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[关键词]煤矿供电;继电保护装置;优化
中图分类号:TM77 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)44-0047-01
引 言:煤矿供电系统是整个煤矿生产的动力来源,继电保护系统是供电系统安全运行的重要保障,它可以保证煤矿电网及负荷安全稳定地运行,几乎涉及范围较大的大型系统事故都与继电保护装置的不正确动作有直接或间接的关系。因此,合理配置继电保护装置是保障电网安全运行的重要条件。
低压电网短路状态是煤矿井下最严重的故障形式之一。为了使供电系统可靠、安全地运行,并将短路带来的损失和危害限制在最小范围内,必须进行井下低压电网短路电流的计算。一方面在选用各种开关设备时,需要计算出可能通过电器设备的最大短路电流及其产生的电动力效应和热效应,以便检验电气设备的动稳定性和热稳定性;另一方面在选择和整定继电保护装里时,需要计算出被保护范围内可能产生的最小短路电流,以便校验继电保护装置灵敏度,在被保护范围内发生任何短路时,保护装置可靠动作,迅速切断电源。
为了提高电力输送能力,最优解决方式就是提高供电电压,即在煤矿上采用10kV供电系统,将10kV电源直接送到井下。经过多年努力,目前的10kV并下开关设备、电动机、变压器、电缆等电气设备的各项指标已能够满足井下10kV供电的要求。
1 整定原则的优化
1.1 瞬时速断保护的优化
考虑到地面10kV出线开关的重要性,设置为三段式保护,瞬时速断动作电流按躲过下井线路末端最大三相短路电流来整定,在最小运行方式下发生两相短路时,至少具有线路全长约20%的保护范围。剩下的80%由限时速断来解决。
1.2 限时速断保护的优化。
根据煤矿井下电网的特殊情况,各母线间短路电流的差距很小,虽在地面10kV至中央变电所之间增设电抗器,中央变电所之后多级保护之间动作电流的差距仍不能保证系统纵向的选择性。为解决这个问题,改变传统的II段时限与相邻线路I段时限配合的整定原则,在各出线处II段时限按与相邻线路出线处II段时限配合的原则进行整定;进线保护II段亦与相邻线路出线处II段进行配合。此原则降低了越级跳闸的可能性。
整定原则:按同一灵敏度系数法整定,在最小运行方式下线路末端发生两相短路时有足够的灵敏度。
1.3 定时限过流保护的优化
一般定时限过流保护均按能躲过正常最大工作电流Ic.max整定,但考虑煤矿特点是没有自启动现象,故按躲过被保护线路的尖峰电流Ii.max来整定,或用尖峰电流来代替正常最大工作电流。线路尖峰电流的概念是:该线路其它设备正在以半小时最大负荷运行,而线路中一台最大容量的电动机正在启动时,在线路中产生的短时最大工作电流。启动电流倍数根据井下防爆电动机的实际情况可取5~6倍。定时过流要求能保护全长,故应用线路末端最小两相短路电流来校验其灵敏度Klm,Klm应不小于1.5。
2.系统优化方案效果分析
动作于跳闸的继电保护在技术上要满足四个基本要求,即可靠性、选择性、速动性和灵敏性。这四个基本要求是评价和研究继电保护性能的基础。继电保护的科学研究、设计、制造和运行的大部分工作也是围绕如何处理好这四者的辨证统一关系进行的。
2.1 可靠性分析
从继电保护设置与设计的角度考虑,可靠性主要是要求有完备的后备保护和较高的灵敏度。对于10kV出线处,限时速断作为主保护保护全长,定时过流作为全线的近后备保护,瞬时速断作为线路
20%~80%全长的快速保护,保护的可靠性是较高的,另外,35kV变电所主变电流保护,还可以作为下井线路开关上保护的远后备保护。
其余各条线路,均由限时速断为主保护保护全长,定时过流为各自的近后备保护,且凡上级甚至再上一级的保护均可作为下级甚至再下一级相应保护的远后备保护,因而保护的可靠性没有问题。
2.2 选择性分析
保护系统的横向选择性由过流保护本身的原理所保证,纵向选择性则主要由限时速断的短阶梯时限配合动作电流值的优化来保证。对于下井线路的瞬时速断,虽然无时限,但动作电流拉开较大的差距(因有限流电抗器的作用),而在中央变电所母线以后的任何地点发生短路,其短路电流均小于首端动作电流,不会使开关的瞬时速断动作,没有发生越级跳闸的可能。
对于限时速断,由于引入短阶梯延时原则,共设置0.6s,0.4s,0.2s三级阶梯延时,确保纵向的选择性;各级动作电流整定除第一级有一定差距外,其余各级因各级短路电流差距很小,故动作电流也不易拉开差距,但仅时限的差别就可以保证其纵向的选择性,不会发生越级跳闸,而且上级保护均可作为下级保护的远后备保护。
对于定时过流,同样是采用短阶梯延时原则,在10KV出线和中央变电所出线设置O.Os,0.6s两级阶梯延时,同样能确保该段保护的纵向选择性;各级动作电流可以拉开一定的差距,对确保选择性,亦起到一定的作用。
2.3 速动性分析
对于下井线路全长的前20%部分,发生最小两相短路时,可实现无时限跳闸,当发生最大运行方式下的三相短路时,瞬时速断的保护距离可达80%左右,对于瞬时速断保护区外的短路,其短路电流小于首端动作电流,对主变压器的冲击相对较小,则由限时速断来保护。
2.4 灵敏性分析
除瞬时速断的最小保护区有时为全长的20%外,其余所有的保护其范围均为全长,动作灵敏度均不小于I .5,故系统灵敏性完全有保证。
结束语
在电压等级不断增高,对供电可靠性要求越来越高的今天,重视配电系统继电保护的配置,增加配电系统继电保护的可靠性有着十分重要的意义。针对中低压配电系统继电保护现存问题,可以考虑借鉴高压系统中更多的保护配置及保护原则,通过从原理上进行简化来达到经济性和安全性的双重目的。
参考文献
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[4] 宋云夺编译.?光机电一体化业的未来.?光机电信息,2003(12)?
继电保护是继电保护技术和继电保护装置的统称。它是一种反事故的自动化措施。继电保护以电力系统中采集的各种故障情况以及运行工况为对象,以事故的预防和控制为目的。继电保护的正确运行,保障了电力系统中出现故障情况或者异常运行工况情况时,快速准确地自动切除故障元件,并且及时向运行监控人员发送报警声光等信号,以保护非故障元件的正常运行以及避免故障元件引起的事故扩大。电能是种特殊商品,不能大量、长期的存储,其生产、传输、使用过程同时进行。如果电力系统出现故障,势必会引发停电事故等严重问题。继电保护装置在电力系统中的作用主要分为以下几个方面:1)当电力系统中发生足以危害电网安全运行的故障时,继电保护通过采集到的电网数据进行准确判断故障区间、严重程度,并且根据具体情况快速准确地切除故障元件,保护非故障元件的正常运行;2)当电力设备甚至电网出现非正常运行状况时,继电保护系统通过对设备检测信号的采集能准确判断系统故障情况,并且以声光等形式的给当值运行人员发送告警信号,进而帮助运行检修人员在短时间内了解故障情况以及时处理,避免事故的发生;3)实现电力系统的自动化运行、远动监控以及各级操作点的自动控制。
2继电保护的四大要素
继电保护最大的特性应归纳为:可靠性、选择性、速动性和灵敏性。应该依据系统的具体运行方式以及可能发生的故障类型来选择和设计合理的继电保护或者安全自动装置。继电保护的四要素归纳如下:1)可靠性:简单的说就是继电保护不误动、不拒动。具体又可以分为安全性和信赖性。要求继电保护在不需要它动作时可靠不动作,即不发生误动;同时,在规定的保护范围内发生了应该动作的故障时可靠动作,即不拒动。保护可靠性是继电保护最基本的要求,在实际运用过程中,应当选择简单有效的保护方式,采用足够可靠的元器件以及尽可能简单有效的电压电流以及信号回路来组成继电保护系统。2)选择性:指当电力系统出现故障情况时,由继电保护系统通过采集到的数据判断发生故障的区间,并且选择性地将发生故障的元件切除。当继电保护系统失效或者故障元件对应的断路器拒动时,相邻设备或者线路的后备保护应能正确动作将故障元件切除。3)速动性:电力系统故障持续时间越长,所造成的危害就越大。所以继电保护的另一个最基本要素是要能尽快的切除故障元件,以减少电力系统在大电流、低电压工况下的运行时间,降低设备的损坏程度,提高备用电源或重合闸等自动装置的投入效果等。4)灵敏性:在电力系统中元件在区内发生各种故障或者不正常运行状况时,保护装置做出正确响应的灵敏程度。继电保护灵敏性的衡量标准为灵敏系数。灵敏系数的整定计算应当以系统正常运行方式下最不利的故障类型的情况计算,但可能性很小的故障情况可以不加考虑。
3继电保护在电力系统中的应用
在电力系统的运行过程中,继电保护系统的作用举足轻重。目前世界经济全面发展,城市化进程也进一步加快。而各地对于电力的需求也逐步增大,这一点从客观的层面进一步推动了继电保护系统的发展。电力系统是一个涵盖范围很广的复杂网络。同时,由于天气、地理位置、环境等多项复杂情况的影响,很容易出现各种形式的故障,其中发生最频繁的就是各种类型的短路故障。为了保障电力系统安全可靠地运行,电力系统的设计必须包含应对不同故障情况的有效措施,减小故障情况发生的概率并且设置故障检测的技术方法以及快速自动切除故障的应对手段。继电保护系统的意义,正是为了快速准确地检测到电力系统运行中发生的元件故障或者其他异常情况,在检测到具体故障情况后,按照自有的逻辑判断故障所在的位置及故障类型,然后有选择性地切除故障元件,减少故障元件遭受进一步损坏的风险并且隔离其他非故障元件,尽最大可能地缩小停电范围,保障供电可靠性。在实际的运行及维护工作中,工作人员应当重视继电保护系统的运行情况,确保继电保护系统工作在正常有效的工作状态。
一般来说,电力系统发生短路等故障时,都会伴随着产生电压、电流值的规律性变化,继电保护装置实时监测这些电气量,通过对故障情况电气量对比正常运行情况下的差异性的分析,进而针对不同故障情况根据对应的保护原理构建保护,比如最常见的过电流保护、过电压保护、距离保护、差动保护等。在实际应用中,一旦继电保护装置检测的电气量发生突变,继电保护装置会通过内置的逻辑确定故障类型和范围,再确定应当出口的断路器及动作时间,最后由操作箱及跳合闸回路发出相应的脉冲信号,实现对故障的切除。在此,我们简要分析常用的定时限过流保护的工作原理。它依靠整定给时间继电器的固定延迟,以实现继电保护动作时间恒定的目的。相比于其他保护逻辑,定时限过流的构成回路以及判断逻辑容易实现并且可靠性很高。也可以通过动作电流以及动作时间的整定来保证保护的选择性。根据线路运行情况选择合理的动作电流则可以实现保护的灵敏性。定时限过流保护也能很方便的进行调试。定时限过流保护的动作过程为:当保护区内的线路出现故障情况,比如AB两相短路时,线路中AB两相的电流会急剧增加。保护装置通过CT变换后采集到的二次AB两相电流也会急剧增加,二次电流超过保护整定的过流电流定值后,保护内电流比较继电器就会动作,闭合动合触电,接通时间继电器线圈,再经时间继电器设置的固定延时后,时间继电器动合触点闭合,接通相应的信号继电器回路,由此发送短路信号。而接通信号继电器的同时,出口元件内部的中间继电器线圈将被接通,并由中间继电器内的触点接通跳闸回路,使对应的断路器跳闸线圈带电,跳开断路器。经此过程,断路器跳开并切除故障线路后,故障电流即会消失,继电保护装置内部无二次故障电流后,过流比较元件将返回到正常的状态。
4结论
关键词:微课;专业教学;教学设计
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)23-0023-02
微课程,即对常规课程的微缩,是基于“微学习”而建立的“微内容”。具体地,就是用10~20分钟的教学设计,将一个知识点讲解通透,并以网络媒体作为平台展示给学习者。由于微课程具有“位微不卑”“课微不小”“步微不慢”“效微不薄”等优势,随近几年高等院校也掀起了微课程的研究之风。[1,2]但是,目前高校的微课程研究多集中于基础课程教学,而在专业课程的教学中应用甚少。因此,本文探索了电气工程及其自动化专业的“电力系统继电保护原理”专业课程的微课设计与实践,取得了一些教学心得。
一、微课的设计定位
微课程作为网络远程教学终端,服务于本校电气专业或非电气专业,甚至校外社会人群。既可以做电气工程及其自动化专业本科学生的校内课程“电力系统继电保护原理”[3]的有益补充,方便学生的课前预习、课后复习等,也可为未修过该门课程的学习者开启专业知识的大门。
此外,微课应以学习者角度设计,而非教师角度,从而充分发挥学习者自主学习的潜力。[1]
二、微课的制作方法
微课程以网络媒体为平台,终端以视频的形式呈献给学习者,因此微课的制作有如下软硬件的要求:
1.录制微课的专业录播教室
需要配备多机位的高清摄像机。按照笔者制作经历,至少需要一个针对主讲教师的机位,一个针对听讲学生的机位,如果有师生全景镜头,效果更佳。多机位的目的,是为了方便后期制作时镜头切换更加游刃有余。当然,录制风格可以不拘一格,比如有些采用“画中画”的预期方式也是不错的选择。但无论采用哪种形式,制作的效果应该是提前考虑,做到心中有数。
来自各摄像机位以及PPT自动播放的多路信号收集完毕后,需要进行合理的剪辑。此外,需要增加字幕的输出,以及制作必要的反应微课内容和教师信息等信息的片头、片尾。
3.展示微课的网络媒体平台
微课制作完成以后,需要放在一定的网络平台上展示,方便学习者使用,如本课程的微课便放在本校的BB教学平台。[4]
三、微课的选题方向
由微课的定位出发考虑,选题应偏重基本知识点。应用到本课程,比如“对继电保护的基本要求”“阻抗继电器的动作特性”等,都比较适合制作成微课形式。但是,如果是面向职业培训的微课,宜跳过基础阶段选择面向工程的具体案例来强化知识点。[5]
本文以“电力系统继电保护原理”课程为例,进行一个知识点的微课设计案例――“对继电保护的基本要求”。
1.教学背景[6]
“电力系统继电保护”是电气工程专业本科学生的必修课,设置于第七学期。先修课程主要为“电力系统基础”“供配电技术”等。
学生在学习本门课程之前,已经对电力系统的一次设备、接线方式、运行方式等有了基本的认识,也已经掌握了潮流计算、短路计算等计算方法。“电力系统继电保护”围绕电力系统二次设备,对典型集中传统保护原理进行介绍。
本次微课内容,是该课程第一章《绪论》中的第三小节,根据教学安排,是本门课程的第二次课。第一次课,学生对继电保护的基本任务有了一定的认识。这次课,承接上堂课的内容,继续讨论“对继电保护的基本要求”。
从整个课程体系来看,本节内容“对继电保护的基本要求”是贯穿全课程的最重要基本线索,处于一个纲领性的地位。
2.教学目标
本节课的教学目标:掌握“对继电保护的基本要求”,即选择性、速动性、灵敏性、可靠性。要求理解四项基本要求的含义,并能够分别举例说明。其中选择性和可靠性是难点,而选择性又是重点。
3.教学方法
授课形式采用以多媒体教学为主,板书为辅。教学手段采用启发式、案例式、类比法、阐述法、比较法、列举法等多种方法结合。
4.教学路线
在上课伊始,通过播放一个“变压器故障”的视频短片,让学生复习“电力系统故障”的概念以及“故障的危害”。通过视觉和听觉的冲击,增加学生对以上知识点的感受。
由“启发式”教学法,提出问题:为了避免以上损失,故障能否及时从电网中切除?若可以,又由谁来完成?通过上节课程可知,继电保护可以扮演这样的角色,继电保护是电力系统安全运行的三道防线之首。
再利用“启发式”教学法深化问题,进一步提出:继电保护如何能够完成基本任务,即对继电保护有何基本要求?从而自然而然地引出本节课的主要内容。
利用多媒体课件的演示,在进入正式内容之前,联系工程实际,补充了“几个位置称谓”。
同时,采用“类比”法,类比电力潮流的“上下游”的相对关系,明确“上下级”线路的关系。此时,板书演示电力潮流流向。
利用“阐述法”,介绍本节主要内容“对继电保护的四项基本要求”,即选择性、速动性、灵敏性、可靠性。同时指出选择性和可靠性是“难点”。
关于“选择性”讲解(难点之一)如下:先利用“阐述法”,介绍了“选择性”的概念;再利用“启发式”,引出进一步的探讨“什么样的保护行为是具有选择性的行为”,然后利用“案例法”借助多媒体演示(如图1)解释以上问题。继而联系工程实际,进一步考虑现场会出现的各种问题导致主保护不能动作,引出“后备保护的概念”。再利用“案例法”,借助多媒体演示,解释“近后备保护”和“远后备保护”。利用“比较法”,比较远、近后备保护的差异,取决于安装位置是异地还是本地。最后利用“类比法”总结“选择性”,用“自扫门前雪”的生活例子来类比主保护、近后备保护、远后备保护的关系,深化对选择性的认识。
关于“速动性”的讲解设计如下:先利用“阐述法”,介绍了“速动性”的概念;再利用“列举法”,通过多媒体演示,介绍保护动作时间和断路器的动作时间的具体要求;然后联系先修课程中关于“暂态稳定”的知识点,利用“板书”画出曲线(如图2)解释继电保护要求速动性的其中一个重要原因。
关于“灵敏性”讲解如下:先利用“阐述法”,介绍了“灵敏性”的概念;再利用“案例法”,通过多媒体演示,解释“什么叫做保护具有灵敏性”;最后提前说明后续章节内容与“灵敏度的计算”相关。
关于“可靠性”讲解(难点之二):首先利用“阐述法”,介绍了“可靠性”的概念以及“影响可靠性的因素”;然后利用“案例法”,指出可靠性中的两个方面互有矛盾。“板书”演示联系薄弱的系统和联系紧密的系统,两种情况下考虑可靠性的侧重点分别是什么。
小结“四项基本要求”:利用“案例法”,举例说明“选择性与速动性是一对矛盾体”以及“灵敏性与可靠性是一对矛盾体”,然后分别用一句话小结四项基本要求,并指出用辩证统一和矛盾对立的眼光看待四者之间的关系。
最后总结:强调“四项基本要求不仅是评价已有保护原理的标准,也是设计新型保护原理的依据,因此四项基本要求将是贯穿整门课程的线索”。
四、微课设计总结
本节微课内容围绕“对继电保护的四个基本要求”,采用启发式、案例式、类比法、阐述法、比较法、列举法等多种教学手段结合,以多媒体课件为主、板书和现场视频为辅的教学形式,对教学路线进行了精心的设计,将教学内容深入浅出地传达给学生,达到了较为理想的教学效果。
“电力系统继电保护”这门课程的特点是不仅理论性强,而且面向工程实际。因此,本节课程的设计不拘于原始教材,讲解过程中适时引入工程实际的案例,理论联系实际,以就业为导向,激发学生的学习兴趣,课堂效果更佳。
另外,本次微课的设计注意联系先修课程中的相关知识点作为新内容的支撑。而且,对本门课程后续内容也适时引导,有助于帮助学生养成“温故而知新“的学习习惯。
本次微课内容中,关于四项基本要求的辩证统一和矛盾对立的关系,也是一种哲学思想,可以启迪学生的哲学思维,养成科学的世界观、价值观、人生观。
综上,本次微课的教学设计会推动教师对整门课程的深入思考,具有重要的现实意义。
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关键词:继电保护;装置;功能;发展
1 继电保护的相关内容
1.1 继电保护的定义
继电保护的概念理解起来并不是很困难,因其与人们的生活息息相关,在生活中都能够接触到,所以理解起来也就很容易。从某种程度上来说,继电保护的基本任务就是保证非故障设备继续运行,尽量缩小停电范围,因此换句话可以说继电保护就是一种电力保护装置,保护电网安全平衡运行的系统。
1.2 继电保护的作用
研究电力系统故障和危及安全运行的异常工程况,以及探讨其对策的反事故自动化措施,使之免遭损害,称之为继电保护。他的基本作用是:当电力系统发生故障或异常工况时,在可能实现的最短时间和最小区域内,自动将故障设备从系统中切除,或发出信号由值班人员消除异常工况根源,以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。
1.3 继电保护的类型
(1)电流保护;(2)电压保护;(3)瓦斯保护;(4)差动保护;(5)高频保护;(6)距离保护与主动保护。
1.4 对继电保护装置的要求
继电保护装置为了完成它的任务,必须在技术上满足选择性、速动性、灵敏性和可靠性四个基本要求。对于作用于继电器跳闸的继电保护,应同时满足四个基本要求,而对于作用于信号以及只反映不正常的运行情况的继电保护装置,这四个基本要求中有些要求可以降低。
(1)选择性;(2)速度性;(3)灵敏性;(4)万能性。
2 继电保护的基本任务
2.1 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,保证其他无故障部分迅速恢复正常运行。
2.2 反应电气元件的不正常运行工况,并根据运行维护的条件(如有无经常值班人员)而动作于信号,以便值班员及时处理,或由装置自动进行调整,或将那些继续运行就会引起损坏或发展成为事故的电气设备予以切除。此时一般不要求保护迅速动作,而是根据对电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时,以免暂短地运行波动造成不必要的动作和干扰而引起的误动。
2.3 继电保护装置还可以与电力系统中的其他自动化装置配合,在条件允许时,采取预定措施,缩短事故停电时间,尽快恢复供电,从而提高电力系统运行的可靠性。
3 继电保护的基本原理与保护装置的结构
反应系统正常运行与故障时电器元件(设备)一端所测基本参数的变化而构成的原理(单端测量原理,也称阶段式原理)
4 继电保护的组成
一般情况而言,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。
4.1 测量部分
测量比较部分是测量通过被保护的电气元件的物理参量,并与给定的值进行比较,根据比较的结果,给出“是”“非”性质的一组逻辑信号,从而判断保护装置是否应该启动。
4.2 逻辑部分
逻辑部分使保护装置按一定的逻辑关系判定故障的类型和范围,最后确定是应该使断路器跳闸、发出信号或是否动作及是否延时等,并将对应的指令传给执行输出部分。
4.3 执行输出部分
执行输出部分根据逻辑传过来的指令,最后完成保护装置所承担的任务。如在故障时动作于跳闸,不正常运行时发出信号,而在正常过行时不动作等。
5 继电保护的用途
5.1 当电网发生足以损坏设备或危及电网安全运行的故障时,使被保护设备快速脱离电源。
5.2 对电网的非正常运行及某些设备的非正常状态能及时发出警报信号,以便迅速处理,使之恢复正常。
5.3 实现电力系统自动化和远动化,以及工业生产的自动控制。
6 继电保护的未来发展方向
随着基础科学技术的发展,继电保护技术未来发展方向是向计算机化,网络化、智能化和综合自动化发展。
结束语
随着电力系统的高速发展和计算机技术、网络技术、通信技术和人员智能技术以及继电保护理论的发展,继电保护技术还存在着很大的发展空间。
参考文献
[1]许建安.电力系统继电保护[M].北京:中国水力水电出版社,2005.
关键词:电力系统;继电保护;电气故障;四性要求;
中图分类号:F407文献标识码: A
0. 引言
随着我国社会经济的快速发展,以及工业化进程的加快,电网建设规模在不断扩大。近年来,电力系统管理体制深化改革,变电所自动化技术在不断进步,目前很多变电站已逐步实现无人值守。与此同时,对电力系统可靠运行也提出了更高要求。电力系统由于其覆盖地域极其辽阔、运行环境极其复杂,以及各种人为因素影响,电气故障发生是不能完全避免的。在电力系统中任何一处发生事故,都有可能对电力系统运行产生重大影响,为确保电力系统正常运行,必须正确地配置继电保护装置。
1.微机型继电保护主要作用
电力系统继电保护一词泛指继电保护技术和由各种继电保护装置组成的继电保护系统,包括继电保护的原理设计、配置、整定、调试等技术,也包括由获取电量信息的电压、电流互感器二次回路,经过继电保护装置到断路器跳闸线圈的一整套具体设备。
电力系统继电保护的基本作用是:
(1)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损坏,保证其他无故障部分迅速恢复正常运行;
(2)反应电气设备的不正常运行状态,并根据运行维护条件,而动作于发出信号或跳闸。此时一般不要求迅速动作,而是根据对电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时,以免暂短的运行波动造成不必要的动作和干扰引起的误动。
2.微机型继电保护原理
要实现电力系统继电保护的关键作用,保证电力系统内各元件以致整个电力系统的安全运行,首先必须“区分”电力系统的正常、不正常工作和故障三种运行状态,“甄别”出发生故障和出现异常的元件。而要进行“区分和甄别”,必须寻找电力元件在这三种运行状态下的可测参量(继电保护主要测电气量)的差异,提取和利用这些可测参量的差异,实现对正常、不正常工作和故障元件的快速“区分”。依据可测电气量的不同差异,可以构成不同原理的继电保护。依据电气量与非电气量在正常运行与故障状态下差异,形成了元件的不同保护装置。
目前已经发现不同运行状态下具有明显差异的电气量有:流过电力元件的相电流、序电流、功率及其方向;元件的运行相电压幅值、序电压幅值;元件的电压与电流的比值即“测量阻抗”等。根据不同的电气量特性,依据相关原理,构成了相应的元件保护。
在正常运行时,线路上流过的是它的负荷电流,假设在线路上发生三相短路,从电源到短路点之间将流过很大的短路电流。利用流过被保护元件中电流幅值的增大,可以构成过电流保护。
正常运行时,各变电所母线上的电压一般都在额定电压±5%~±10%范围内变化,且靠近电源端母线上的电压略高。短路后,各变电所母线电压有不同程度的降低,离短路点越近,电压降得越低,短路点的相间或对地电压降低到零。利用短路时电压幅值的降低,可以构成低电压保护。同样,在正常运行时,线路始端的电压与电流之比反映的是该线路与供电负荷的等值阻抗及负荷阻抗角(功率因数角),其数值一般较大,阻抗角较小。短路后,线路始端的电压与电流之比反映的是该测量点到短路点之间线路段的阻抗,其值较小,如不考虑分布电容时一般正比于该线路段的长度,阻抗角为线路阻抗角,较大。利用测量阻抗幅值的降低和阻抗角的变大,可以构成距离保护。
此外,利用每个电力元件在内部与外部短路时两侧电流相量的差别可以构成电流差动保护,利用两侧电流相位的差别可以构成电流相位差动保护,利用两侧功率方向的差别可以构成方向比较式纵联保护,利用两侧测量阻抗的大小和方向等还可以构成其他原理的纵联保护。利用某种通信通道同时比较被保护元件两侧正常运行与故障时电气量差异的保护,称为纵联保护。
除反应上述各种电气量变化特征的保护外,还可以根据电力元件的特点实现反应非电量特征的保护。例如,当变压器油箱内部的绕组短路时,反应于变压器油受热分解所产生的气体,构成瓦斯保护。
3.继电保护装置基本要求
当电力系统出现故障或异常状态时,继电保护能够自动地、有选择性地在最短时间和最小范围内,将故障设备从系统中切除,也能够及时向相关负责人员发出警告信号,提醒相关人员及时采取解决措施,这样继电保护不但能够有效防止设备的进一步损坏,而且能够降低引起相邻地区连带故障的机率。同时还可以有效防止系统故障范围的进一步扩大,确保未发生故障部分继续维持正常使用。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,即可靠性、选择性、速动性和灵敏性,“四性”间相辅相成,相互制约,针对不同使用条件,分别进行配合。
一是可靠性:可靠性包括安全性和信赖性,是对继电保护的最根本要求。所谓安全性,是要求继电保护在不需要它动作时可靠不动作,即不发生误动作。所谓信赖性,是要求继电保护在规定的保护范围内发生了应该动作的故障时可靠动作,即不发生拒绝动作。继电保护的误动作和拒绝动作都会给电力系统造成严重危害。然而,提高不误动作的安全性措施与提高不拒动的信赖性措施往往是矛盾的。在设计与选用继电保护时,需要依据被保护对象的具体情况,对这两方面的性能要求适当地予以协调。
二是选择性: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,还须注意相邻元件后备保护之间的正确配合。其一是上级电力元件后备保护的灵敏度要低于下级元件后备保护的灵敏度;其二是上级电力元件后备保护的动作时间要大于下级元件后备保护的动作时间。
三是速动性: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。
四是灵敏性: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,当发生短路时都能敏锐感觉。正确反应。灵敏性通常用灵敏系数或灵敏度来衡量,增大灵敏度,增加了保护动作的信赖性,但有时与安全性相矛盾。
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,既有矛盾又要统一,因此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,更好的发挥继电保护装置在电力系统安全稳定运行中的作用。
4.总结
电力系统安全运行需要完善的继电保护作为支撑,没有安装保护的电力元件,是不允许接入电力系统工作的。纵横交织错综复杂的电力系统中每一个电力元件如何配置保护、配备几套继电保护,以及各电力元件继电保护之间配合,需要根据电力元件的重要程度、电力元件对电力系统影响的重要程度、以及电力元件自身特性等因素决定。论文中介绍了电力系统继电保护基本概念及任务,并阐述了继电保护的基本原理与工作配合,最后描述了继电保护的“四性”要求,为刚入门的学生以及从事电力系统继电保护工作的初学者能更快的认知继电保护装置提供了依据。
参考文献
[1]张保会,尹项根主编.电力系统继电保护(第二版).北京:中国电力出版社,2009.12.
[2]国家电力调度通信中心编著.国家电网公司继电保护培训教材(上、下册).北京:中国电力出版社,2009.
[3]国家电力调度通信中心编.电力系统继电保护实用技术问答(第二版). 北京:中国电力出版社,1999.11.
关键词:电力系统;配电系统;继电保护
电力产业作为我国民经济的基础产业,对国家的发展与壮大具有重要作用。随着科学技术的发展与进步,电力产业的自动化有了长足的进步。继电保护和安全自动装置也成为了电网安全稳定运行和可靠供电的重要保障。笔者从自身工作出发,对农村配电网的继电保护进行详尽的分析与论述。
1农村配电网的现状
农村电网主要以中低压电网为主,一般由采用35KV以下的电压,电压等级的电网在网络结构、整定原则和管理方式等方面都有较大的差异,首先地区电网存在较多的不规则接线形式,例如:开闭所、多重互感线路开闭等,这给整定配合、拓扑识别增添了一定的难度。其次,农村电网结构特点不同,所配备的保护类型也不尽相同,整定计算工作人员所选用的整定原则和考虑的问题也不一定相同,因而在整定原则的选取上也更多样和灵活。再次,在运行方式上,同时存在环网运行和开环运行,这对求取极端运行方式带来了极大的挑战。
2继电保护的原理及类型
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。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:定时限过电流保护、过负荷保护电流、速断保护等,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。
3农村配电系统继电保护的主要措施
继电保护是任何一个配电系统中最基本的继电保护类。首先是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。其次是限时电流速断保护,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。再次,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。
4继电保护的维护措施继电保护调试完毕,应做好全面的验收工作,然后提交验收单由相关生产管理单位组织检修、运行、生产等部门进行保护整组实验、开关合跳试验,合格并确认拆动的标志,接线、压板已恢复正常现场文明卫生清洁干净之后,在验收单上签字。保护定值或二次回路变更时,进行整定值或保护回路与有关注意事项的核对,并在更改簿上记录保护装置变动的具体情况更改负责人,值班负责人签名。保护主设备的改造还要进行试运行或试运行试验,如:差动保护更换,就应作六角图实验合格,方可投运。巡视检查设备是及时发现隐患,避免事故的重要途径,也是电网值班人员的一项重要工作。除了交接班的检查外,班中安排一次较全面的详细检查。对继电保护巡视检查的内容有:保护压板、自动装置均按调度要求投入开关、压板位置正确;各回路接线正常,无松脱、发热现象及焦臭味存在;熔断器接触良好;继电器接点完好,带电的触点无大的抖动及烧损,线圈及附加电阻无过热;路分别无开路、短路;指示灯、运行监视灯指示正常;表计参数符合要求;光字牌、警铃事故音响情况完好;微机保护打印机动作后还应检查报告的时间及参数,当发现报告异常时,及时通知继保人员处理。
5加强继电保护的技术改造
针对直流系统中,直流电压脉动系数大,多次发生晶体管及微机保护等工作不正常的现象,将原硅整流装置改造为整流输出交流分量小、可靠性高的集成电路硅整流充电装置。针对雨季及潮湿天气经常发生直流失电现象,首先将其升压站户外端子箱中的易老化端子排更换为陶瓷端子,提高二次绝缘水平。其次,核对整改二次回路,使其控制、保护、信号、合闸及热工回路逐步分开。在开关室加装熔断器分路开关箱,便于直流失电的查找与处理,也避免直流失电时引起的保护误动作。对缺陷多、超期服役且功能不满足电网要求的35KV以下线路保护的要求时应时更换微机线路保护。从而保证了保护装置的正常运行,达到提高系统稳定的作用。技术改造中,对保护进行重新选型、配置时,首先考虑的是满足可靠性、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。优选经运行考验且可靠的保护,个别新保护可少量试运行,在取得经验后再推广运用。35KV以下线路两套保护优选不同原理和不同厂家的产品,取长补短。这就不致因一个厂研制、制造的两套保护在同一特殊原因时,同时误动或拒动。针对微机、集成电路型保护性能优越、优点突出,但抗外界干扰能力差的特点,交、直流回路选用铠装铅包电缆,两端屏蔽接地;装置接地线保证足够截面且可靠、完好;抗干扰电容按“反措”要求引接。现场二次回路老化,保护压板及继电器的接线标号头、电缆标示牌模糊不清及部分信号掉牌无标示现象,应重新标示,做到美观、准确、清楚。组织对二次回路全面检查,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供使用,杜绝回路错误或寄生回路引起的保护误动作。
在技术飞速发展和市场需求不断增长的双重促进下,电网建设在近几年内得到了迅猛发展,地区电网的输送容量和电网规模也得到了大幅度提高,电网安全运行对继电保护提出的要求也越来越苛刻,农村电网部门应根据不同的条件与环境进行完善的电网继电保护工作,为人民生活提供有利的保障。
参考文献
[1]王梅义.电网继电保护应用[M].北京:中国电力出版社,1999.
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。
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
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[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:继电保护
1 继电保护装置的作用和任务
在供电系统发生故障时,必须有相应的保护装置尽快地将故障切除,以防故障扩大。当发生用电设备有危害性的不正常工作状态时,应及时发信号告知值班人员,消除不正常的工作状态,以保证电气设备正常、可靠地运行。
基本任务如下:
①当发生故障时能自动、迅速、有选择性地将故障元件从供电系统中切除,使故障元件免遭破坏。②当出现不正常工作状态时,继电保护装置动作发出信号,以便告知运行人员及时处理,保证安全供电。③继电保护装置还可以和供电系统的自动装置配合,大大缩短停电时间,从而提高供电系统运行的可靠性。
2 继电保护装置的基本原理和组成
供电系统发生故障之后,总是随着电流的骤增、电压的迅速降低、线路测量阻抗减小以及电流、电压之间相位角的变化等。因此,利用这些基本参数的变化,可以构成不同原理的继电保护。一般情况下,整套保护装置由测量部分、逻辑部分和执行部分组成。
2.1 测量部分 测量从被保护对象输入的有关电气量,如电流、电压等,并与给定的整定值进行比较,输出比较结果,从而判断保护装置是否应该动作。
2.2 逻辑部分 根据测量部分输出的检测量和输出的逻辑关系,进行逻辑判断,以便确定是否应该使断路跳闸或发出信号,并将有关命令输入执行部分。
2.3 执行部分 根据逻辑部分传送的信号,最后完成保护装置所担负的任务,如跳闸或发出信号等操作。
3 对继电保护装置的基本要求
3.1 选择性
继电保护动作的选择性是指供电系统中发生故障时,距故障点最近的保护装置首先动作,将故障元件切除,使故障范围量减小,保证非故障部分继续安全运行。
3.2 速动性
快速地切除故障,可以缩小故障设备或元件的损坏程度,减小因故障带来的损失和在故障时大电流、低电压等异常参数下的工作时间。
3.3 灵敏性
在系统中发生短路时,不论短路点的位置、短路的类型、最大运行方式还是最小运行方式,要求保护装置都能正确、灵敏地动作。继电保护越灵敏越能可靠地反映应该动作的故障。但也容易产生在不要求其动作情况下的误动作。因此,灵敏性与选择性也是互相矛盾的,应该综合分析。通常用继电保护运行规程中规定的灵敏系数来进行合理的配合。
3.4 可靠性
保护装置在其保护范围内发生故障或出现不正常工作状态时,能可靠地动作而不拒动;而在其保护范围外发生故障或者系统内设有故障时,保护装置不能误动,这种性能要求称为可靠性。保护装置的拒动和误动都将给运行中的供电系统造成严重的后果。随着供电系统的容量不断扩大以及电网结构的日趋复杂,除满足上述四点基本要求外,还要求节省投资,保护装置便于调试及维护,并尽可能满足系统运行的灵活性。
4 几种常用电流保护的分析
4.1 反时限过电流保护继电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,这种保护就叫做反时限过电流保护。反时限过电流保护虽外部接线简单,但内部结构十分复杂,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。
4.2 定时限过电流保护继电保护的动作时间与短路电流的大小无关,时间是恒定的,时间是靠时间继电器的整定来获得的。时间继电器在一定范围内是连续可调的,这种保护方式就称为定时限过电流保护。继电器的构成。定时限过电流保护是由电磁式时间继电器(作为时限元件)、电磁式中间继电器(作为出口元件)、电磁式电流继电器(作为起动元件)、电磁式信号继电器(作为信号元件)构成的。它一般采用直流操作,须设置直流屏。
定时限过电流保护的基本原理。在10kV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。它是由两只电流互感器和两只电流继电器、一只时间继电器和一只信号继电器构成。保护装置的动作时间只决定于时间继电器的预先整定的时间,而与被保护回路的短路电流大小无关,所以这种过电流保护称为定时限过电流保护。
动作电流的整定计算。过流保护装置中的电流继电器动作电流的整定原则,是按照躲过被保护线路中可能出现的最大负荷电流来考虑的。也就是只有在被保护线路故障时才启动,而在最大负荷电流出现时不应动作。提高不拒动和误动作,是继电保护可靠性的核心。为了确保供电系统的正常运行,必须正确地设置继电保护装置并准确整定各项相关定值,从而保证系统的正常运行。
5 继电保护的现状与发展趋势
近20年来,微机型继电保护装置在我国电力系统中获得了广泛应用,常规的电磁型、电动型、整流型、晶体管型以及集成电路型继电器已经逐渐被淘汰。以往,继电保护装置与继电保护原理是一一对应的,不同的保护原理必须用不同的硬件电路实现。微机继电保护的诞生与应用彻底改变了这一状况。微机继电保护硬件的通用性和软件的可重构性,使得在通用的硬件平台上可以实现多种性能更加完善、功能更加复杂的继电保护原理。一套微机保护往往采用了多种保护原理,例如,高压线路保护装置具有高频闭锁距离、高频闭锁方向相间阻抗、接地阻抗、零序电流保护及自动重合闸功能。微机保护还可以方便地实现一些常规保护难以实现的功能,如工频变化量阻抗测量和工频变化量方向判别。
微机继电保护装置一般采用插件结构,通常包含交流变换插件、模数转换和微处理器插件、人机管理开关量输入插件、电源插件和继电器插件等。随着微处理器技术的发展,内部集成的资源越来越多,一个处理器芯片往往就是一个完整的微处理器系统,使得硬件设计变得非常简单。较复杂的微机保护装置通常采用CPU结构。多个保护CPU通过串行通信总线与人机管理CPU相连。通过装置面板上的键盘和液晶显示实现对保护CPU的调试与定值设置,人机管理CPU设计通过现场通信总线与调度直接连接,便于实现变电站无人值守和综合自动化。