度,立足于继电保护定值的计算标准来计算不同不同设备对应的保护定值,用来保障继电保护的定值的科学合理性。同时要及时检查上下级的保护定值配合的大小问题,为防范发生上下级定值不配套而跳闸的事故。
3、强化继电保护投入使用的装置的质量水平,探索自动化继电保护新方向。装置的质量问题是核心点之一,这直接决定了继电保护可行性、可靠性。因此,在电力系统继电保护装置选择时必须秉持性能好、质量高、故障率低、使用时间久的保护装置优先的原则,不仅如此,还要兼顾到实际电力系统必须结合恰当装置型号的关键点。反观当下的继电保护发展进程,不难发现现有的继电保护系统已经发展的较为完备,但是可以发现诸多电力企业为了保证继电保护装置平稳运行,不断的拓展完备在继电保护维修方面的人力资源投入,但是高成本、高耗力的人力投入无异于是人力资源的浪费,由是,如若改进相关设置,实现自动化继电保护将会有益无害,那么在检查、更改、保护继电保护定值以及采集信号,检修继电保护状态情况皆能完成远程管理,远程化管理,远程化操作更是未来继电保护发展的方向。自动化继电保护投入实践中是必然选择,也会降低人为事故发生的概率,整体上会带动电力系统继电保护装置日臻完善。
关键词:电力系统;继电保护;微机保护;安全措施
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。
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。
【关键词】 电力系统 继电保护 发展趋势
1、引言
电力系统继电保护是保证电力系统安全运行、提高经济效益的有效技术。计算机控制技术成功运用到电力系统继电保护中,使得未来继电保护技术发展趋势具有计算机化、网络化、智能化等特点。
我国继电保护学科、技术、继电器制造和人才队伍培养从无到有,在小活吸收国外先进继电保护设备和运行技术的基础上,建成了一支具有深厚理论功底和丰富运行经验的继电保护队伍。经过60年的发展和探索,我国已经建成了继电保护研究、设计、加工制造、运行维护和教学的完整体系。
2、我国继电保护的发展现状
上世纪60年代到80年代是晶体管继电保护蓬勃发展和广泛采用的时代。其中天津大学与南京电力自动化设备厂合作研究的500kV晶体管方向高频保护和南京电力自动化研究院研制的晶体管高频闭锁距离保护,运行于葛洲坝500kV线路上,结束了500kV线路保护完全依靠从国外进口的时代。在20世纪70年代中,基于集成运算放大器的集成电路保护已开始研究。到80年代末集成电路保护已形成完整系列,逐渐取代晶体管保护。到90年代初集成电路保护的研制、生产和应用仍处于主导地位,这是集成电路保护时代。
3、 电力系统继电保护发展趋势
3.1 计算机化
按照著名的摩尔定律,芯片上的集成度每隔18―24个月翻一番。其结果是不仅计算机硬件的性能成倍增加,价格也在迅速降低。微处理机的发展主要体现在单片化及相关功能的极大增强,片内硬件资源得到很大扩充,单片机与DSP芯片二者技术上的融合,运算能力的显著提高以及嵌入式网络通信芯片的出现及应用等方面。这些发展使硬件设计更加方便,高性价比使冗余设计成为可能,为实现灵活化、高可靠性和模块化的通用软硬件平台创造了条件。
我国在2000年220kV及以上系统的微机保护率为43.99%,线路微机保护占86%,到2003年底,220kV以上系统的微机保护已占到70.29%,线路的微机化率达到97.6%。实际运行中,微机保护的正确动作率要明显高于其他保护,一般比平均正常动作率高0.2―0.3个百分点。
继电保护装置的计算机化是不可逆转的发展趋势。电力系统对微机保护的要求不断提高,除了保护基本功能外,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,强大的通信功能,与其他保护、控制装置和调度联网以供享全系统数据、信息和网络资源的能力、高级语言编程等。
3.2 网络化
网络保护是计算机技术、通信技术、网络技术和微机保护相结合的产物,通过计算机网络来实现各种保护功能,如线路保护、变压器保护、母线保护等。网络保护的最大好处是数据共享,可实现本来由高频保护、光纤保护才能实现的纵联保护。另外,由于分站保护系统采集了该站所有断路器的电流量、母线电压量,所以很容易就可实现母线保护,而不需要另外的母线保护装置。
电力系统网络型继电保护是一种新型的继电保护,是微机保护技术发展的必然趋势。它建立在计算机技术、网络技术、通信技术以及微机保护技术发展的基础上。网络保护系统中网省级、省市级和市级主干网络拓扑结构,以及分站系统拓扑结构均可采用简单、可靠的总线结构、星形结构、环形结构等。分站保护系统在整个网络保护系统中是最重要的一个环节。分站保护系统有2种模式:一是利用现有微机保护;另一个是组建新系统,各种保护功能完全由分站系统保护管理机实现。由于继电保护在电网中的重要性,必须采取有针对性的网络安全控制策略,以确保网络保护系统的安全。
3.3 智能化
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不断被应用于计算机继电保护中,近年来人工智能技术如专家系统、人工神经网络 、遗传算法、模糊逻辑、小波理论等在电力系统各个领域都得到了应用,从而使继电保护的研究向更高的层次发展,出现了引人注目的新趋势。例如电力系统继电保护领域内出现了用人工神经网络(ANN)来实现故障类型的判别、故障距离的测定、方向保护、主设备保护等。在输电线两侧系统电势角度摆开情况下发生经过渡电阻的短路就是一非线性问题,距离保护很难正确作出故障位置的判别,从而造成误动或拒动;如果用神经网络方法,经过大量故障样本的训练,只要样本集中充分考虑了各种情况,则在发生任何故障时都可正确判别。
3.4 综合自动化
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。实现继电保护和综合自动化的紧密结合,它表现在集成与资源共享、远方控制与信息共享。以远方终端单元(RTU)、微机保护装置为核心,将变电所的控制、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,能够降低变电所的占地面积和设备投资,提高二次系统的可靠性。
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。
【关 键 词】:继电保护 技术
【中图分类号】TM734【文献标识码】A【文章编号】1672-5158(2013)02-0175-01
1、继电保护概述
继电保护是电力系统在发生故障或出现威胁安全运行状况时,利用继电器来保护发电机、变压器、输电线路等电力系统元件免受损坏的措施。利用它可以在最短时间内,自动从系统中切除故障设备,或者发出信号让工作人员能及时排除故障,从而将损失减少到最小。对于继电保护的评价指标是可靠性,表示在某一范围内,出现故障后,它能给出反应动作,而在其保护范围内不应有动作出现时,绝不出现误动作的情况。如果继电保护装置出现拒动或误动都会给电力系统造成不可估量的损失。如果系统备用容量小,系统联系比较薄弱,出现误动而切除线路时则会造成巨大的损失,而出现拒动时,其它后备保护可动作保护线路,损失可以比较小。这种情况下不误动的可靠性比不拒动的可靠性更重要。因此,在实际操作中,提高拒动或误动的可靠性是矛盾的,继电保护的可靠性则是平衡误动和拒动之间的关系。
2、继电保护的基本要求及作用
2.1 要求
(1)选择性。基本含义是保护装置动作时,仅将故障元件从电力系统中切除,使停电范围尽量减小,以保证系统中非故障部分继续安全运行。
(2)速动性。速动性是指继电保护装置应以尽可能快的速度断开故障元件。这样就能减轻故障设备的损坏程度,减小用户在低电压情况下工作的时间,提高电力系统运行的稳定性。
(3)灵敏性。保护装置对其保护范围内的故障或不正常运行状态的反应能力称为灵敏性(灵敏度)。灵敏性常用灵敏系数来衡量。它是在保护装置的测量元件确定了动作值后,按最不利的运行方式、故障类型、保护范围内的指定点校验,并满足有关规定的标准。
(4)可靠性。继电保护装置必须运行可靠,可靠性是指在保护装置规定的保护范围内发生它应该反应的故障时,保护装置应可靠地动作(即不拒动)。而在不属于该保护动作的其他任何情况下,则不应该动作(即不误动)。
2.2 作用及任务
(1)在线路的保护方面,主要采取的电流保护为二段式或者三段式。一段为电流速断保护,二段为限时电流速断保护,三段是过电流保护。
(2)母联的保护,就是同时设置限时电流速断和过电流保护。
(3)主变的保护,包括了主保护和后备保护,前者多为对重瓦斯的保护或者差动保护,而后者一般是对复合电压过流进行保护,或者是过负荷的保护。
(4)对电容器的保护,主要是对电容器的过流保护、零序电压的保护、过压保护以及失压保护。
3、继电保护技术
3.1日常管理及检测
(1)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)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,也必须将各元件、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)做好继电保护装置的清扫工作。清扫工作必须由两人进行,防止误碰运行设备,注意与带电设备保持安全距离,避免人身触电和造成二次回路短路、接地事故。对微机保护的电流、电压采样值每周记录一次,每月对微机保护的打印机进行定期检查并打印。
3.2 故障处理方法
(1)掉换法。用好的或认为正常的相同元件代替怀疑的或认为有故障的元件,来判断它的好坏,可快速地缩小查找故障范围。这是处理综合自动化保护装置内部故障最常用方法。当一些微机保护故障,或一些内部回路复杂的单元继电器,可用附近备用或暂时处于检修的插件、继电器取代它。如故障消失,说明故障在换下来的元件内,否则还得继续在其它地方查故障。
(2)短接法。将回路某一段或一部分用短接线接入为短接,来判断故障是存在短接线范围内,还是其他地方,以此来缩小故障范围。此法主要用于电磁锁失灵、电流回路开路、切换继电器不动作、判断控制KK等转换开关的接点是否好。
(3)分段处理法。发信或收不到信号3d 告警等故障。由于牵涉到两侧收发信机和许多通道设备,可分段来处理。先将通道脱开,将75Ω负载接入,用电平表确定自发自收是否正常,根据负载端能测到合格的电平来判断故障是否出现在本机,再接入通道,通过测通道口和在结合滤波器通信电缆端测对侧发信时的收信电平差来排除通信电缆好坏,就可寻找故障段所在。
(4)参照法。通过正常与非正常设备的技术参数对照,从不同处找出不正常设备的故障点。此法主要用于查认为接线错误,定值校验过程中发现测试值与预想值有较大出入又无法断定原因之类的故障。
4、继电保护设备的技术改造
(1)针对直流系统中,直流电压脉动系数大,多次发生电磁及微机保护等工作不正常现象,可将硅整流装置改造成整流输出交流分量小且可靠的集成电路硅整流充电装置。对雨季及潮湿天气易发生直流接地现象,首先可将户外端子箱中的易老化端子排更换为阻燃复合型端子,提高二次绝缘水平;其次,可对二次回路进行核对、整理、改造,使其控制、保护、信号、合闸及热工回路逐步分开;第三在开关室加装熔断器(空气开关)分路开关箱,既便于直流接地的查找与处理,也避免直流接地时引起的保护误动作。
(2)对原理缺陷多、超期服役且功能不满足电网要求的保护逐步由电磁型改造更换为微机保护;加速保护动作时间,从而快速切除故障,达到提高系统稳定的作用。
(3)技术改造中,对保护重新选型、配置时,首先考虑的原则是满足可靠性、选择性、灵敏性及快速性,其次考虑运行维护、调试方便,且便于统一管理,优选有运行经验且可靠的保护,个别新保护少量试运行取得经验后,再推广运用。
(4)对现场二次回路老化,保护压板、继电器接线标号头、电缆示牌模糊不清及部分信号掉牌无标示现象,重新标示,做到美观、准确、清楚;组织二次回路全面检查,清除基建遗留遗弃的电缆寄生二次线,整理并绘制出符合实际的二次图纸,杜绝回路错误或寄生回路及保护回路反事故措施不到位而引起的保护误动作。
(5)将所有水银接点瓦斯继电器更换成可靠的干簧接点瓦斯继电器;低电压、时间电磁型继电器更换成集成型静态继电器;所有涉及直接跳闸的继电器应采用直流电压在55%-70%范围内的中间继电器,并要求其动作功率不低于5W,对保护装置中不能保证自启动的逆变电源,要进行更换。机械防跳6kV断路器,加装防跳继电器等。
参考文献
关键词:变电站;继电保护;作用;故障分析;检修
中图分类号: TM63 文献标识码: A
一、继电保护概念及发展现状
在当今社会中,电力是使用的最为广泛也是最为重要的能源。电力系统安全稳定运行,对保障居民生活以及社会稳定有着重要的作用。现如今随着国家经济的不断发展,社会对电力使用的需求量在不断增加,给电力系统自身的稳定运行造成了极大的困难。但是,继电保护体系作为保护变电站自身相当重要的技术,可以建立起既保障安全又保障稳定的体系,从而保护电力系统。保护常用的装置则可以作为变电站自身保护体系的重要核心部分,保护装置的含义是指在电网发生故障时,能够作出急时准确的反映,使变电站断路器跳闸并发出信号的一种自动保护装置。
二、变电站继电保护的重要作用
首先,可以保障变电站电力系统的安全性。如果电力系统中被保护的元件在运行时发生故障,继电保护装置能够迅速的且有选择性的自动将故障元件从电力系统中切除,从而避免故障元件继续遭受损害,将损失降至最低。其次,可以对电气元件的不正常状态进行提示。当电力系统中的某个电气元件处于不正常运行状态时,继电保护装置会及时的将这种不正常状态用信号的形式迅速反映出来,以提醒工作人员及时的进行维护和检修,或由装置自动地进行调整。第三,可以对电力系统的运行情况进行实时的监控。继电保护不仅可以对出现故障的电气元件进行及时的处理,以及将不正常的运行状况反映给相关部门,而且还具有实时监控电力系统是否正常运行的功能。
三、变电站继电保护存在的问题
1、电压互感器二次回路运行故障
电压互感器是继电保护测量设备的起始点,其对二次系统的正常运行具有十分重要的作用,在二次电压回路上的故障常常会导致保护误动或者拒动等严重后果,主要体现在以下两方面:首先是二次中性点接地方式异常。二次中性点接地方式异常除了变电站接地网的原因,更多是由接线工艺引起的,与地网之间产生的电压作用到保护装置上面,使各相电压产生幅值和相位变化,引起阻抗元件和方向元件拒动或误动。其次是开口三角电压回路异常。在电磁型母线、变压器保护中,由于不按照要求安装电流继电器,使得当变电站内或出口接地故障时,开口三角电压回路由于电阻过小,产生短路。
2、微机继电保护装置自身缺陷存在的故障
通过微机继电保护装置自身的特点来分析故障原因,主要体现在电源以及干扰和绝缘两个方面。首先电源方面当电源输出功率的不足时会造成输出电压下降,若电压下降过大,则会导致比较电路基准值的变化,使得充电电路时间变短,从而引起微机继电保护装置的误判。其次是在干扰和绝缘方面,由于微机保护的抗干扰性能比较差,对讲机和其他无线通信设备在保护屏附近使用,会导致一些逻辑元件误动作。另外由于微机保护装置线路集成比较紧密,长时间运行以后绝缘效果会大大降低,从而引起继电保护故障的发生。
3、变电站开关设备引起的故障
由于电力的广泛应用,供电企业大多都在配电的高负荷密集区设立了开关站,工作人员通过操作开关站来实现对外供电,所以说对开关保护设备的选择是非常重要的一项工作,尤其是在还未实现继电保护自动化的开关站内,我们应当更多地采用负荷开关或与其组合的继电器设备系统作为开关保护的设备。然而实际情况中有些工作人员往往会将负荷开关和熔断器的组合器应用到带有配电变压器的出口线柜上,这就会造成电力系统的出口线出现故障,造成开关站越级跳闸,从而出现大范围停电。
四、变电站继电保护装置故障维修措施研究
1、加强对继电保护装置的日常运行维护
要想从根本上防范继电保护装置故障的发生,就必须重视加强对继电保护装置日常运行的维护和检验,一旦发现继电保护装置在运行时的异常现象,就要迅速反应给相关部门,当出现跳闸现象时要对保护动作进行全面检查,找出跳闸原因,在电网恢复供电之前,需要把全部掉牌信号复归,同时在值班记录表中记录继电保护的动作,在检修时应严格遵守电气安全工作规程的相关规定。
2、采用替换法排除装置故障
所谓替换法就是指当判断继电保护装置是否发生故障时,我们可以使用质量较好的元件来替代认为存在问题的元件,通过判断元件的好坏,能够较为快速地缩小故障查找范围。这是我们一般处理自动化继电保护装置故障时所采用的常用手段,如果是微机故障或者是内部回路比较复杂的单元继电器,则可使用无用的插件或者继电器来代用,若故障消失则证明元件确实存在问题。
3、短接法
通过短接法也可以缩小故障发生的范围,短接法这种方法之前第一种方法相似,这种方法有一定的局限性,只适用于回路开路故障和电磁锁故障等。此类方法的主要原理是短路线连接继电保护中的某一部分,以此来判断短接处是否就是发生故障的地方。若不是,则可判定故障是发生在其他的地方,不是发生在短接处。
4、采用逐项拆除法排除二次回路故障
逐项拆除法就是将并联在一起的二次回路顺序脱开,然后再依次放回,一旦故障出现,就表明故障存在哪路。再在这一路内用同样方法查找更小的分支路,直至找到故障点。此法主要用于查直流接地,交流电源熔丝放不上等故障。如电压互感器二次熔丝熔断,回路存在短路故障,或二次交流电压互串等,可从电压互感器二次短路相的总引出处将端子分离,此时故障消除,然后逐个恢复,直至故障出现,再分支路依次排查。如整套装置的保护熔丝熔断或电源空气开关合不上,则可通过各块插件的拔插排查,并结合观察熔丝熔断情况变化来缩小故障范围。
5、建立科学规范的规章制度
根据继电保护的特点,应制定出一套完善的,科学规范的继电保护装置运行管理制度,有了制度保障并合理的安排人员调度,明确人员工作目标,对继电保护设备台账、运行维护、事故分析、定期校验、缺陷处理等档案进行计算机跟踪管理,明确奖惩制度,如此才能全面提高工作人员的工作积极性和责任心,才能保证电力系统的安全正常运行。
结束语
当前,随着电力企业的发展,电力应用范围和规模也越来越大,尤其是一大批高科技技术的应用,在给电力企业带来经济效益的同时,也为电力系统的安全运行带来了严峻的考验,相应的我们对电力系统安全运行有着重要意义的继电保护技术也提出了更高的要求,必须要对电力系统继电保护装置运行中存在的一些问题引起足够的重视。因此为了保障电力系统的良好运行,就必须处理好变电站继电的故障问题。尤其是做为电力维修人员,一定要在充分掌握继电保护专业知识的基础之上,结合电力运行的实际情况,认真分析并及时解决故障点和处理故障设备,从而确保电力系统的安全正常运行。
参考文献
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[3]周新堂,陈杰.浅谈继电保护的常见故障及处理办法[J].科技致富向导,2013(7):277-278.
关键词 继电器;继电保护;可靠性
中图分类号 TM774 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)082-0148-02
随着科学技术的飞速发展,电子技术、计算机技术和通信技术带领了继电保护的快速发展。然而继电保护中继电器可靠性的检测装置存在着不少问题,比如由于继电器没有一个完备且成熟的可靠性检测装置而得不到普遍性应用。这种情况下,提出了一种利用现代计算机、通信和控制技术等基于功能集成和模块化测试设备的方案。众所周知,增强继电器可靠性的最终目的是降低事故发生率。继电器是继电保护的核心,然而继电保护运用十份广泛,一旦继电保护出现问题或纰漏,就会引起大面积停电,给社会的国民经济带来严重不便。因此,本文对电力系统中继电器系统的可靠性研究具有重要的现实意义。
1 继电器的选择和使用
针对不同继电器的选择,继电器的使用参数也不同。参数的选择直接关系到继电器能够正常工作。有继电保护的继电器既可节约电能量又可保证试验的准确性。
1.1 可靠性参数
影响继电器可靠性的参数很多,如:灵敏度、吸合电流、工作电流、释放电流、线圈电阻、触点电路电阻等参数,下面就对这些参数进行具体分析。
1)灵敏度,指的是当继电器线圈输入一定的功率值时,继电器的吸合能力。其特性是将使衔铁运动并驱动触点转换的最小功率输给继电器的线圈。通常情况下,灵敏度的定义一般是吸合磁动势。当吸合磁动势值最小时,继电器则被认为是最灵敏的;反之,则是不灵敏的。例如,极化继电器吸合磁动势的值比起中性继电器的吸合磁动势的值就较小,因此,相比之下,极化继电器具有较高灵敏度。
2)吸合电流,它是继电器检验控制所需的参数就,它的作用是表明继电器在调整时突出其稳定性和结构零件的稳定性。
3)工作电流,线圈的工作电流在一定的条件下,在技术文件中以额定值正负公差的形式规定,工作电流的上限值和下限值存在一定的范围内,上限值不超过其流经导线通电时所产生的固有温升值,下限值取决其最小安全系数,并能保证在一定的吸合时间内,电源电压下降和导线电阻增加时,继电器能正常的工作。所以,在工作电流稳定的情况下,继电保护中的继电器就可以可靠稳定的工作了。
4)释放电流,无论在何种情况下,释放电流都会引导着衔铁运动,同时帮助继电器释放。但电流下降到能使衔铁回复原位的数值时,继电器就会释放;反之,衔铁将不会帮助继电器释放。当衔铁恢复到原始位置时,有一最大电流作为继电器的最佳敏感度的指示标准。
5)线圈电阻,线圈电阻在20℃的温度环境下,继电器线圈的电阻值是继电器本身固有的特性。但在其他温度情况下,线圈电阻值需通过公式计算得出的。
6)触电电路电阻,触电电路电阻可以通过多种不同的方法计算出来,最常用的是伏安测量法。通过计算出来的电阻值评定继电器触点质量。其中需要注意的是,由于继电器表面接触电阻的测量比较困难,所以,接触电阻值的确定应该根据继电器触点所有电路的电阻值。
从上述的这些参数可以看出,继电器可靠性参数的选择对继电保护具有明确的关系,通过对这些参数的选择可以选择可靠性更高的继电器,从而使得继电器在继电保护的作用下充分发挥可靠性。
1.2 继电保护中继电器的使用
首先要了解熟悉继电器使用说明书中的一些专业术语,在遇到使用问题时能够明确的知晓继电器的问题之所在,使之在使用中发挥其可靠性。
1)继电器的种类及其原理:继电器的种类很多,这里以电磁继电器和热过载继电器为例进行分析说明。①电磁继电器:电气机械继电器(简称机电继电器)。其工作原理是一个依据固定导线绕组的磁场作用于活动的铁磁等零件,通过控制输入和输出回路来控制整个电路,在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等重要作用。②热过载继电器:低压保护类电器中的元件。其工作原理是利用两个金属片在受热后产生弯曲变形的力,让电动机在过载时,热过载继电器能发出动作信号使触点线圈断电,使电动机主电路断开,从而保护电动机不因过载而绝缘损坏、寿命降低、甚至烧毁,能保护系统正常工作。
2)应用术语及其含义:①吸合时间:当继电器吸合时,从继电器施加工作电压的瞬间起至任一动合触点第一次闭合或任一动断触点第一次断开或至任一转换触点的断开电路第一次闭合时的时间间隔。②释放时间:当继电器释放时,从绕组切断电源瞬间起至任一动断触点第一次闭合,任一动合触点第一次断开,或任一转换触点的断开电路第一次闭合时的时间间隔。③吸合电流:当继电器吸合时,线圈上所产生的最小电流值。④释放电流:当继电器释放时,线圈上所产生的最大电流值。⑤工作电流:在所允许的吸合时间内,继电器达到吸合状态时线圈上产生的电流值。⑥接触电阻:由组成触点电路的簧片、接线柱等零件电阻和触点过渡电阻组成的一种集成电阻。
2 电磁继电器与热过载继电器可靠性研究
1)电磁继电器在使用过程中主要依靠八点措施提高系统可靠性,分别是:线圈的瞬态抑制、冗余设计技术、触电的降额使用、避免不同型号继电器的并联控制、低电平负载时的措施、继电器线圈功耗的考虑、继电器线圈激励量考虑、串联电阻向继电器供电的考虑、继电器使用过程中在考虑电力系统供电电压的波动、继电器工作时动作的加速、继电器负载性质等不同情况下时,根据上述的八项措施选择相适应的解决可靠性问题的方法,并做出与之相配合的研究方案。
2)热过载继电器是种低压电器元件,使用过程中出现的故障较多,电动机烧毁是常见故障,这是由于热过载继电器可靠性较低。该种继电器主要有两种失效模式:拒动和误动。针对这种继电器出现的故障及失效模式,常常将保护成功率的高低作为其可靠性的衡量指标。热过载继电器可靠性的衡量指标是需全面衡量这种继电器可靠性的,是要能反映产品使用要求的,要能体现出产品的差错之处的。
其中,可靠性的指标在五种等级数据的检测方案如下表1所示:
在验证试验中,通过不可接受成功率值估算热过载继电器拒动和误动存在的概率。可靠性试验的设计方案中提出的可靠性检测方法可帮助热过载继电器可靠性的做进一步研究。
3 结束语
继电器的可靠性直接关系到继电保护的效果。本文对继电保护和继电器的一系列情况进行了阐述,通过对参数的具体描述,为电力系统选择一个可靠性强的继电器提供依据,从而使得继电器能更好地在电力系统中发挥其可靠性的作用。同时通过对继电保护的原理和继电保护在继电器中运用的描述,以及电磁继电器与热过载继电器的举例,显示出继电器可靠性的重要性。
参考文献
[1]管振欣.浅谈继电保护原理及发展[J].科技创新与应用,2012,3.
[2]李明侠.浅谈继电保护的发展历史和未来趋势[J].百科论坛,2011,8.
关键词:继电保护;整定计算;管理措施
中图分类号:TM774文献标识码:A 文章编号:
1 继电保护人员配备问题
继电保护整定计算工作是继电保护系统的重要组成部分,所以要求从事该工作的人员不仅要有强烈的责任心,还要有扎实的电力系统基础知识与继电保护系统理论知识。
针对整定计算原则以及整定计算过程中出现的问题。不同的整定人员要按照规程进行整定计算,在此的过程中由于选择整定方案以及整定原则的不同,从而就有可能造成整定结果有差异。对继电保护人员的培训、整定人员计算核查都是具有相对比较强的指导含义,同时也为了保护整定人员提供学习参考以及整定核查的依据。
2 基础资料问题
基础资料涉及面相对比较广,包括整定计算所用的各类资料。
2.1 二次设备档案不能及时更新,缺、漏、错现象普遍存在。如新建项目部分设计修改无设计更改通知单,改、扩建项目竣工资料不齐全,所存图纸及说明书等资料不是当前有效版本等,对工程项目竣工移交资料环节的管理缺乏有效监管。
2.2 没有建立完善的设备缺陷归档管理机制。在保护装置验收、保护专项检查中,可能发现不少保护装置或二次回路本身固有的缺陷,如装置显示的跳闸矩阵控制字与现场试验结果不一致,个别回路功能不正常甚至没有接线等,只是简单地向有关人员口头传达或报告,而没有形成书面材料存档。
2.3 由于保护装置更新换代及版本升级速度不断加快,累积的旧保护装置版本越来越多,继电保护人员在保护功能调试或整定计算工作中容易受习惯性思维束缚。
2.4 新建、改扩建工程中,项目负责人或工程管理部门未按要求及时向整定计算部门提供有关资料,或者相关资料错误而重新提供.造成定值计算时间太仓促。导致整定计算考虑不周的概率变大.同时也影响了定值单的正常发放工作,这极易埋下事故隐患。改进措施:制定相应的整定计算资料的规范及上报与考核制度。明确各单位继电保护相关部门(如工程管理部门、施工单位、设计单位、调度部门等)的分工,确保翔实的资料及时报送和定值单的及时下发。利用各种专项检查机会。现场核实校对所有保护装置定值单:将检查中发现的问题或缺陷形成书面材料,以方便调度运行、整定人员查阅整改。
3 加强主保护
在实际运行中,特别是年初发生的大面积冰灾中,在非常短的时间、电网破坏非常严重的情况下,主保护发挥了巨大的作用。因此,加强主保护的配置、整定计算、运行维护都成为了大家的共识。
3.1 全线速动的主保护配置双重化
由于保护装置需要定检或可能出现意外的异常,为保证电网安全稳定,必须实现主保护的双重化:
3.1.1 设置两套完整、独立的全线速动主保护。
3.1.2 两套主保护的交流电流、电压回路和直流电源彼此独立。
3.1.3 每一套主保护对全线路内发生的各种类型故障,均能无时限动作切除故障。
3.1.4 每套主保护应有独立选相功能,实现分相跳闸和三相跳闸。
3.1.5 断路器有两组跳闸线圈,每套主保护分别起动一组跳闸线圈。
3.1.6 两套主保护分别使用独立的远方信号传输设备。
3.2 构成主保护的通道形式
由于光纤通道的抗干扰性能好,通道传输质量稳定可靠,近年来广泛被继电保护采用。
3.2.1 光缆路由通道至少采用一路点对点路由。
3.2.2 逐步采用载波机替代保护专用收发信机方式,且采用相相耦合方式。
3.2.3 为防止由于光纤通道接线错误造成保护装置的不正确动作,对于光纤电流差动保护装置建议增加地址编码功能,以确保不同保护装置在电网中的唯一性。
4 合理简化后备保护
现今,随着继电保护技术的发展以及微机保护的全面普及,在实际整定计算中,在主保护加强的情况下,有关规程允许对后备保护进行一些合理的简化,以改善方式安排的灵活性及提高继电保护整定计算效率。
4.1 取消零序 I、Ⅱ段
4.1.1 取消零序 I、Ⅱ段的可行性
4.1.1.1 零序 I 段保护受系统运行方式的影响较大,正常方式下,零序 I 段保护范围可以达到全线的 70%-80%,但当系统方式变化较大时,零序 I 段保护范围也会变化,严重时要远远小于70%,甚至只有不到10%。
4.1.1.2 在整定计算中,需要使用实测参数,但是由于种种原因,基建时实测参数往往不能及时得到,而为了不影响基建工程的投运,只能提前计算。而且大部分老线路没有实测数据,因此只能使用设计的标准参数来进行布点计算。为了防止零序保护误动或拒动,只能用调整可靠系数的方法,而可靠系数的取值过大或过小都会使零序保护过于灵敏或灵敏度不够。
4.1.2 整定计算中取消零序 I、Ⅱ段从以上三点分析可以看出,如双重化配置的主保护均有完善的接地距离后备保护,则可以不使用零序电流I、Ⅱ段保护。对于四段式的零序保护,在220kV 及以上电压等级线路的整定计算中,零序I段可以用控制字或压板进行投退,就采用人为退出零序I段的办法;由于零序Ⅱ段保护未设压板投退,整定计算采取将零序Ⅱ段保护定值取装置允许最大值来硬性退出零序Ⅱ段。
4.2 简化计算零序最末段规程规定“:接地故障保护最末一段(例如零序电流Ⅳ段),应以适应下述短路点接地电阻值的接地故障为整定条件:220kV 线路,100Ω;330kV 线路,150Ω;500kV 线路,300Ω。”对于 220kV 线路,零序Ⅳ段作为按本线路发生高阻接地故障能可靠动作整定,这种短路故障点电流几乎与故障位置无关,而取决于高接地电阻的大小。依照规程规定和实际计算中的经验及实际运行情况,对零序Ⅳ段的计算进行了简化:零序Ⅳ段电流定值一般取 300A,时间与相邻线路的零序Ⅳ段配合。对于 500kV 线路,因输送功率大,稳定问题严重,零序最末段则采用反时限零序电流保护,其特性曲线采用国际电工委员会正常反时限特性方程,反时限曲线基准电流一次基准值取 300A,反时限曲线时间常数取1秒。
4.3 改善距离Ⅱ段的配合
在整定计算中,原则规定距离Ⅱ段的定值按本线路末端发生金属性短路故障有灵敏度并与相邻线距离 I 段配合,若无法配合,再与相邻线距离Ⅱ段配合。在目前电网加强主保护且每一套全线速动保护的功能完整的条件下,带延时的相间和接地距离Ⅱ段保护,在与相邻线距离I段配合不了的情况下,可以先与相邻线路的纵联保护配合,从而简化了动作时间的配合整定,有利于改善整定计算的配合条件。
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
综上所述,无论是继电保护整定计算中的原则问题还是实际配置与运行的情况分析,按照加强主保护,简化后备保护的基本原则配置和整定,并做到标准化管理,将会提高工作效率,更好的保证电网的安全运行。
关键字:变电站;继电保护;故障措施
中图分类号:TM7文献标识码: A
在整个电力系统中,承担着电压和能量转换的重要作用是变电站,所以变电站是电力系统中十分重要的组成部分。保证变电站的正常工作和正常运行,才能决定电力系统能够稳定运行。而继电保护变对电站的安全稳定运行有着很深的影响,变电站继电保护系统能够及时、正确地隔离电力系统中发生的各种故障,有效提升电能质量。笔者通过针对变电站继电保护问题,对继电保护故障应对措施展开探讨。
一、继电保护概念及发展现状
在当今社会中,电力是使用的最为广泛也是最为重要的能源。电力系统安全稳定运行,对保障居民生活以及社会稳定有着重要的作用。现如今随着国家经济的不断发展,社会对电力使用的需求量在不断增加,给电力系统自身的稳定运行造成了极大的困难。但是,继电保护体系作为保护变电站自身相当重要的技术,可以建立起既保障安全又保障稳定的体系,从而保护电力系统。保护常用的装置则可以作为变电站自身保护体系的重要核心部分,保护装置的含义是指在电网发生故障时,能够作出急时准确的反映,使变电站断路器跳闸并发出信号的一种自动保护装置。
二、变电站继电保护存在的问题
1、电压互感器存在的运行故障
变电站继电保护系统测量的设备起始点都是电压互感器。电压互感器对二次系统能否正常运行起着至关重要的作用,二次电路的故障常常会使继电保护出现误动作或者拒动作等一些严重的后果。继电保护设置故障主要在两个方面体现的十分明显。首先,二次中性点接地方式异常。这种异常情况的发生除了使整个变电站的接地网出现问题之外,就可能是接线技术方面出现问题引起的,二次中性点接地与地网直接相互作用,产生电压最后作用到继电保护装置上面去,就会使得各项电压副值和相位产生波动,从而引起阻抗元件还有方向元件的误动作与拒动作产生。另一方面来说,开口三角电压回路异常也是影响原因之一。在电磁型母线,变压器的保护作用中,因为安装的电流继母器并不符合标准,就会使得变电站出口接地产生故障,开口三角电压的回路因为电阻太小,进而产生短路的情况发生。
2、人为因素
变电站继电保护装置中,安装人员并没有按照设计的标准要求正确的进行接线,或者是安装人员在进行接线的过程中极性不正确导致接线错误。一些变电站继电保护装置的检修人员跟运行人员技术上的操作错误,这种情况也时有发生。据不完全统计,在电压为220KV的电力系统中,人为的故障原因占了总故障的38%左右。
3、变电站开关设备引起的一些故障问题
现阶段,随着经济的不断发展,电力系统的覆盖面也越来越广泛,一些供配电企业在配电负荷密集的区域都设立了开关站,方便工作人员通过开关站的操作实现对外供电。由此可见,对开关设备进行维护是非常重要的一项工作,特别是在一些有继电保护装置自动化运行的变电站。首先,我们要尽可能的使用负荷开关与其组合的继电保护自动化设备作为开关站的设备。其次,要根据具体的情况进行设计,一些没有经验的工作人员习惯于将负荷开关与熔断器组成的复合器使用到配电器的出口线上,这会使电力系统的出口线路出现问题,造成开关站的越级跳闸,最终出现市区大范围的停电。
4、母线
继电保护装置如果因为某一段出线短路产生拒动作时,母线的进线可以为其作为后备进行保护而跳闸。但这有可能会导致事故进一步扩大,从而导进行其后备保护的延时跳闸。母一般在合闸的过程中会受到其它保护母线的影响作用,所以,合闸就会自动解除。一般情况下,任何一段母线出现故障问题的时候,或者出现一些拒动作的时候,只要母线是在并联的情况下,都可以是两段母线全部停止。
三、变电站继电保护作用及故障维修
1、加强变电站继电保护装置的日常运营维修
如果想要从根本上防治继电保护装置的故障发生,就必须要在平时对继电保护装置运行进行维护还有检修,只要发现继电保护在日常的运行过程中出现异常现象,就要立即向变电站继电保护相关部门进行报告,当出现越级跳闸现象时候,必须要对保护装置进行全面的检查,并且要找出相应的原因。在电力系统恢复运营之前,必须要把全部的掉牌信号进行复位,同时,在值班进行记录的过程中,检修时应该严格的遵守电气安全工作的相关规定。
2、定值隐藏故障及相关的解决措施
现阶段,变电站的继电保护装置必须要事先进行设定。但这其中由于保护定值设置时候的错误引起保护误动作屡见不鲜。变电站设备进行定值设定时候,因为设置定值的自适应能力比较差,就无法适应电力系统的运行方式还有电力系统结构变化,会造成一些人为的错误设置、错误管理等等,造成的定值不当。针对这一类型的故障原因,主要可以通过系统在线预警方法进行解决。
3、变电站继电保护设置的硬件隐含故障的解决
变电站继电保护装置隐含的硬件故障,比较合适的解决办法是通过系统的运行设备还有运行材料以及相关的技术,研究其故障发生的概率,并且根据统计研究的结果对系统的相关硬件设施进行排查。变电站继电保护系统的设备种类非常繁多,使得维护工作进行经常遇到一些困难阻碍,加之在进行维护的时候必须要考虑系统的硬件设备检修的经济性,所以在解决硬件系统隐含的故障时,必须要积极的探索一些较为灵活的硬件设施检测方式。比如,对于强化系统硬件设备的管理和检测维修,确保硬件设备的稳定性能。减少电磁干扰作用,改善设备中一些不正确的运行方式,减少偶然性故障的发生。设备维修人员必须要定期的对硬件设备进行更换,对这些设备进行周期性的排查,确保硬件设备能够有效地稳定运行,从而减少硬件的隐形故障发生。
4、必须建立科学规范的管理制度
必须要根据变电站继电保护装置的特点,制定出一套完善、科学规范的继电保护运行管理制度。依据制度的章程安排相应的工作人员进行规范管理,明确人员的工作目标,对于继电保护的设备进行维护,对事故进行一定的分析,定期的进行排查。明确管理过程中的奖惩制度,只有这样,才能有效地提高工作人员的工作积极性,规范工作人员的态度,最终确保电力系统能够有效地安全运营。
5、排除变电站继电保护装置的故障
现阶段比较常用的排除变电站继电装置故障的办法是替换法。替换法判断继电保护装置是否发生故障时,维修人员可以使用新的元件代替可能出现问题的元件,通过判断元件的好坏,能够非常有效地缩小故障的排查范围。这是维修人员比较常用的一种处理自动化继电保护装置故障时,所使用的办法。如果遇到一些内部回路较为复杂的单元继电器,或者是微机故障,就可以使用一些无用的插件或者是继电装置进行代替,如果这时候故障真的消失了,就可以证明原件确实存在一定的问题。