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关键词:继电保护;故障;维修技术;浅析
电力系统是我国国民经济的支柱和基础行业,随着我国国民经济的高速发展,人们生活水平得到大幅度的提高,当前计算机、传真机等高科技产品被人们广泛应用,相对应的对于电力系统可靠性的要求不断增加,电力系统对继电保护技术的要求也在不断提高,而现今通信技术与计算机技术的不断发展又为继电保护技术的发展提供了新的活力,继电保护向着网络化、一体化和智能化方向快速发展。与此同时,越来越多的新理论、新技术应用于继电保护系统。本文通过对继电保护的作用、基本要求及主要的故障进行分析,对如何做好电力系统的继电保护,进一步深人开展继电保护研究,提出了部分建议。
一、继电保护的概念
1.继电保护的基本任务
(1)迅速、有选择性、自动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能够迅速恢复正常的运转。
(2) 继电保护装置还可以与电力系统中的其他自动化装置进行联合,在一定条件下,采取预定措施,缩短电力系统故障时间,尽快恢复政策运转,从而提高电力系统运行的可靠性。
(3) 反应电气元件的不正常运行状态,并根据运行维护的条件而动作于信号,以便工作人员及时进行处理,或由继电保护装置自动进行调整。
2.继电保护的基本要求
(1)选择性
选择性就是指当电力系统中的设备或线路发生短路时,其继电保护仅将故障的设备或线路从电力系统中切除,当故障设备或线路的保护或断路器拒动时,应由相邻设备或线路的保护将故障切除。
(2)速动性
速动性是指继电保护装置应能尽快地切除故障,以减少设备及用户在大电流、低电压运行的时间,降低设备的损坏程度,提高系统并列运行的稳定性。
(3)灵敏性
灵敏性是指电气设备或线路在被保护范围内发生短路故障或不正常运行情况时,保护装置的反应能力。能满足灵敏性要求的继电保护,在规定的范围内故障时,不论短路点的位置和短路的类型如何,以及短路点是否有过渡电阻,都能正确反应动作,即要求不但在系统最大运行方式下三相短路时能可靠动作,而且在系统最小运行方式下经过较大的过渡电阻两相或单相短路故障时也能可靠动作。
(4)可靠性
可靠性包括安全性和信赖性,是对继电保护最根本的要求。安全性要求继电保护在不需要它动作时不发生误动。信赖性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能够获得可靠动作。继电保护的误动作和拒动作都会给电力系统带来严重危害。
二、继电保护的主要故障
1.二次电压回路运行故障
作为继电保护测量设备的起始点,电压互感器对二次系统的正常运行非常重要,二次电压回路上的故障会导致保护误动或拒动等严重后果。二次电压回路异常主要集中在以下几方面:
(1)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。这样二次接地相与地网间产生电压,这个电压叠加到保护装置各相电压上,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。
(2)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.微机继电保护装置故障
(1)电源问题,比如电源输出功率的不足会造成输出电压下降,若电压下降过大,会导致比较电路基准值的变化,充电电路时间变短等一系列问题,从而影响到微机保护的逻辑配合,甚至逻辑功能判断失误。尤其是在事故发生时有出口继电器、信号继电器、重动继电器等相继动作,要求电源输出有足够的功率。对逆变电源应加强现场管理,在定期检验时一定要按规程进行逆变电源检验。
(2)干扰和绝缘问题,微机保护的抗干扰性能较差,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。微机保护装置的集成度高,布线紧密。长期运行后,由于静电作用使插件的接线焊点周围聚集大量静电尘埃,可使两焊点之间形成了导电通道,从而引起继电保护故障的发生。
三、继电保护故障的维修技术方法
1.替换法
用质量较好的或较为正常的相同元件代替认为产生故障的元件,通过判断元件的好坏,能够较为快速地缩小故障查找范围。这是处理自动化继电保护保护装置故障最常用的方法。如果是某些微机保护故障,或者某些内部回路复杂的单元继电器,可以使用备用或者暂时无用的插件、继电器取代疑似故障的元件,如故障消失,则说明元件的确存在问题,反之则继续查找其他元件的好坏。
2.参照法
通过将正常与发生故障设备的技术参数进行对比,从异常处查明故障设备的故障点。特别是对于接线错误,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有着很好的效果。在继电器进行定值校验时,如发现某一只继电器测试值与整定值之间差距较大,可用同只表计去测量其他相同回路的同类继电器进行比较,以此确定此继电器特性是否异常。
3.短接法
将回路某一段或一部分用短接线接入为短接,来判断故障是否存在短接线范围内,从而缩小故障查找的范围。短接法主要用于切换继电器不动作、电流回路开路、判断控制、电磁锁失灵、转换开关的接点是否良好等。
4.直观法
当面对某些无法用仪器逐点测试,或者故障元件无法更换,而又需将故障排除的
情况下,对故障元件内外部构造进行直接观察物理特征,通过直观的判断寻找故障处理的方法。
5.逐项拆除法
按照顺序将并联在一起的二次回路拆开,然后再依次重新放回,一旦出现故障,则表明故障点所在。
四、继电保护事故实例
某500kV变电站在正常运行时, 主变差动保护动作, 三侧跳闸。
1.主变跳闸后检查情况
(1)1号主变保护C柜(PST- 1200)分相差动保护出口,主变三侧跳闸, 录波器启动。35kV侧TA 电流突变, 分相差动保护B 相电流突变, 电流波形显示有明显的强电干扰。
(2)检查TA 回路, 发现1 号主变A 相35kV 侧套管TA1S3接线柱线芯(C751)烧断, TA 开路。
(3)检查1 号主变B 相端子箱发现: B 相本体端子箱至主变就地端子箱电流回路1 根7x4 电缆的35kV 侧TA 缆芯(B751)和公共绕组TA 缆芯(B541)对地绝缘为零(接地电阻分别为14 和168Q)。进一步检查, 本体端子箱电缆头热缩套内部最外层相邻的两芯线即A751 和B541 对地击穿, 外皮烧黑, 线芯。
(4)对主变A 相35kV 侧套管TA 绝缘检查情况良好; 伏安特性检查并与同相另一组TA 比较, 基本一致,TA无异常。
(5)检查与35kV侧套管TA同芯联系的其它相电缆绝缘良好。
(6)对主变公共绕组和35kV 录波器电流回路在主变端子箱通电检查, 装置显示正常, 测量主变各侧保护回路直流电阻正常。
2.原因分析
由于变压器35kV套管TA 接线盒端子松动, 在负荷较大的情况下产生电弧, 将二次线烧断, 造成TA 二次开路, 产生很高的电压, 致二次电缆的薄弱环节(电缆头)不稳定击穿, 放电电弧灼伤相邻的分相差动保护公共绕组B 相缆芯, 将高电压引入分相差动保护B 相TA 回路, 造成保护动作跳闸。不稳定放电也引起了录波器的频繁启动。
3.处理方法
(1)对主变A 相35kV侧TA 电缆进行更换。
(2)对击穿的缆芯进行绝缘包扎处理(在条件允许的情况下考虑更换), 处理后绝缘良好。送电后, 检查主变各侧TA 回路电流采样值均正常。
4.防范措施
(1)定期检查保护及自动装置TA、Tv 回路采样值, 对异常情况及时进行检查和消缺。
(2)主变本体二次电缆布线槽盒要规范齐全, 同时要提高回路检查操作的工艺水平。
【关键词】110kV;继电保护;装置;技术分析
1 继电保护的概述与基本任务
继电保护主要是指确保电力系统供电可靠性和保障电气设备安全。继电保护的可靠性是指保护装置在预定时间内在规定条件下完成规定功能的能力。一般要求继电保护装置满足选择性、可靠性、速动性和灵敏性要求,能在电网发生故障时快速、可靠地动作,有效遏制系统状态进一步恶化,起到保障电网安全的作用。继电保护系统主要根据电气元件发生故障时电力系统的电气量的变化情况构成保护动作,即该系统由一套或者几套相互独立的继电保护装置经某种方式相连接构成。
继电保护的首要任务是在被保护元件发生故障时,确保该元件的继电保护装置向距故障元件最近且具有脱离故障功能的断路器迅速、准确地发出跳闸命令,使故障元件能够及时、快速地从电力系统中剥离,从而尽可能地降低电力系统元件本身损坏。这样,可以最大限度地降低故障元件对电力系统安全稳定供电的影响。其次,继电保护还能够在一定程度上反映电气设备的不正常运行状态。当设备运行维护条件不当或者设备不正常运行时,继电保护能够发出警示信号,便于自动装置进行调节、自动切除某些危险设备或者提醒值班人员进行及时处理。
2 110 kV继电保护装置技术要求
2.1 继电保护装置的设置基本要求
按照电力企业110kV 供电系统的设计规范要求,在110kV 的供电线路、配电变压器和分段母线上一般应设置以下保护装置:
2.1.1 110kV 线路应配置的继电保护
110kV 线路一般均应装设过电流保护。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;自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。
2.1.2 配电变压器应配置的继电保护
(1)当配电变压器容量小于400kVA 时:一般采用高压熔断器保护;
(2)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;
(3)当配电变压器容量为800kVA 及以上时,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;对于油浸式配电变压器还应装设气体保护:另外尚应装设温度保护。
2.1.3 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。
2.2 继电保护装置的设置
2.2.1 主保护和后备保护
110kV 供电系统中的电气设备和线路应装设短路故障保护。短路故障保护应有主保护、后备保护,必要时可增设辅助保护。当在系统中的同一地点或不同地点装有两套保护时,其中有一套动作比较快,而另一套动作比较慢,动作比较快的就称为主保护:而动作比较慢的就称为后备保护。即:为满足系统稳定和设备的要求,能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护,就称为主保护;当主保护或断路器拒动时,用以切除故障的保护,就称为后备保护。后备保护不应理解为次要保护,它同样是重要的。后备保护不仅可以起到当主保护应该动作而未动作时的后备,还可以起到当主保护虽己动作但最终未能达到切除故障部分的作用。
除此之外,它还有另外的意义。为了使快速动作的主保护实现选择性,从而就造成了主保护不能保护线路的全长,而只能保护线路的一部分。也就是说,出现了保护的死区,这一死区就必须利用后备保护来弥补不可。后备保护包括近后备和远后备,当主保护或断路器拒动时,由相临设备或线路的保护来实现的后备称为远后备保护;由本级电气设备或线路的另一套保护实现后备的保护,就叫近后备保护。
2.2.2 辅助保护
为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护,称为辅助保护。另外,110kV 系统中一般可在进线处装设电流保护;在配电变压器的高压侧装设电流保护、温度保护(油浸变压器根据其容量大小尚应考虑装设气体保护);高压母线分段处应根据具体情况装设电流保护等。
3 110kV电力系统应配置的继电保护的功能
按照变配电所110kV 供电系统的设计规范要求,在110kV的供电线路、配电变压器上一般应设置以下保护装置:
3.1 110kV 线路的过电流保护
110kV 线路一般均应装设过电流保护。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,但自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。
3.2 110kV 配电变压器应配置的继电保护
(1)当配电变压器容量小于400kVA 时,一般采用高压熔断器保护。
(2)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。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。
(3)当配电变压器容量为800kVA 及以上时,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。对于油浸式配电变压器还应装设气体保护,另外尚应装设温度保护。
4 110 kV继电保护的综合评价
4.1 定时限过电流保护与反时限过电流保护的配置
110 kV系统中的上、下级保护之间的配合条件必须考虑周全,考虑不周或选配不当,则会造成保护的非选择性动作,使断路器越级跳闸。保护的选择性配合主要包括上、下级保护之间的电流和时限的配合两个方面。应该指出,定时限过电流保护的配合问题较易解决。由于定时限过电流保护的时限级差为0.5s,选择电网保护装置的动作时限,一般是从距电源端最远的一级保护装置开始整定的。为了缩短保护装置的动作时限,特别是缩短多级电网靠近电源端的保护装置的动作时限,其中时限级差起着决定的作用,因此希望时限级差越小越好。但为了保证各级保护装置动作的选择性,时限级差又不能太小。虽然反时限过电流保护也是按照时限的阶梯原则来整定,其时限级差一般为0.7s。而且反时限过电流保护的动作时限的选择与动作电流的大小有关。也就是说,反时限过电流保护随着短路电流与继电器动作电流的比值而变,因此整定反时限过电流保护时,所指的时间都是在某一电流值下的动作时间。还有,感应型继电器惯性较大,存在一定的误差,它的特性不近相同,新旧型的特性也不相同。所以,在实际运行整定时,就不能单凭特性曲线作为整定的依据,还应该作必要的实测与调试。因此,反时限过电流保护时限特性的整定和配合就比定时限过电流保护装置复杂得多。通过分析可以看出,目前110kV 新建及在建工程中,应以配置三段式或两段式定时限过电流保护、瞬时电流速断保护和略带时限的电流速断保护为好。
4.2 一相接地的保护方式
110kV 中性点不接地系统中发生一相接地时,按照传统方式是采用三相五铁心柱的JSJW-10 型电压互感器作为绝缘监视。但是,如果选用手车式高压开关柜后,再继续安装JSJW-10就比较困难,因此较为可取的办法是采用零序电流保护装置。
关键词:继电保护技术;应用现状;发展
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.13.156
0 前言
随着我国近年来在电力工业方面取得的相关进步,我国的电力生产相关技术取得了许多实质性的突破,甚至在一些领域达到了世界先进水平。不过,在我国电力技术发展迅速的同时,随着我国经济与社会的相关发展,我国电力行业面临的责任与压力也在逐年增长。针对这种现状,对我国电力生产中的继电保护技术的应用现状与发展前景进行相关研究就显得很有必要。
1 什么是电力继电保护技术
在电力系统中,继电保护技术是一种由各种电力保护、维护技术所构成的一种完整的电力系统继电保护体系。在这一体系中包含着对电力系统的相关故障分析、继电保护的配置设计等多方面功能。近年来,继电保护技术一直随着我国电力系统的不断进步而发展。在最早出现的继电保护技术应用中,采用的继电保护装置是一种熔断器,而随着近年来继电保护技术的相关发展,我国的继电保护装置经历了“电磁式继电保护装置-晶体管式继电保护装置-集成电路式继电保护装置-微机继电保护装置”这四个阶段的发展[1]。
2 电力继电保护技术的应用现状
我国于二十世纪五十年代开始继电保护技术的起步,通过与外国相关电力技术人员的学习,开启了我国继电保护技术的先河。经过六十多年的发展,我国继电保护技术的相关科学技术水平得到了不断提高,较为有效的保护了我国电力系统的正常运转。
在我国当前的继电保护技术使用中,微机继电保护是目前运用范围最广的一种继电保护技术。我国自八十年代左右成功研发出微机继电保护技术,随后的三十多年间,微机继电保护技术在我国得到了广泛的推广与使用。相较于传统的继电保护技术,微机继电保护有着自我测试的功能,而其本身具有的极强的处理能力相较于传统的继电保护装置有着明显的优势。此外,微机继电保护因为本身有着微型计算机的支持,这就使得其能够支持我国电力系统保护的自动化,最大程度上降低因为人为操作错误产所生的问题,因此微机继电保护拥有更强的安全性。在我国多年间的微机继电保护技术发展中,经过相关权威机构调查表明,我国所生产的微机继电保护装置从技术上已经超越了国外进口的相同装置[2]。
3 电力继电保护技术的发展前景
随着我国科学技术的不断进步,我国的继电保护技术也会随之不断进步,笔者结合自身工作经验来看,我国现阶段的继电保护技术的发展,将由微机继电保护向计算机化、网络化、智能化、保护、控制、测量以及数据通信一体化的方向展开发展。
3.1 电力系统继电保护技术的计算机化
随着我国近年来计算机技术的不断发展,继电保护技术同样得到了长足的发展。在继电保护技术中运用计算机技术,能够大大加强我国电力部门对继电保护装置的统一管理,原本分散的继电保护装置得到集中,这就大大促进了我国继电保护的一体化进程,促进了我国继电保护技术的相关发展。总而言之,继电保护技术向计算机化方向的发展,将大大的方便我国继电保护的相关管理[3]。
3.2 电力系统继电保护技术的网络化
随着我国近年来网络技术的不断发展,我国的继电保护技术与网络已经拥有了较为紧密的联系,而继电保护技术也随着网络相关技术的发展得到了长足的进步。在继电保护技术网络化中,相关电力管理部门对于电力系统保护的便利性大大增强,这就大大推动了我国电力系统继电保护管理的一体化进程。总而言之,继电保护技术向网络化方向的发展,将大大的提高我国继电保护的相关管理水平。
3.3 电力系统继电保护技术的智能化
随着我国计算机与智能手机在各行各业中的普遍应用,我国人们已经日益意识到智能化带来的便利,在这种社会大势的驱动下,电力系统继电保护技术的相关智能化发展就显得很有必要。在电力系统继电保护中结合相关智能化技术,能够大大提高电力系统继电保护的相关效率,并能够为电力系统继电保护技术开拓更远大的发展空间。
3.4 电力系统继电保护中的自适应控制技术
所谓自适应控制技术,指的是根据电力系统中的运行状态以及相关故障,实时改变相关保护性能的一种新型继电保护技术。自适应继电保护控制技术,能够灵活的适用于电力系统中发生的种种变化,对于我国电力系统来说,是一项极具潜力的继电保护相关技术[4]。
3.5 电力系统继电保护的控制
在我国的电力系统继电保护的控制中,近年来推出的变电所综合自动化技术等技术对于其相关控制有着较为不错的推动作用。这些相关高新技术的推广,使得电力系统继电保护技术的一体化能力进一步提高,大大提升了我国电力系统继电保护工作的展开。
4 结论
随着我国科技与经济的发展,我国的计算机技术与继电保护技术的相关结合使得继电保护的相关发展进入到了一个新的时期。虽然在计算机技术与继电保护技术在我国现阶段的结合中还存在着一定问题,但二者的结合正是我国电力系统继电保护技术的最重要的一个发展方向,而随着二者的不断发展,我国的相关电力产业也必将迎来一个无比光明的未来。
参考文献:
[1]沈旭晓,刘雷,蔡伟民.电力系统继电保护技术的应用现状及发展趋势研究[J].机电信息,2013(24):176-177.
[2]刘言冬,丁宏滨.电力系统继电保护技术的现状与发展[J].化学工程与装备,2009(02):90-91.
1.1冗余设计以及优化措施。增强继电保护工作的可靠性,减少继电保护装置的数目,压缩电力企业投资以及运营成本,离不开容错技术,这一技术的使用又可以通过硬件冗余来完成。运用这一技术的最简单直接的方法就是设计并联电路,当部分继电保护装置出现故障,不至于产生粘连效应,破坏整个电力系统的运行能力。另外,也可以采取备用装置切换技术,当某些继电保护装置不能正常工作时,有足够的备用的和替补可以取而代之,完成规划电力系统功能作业。在采用这些方法的时候,也可以同时采用处于萌芽状态的误动率高频显示的技术手段,这样就能够有效实现拒动率和使用的全面改善。冗余技术的完成方法较多,我们应该以基础目标为前提,对整个电力系统运行状况进行全面预测和评估,选择合理、经济、适合的冗余设计实施技术手段,进而有效的提高继电保护运行的可靠性。
1.2加强继电保护装置的可靠性。当保护装置在发生故障时,依然是在规定的范围中,那么继电保护装置不应该出现拒动故障,当其他保护装置在对拒动进行保护时,继电保护装置不会出现误动作,这就是继电保护的可靠性。为了保证继电保护能够安全可靠的运行,必须要对继电保护装置的可靠性指标进行科学合理的计算,确保可靠性指标的准确性和有效性。在对继电保护装置运行工作的正确率进行有效的计算时,要排除不正确动作。在利用继电保护辅助配套装置时,主要是在二次继电保护和自动控制回路中进行利用。继电保护辅助配套装置具备的可靠性,在很大程度上影响着继电保护装置的安全可靠运行,因此,必须要提高继电保护辅助装置的可靠性。
1.3加强继电保护装置的维护工作。继电保护装置主要由名称、二次设备的零部件的标示、装置转换开关、操作按钮、以及连接装置、控制室的报警提示装置构成。在对其进行维护的时候,也应主要从以上方面进行进行检查,要检查装置标示是否明确,名称是否混乱、运行连接装置运行是否自如,警示红绿灯是否正常工作,整体保护装置是否缺少零部件等等。除此以外,我们还应该确保电路电线的正常工作,要定期检查,绝缘皮是否老化,连接处是否有漏电的危险,对电路系统可能发生的故障进行预测和排除,当发现有异常问题时,相关检修维护人员及时做好检查维护记录,通报有关部门进行安全妥善处理,只有这样,才能防患于未然,使继电保护装置安全可靠运行,将安全隐患症结扼杀在摇篮之中。
2加强自动化装置的可靠性
2.1自动化保护装置是继电保护装置中的一项重要应用,目前大多数电力企业更倾向于将自动化装置应用到此项工程之中,虽然该装置自身结构繁琐,影响其正常运行的因素较多。既然这样,那么就要求相应技术工作人员能够熟练的掌握自动化装置的操作,对其相关技术资料耳熟能详,定期的对自动化装置进行数据校对,以维持它良好稳定运行,进而提高继电保护装置的可靠性。
2.2自动化装置在使用的过程中,常常会由于其自身质量问题,使用过程中的维护保修缺漏,使用时间过长,装置老化问题等等,面对此类问题,我们要不断的对装置运行规律进行记录总结,然后有针对性地对相关数据进行分析处理,为日常工作提供理论依据;同时,我们还可以对其进行定期的科学合理的检查与维修,对于不适合的自动化装置及时的更换。
2.3要对自动化装置的技术更新和改造进行全面的关注,为了与不断发展的电力系统相适应,在选择自动化装置时,必须要科学合理的选择。在选择继电保护装置和自动化装置时,可以选择两套不同的生产厂家,同时也具备着不同的原理,从而能够有效的保护继电保护、自动化装置对线路以及母线。这时能够降低装置发生事故的现象,但是在同一站内,不能够使用太多的保护装置型号。在对信息进行采样、控制和存储时,可以相应的利用全数字化保护系统以及非常规互感器数字信号等方式。
2.4为了保证自动化保护装置的可靠性,必须要利用装置检测器对其进行有效的检测。在对保护装置进行日常检测和保护时,可以利用变压器绕组对其进行变形测试,同时也可以红外热成像技术等方法等进行检测和保护。
3结束语
关键词:电力系统 继电保护 技术 前景
继电保护是电网保护的重要组成部分,是电力系统安全运行、实现经济效益最大化的有效手段。继电保护信息化的应用使得继电保护向着计算机化、网络化、智能化的方向发展。
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,形成了完整的行业体系,并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。
1. 我国继电保护发展现状
微机保护国内的研究开始于七十年代后期,起步较晚,但发展迅速。中国首个在198年,以保护电脑的样机试运行后,通过鉴定和大规模生产,在新产品问世,每年在1990年的第二代微机线路保护装置正式投入运行目前,高压线路,低压电网,各种主要电气设备具有适当的保护装置的计算机系统中运行,尤其是线路保护产品已形成并得到广泛应用。中国在2000年220千伏系统,微机保护率为43.99%,线占86%的微机保护到2003年底,220千伏或以上的微机保护系统已经占了70.29%,符合率微机97.6%。实际操作上,在微机保护的正确动作率明显高于其他保护,一般的运作比平均高0.2?0.个百分点。微机保护取得经过多年的实际操作,依靠先进的技术和良好的原则和进程已经超越了进口保护。从上个世纪八十年代及以上的220千伏高压电力系统,以保护使用进口,到现在的基本国内220千伏系统的继电保护,反映了技术的迅速发展中得到中国的国内继电保护设备和具有明显优势。
2. 电力系统继电保护的前景
2.1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。
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。
2.2网络化
计算机网络和数据通信作为信息工具,已经成为一个支柱,信息时代的技术,以生产人类和社会生活发生了根本变化。到目前为止,除了保护和纵差保护结合,所有继电保护装置只能应付保护电气安装的电气量。继电保护的有限作用是以清除组件故障,从而缩小了意外的影响范围。这主要是由于缺乏强有力的手段的数据通信。国外早已提出的概念,系统的保护,它主要是指安全自动装置。由于作用的中继失败并不局限于取消元件和范围限制的影响,事故(这是首要任务),而且还确保安全稳定运行的系统。这就要求每个单位可以共享,保护全系统的运行与故障信息的数据,各单位和重合闸保护装置在分析这些信息和数据的基础上协调行动,以确保安全稳定运行的系统。
2.3智能化
近年来,人工智能技术,如神经网络,遗传算法,进化规划,模糊逻辑等所有领域中的电力系统已经应用领域中的应用继电保护也已开始。神经网络是一个非线性映射方法,遇到许多困难,或难以解决的方程组,在复杂的非线性问题,应用神经网络就可以解决。例如,按照双方的角度来看潜力挥杆系统发生短路的电阻是一个非线性问题,距离难以保护的权利,以确定故障的位置,导致误操作或拒绝搬迁:如果用神经网络方法经过了大量的失败的训练样本,只要样本集中充分考虑到所有情况,在发生任何故障可以正确识别。另一些国家,如遗传算法,进化规划,也有自己独特的能力来解决复杂的问题。将是一个适当的结合,这些方法的人工智能将使更快的解决。人工智能技术在继电器将适用于解决与传统方法难以解决的问题。
2.4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。
随着科技的不断发展与网络信息的逐渐介入,继电保护面临着更加深入的发展趋势,如何将信息技术更好的应用与电力系统的继电保护,将成为业内研究者进一步加强研究的课题。
参考文献:
[1]韩天行,梁志成.电力系统继电保护及自动化设备电磁兼容标准的发展动向[J].广东输电与变电技术,2009,(01).
[2]杨国福.电力系统继电保护技术的现状与发展趋势[J].电气制造,2007,(07).
【关键词】电力系统;继电保护;发展现状;发展前景
近些年来,随着我国社会经济的不断发展,我国的民众生活基础行业得到了快速的发展。在这些民生行业中,电力行业的发展速度是特别的飞快。在我国,人民生活对电力的需求量越来越大,使我国的各个地区都出现了不同程度的用电紧张问题,为了缓解这种用电紧张的局面,在我国的少部分地区甚至都采取了限电以及停电的解决措施。所以,对电力系统的保护措施进行加强是非常重要的。而这些电力系统的保护措施中,继电保护技术是一项非常重要的措施。
1继电保护技术目前的发展状况
我国的继电保护技术到目前为止,已经经历了四个发展阶段,主要包括:①电磁式继电保护②晶体管继电保护③集成电路保护④微机式继电保护。从20世纪50年开始,国外比较先进的继电保护技术以及设备被我国的科研工作人员先后引入国内。同时,科研人员根据我国当时的具体国情对这些技术做了相应的调整,最终形成了一套与我国国情相符的继电保护理论以及对应的技术人员队伍。在当时,我国也逐渐拥有了自主的继电器制造业。当我国在20世纪60年代到80年代的时候,我国的继电器制造业走向了晶体管继电保护阶段,在此期间,晶体管继电保护技术取得了很好的进展。我国的某科研机构制造出了电压为500kv的晶体管方向高频保护,并且将其成功的使用在某坝500kv的线路上。让我国中止了向外进口500kv线路保护的历史。
随着时代的进一步发展,我国的晶体管继电保护技术已经不断地走向了成熟,集成电路保护体系在我国也逐渐建立起来。到了20世纪90年代,对于集成电路保护工作,我国已经基本地完成了研制、生产以及应用一体化的工作。在70年代的时候,我国已经着手于对计算机的继电保护技术进行研究,经过很多研究院的共同研究合作,各种原理以及形式的微机保护装置相继问世。随着我国对微机保护装置的深入研究,我国在算法以及微机保护软件等领域获得了显著的研究成果。在20世纪90年代以来,我国的继电保护事业迈向了微机时代。
2维护电力系统的继电保护
2.1采用新技术实现对设备的维护
在目前,我国的电力事业发展速度非常的快,在这种情况下,继电保护能力无法满足电力事业的发展需要。特别是我国目前的继电保护设备存在着配置不够完善的现象,在整个继电保护系统中,存在着很多的漏洞以及缺陷。在此情况下,就非常需要进行继电保护的工作者必须很好地掌握对新技术的利用能力。这样一来,对继电保护装置,就可以保证平稳、有效的运行环境,同时,也能够也可以进一步提高电力企业的经济效益。
2.2对电力设备的运行状态进行全面及时的分析
作为相那些关技术的工作人员,要汇总电力系统运行的各种信息,对继电保护的日常运行数据进行分析,对可能发生事故的具置进行预先的确定,就能够在安全事故未发生之前就将隐患及时有效的清除掉。
3继电保护在未来的发展
3.1网络化
到目前为止,我国已经逐渐步入信息化时代.计算机网络技术在发展上,已经基本走向成熟,人们在进行交流的过程中,也越来越倾向于对互联网的使用。计算机网络技术的进一步发展创新大大的影响了人们的生活,在此同时,继电保护设备也受到了一定的影响。现今,对于继电保护设备,因为缺乏强有力的通信设备,使继电保护设备的只具有对故障元件进行切除,进而对事故的影响范围进行一定的缩小。在这种情况下,国外的个别专家都对此提出了过度保护理论.理论主要是针对安全自动装置进行提出的。一方面,保证了继电保护能够实现上述功能.另一方面,也进一步保证了整个系统的安全可靠运行。为了确保整个系统能够处于一种相对安全稳定的运行状态,要求各个保护单元以及重合闸装置在对这些数据以及信息进行分析的过程中,要保持动作的一致协调。要想实现该种理论,其必须具备的一个基础前提就是利用计算机技术将整个系统的所有设备联结起来。我国的计算机技术在目前完全能够达到这种要求,最终使微机保护装置实现网络化。
3.2计算机化
随着我国计算机网络技术的快速发展,微机在保护硬件方面,也得到了一定的更新。将某电力学院研制的微机线路保护硬件作为讨论对象,该硬件从研制成功到现在,已经经历了三次的更新换代。硬件在更新后其性能得到显著的提升.因此也受到了用户的好评。某学院研制的微机保护,其运行内存由原来的8位发展到现在的32位。在不久的将来,我国继电保护装置一定会实现微机化、计算机化。但是如何才能满足电力系统更多的需求,使继电保护装置在能力上进行提升.进而提升企业的经济效益以及社会效益,仍然需要相关部门的深入研究。
3.3实现控制、保护、数据通信以及测量一体化
继电保护系统如果实现了计算机化以及网络化,对于整个电力系统,事实上就是一台功能繁多、运算极其复杂的计算机。而继电保护在整个系统中,就相当于一个智能终端。此时,继电保护装置在电力系统中就可以通过互联网对电力系统运行信息以及各种故障的详细信息进行及时获取.然后将与之对应的信息从互联网及时地传送到网络控制终端。最终就会实现控制、保护、数据通信以及测量的一体化。如此一来,电力系统的工作效率就会得到很大的提高,使电力企业在成本投入方面得到有效的降低。一方面对电力系统运行能力进行了有效保证,另一方面,也提高了电力企业的经济效益。
4结语
随着我国社会的发展,人们对电力的需求量越来越大。为了使电力系统能够安全可靠地运行,继电保护技术在我国得到了很好的发展。继电保护技术在电力系统中发挥了很好的作用,能够有效缓解我国目前用电紧张的局面。如果要实现控制、保护、数据通信以及测量一体化,还需要继电保护工作人员更加的努力。
【参考文献】
[1]赵志勇.电力系统中继电保护技术的应用分析[J].城市建设理论研究(电子版),2013(8).
[关键词]110 kV电力系统;继电保护;主保护;后备保护
中图分类号:TM77 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)06-0125-01
引言
随着中国经济的持续发展,电力负荷增长幅度较大,为了避免电力传输损耗,在110 kV电力系统中传输的电压也越来越高;由于110 kV电力系统中存在大量的不同功能电力设备,这些设备之问的互连相当的复杂紧密,同时电力系统传输区域较大,容易受到环境因素的干扰,也容易受到人类活动的影响,因此电力系统容易发生不同的电气故障;电力系统由发电系统、供电系统和用电系统构成,这些系统是同步运行的,如果电力系统中存在任何的事故,都容易对电力系统不同了系统的正常运行造成影响,因此继电保护技术对于110 kV电力系统的安全可靠运行具有重要意义。
1 继电保护技术
继电保护技术可以有效保证110 kV电力系统安全可靠地运行,当110 kV电力系统因为短路等故障处于不正常工作状态时,继电保护装置能够及时诊断故障并向控制器发出故障信号,控制系统及时对电力系统相关故障区域进行处理,以保障非故障区域正常工作。在110 kV电力系统中,继电保护技术主要通过以下两种方式进行系统保护:快速实现电力系统的电压调节,保证供电电压稳定,使得终端系统的电力供应不受影响;通过继电保护装置快速切除电力系统故障区域,减轻由于故障对用电设备的影响,保证重合闸的快速完成。
对于110 kV电力系统而言,继电保护技术可以实现准确快速地对电力系统进行保护,因此电力系统对继电保护技术存在一定的技术要求。电力系统的继电保护需要满足速动性、可靠性、选择性等要求。继电保护速动性要求保护系统能够快速对故障反应,快速实现故障切除;继电保护可靠性要求保护系统能够可靠工作,提高电力系统的可靠性;继电保护选择性要求保护系统首先对白身保护区域实现可靠的故障反应,不跨区域发生误动问题。
2 继电保护系统设计
110 kV电力系统主要有一次电力系统和二次电力系统构成,一次电力系统主要有输电线路、变压器设备构成,系统构成简单,但是不具备任何电力系统保护设备;二次电力系统主要负责对一次电力系统进行保护,主要有继电保护设备、白动保护装置和控制回路等构成,系统构成比较复杂;为了确保110 kV电力系统的正常运行,必须对二次电力系统的继电保护装置进行正确地设计,使得继电保护装置能够可靠地对一次电力系统进行监测和保护,最终有效提高110 kV电力系统的故障及保护设计水平。在实际的110 kV电力系统中,继电保护设备的具体设计如下:
输电线路继电保护设计:110 kV输电线路由于短路故障等容易发生过电流问题,因此需要在输电线路配备过电流保护装置,电流保护设计需满足速动性;如果不需要多个电流保护装置相互配合进行保护,电流速断的要求可以适当放宽;输电线路的变配电所等属于重要设备,需要在相应线路中配备瞬时过电流速断保护装置;当线路装备多个瞬时过电流速断保护装置时,容易发生同时触发保护的问题,导致故障区域扩大化,因此应该选择时限电流速断保护装置,满足故障发生时保护装置能够选择性地进行保护动作。
变压器设备继电保护设计:当电力系统配备的变压器设备容量小于350 kV A时,此时系统容易发生过压问题,可以在系统中配备高压熔断器,对系统过电压进行保护;当电力系统配备的变压器设备容量为350 kV A一650 kV A时,变压器设备的高压端需要配备过电流保护装置,过电流保护设备速动性要求小于0.4 s,如果速动性不能满足要求,需要在高压端添加过电流速断保护装置,以便能够快速进行故障切除;当电力系统配备的变压器设备容量达到较高水平时,此时电力系统需要考虑过电流问题,因此需要添加过电流保护装置,增加系统运行可靠性。
3 继电保护系统协同工作设计
在110 kV电力系统实际运行过程中,不仅需要添加继电保护设备对电路系统的相关电气设备和线路进行保护,同时需要考虑同级继电保护设备之问的协同工作问题,以达到较好的保护效果。继电保护可以分为主保护和后备保护两种,由于电力系统中会有两套甚至多套保护设备处于同时运行状态,为了满足不同故障类型和保护系统可靠运行的要求,不同保护设备之问反应速度是不一致的,有的保护设备反应速度比较快,有的保护设备反应速度比较慢,反应速度快的保护设备称为主保护设备,运行中需要满足以尽可能快的速度对被保护设备和线路故障进行有选择性地保护;反应速度比较慢的就称为后备保护设备,运行需要满足在主保护失效的情况下保证快速进行故障保护。
主保护和后备保护在电力系统保护中占据同等重要的地位,主保护主能够对线路进行快速保护,但是存在着一定的保护范围,不能实现线路全长保护;后备保护可以实现对主保护的死区线路进行保护,还一定程度上避免了主保护的失效问题,保证故障发生时能够达到切除故障的最终目的。
在110 kV电力系统继电保护设计中,还需要考虑上下级继电保护设备之问的相互配合问题。上下级继电保护设备保护的配合不仅需要考虑过电流保护问题,还需要考虑时限控制问题,必须综合对两个方面进行保护设计,否则容易发生保护继电保护设备不同级发生误保护等问题。由于固定时限的过电流保护中问保护反应时问较长,所以上下级设备的保护配合相对较为容易;由于多级电网的存在,保护时限会变得越来越长,这样保护的反应速度大大降低,因此在实际操作中需要不同级之问的时限长度越短越好,但是时限保护也需要考虑保护动作具有针对性,从而使得保护时限限定在一定范围之内。因此在继电保护设计过程中,需要进行实际的测试工作,同时参考继电保护系统的时效特性曲线,选择合适的保护时限。
随着国家经济对电力能源需求的不断增加,为了保证110 kV电力系统的安全可靠运行,系统研究了电力系统继电保护技术,阐述了110 kV电力系统继电保护的原理,针对电力系统继电保护提出了参考设计,为电力系统继电保护更好更快的发展提供了参考性研究。
参考文献
[1]黄健聪.110 kV变电站继电保护中的问题与措施分析[J}.中国城市经济,2011(20):162.
[2]向艺,黄曼输变电系统中继电保护的问题与对策[J}.科技资讯,2011(17):231-233.
[3]杨红娟.电力系统装置的保护分析[J}.科技资讯,2009(01):65.
【关键词】继电保护;微机保护;发展
0 前言
继电保护的是在电力系统中电气元件发生故障时将故障元件从电力系统中切除,使故障元件免于遭受更大破坏,并保证电力系统尽快恢复正常运行。
随着科学技术的发展,电力工业突飞猛进,整个电力系统呈现出往超高电压等级,单机容量增大,大联网系统方面发展的趋势,这就对主设备保护的可靠性,灵敏性,选择性和快速性提出了更高的要求。
1 继电保护的重要性
加强对电力系统的维护显得非常重要。而继电保护技术就能够起到很好的作用,所以继电保护对于企业生产而言,具有重要的意义。
继电保护能够保障电力系统安全,正常的运转,使企业生产不受到干扰。当电力系统发生故障或异常的运转,使企业生产不受到干扰,当电力系统发生故障或异常的情况时,继电保护设备可以在最短时间和最小区域内,实现自动从系统中排除故障,也可以向电力监控系统发出警报,这样继电保护不仅能有效的防止电力设备的损坏,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因电力系统出现的各种问题,导致时间长,面积广的停电事故,造成企业生产无法正常工作。
继电保护技术的推广,在消除电力故障的同时,也就对社会生活秩序的正常化,企业经济生产的正常化做出贡献。不仅能够确保社会生活和经济的正常运转,还从一定程度上保证了社会稳定。
2 微机继电保护的主要特点
1)改善和提高继电保护的动作特征和性能,正确运输和率高。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。
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。
5)使用灵活方便,人机界面越来越友好。其维护调试也更方便,从而缩短维修时间,同时依据运行经验,在现场可通过软件方法改变特性,结构。
6)可以进行远方监控。微机保护装置具有串行通信功能,与变电所微机监控系统的通信联络使微机保护具有远方监控特性。
3 继电保护技术的作用及发展过程
1)继电保护的作用。当电力系统的被保护元件发生故障时,继电保护装置应能自动,迅速,有选择地将故障元件从电力系统中切除,以保证无故障部分迅速恢复正常运行,并使故障件免于继续遭受损害,当电力系统的被保护元件出现异常运行状态时,继电保护应能及时反应,并根据运行维护条件,而动作于发出信号,减负荷或跳闸,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,以免不必要的动作和由于干扰而引起的误动作。
2)继电保护的发展。电力系统继电保护先后经历了不同的发展时期,机电式继电保护,晶体管继电保护,基于集成运算放大器的集成电路保护,到了20世纪90年代,继电保护技术进入了微机保护时代,微机保护有强大的逻辑处理能力,数值计算能力和记忆能力,它不仅具有传统保护和自动装置的功能,而且还能发展到故障测距,故障录波等功能。微机保护经过20多年的发展,已经取得了巨大的成功并积累了丰富的运行经验。
随着计算机技术的飞速发展以及计算机在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。
4 继电保护的维护管理
4.1 微机保护装置要采取电磁干扰防护措施
变电站改造中,电磁型保护更换成微机型保护时,必须采取防电磁干扰的技术措施,即严格执行微机保护装置的安装条件,安装带有屏蔽层必须接地。
4.2 微机保护装置的接地要严格按规定执行
微机保护装置内部是电子电路,容易受到强电场,强磁场的干扰,外壳的接地屏蔽有利于微机保护装置的运行环境,微机保护提高可靠性应以抑制干扰源,阻塞耦合通道,提高敏感回路抗干扰能力入手,并运用自动检测技术腋窝人口负债期是设计来保证微机保护装置的可靠性,容错即容忍错误,即使出现局部错误也不会导致保护装置的误动或拒动。
4.3 防护措施
微机保护的一些定值设定以及重要参数修改在硬件设计上设置操作锁,操作时必须正确输入操作员的密码和监护人的密码时,方可进行正常操作,并将操作人和监护人的姓名等信息予以记录和保存。
4.4 继电保护装置的日常维护
(1)当班运行人员定时对继电保护装置进行巡视和检查,对运行情况要做好运行记录。(2)建立岗位责任制做到人人有岗,每岗有人。(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,注惫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。(4)对微机保护的电流,电压采样值每周记录一次。
4.5 每月对微机保护的打印机进行检查并打印
5 继电保护故障处理特点
5.1 直观法
处理一些无法用仪器逐点测试,或某一插件故障一时无备品更换,而又想将故障排除的情况。比如10KV开关柜分或柜合故障处理,在操作命令下发后,观察到合闸接触器或跳闸线圈能动作,说明电气回路正常,故障存在机构内部,到现场如直接观察到继电器内部明显发黄,或哪个元器件发出浓烈的焦味等便可快速确认故障所在,更换损坏的元件即可。
5.2 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的方法。
5.3 逐项拆除法
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。此法主要用于查找直流接地,交流电源容丝放不上等故障。
6 结束语
继电保护是电力系统安全正常运行的重要保障。目前已经得到了广泛的应用,随着科学技术的不断进步,继电保护技术日益呈现出向微机化,网络化,智能化,保护,控制,测量和数据通信一体化发展的趋势。
【参考文献】
[1]罗钰玲.电力系统微机继电保护[M].北京人民邮电出版社.2005.
关键词:电力系统;继电保护;工作原理;故障;发展趋势
Abstract: with the rapid development of the power system, the relay protection technology also continuously put forward new requirements. This paper, through the introduction of the power system protection development present situation, discussed the relay protection and its influencing factors and the common faults exclusion methods, how to improve the reliability of the power system protection measures, this paper discusses the development trend of the technology of relay protection.
Keywords: electric power system; The relay protection; Working principle; Fault; Development trend
中图分类号:TM715 文献标识码:A文章编号:
前言
随着学科技术的发展,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。继电保护技术如何有效的遏制故障,使电力系统的运行效率及运行质量得到有效的保障,是电力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 继电保护工作原理及分类
2.1继电器组成及原理
继电保护的一般都是由测量模块、逻辑模块、执行模块组成。输入信号指来自电力传输系统保护对象的信号,测量模块采集来自被保护对象相关运行的特征信号,获得的测量信号需要与给定的整定值对比,将比较结果送至逻辑模块。逻辑模块根据测量模块输出比较值的大小、性质及产生的次序或上述多种参数的组合,进行逻辑运算,得到的逻辑值是决定是否动作的主要依据。当逻辑值为真,即为1时,激励动作信号至执行模块,此刻,由执行模块立即响应或在规定的延时时刻执行掉电或者警报命令。
2.2继电器分类
2.2.1继电器按结构型式分类,有电磁型、感应型、整流型以及静态型。
2.2.2继电器按在继电保护中的作用,可分为测量继电器和辅助继电器两大类。测量继电器能直接反映电气量的变化,按所反应电气量的不同,又可分为电流继电器、电压继电器、功率方向继电器、正序负序零序继电器、阻抗继电器、频率继电器以及差动继电器等;辅助继电器可用来改进和完善保护的功能,按其作用的不同,可分为中间继电器、事件继电器以及信号继电器等。
3 继电保护装置的基本要求
3.1 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。
3.2 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。
3.3 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。
3.4 可靠性
保护装置如不能满足可靠性的要求,反而会成为扩大事故或直接造成故障的根源。为确保保护装置动作的可靠性,必须确保保护装置的设计原理、整定计算、安装调试正确无误;同时要求组成保护装置的各元件的质量可靠、运行维护得当、系统简化有效,以提高保护的可靠性。
4 继电保护常见故障影响及排除
4.1开关保护设备选择不当造成影响
开关保护设备的选择很重要,现在,多数配电都采用了在高负荷密集区建立开关站,即采用变电站——开关站(环网柜)。在未实现继电保护自动化的开关站(环网柜)内,广泛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设备。通常来说,对开关站入口线路采用负荷开关实现日常分合负载电流不设保护;对直接带配电变压设备的出口线路选用负荷开关组合电器;通常为负荷开关与熔断器组合的电器,因此在造成配电所出口故障时,容易造成变电站开关越级跳闸。
4.2 电流互感饱和对配电系统的影响
电流互感器饱和对变电设备和配电保护的影响非常大,随着配电系统设备终端负荷的不断增容,系统如果发生短路,其短路电流很大,当系统靠近终端设备区发生短路时,电流固然大,可以达到或接近电流互感器单次额定电流的百倍量级。在常态短路情形下,越大,电流互感器误差随着一次短路电流倍数增大而增大,当电流速断保护使灵敏度低时就可能阻止动作。在线路短路时,由于电流互感器电流饱和,再次感应的二次电流小或接近于零,也会导致定时限过流保护装置无法动作。当在配电系统的出口线过流保护拒动作导致配电所进口线保护动作了,则使整个配电系统断电。
4.3 系统故障信息的排除
故障信息处理模块主要实现以下功能:(1)与不同厂家、不同型号的厂站端子系统进行通信,获取各种实时信息并进行处理、显示和存储;(2)对主站、子站历史数据进行查询、管理和统计分析:全面分析和定位故障,对录波文件进行波形分析,利用故障线路两端的记录数据,采用双端测距,完成各种复杂的计算,达到对故障点的精确定位,根据故障分析结果,自动判断相关装置的动作行为是否正确。
4.4常见隐形故障的排除
经过调查,现在用电系统上有四分之三以上的停电事故都是由于电力系统保护系统的造成的,继电保护存在很多隐形故障,当前已经成为电力配电系统工程技术人员研究解决的热点问题之一,大多文章中都强调对继电保护隐形故障的分析。对于重要的输电线路,在跳闸元件故障情况下所有的本地的和远地的跳闸指令有效。所有的这些设计需要有一个更可靠的继电保护系统。完成这样的设计才能使一个配电系统在正常操作运行时具有足够的安全系数。
5 继电保护的日常维护
继电保护装置应加强保护与管理。(1)制定岗位责任制度,持证上岗,责任落实到人,操作过程应严格遵守电力安全工作规范;(2)加强安全检查和清扫工作,做好详细的运行记录,并由专业技术员相互配合对设备进行安全清扫;(3)定期做好设备安全评估,如发现继电保护有缺陷必须及时处理,严禁其存在隐患运行。对有缺陷经处理好的继电保护装置建立设备缺陷台帐,有利于今后对其检修工作。
6 继电保护的发展展望
科技发展飞速,继电保护技术发展的趋势将是更加计算机、网络化和智能化,将会为电力系统的保护做出更大的贡献。
6.1 计算机化
随着计算机等现代通讯技术的迅猛发展,微机保护硬件也在不断发展,基于CPU核实现的硬件保护也在不断发展。自动化芯片控制的电路保护硬件从l6位单CPU结构的微机保护发展到32位CPU结构,后又发展到总线结构,性能和响应速度大大提高,目前已得到广泛应用。继电保护装置的微机化、计算机化是不可逆转的发展趋势。
6.2 网络化
计算机网络在信息处理和数据通信过程中已成为当今国家能源和国民经济建设作用,网络化带来的便利,近年来也逐渐开始应用到电力系统中来。光纤通信系统将各变电站的测量收集汇总处理后,即可得到各变电站之间动态相量的变化,并据此实施相量控制。实现计算机联网,能提高保护的可靠性。实现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。微机保护装置网络化可大大提高保护性能和可靠性,这是微机保护发展的必然趋势。
6.3 智能化
近年来,人工智能技术如神经网络、遗传算法、模糊逻辑算法和自适应算法等在电力系统自动化相关领域都得到了广泛应用,在继电保护领域应用的研究和应用也逐渐兴起。以上几种算法只要充分考虑各种情况,正确做出判别,都能发挥其独特的求解复杂问题的能力。在实现继电保护的计算机化和网络化的条件下,使保护、控制、测量、数据通信一体化,并逐渐实现继电保护的智能化,是当今电力系统继电保护技术发展的主要趋势。