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根据已设置了水电阻的农村水电站实际运行经验,以及水轮机调保计算标准(要求小型机组在甩100%负荷时,机组的速率上升β值必须小于或等于60%)进行分析计算,可知当水轮机导水叶(或针阀)由全开位置,关闭至空载开启位置,其操作时间控制在25~30s(手动操作)以内时,水电阻必须能够吸收机组额定功率的60%才能满足要求。也就是说,水电阻的容量可按机组额定容量的60%进行选定。
2水电阻的构成
水电阻装置是由电极、水池、水、电压互感器、过电压继电器、中间继电器、交流接触器和用来固定电极的绝缘板等构成。电极多采用扁钢、铝排或镀锌钢管制成。电极应作等边三角形布置固定在绝缘板上,垂直插入水中。
3水池容积的确定
水池容积的确定,是根据池中的水在吸收机组额定功率的60%后,其温度上升不应大于某一极限值所需要的水量(一般考虑水电阻投运时间为8min),再加水池边墙的安全高度和电极对水池墙壁的电气安全距离等三个因素来确定。
①水电阻水量的确定
水池中的水量最小值计算公式:(1)
(1)
式中G——水池中应有的水量最小值,kg;
Pn——机组额定功率,kW;
q——水的比热,q=1kcal/(kg.℃);
ΔT——水电阻投运前后池中水的温升取20℃。
②水池容积的确定
考虑电极对水池墙壁的电气安全距离要求,以及水池边墙的安全高度等需要增加的容积ΔV后,即可确定水池应有的最小容积为:
V=V1+ΔV=3.44×10-3Pn+ΔV/m3(2)
4电极尺寸的确定
为了便于布置和调整,电极长度不宜过大,一般以40~100cm为佳,最长不宜大于120cm。还必须经过现场实际调试,以水电阻能够安全运行且能吸收机组额定功率的60%时的各项试验数据为准,最后确定电极的应有面积。
电极的间距也不宜过大。若过大时将会使电极应具有的有效面积S增大,将导致水电阻的总造价上升。但是若选得过小,有可能会引起相间短路事故发生。一般可在3~5cm的范围内选取为好。
对于单机容量大于100kW以上的农村水电站,可根据电站的具体情况,分别采用2~4组材质、断面尺寸、长度等均相同的电极。将各组电极中的同名相电极进行并联后引出,接至发电机引出母线的相应相上。这样便可使各组电极应具备的有效面积,减小为采用一组电极时的1/2~1/4。采用多组电极的布置形式,其水池的实际容积须作相应的适当扩大。若有必要也可在池中加入适量的食盐,以增大水电阻吸收功率的能力。在池中加入食盐后将使电阻率大为下降,为防止电极间可能发生短路事故,所以对电极之间的距离必须重新进行调试。再就是加入食盐后将大大增加对电极的腐蚀作用,会大量缩短电极使用寿命。
关键词:变电站 继电保护二次系统 接地技术 方案分析
Abstract: with the rapid development of science and technology of our country, the life of the power demand is more and more high, in this social pressure, safety and maintenance of electric power system is more and more important. In the power system in the field, many new technologies and equipment should be born, substation automation popularity, make the substation load capacity and the power demand standards, technical updates of substation equipment in terms of policy or funding has been strong support. Substation technology after several generations of the power elite's efforts, has been keeping pace with the times, digitization, automation, intelligent transformation. This paper mainly on substation relay protection two system is connected with the technical plan of the shallow analysis.
Keywords: analysis of two grounding system technical scheme of substation relay protection
中图分类号:TM411+.4 文献标识码:A
变电站继电保护二次系统接地技术包括防雷接地、工作接地和安全接地的完全融合,三者共同发挥作用,才能做到继电保护的全面实施。随着社会的不断发展,使整个地球的磁场发生紊乱,使得变电站中继电保护的二次系统的接地技术中的电子和微电子设备常常受到干扰,而产生失误,很有可能导致重大事故。因此在继电保护二次系统接地技术中不仅仅要考虑防雷、工作、安全三个方面,还要考虑来自各方面电子设备的磁干扰,以免出现不必要的失误,提高继电保护二次系统抗干扰的能力。
继电保护的重要性
整个电力系统的安全维护当中应该以“防范”为主的观念,一旦发生重大事故,已是为时已晚,要注重安全措施的维护。
继电保护的用途
当整个电网系统出现故障设备,危及安全运行的时候,例如三相短路、两相短路、单相接地等故障时继电保护就及时跳闸使被保护设备快速脱离电网,以免发生更严重的事故;在电网的运行过程中,如果出现不正常的现象或是设备出现故障,继电保护也会发出警告,以至于能够及早的维护,尽快使系统恢复正常的运转,使变电站的各个工作能够正常进行;继电保护对于电力系统的自动化和远动化及工业生产的自动控制方面的形成也是必不可少的技术。
继电保护的原理
继电保护是运用什么样的原理来实现对于电网的保护,我们从几方面来进行分析。一方面是因为电路发生故障时,基本上会有电流突增、电压突降以及电流与电压之间的相位角发生变化的现象,继电保护系统抓住了这一特点;另一方面是利用正常与故障,保护内部与外部的各种物理量的差别来实现对于电网的保护,对于电流过大或过低,电压过低、过高或频率降低,电流与电压相位角的非正常,电压与电流比值的非正常,温度升高等,凡是发生非正常的信号都会使继电保护动作,非正常的现象越严重跳闸的速度就越快,及时的防止了事故的发生。
接地设备
接地的概念和意义
接地指的是电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连接。接地设备是由接地体与接地线共同组成的。接地设备一方面是为了避免人体接触到电气设备释放的意外电力,因此使用接地设备防止人们发生事故。将电气设备的外壳进行接地,这称之为保护接地也可称为安全接地。另一方面接地系统也是为了保护电气设备能够正常的运行。
雷电接地技术
雷电一直是危及电网系统的正常运行的重要自然灾害,尤其是对于雷电频发地区和季节要有更为重视的防范设施,雷电接地技术就显得尤为重要。
当雷电击打电力设备时会产生运输电路出现过电压现象,造成输电线路对地或相间出现闪络、损坏变压器以及电气开关设备等现象。当雷击到变电站时,会造成一次回路受到非正常的电力干扰或者二次系统受到强大的有雷电产生的电磁干扰,电磁干扰会通过输电线路传导、感应、辐射等途径侵入到二次系统中的电力电子元件上,使变电站整个二次系统出现故障以致无法正常运行,甚至会损坏变电站二次系统的电力设备,为变电站带来不可估量的损失。
变电站继电保护二次系统接地设备中的雷电接地设备是由接闪器、引下线、接地装置等组成的,接闪器是专门提高抗雷击的金属物件,它可以接受直接的雷击。接闪器包括避雷针、避雷线、避雷带等多种形式。在户外的变电站中一般采用避雷针的设备,是电气设备和建筑物处于避雷针的防范范围之内,以避免出现雷击导致电网瘫痪的现象。避雷设备的选择,应该根据电力设备和变压器的伏秒特性来选择合适的避雷装置。
工作接地
工作接地是指电力系统的某些点为了电气设备的正常工作而做的接地,在电源中性点与接地装置做金属连接,即变电设备运行需要而进行的接地,例如配电变压器低压侧中性点接地,发电机输出端的中性点接地等。
工作接地不针对于直流48v正极或者24v负极电源设备。例如屏蔽接地就是一种工作接地。在配电中处于辅助的地位,要注意的是点位接线不能外露,不能与其它接地系统连接,比如直流接地、防静电接地等线混接,更加不能与PE线进行连接。
工作接地在正常情况下或者出现事故的情况下都要进行维护,以保证变电站输电设备的正常运行。
安全接地
安全接地指的是对于电力设施的外壳与大地进行连接,使电气设备外漏的电流顺着安全接地的线路流向大地,防止电气设备对人和动物产生伤害,以保证人和动物的安全。
安全接地的设备的电压要求根据电气设备的电阻决定的,通过人体的电流是由人体的电阻和电气设备所产生的电压所决定的,安全接地的设备就要求电气设备所产生的电压和人体的电阻所形成的电流在人体的安全电流范围之内,这样就可以达到保护人体的作用。很多小地方的用电设备为了能够安全用电,都进行了接地保护或者接零保护,并没有对漏电这种现象进行防范。人们应该引起这方面的重视。例如煤矿井下的电气设备的安全接地保护,在无保护状态时的电压和人体中的电阻所形成的电流远远超过人体安全电流30mA的安全范围,很有可能出现触电事故。
结束语:
变电站中的接地系统也应该遵循相关规定,以保证接地设备能够达到保护电力设备和人体安全的效果。接地技术的研究应该向着安全稳定和经济高效运行的方向研究,以确保整个网电系统能够高效、经济的运转,以维持日渐需电量增大的社会人群。接地的保护措施在整个输电过程中是十分重要的,它不仅仅包含了对设备的保护还包扩了对人类和动物的保护,是保证了输电系统的正常运行和人体安全的必要措施。我们对于变电站继电保护系统接地技术的研究应该不断加深,不断完善。
参考文献:
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论文摘要:模拟电站是我院电力系校内实训室的重要组成部分,在我系的实践教学中发挥了重要的作用,使用率极高。在推行以”教学做合一”为核心的课程改革时,要从模拟电站制度建设、教学资源建设、设施改造、管理改革等方面来进一步充分发挥其作用。
模拟电站是我院电力系校内实训室的重要组成部分,在全国水利学院同类实训室中亦属领先水平。模拟电站是以我院实训基地浏阳株树桥水电站为模型,结合我省典型小水电站的特点建立而成,全部设计工作均由我系教师自行完成。该电站除无水机部分,电气一次设备采用380V低压设备模拟外,二次部分与现场电站完全一致,并根据教学的需要,采用了两套保护一常规保护和微机保护,这两套保护可以完全独立运行。
模拟电站自建成以来,使用率极高,在我系的实践教学中发挥了重要的作用。在深化高职内涵的进程中,将全面推行以”教学做合一”为核心的课程改革,课程实施必将对模拟电站的使用提出更高的要求。为此,我系将加强模拟电站的制度建设、教学资源建设、设施改造、管理改革,以进一步发挥模拟电站在课程改革中的作用。
一、模拟电站的制度建设
进一步加强模拟电站的制度建设,将实际生产电站的相关制度引用到模拟电站,如:电站各岗位人员职责、设备巡检制度、事故处理制度、设备缺陷报告制度、工作监护制度、工作许可制度等,并将各项制度悬挂在实训室内,让学生每天耳濡目染受到潜在的熏陶,同时在课程实施中予以严格执行,既规范了模拟电站的管理,又能让学生感受到”真实的职业环境”,培养学生良好的职业素质,为今后零距离上岗创造条件。
二、模拟电站的教学资源建设
(一)电气图册。电气原理图、电气安装图是我系强电类专业教学的主线索。可以这样说,学生毕业时,如果能够将整个模拟电站的电气原理图、电气安装图读懂的话,那么他一定是一个很优秀的毕业生,一定能够胜任专业工作。因此,要将模拟电站的电气原理图、电气安装图全部整理、汇编成册,以教材的形式投入到相关课程教学实施中。学生学习起来,感觉到电站电气系统的完整性,同时,也能方便地将各门专业课程有机地联系起来,起到事半功倍的效果。
(二)教学项目。要充分发挥模拟电站的作用,还要将模拟电站的运行管理、维护和设计项目作为载休引入到各门改革的课程当中去。教师和实验员应精心、合理地设计教学项口,将课程教学内容恰当的融入相关项目中,达到做中学的日的。例如:将模拟电站的继电保护运行管理、继电保护检验、继电保护的设计项目引入到《水电站继电保护应用与设计》课程教学内容当中去,当该课程在模拟电站进行实施时,就增加了教学的针对性,能真正地实现”教学做合一”。
(三)运行维护用表。可以参照实际生产电站,设计模拟电站运行管理与维护用表,如:模拟电站运行值班记录表、模拟电站设备缺陷记录表、模拟电站继电保护检验表、模拟电站第一(或:二)种工作票、模拟电站操作票等,作为课程实施的工作单,让学生在工作中学习,既提高了学生学习的积极性,又能让学生更好的掌握相关工作流程和规范。 (四)实习实训任务书与指导书。应听从现场专家的建议和意见,组织力量编写模拟电站所有实习实训项目的任务书和指导书,任务书中所明确的任务必须与生产实际相对接,要求掌握的技能应与生产岗位技能要求对应;指导书要详细,具可操作性,要能够达到”学生凭指导书就可以独立地完成实习实训任务”的功效。
(五)录像。要逐步将模拟电站所开展的实习实训项目的主要任务进行录像,如倒闸操作、开停机操作、现场事故处理等,通过录像来明晰地展现一些主要实习实训任务实施的全过程,给学生以感性认识,加深学生的印象,也为网络教学奠定重要基础。
(六)网站建设。要在系主页上建立”模拟电站”专栏,将模拟电站相关教学资源上网,感兴趣的学生在课前或平时可通过网络这个平台熟悉模拟电站基本情况,加深对模拟电站的了解,以及对图纸的学习,了解各项规章制度、预习相关教学项目和实习实训内容,增强学生在教学中的领悟力,缩短在模拟电站现场教学时间。
三、模拟电站设施改造
要实施课程的”教学做合一”,首先要有”一体化”的实训室相配套。为此,要对模拟电站设施进行必要的改造与补充。
改造的内容包括设立教学区、对部分设备进行适当更新。在教学区要增加部分工作台、可查阅的手册和专业书籍、可供学生上网的电脑等设施;部分设备主要包括继电保护调试加量位置、直流系统和备用电源自动投入系统等。
补充的内容主要是要建立水轮发电机组仿真系统。模拟电站只能对实际电站的电气系统进行模拟,缺失了水轮机及辅助系统的模拟。为此,急需建设水轮发电机组仿真系统实训室,与模拟电站相结合,方便所有专业课程改革的实施。
四、模拟电站管理改革
学院办学规模的扩大,课程改革的深化,模拟电站的使用率不断提高,在日前管理模式下难以满足课程教学的需要。因此,需要对模拟电站的管理进行改革。
模拟电站管理改革主要是实施开放管理。开放管理主要是指时间和内容上的开放。模拟电站不再是只在正常上课和实训时间进行开放,根据实际教学和学习需要,可以灵活安排时间开放实验室,教师和学生可以在网上预约进实验室的学习时间。同时,也可以实现内容上的开放,对于部分好学的学生,可以组建专业兴趣爱好小组,自己设计实习实训项目,在获得实验员的审批后到模拟电站进行自主学习和研究。开放管理的实施,既能提高模拟电站设备的使用效益,还能在某种程度上提升学生的专业技能。
众所周知,配电网系统规模较大、信息聚集点众多、结构组成复杂,因此与其相配的继电保护装置也随之分布在配电网系统中不同的位置,其应用范围上至变电站下到变电站内部与配电系统直接相关联的设备,以及在电网中开闭所、中压配电馈线、低压配电网以及配变站等。继电保护装置长久以来就是配电网中的重要组成部分,其发展经历与电力系统中的继保装置是完全相同的,由最初的电磁型继电保护装置,发展至晶体管型继电保护装置,在电力电子器件广泛应用后又出现了集成电路型继电保护装置。时至今日,伴随计算机技术的日新月异,所使用的继电保护装置多数属于微机型继电保护装置,但仍有各种类型的继电保护装置应用于不同的配电网系统中以适用不同层次电网的要求。伴随着微机系统继电保护装置性能更加优良、操作更加方便、维护更加简单,其在高压特高压电网中的推广逐渐成功,其应用日益广泛,更加深得人心。越来越多地适用于中低压配电网的继电保护装置也被不断开发应用。
2配电网保护存在的问题
电力系统继电保护的主要工作任务是切除系统中的故障设备以保障系统的正常运行。由于技术等各方面的原因,由常规继电保护装置构成的继电保护系统是一种非自适应继电保护系统,其动作特性不能随着电力系统的运行方式的变化而自行改变。常规继电保护的整定值是按照离线最严重的情况进行的,而且在运行中基本保持不变。因此,在常规继电保护整定计算过程中不得不按照每套保护对应的电力系统最大运行方式来计算保护的动作值,按照每套保护对应的电力系统最小运行方式来校验保护的灵敏度。这种按最严重的运行条件确认保护整定值的方法,虽可保证在电力系统各种运行方式下发生故障时,继电保护能正确动作,但同时存在着两个缺点:一是按照该方法确定的继电保护整定值,对电力系统其它运行方式来讲不是最佳的整定值;二是在电力系统最小运行方式下最不利的故障时,继电保护系统的性能会严重变坏甚至导致拒动现象。这两个缺点不但限制了电网运行的灵活性,而且也降低了电网运行的稳定性。正是在这样的背景下提出了自适应保护的概念。自适应保护是指根据电力系统运行方式和故障状态的变化能实时改变保护性能、特性或定值的保护。随着具有高速运算和逻辑判断能力、强大的记忆能力以及其固有的可编程性的微机保护在电力系统中的广泛应用和通信手段与通信技术的不断发展与进步,实现自适应继电保护已成为可能。
3遗传算法的配电网自适应保护
自适应继电保护是在上世纪80年代提出的一个较新的研究课题。它的最主要任务就是解决目前继电保护装置中所无法解决的问题,使得继电保护装置更趋于完善,现在所研制的适用于输电线路和配电系统元件的各类型微机继电保护装置,已经具备完全取代传统装置的能力,能够迅速将电力系统中发生故障的电气元件进行切除,使其免于遭受损坏,并使得其它无故障线路迅速恢复正常运行。遗传算法,是建立于达尔文的生物论以及孟德尔遗传学说基础之上的一种借鉴生物界自然选择和自然遗传机制的高度并行、随机、自适应搜索算法,具有坚实的生物学基础。遗传算法强调从生物群体观点出发,看待种群优化问题。依据遗传算法的思想,我们把所求问题中的每一个点都看做是一个个体,这些个体组成了群体,正因为如此,种群中的每一个个体都可以代表一个优化问题的可行解。本论文提出的基于遗传算法的配电网自适应继电保护,该保护是利用电网全局信息、保护定值在线整定的新型保护。
4基于Matlab算法的仿真和分析
论文摘 要:随着我国社会主义现代化建设步伐不断加快,变电运行工作成为了当前极为重要的工程之一。面对变电站运行管理之后潜在的危险隐患,我们必须做好全面的分析工作。因而,采取值班员需把变电运行中的误差控制在最小,这样可以维持电网的正常运行。针对这一点,本文以具体的工程案例为对象,对变电运行存在的安全隐患进行了综合分析,制定了科学的维护方案。
1 变电运行管理中存在的几种危险点
1.1 变压器操作
值班人员对变压器操作时必须保证高度的谨慎,只要某一个小的环节出现错误都会造成巨大的不利影响。一般状态下,人员操作变压器时的危险点多数呈现在两种形式:首先,切合空载变压器时大多数会出现操作过电压的问题,这些会给变压器的绝缘功能造成损害;其次,变压器的空载电压不断增大,这种情况同样会损害变压器的绝缘受到损坏。这些都提醒操作者必须要针对变压器的整个操作过程给予关注。
1.2 母线倒闸操作
母线倒闸操作对于倒闸操作而言是很重要的组成,若操作者没有做好足够的准备工作,操作时也未能根据标准的工序严格操作,其存在危险的概率将会不断增大。而母线倒闸操作时同样具有了不同形式的危险点,一是存在带负荷拉刀闸的问题,二是有由于继电保护以及自动装置切换错误而造成的误动现象,三是在对空载母线充电时电感式电压互感器和开关的断口电容造成的串联谐振。若没有及时处理这些问题,将会给变电站造成巨大的损害。
1.3 倒闸操作票编制
在变电运行中需要用到各种不同形式的设备,结合具体的状况可以将其划分成运行、热备用、冷备用、检修等四种情况。对于设备来说,其自身状态是在不断转变的,两种不同状态相互变化时应当填写倒闸操作票。倒闸操作票在电网倒闸操作中式关键的依据,是确保电网、设备安全运行及人身安全基础。从不同的意外事故情况看,错误的操作票形成之后,则会给设备或人员造成很大的损害,给电力系统的正常运行带来阻碍。
1.4 直流回路操作
值班人员在变电运行中需要进行多方面的操作,而直流回路操作则是最为常见的,更重要的是这种操作具有的危险性也是很高。若开展这类操作时没有选择正确的方式,那么将会造成某些自动装置以及保护误动作,给变电站带来诸多不利。因而,对直流电路操作时必须严格按照相关的标准作业,维持变电操作的正确性。
1.5 天气因素引起的危险
外在环境是变电运行中不可忽视的因素,若天气发生了异常问题同样会造成变电运行管理出现各种形式的事故。例:冬季时,充油设备的油面过低、导线过紧;夏天时,充油设备的油面过高、导线过松;大风时,引线被杂物缠绕;大雾时,设备发生闪络现象等等,这些都会给变电带来不同的危险事故。因而,我们必须要综合多方面进行防范,对不同的天气采取有效的防范措施。
2 变电运行管理中危险点的防范
2.1 完善制度,落实工作
根据实际工作需要制定科学的管理制度,这是保证变电运行管理工作顺利进行的基础。在思想意识上对值班的操作人员进行思想教育,不断增强他们的安全作业意识,规范其实际的操作行为。此外,落实各项日常管理工作,积极创建安全生产责任制和奖惩机制,把每项工作内容完全落实到实处,且经过对操作事项的量化、细化,在内部形成良好的管理机制,维持各项操作形式的有序开展。全面贯彻执行不同的规章准则,维持各项制度发挥理想的作用,以此增强运行人员的责任意识。
2.2 增强素质,规范操作
良好的职业素养是每个变电工作人员需要具备的,尽管当前我国的变电运行得到了严格的管理。但受到操作人员素质的影响,使得整个变电运行工作水平高低不一,这些都直接造成变电运行工作难以顺利进行。这就需要变电管理者根据实际需要制定科学的培训措施,积极采取当前具备的技术条件,坚持认真培训以及种岗位的资格考试增强自身素质。另外,对不同的变电技术需要及时更新调整,以此不断改善变电作业能力。另一方面,广泛开展技术交流也是提高操作者技能的必备措施,将不同变电站的人员聚集到一起,针对相应的问题开展讨论也是很有必要的,能不断增强变电运行人员的专业技能和管理水平。
2.3 继电保护,仔细对待
继电保护工作在电网运行中是不可缺少的安全屏障,一旦继电保护没有及时发挥相应的作用,则变电站存在的危险性将更大。因而,从各个方面完善继电保护工作,使继电保护装置长时间处在正常的运行状态下是很关键的。对于继电保护运行管理中,我们需采纳“三个管好”和“三个检查”指标。对于压板、控制保护设备、直流系统、各个分支回路等都需要积极管理,避免出现误动操作而引起一系列的故障,未变电运行创造了良好的环境。
2.4 预防工作,尽量完善
虽然事故的发生有时不易被掌控,但是只要我们能够从长期实践中不断积累经验,采取多方面的防范措施则会有效控制危险事件的发生率。值班人员在日常工作时,需要对安监部的事故及时报告,并且做好事故原有的分析排查,且根据实际问题的处理情况总结工作经验,制定出科学可行的预防措施。除了要避免类似事故出现之外,还需要根据不同的故障形式获取丰富的经验,严格控制危险点的分布情况。经过这些预期性的防范后,作业人员的安全运行意识将得到很大的提高由此能够确保变电运行安全、稳定地运行。
2.5 巡视工作,必须加强
对操作设备运行给予严格的监视,是尽早发现异常问题的保证。变电运行过程中对设备监视可以时刻了解设备的运行状态、设备安全情况,引导作业人员及时调整设备状态以维持正常运行。而实际情况中,许多变电站并没有对设备监视给予足够的重视,这给变电安全运行埋下的隐患。这就需要对工作人员进行必要的培训,提高其专业工作水平,对电气设备进行科学的维护。
2.6 大修工作,认真对待
在年度大修过程中,变电站倒闸操作、工作票执行过于密集,这一阶段的工作任务量大,是维持系统安全的重点阶段。在大修时期进行控制的措施体现在:大修之前,根据检修部门的工作,合理安排检修工作规划,对不同设备的正常状态进行检测,积极的完全落实“人员、工器具、备品备件”等方面的工作;加强与同行之间的工作交流、技术交流,重点学习弥补自身存在的不足之处;大修阶段,在相关记录薄册中需标明各个工作日所需接地线的数量语布置点位置,已避免操作不当导致带接地线合闸的误操作。
3 结语
从实际工作情况看,危险分析、加强预控是极为重要的。为了保证这两方面在现实工作中发挥理想的效果,则需要全面落实各项操作内容,不能把规章制度仅仅局限于口头上或书面上。积极采取监督、指导和总结工作,对于变电运行管理中危险点分析作用重大。
参考文献
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【论文摘要】 继电保护装置是一种自动装置,在电力系统中主要负责电力系统的安全可靠运行,这是它的主要职责也是任务,它可以随时掌握电力系统的运行状态,同时及时发现问题,从而通过选择合适的断路器切断问题部分。本文结合工作经验,对电力系统继电保护管理中常见问题进行分析,提出个人建议及有效措施,确保电网安全稳定运行进行论述。
引言
当系统出现意外情况时,继电保护装置会自动发射信号通知工作人员,有关工作人员就能及时处理故障,解决问题,恢复系统的安全运行,同时,这种装置还可以和其他设备相协调配合,自动消除短暂的故障。因此,加强继电保护管理是供电系统安全运行的可靠保障。
一、继电保护管理的重要性及任务
1、重要性。继电保护工作作为电网工作中的一个重要组成部分,其工作责任大、技术性强、任务繁重。继电保护工作人员每天面对诸如电网结构、保护配置、设备投退、运行方式变化及故障情况等各种信息,对它们进行正确的分析、处理和统计,工作十分繁重,并且上下级局之间、局与各厂站之间存在着许多重复性数据录入及维护工作。为了减轻继电保护工作人员的工作强度,提高劳动生产率,开发继电保护信息管理系统已成为电网发展的一个必然要求。
2、主要任务。电力系统继电保护管理系统的主要任务是对继电保护所涉及的数据、图形、表格、文件等进行输入、查询、修改、删除、浏览。由于管理对象层次多、结构复杂、涉及几乎所有一、二次设备参数、运行状态、统计分析、图档管理甚至人事信息等事务管理,各层保护专业分工较细,这使得数据库、表种类很多,利用管理系统可大大提高工作效率和数据使用的准确性。
在电力系统中,存在如保护装置软件设计不完善、二次回路设计不合理、参数配合不好、元器件质量差、设备老化、二次标识不正确、未执行反措等诸多原因,导致运行的继电保护设备存有或出现故障,轻则影响设备运行,重则危及电网的安全稳定,为此,必须高度重视继电保护故障排除,认真、持久地开展好继电保护信息管理工作。
二、继电保护管理中的不足
纵观目前电力系统各发、供电单位的继电保护管理情况,会发现各单位继电保护管理中存在的问题形式多样、记录内容不尽相同、记录格式各异、填写也很不规范; 另外,几乎所有单位对管理漏洞的发现和处理往往只是做记录,存在的故障消除后也没有再进行更深层次分析和研究。更严重的是个别单位甚至对故障不做任何记录,出现管理上的不足后往往只是安排人员解决后就算完事。由于各单位对管理程度不同程度的重视,最终造成运行维护效果也很不相同: 有的单位出现故障,可能一次就根除,设备及电网安全基础牢固; 而有的单位出现同样的故障,可能多次处理还不能完全消除,费时费力又耗材,而且严重影响设备及电网的安全稳定运行; 甚至有些故障出现时,因为专业班组人员紧张,不能立即消除,再加上对故障又不做相应记录,从而导致小故障因搁浅而变成大损失。针对此种现象,为了减少重复消缺工作,不断增强继电保护人员处理故障的能力和积累经验,提高继电保护动作指标,确保电力设备健康运行以及电网安全稳定运行。切实将故障排除管理工作做好,并通过科学管理来指导安全运行维护工作。必须对故障及漏洞要实行微机化管理,借助微机强大的功能,对出现的故障存贮统计、汇总、分类,并进行认真研究、分析,寻找设备运行规律,更好地让故障管理应用、服务于运行维护与安全生产。
三、排除故障的措施
1、对继电保护故障按独立的装置类型进行统计。对目前系统运行的各种线路保护装置、变压器保护装置、母差保护装置、电抗器保护装置、电容器保护装置、重合闸装置或继电器、备用电源自投切装置、开关操作箱、电压切换箱,以及其他保护或安全自动装置等,将其故障按照装置类型在微机中进行统计,而不采用罗列记录或按站统计等方式。
2、对继电保护故障分类。除了按故障对设备或电网运行的影响程度分为一般、严重、危急3 类外,还可按照故障产生的直接原因,将故障分为设计不合理( 包括二次回路与装置原理) 、反措未执行、元器件质量不良( 包括产品本身质量就差与产品运行久后老化) 、工作人员失误( 包括错误接线、设置错误或调试不当、标识错误、验收不到位) 4 个方面。对故障这样统计后,一方面可以根据故障危害程度,分轻重缓急安排消缺;另一方面,便于对故障进行责任归类及针对性整改,从根本上解决故障再次发生的可能性,也确保了排除故障处理的效果。
3、明确继电保护缺陷登录的渠道或制度。为了逐步掌握设备运行规律,并不断提高继电保护人员的运行维护水平,就必须对继电保护设备出现的各种故障进行及时、全面的统计,除了继电保护人员自己发现的故障应及时统计外,还必须及时统计变电站运行值班人员发现的故障,而要做到后者,往往较困难。为此,必须对运行部门(人员) 明确继电保护故障上报渠道、制度,通过制度的规定,明确故障汇报渠道、故障处理的分界、延误故障处理造成后果的责任归属等,确保做到每一次故障都能及时统计,为通过缺陷管理寻找设备运行规律奠定坚实的基础。
四、继电保护故障管理的对策
1、跟踪继电保护设备运行情况,及时、合理安排消缺。通过故障管理,可以随时掌握设备运行情况,做到心中有数: 哪些设备无故障,可以让人放心,哪些设备还存在故障,故障是否影响设备安全运行,并对存在故障的设备,按照故障性质,分轻重缓急,立刻安排解决或逐步纳入月度生产检修计划进行设备消缺或结合继电保护定期检验、交接性校验、状态检修进行设备消缺,以确保设备尽可能地健康稳定运行。
2、超前预防,安全生产。通过故障管理,对掌握的故障数据,在其未酿成事故之前,就要及时分析,制定对策。对能立刻消除的故障,立刻组织安排人员消缺; 对不能立刻消除的故障,进行再次分析,制定补救措施,并认真做好事故预想。
3、及时、准确地对继电保护设备进行定级统计。要真正做到把每台继电保护设备定级到位,就必须做到时刻全面地掌握每台继电保护设备存在的问题,并对其进行合理化管理,进而对设备定级实现动态的科学化管理。
先后12次被评为学院教育先进工作者、优秀党员和先进班主任,年被省人事厅、水利厅授予福建省水利系统先进工作者称号,年被福建省水利厅确定为福建省水利中青年学科带头人;是省级精品专业《发电厂及电力系统》专业负责人和学科带头人,电力系统自动化省级优秀教学团队的带头人之一;现为福建省水利行业协会副会长、福建省电机工程学会理事、福建省水力发电学会自动化委员会委员,年4月获福建省教学成果一等奖,年12月获得福建省水利优秀教育工作者称号。
主持完成了《学院电气类专业发展建设规划》、《学院电气类实验室建设发展规划》和《发电厂及电力系统专业群建设方案》,完成了院级精品试点专业《发电厂及电力系统》专业建设工作;在《水电能源科学》等刊物发表学术和教研论文12篇;主编正式出版《继电保护调试技术》和《电力法律法规与案例分析》教材2本(约31万字),参编《继电保护原理》(约8万字)《实用电工技能培训教材》1本(12万字),主编校本教材《电力系统综合自动化实验指导书》1本(约9万字);同时完成大量教学文件的编写和审定工作。
年与河北工专和中国水利水电出版社联合发起、组织编写全国高职高专电气类精品规划教材。学院共有28人参加了25本教材的编写工作,完成了320多万字的教材编写任务,其中《电力系统继电保护》等6本教材由我院教师主编为我院教材建设做出突出。主持了电气仿真中心、电力系统综合自动化实验室和电气检测实训场等的建设。
一、继电保护定值整定工作(10kV及以下)
年月至年担负分公司10kV配电线路(含电容器)、10kV用户站继电保护定值整定工作,由于分公司原来没有整定人员,但自从开展工作以来建立了继电保护整定档案资料,如系统阻抗表、分线路阻抗图、系统站定值单汇总(分线路)用户站定值单汇总(分线路),并将定值单用微机打印以规范管理,还包括各重新整定定值的计算依据和计算过程,形成较为完善的定值整定计算的管理资料。近两年时间内完成新建贯庄35kV变电站出线定值整定工作和审核工作。未出现误整定现象,且通过对系统短路容量的计算为配电线路开关等设备的选择提供了依据。年底由于机构设置变化,指导初级技术人员开展定值整定工作并顺利完成工作交接。
二、线损专业管理工作
年至年月,作为分公司线损专责人主要开展了以下工作:完成了线损统计计算的微机化工作,应用线损计算统计程序输入表码,自动生成线损报表,并对母线平衡加以分析,主持完成理论线损计算工作,利用理论线损计算程序,准备线损参数图,编制线损拓补网络节点,输入微机,完成35kV、10kV线路理论线损计算工作,为线损分析、降损技术措施的采用提供了理论依据,编制“九五”降损规划,-各年度降损实施计划,月度、季度、年度的线损分析,积极采取技术措施降低线损,完成贯庄、大毕庄等35kV站10kV电容器投入工作,完成迂回线路、过负荷、供电半径大、小导线等线路的切改、改造工作,年关于无功降损节电的论文获市电力企协论文三等奖,荣获市电力公司线损管理工作第二名。参与华北电力集团在天津市电力公司试点,733#线路降损示范工程的改造工作并撰写论文。
三、电网规划的编制工作
年月至年月,作为专业负责人,参与编制《区-年电网发展规划及2010年远景设想》工作,该规划涉及如下内容:电网规划编制原则、区概况、区经济发展论述、电网现状、电网存在问题、依据经济发展状况负荷预测、35kV及以上电网发展规划、10kV配网规划、投资估算、预期社会经济效益、2010年远景设想等几大部分。为电网的建设与改造提供了依据,较好地指导了电网的建设与改造工作,并将规划利用微机制成演示片加以演示,获得了市电力公司专业部室的好评。
四、电网建设与改造工作
年月至现在参加了军粮城、驯海路35kV变电站主变增容工作,城、路、更换10kV真空开关工作,参加了35kV变电站(年底送电)、35kV变电站(年月送电)、35kV变电站(年月送电),易地新建工作,新建35kV变电站(年月送电、年月带负荷)、路35kV变电站(年月送电)。目前作为专业负责开展110kV变电站全过程建设工作,参加了厂化线等5条35kV线路大修改造工作,主持了农网10kV线路改造工程,在工作中逐步熟悉设备和工作程序,完成工程项目的立项、编制变电站建设及输电线路改造的可行性报告,参与变电站委托设计,参加设计审核工作,参加工程质量验收及资料整理工作,制定工程网络计划图,工程流程图,所有建设改造工程均质量合格,提高了供电能力,满足经济运行的需要,降低线损,提高供电可靠性和电能质量,满足了经济发展对电力的要求,取得了较好的经济和社会效益。
五、专业运行管理
参加制定专业管理制度,包括内容是:供电设备检修管理制度;技改、大修工程管理办法;固定资产管理办法实施细则;供电设备缺陷管理制度;运行分析制度;外委工程管理规定;生产例会制度;线路和变电站检修检查制度;技术进步管理及奖励办法;科技进步及合理化建议管理制度;计算机管理办法、计算机系统操作规程。技术监督管理与考核实施细则;主持制定供电营业所配电管理基本制度汇编。参加制定生产管理标准,内容是:电压和无功管理标准;线损管理标准;经济活动分析管理标准;设备全过程管理标准;主持制定专业管理责任制:线路运行专业工作管理网及各级人员责任制;变压器专业工作管理网及各级人员责任制;防污闪工作管理责任制;防雷工作管理责任制;电缆运行专业工作管理网及各级人员责任制;变压器反措实施细则。主持制定工程建设项目法人(经理)负责制实施细则及管理办法;城乡电网改造工程招投标管理办法(试行);城乡电网改造工程质量管理暂行办法等。
积极开展季节性工作,安排布置年度的重要节日保电工作、重大政治活动保电安排、防汛渡夏工作,各季节反污工作安排。
这些工作的开展,有力地促进了电网安全稳定运行。
六、科技管理工作
论文摘要:随着电力系统的快速发展,作为遏制电气故障的继电保护技术也不断提出新的要求。本文作者主要就我国电力系统继电保护技术的发展现状、继电保护的配置及发展趋势做了阐述,同时对智能电网继电保护装置简介、维护及实际应用进行了探讨。
1.前言
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。
2.继电保护发展现状
20世纪60-80年代是晶体管继电保护技术蓬勃发展和广泛应用的时期。70年代中期起,基于集成运算放大器的集成电路保护投入研究,到8O年代末集成电路保护技术已形成完整系列,并逐渐取代晶体管保护技术,集成电路保护技术的研制、生产、应用的主导地位持续到90年代初。与此同时,我国从70年代末即已开始了计算机继电保护的研究,高等院校和科研院所起着先导的作用,相继研制了不同原理、不同型式的微机保护装置。1984年原华北电力学院研制的输电线路微机保护装置首先通过鉴定,并在系统中获得应用,揭开了我国继电保护发展史上新的一页,为微机保护的推广开辟了道路。在主设备保护方面,关于发电机失磁保护、发电机保护和发电机---变压器组保护、微机线路保护装置、微机相电压补偿方式高频保护、正序故障分量方向高频保护等也相继通过鉴定,至此,不同原理、不同机型的微机线路保护装置为电力系统提供了新一代性能优良、功能齐全、工作可靠的继电保护装置。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,此时,我国继电保护技术进入了微机保护的时代。
目前,继电保护向计算机化、网络化方向发展,保护、控制、测量、数据通信一体化和人工智能化对继电保护提出了艰巨的任务,也开辟了研究开发的新天地。随着改革开放的不断深入、国民经济的快速发展,电力系统继电保护技术将为我国经济的大发展做出贡献。
3.电力系统中继电保护的配置
3.1.继电保护装置的任务
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:在供电系统运行正常时.安全地、完整地监视各种设备的运行状况,为值班人员提供可靠的运行依据: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。
3.2.继电保护装置的基本要求
(a)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。
(b)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
(c)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。
(d)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.电力系统继电保护发展趋势
继电保护技术向计算机化、网络化、智能化、保护、控制、测量和数据通信一体化方向发展。随着计算机硬件的飞速发展,电力系统对微机保护的要求也在不断提高,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,使微机保护装置具备一台PC的功能。为保证系统的安全运行,各个保护单元与重合装置必须协调工作,因此,必须实现微机保护装置的网络化,这在当前的技术条件下是完全可行的。在实现继电保护的计算机化和网络化的条件下,保护装置实际上是一台高性能,为了测量、保护和控制的需要,室外变电站的所有设备,如变压器、线路等的二次电压、电流都必须用控制电缆引到主控室。所敷设的大量控制电缆投资大,且使得二次回路非常复杂。但是如果将上述的保护、控制、测量、数据通信一体化的计算机装置,就地安装在室外变电站的被保护设备旁,将被保护设备的电压、电流量在此装置内转换成数字量后,通过计算机网络送到主控室,则可免除大量的控制电缆。
5.继电保护装置简介、维护及实际应用
5.1.继电保护装置的简介
(1)WSTJ-1微机式继电保护数字通讯接口装置
这是近几年兴起的一种较为先进的继电保护装置,这套装置采用传统数字通信5群中的64kbi/s数据接口,但是却利用了最先进的专业光缆通道传输多路继电保护的开关量信号。
装置中的继电保护接口可与相间距离和零序方向保护配合,实现闭锁式或允许式保护逻辑,构成方向比较纵联保护。该装置可与微机线路保护配合,构成各种闭锁式和允许式保护。
(2)继电保护装置的维护
(a)对新投运好和运作中的继电保护装置应按照《继电保护和电网安全自动装置检验条例》要求的项目进行检验;一般对10kV~35kV用户的继电保护装置,应该每两年进行一次检验,对供电可靠性较高的35kV及以上用户每年进行一次检验。(b)在交接班时应检查中央信号装置、闪光装置的完好情况,并检查直流系统的绝缘情况、电容储能装置的能量情况等。(c)对操作电源进行定期维护。(d)对继电器、端子排以及二次线将进行定期清扫、检查,此工作可以带电进行,也可以停电进行,但必须有两人在场,其中一人工作,一人监护;必须严格遵守《电业安全工作规程》中的有关要求,所用的工具应具备可靠绝缘手柄;清扫二次线上的尘土时,应由盘上部往下部进行;遇有活动的线头,应将其拧紧,以防止造成电流互感器二次回路、开路,而危及人身安全。
(3)全数字继电保护测试装置
全数字继电保护测试装置具有数字化、模块化、小型化、嵌入式人机界面等功能,主要技术特点为高压保护、测量装置等,满足IEC61850-9-1标准的数字量信号的情况下,从硬件结构和软件设计实现觉得保护装置的全数字操作目标。
整机采用两套DSP+CPLD分别作为信号发生和人机监控模块,其中主控DSP系统采用以太网模块和自定义的内部通信协议,通过模块间内部CAN通讯接口传输测试数据,而监控DSP系统赋予了整机人机交互和保护自检功能。该装置能够满足新型微机保护装置研发中对数字量继电保护测试数据的需要。
5.2.继电保护装置的实际运用
近年来,由于电网继电保护技术均已达到先进水平,在经过实际应用,相信该系统在电网安全运行方面将发挥重要作用。
电网继电保护及故障信息处理系统主要由网、省、地级电力调度中心或集控站的主站,各级电厂、变电站端的子站及录波装置通过电力信息传输网络共同组成。系统设计目的是能够切实提高电网的信息化和智能化,并具有高安全性和高可靠性,要优先采用电力调度数据网络,保障故障录波数据能实时上传。因此系统必须具有分层、分布、开放、易扩展的特性。
该系统实现了事故推画面、故事汇总、网络探测和跨安全区应用的技术创新,至投入使用以来,经历了夏季高温用电高峰、暴风雨,冬季冰雪等突发事件的检验,结果表明继电保护装置能够较好的保证电网的安全运行。
6.结语
总之,在电力系统继电保护工作中,只有对继电保护装置进行定期检查和维护,按时巡检其运行状况,及时发现故障并做好处理,保证系统无故障设备正常运行,才能提高供电的可靠性。
参考文献
[1]王翠平.继电保护装置的维护及试验【J】.科苑论坛,2003(4).