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【關(guān)鍵詞】供電系統(tǒng);繼電保護;應(yīng)用;維護
現(xiàn)代電力系統(tǒng)是一個由電能產(chǎn)生、輸送、分配和用電環(huán)節(jié)組成的大系統(tǒng)。隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展,電力系統(tǒng)的容量不斷擴大,電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜,電力系統(tǒng)穩(wěn)定問題日益突出,因此我們應(yīng)該對電力系統(tǒng)繼電保護更加重視起來,以此保障電力系統(tǒng)的安全可靠的運行,為社會經(jīng)濟的發(fā)展保駕護航。
一、繼電保護的概念和類型
1、繼電保護的概念
繼電保護裝置是當電力系統(tǒng)中發(fā)生故障或出現(xiàn)異常狀態(tài)時能自動、迅速而有選擇地切除故障設(shè)備或發(fā)出告警信號的一種專門的反事故用自動裝置。
繼電保護系統(tǒng)為多種或多套繼電保護裝置的組合。繼電保護用來泛指繼電保護技術(shù)或繼電保護系統(tǒng)。也常用作繼電保護裝置的簡稱,有時直接稱為“保護”。
2、常用繼電保護類型:
①電流保護:(按照保護的整定原則,保護范圍及原理特點)
A、過電流保護――是按照躲過被保護設(shè)備或線路中可能出現(xiàn)的最大負荷電流來整定的。如大電機啟動電流(短時)和穿越性短路電流之類的非故障性電流,以確保設(shè)備和線路的正常運行。
B、電流速斷保護――是按照被保護設(shè)備或線路末端可能出現(xiàn)的最大短路電流或變壓器二次側(cè)發(fā)生三相短路電流而整定的。速斷保護動作,理論上電流速斷保護沒有時限。即以零秒及以下時限動作來切斷斷路器的。
此外還有定時限過電流保護、反時限過電流保護、無時限電流速斷等
②電壓保護:(按照系統(tǒng)電壓發(fā)生異?;蚬收蠒r的變化而動作的繼電保護)
主要有過電壓保護、欠電壓保護和零序電壓保護
③瓦斯保護:油浸式變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時,短路電流所產(chǎn)生的電弧使變壓器油和其它絕緣物產(chǎn)生分解,并產(chǎn)生氣體(瓦斯),利用氣體壓力或沖力使氣體繼電器動作。
④差動保護:這是一種按照電力系統(tǒng)中,被保護設(shè)備發(fā)生短路故障,在保護中產(chǎn)生的差電流而動作的一種保護裝置。
此外還有高頻保護、距離保護、平衡保護、負序及零序保護以及方向保護
二、繼電保護的配置與應(yīng)用
1繼電保護裝置的基本要求
選擇性。當供電系統(tǒng)中發(fā)生故障時,繼電保護裝置應(yīng)能選擇性地將故障部分切除。首先斷開距離故障點最近的斷路器,以保證系統(tǒng)中其它非故障部分能繼續(xù)正常運行。
靈敏性。保護裝置靈敏與否一般用靈敏系數(shù)來衡量。在繼電保護裝置的保護范圍內(nèi),不管短路點的位置如何、不論短路的性質(zhì)怎樣,保護裝置均不應(yīng)產(chǎn)生拒絕動作;但在保護區(qū)外發(fā)生故障時,又不應(yīng)該產(chǎn)生錯誤動作。
速動性。是指保護裝置應(yīng)盡可能快地切除短路故障。縮短切除故障的時間以減輕短路電流對電氣設(shè)備的損壞程度,加快系統(tǒng)電壓的恢復(fù),從而為電氣設(shè)備的自啟動創(chuàng)造了有利條件,同時還提高了發(fā)電機并列運行的穩(wěn)定性。
可靠性。保護裝置如不能滿足可靠性的要求,反而會成為擴大事故或直接造成故障的根源。為確保保護裝置動作的可靠性,必須確保保護裝置的設(shè)計原理、整定計算、安裝調(diào)試正確無誤;同時要求組成保護裝置的各元件的質(zhì)量可靠、運行維護得當、系統(tǒng)簡化有效,以提高保護的可靠性。
2保護裝置的應(yīng)用
繼電保護裝置廣泛應(yīng)用于工廠企業(yè)高壓供電系統(tǒng)、變電站等,用于高壓供電系統(tǒng)線路保護、主變保護、電容器保護等。高壓供電系統(tǒng)分母線繼電保護裝置的應(yīng)用,對于不并列運行的分段母線裝設(shè)電流速斷保護,但僅在斷路器合閘的瞬間投入,合閘后自動解除。另外,還應(yīng)裝設(shè)過電流保護,對于負荷等級較低的配電所則可不裝設(shè)保護。變電站繼電保護裝置的應(yīng)用包括:①線路保護:一般采用二段式或三段式電流保護,其中一段為電流速斷保護,二段為限時電流速斷保護,三段為過電流保護。②母聯(lián)保護:需同時裝設(shè)限時電流速斷保護和過電流保護。③主變保護:主變保護包括主保護和后備保護,主保護一般為重瓦斯保護、差動保護,后備保護為復(fù)合電壓過流保護、過負荷保護。④電容器保護:對電容器的保護包括過流保護、零序電壓保護、過壓保護及失壓保護。隨著繼電保護技術(shù)的飛速發(fā)展,微機保護的裝置逐漸投入使用,由于生產(chǎn)廠家的不同、開發(fā)時間的先后,微機保護呈現(xiàn)豐富多彩、各顯神通的局面,但基本原理及要達到的目的基本一致。
三、 繼電保護裝置的維護
值班人員定時對繼電保護裝置巡視和檢查,并做好各儀表的運行記錄。 在繼電保護運行過程中,發(fā)現(xiàn)異?,F(xiàn)象時,應(yīng)加強監(jiān)視并向主管部門報告。
建立崗位責(zé)任制,做到每個盤柜有值班人員負責(zé)。做到人人有崗、每崗有人。 值班人員對保護裝置的操作,一般只允許接通或斷開壓板,切換開關(guān)及卸裝熔絲等工作,工作過程中應(yīng)嚴格遵守電業(yè)安全工作規(guī)定。
做好繼電保護裝置的清掃工作。清掃工作必須由兩人進行,防止誤碰運行設(shè)備,注意與帶電設(shè)備保持安全距離,避免人身觸電和造成二次回路短路、接地事故。對微機保護的電流、電壓采樣值每周記錄一次,每月對微機保護的打印機進行定期檢查并打印。
定期對繼電保護裝置檢修及設(shè)備查評:①檢查二次設(shè)備各元件標志、名稱是否齊全;②檢查轉(zhuǎn)換開關(guān)、各種按鈕、動作是否靈活無卡涉,動作靈活。接點接觸有無足夠壓力和燒傷;③檢查控制室光字牌、紅綠指示燈泡是否完好;④檢查各盤柜上表計、繼電器及接線端子螺釘有無松動;⑤檢查電壓互感器、電流互感器二次引線端子是否完好;⑥配線是否整齊,固定卡子有無脫落;⑦檢查斷路器的操作機構(gòu)動作是否正常。
【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng) 繼電保護 問題 解決方法
電力系統(tǒng)的運行環(huán)境在我國電力市場的日新月異中日趨復(fù)雜,這就需要更多的電力設(shè)備來幫助其平穩(wěn)運轉(zhuǎn)。而作為電力系統(tǒng)核心的繼電保護裝置,在控制安全事故的發(fā)生率及維護我國電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行方面扮演著不可或缺的角色。繼電保護裝置在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時,立即檢測并準確定位問題點,從而通過信號向工作人員下達維修的指令,以保障電力系統(tǒng)的安全運行。
1 簡述繼電保護
1.1 繼電保護概念
所謂繼電保護就是指通過一些方法和裝置來對電力系統(tǒng)進行保護,即當電力系統(tǒng)的某些部分發(fā)生故障例如兩項短路接地、電機無法正常運轉(zhuǎn)時,相關(guān)裝置能夠做到及時排查并控制,斷開電路以免發(fā)生危險。它可以保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性,將穩(wěn)定性與地方經(jīng)濟兩者緊密地結(jié)合起來,消除電氣故障所引起的安全事故并最大程度地降低由于電氣故障所帶來的直接或間接經(jīng)濟損失。
1.2 繼電保護原理
繼電保護要求在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時,相關(guān)設(shè)備能夠立即檢測電路并準確定位故障點,從而通過信號向工作人員下達維修的指令,從而使電力系統(tǒng)及時恢復(fù)運轉(zhuǎn)。這種保護裝置所根的原理是:
(1)當電路中的電流驟增時進行控制與保護;當某個元件兩端的電壓過低時進行低壓保護;當電流的相位、頻率等參數(shù)有反常顯示時給予方向保護;對壓敏電阻等元件的敏感度進行保護等。
(2)繼電保護可以對電路進行自動控制,它借助相關(guān)監(jiān)控設(shè)備所發(fā)出的危險信號,對電路進行數(shù)字模擬再判斷是否需要啟動繼電保護程序,進而做出斷路等繼電保護措施。例如,濕度、荷載、溫度等的變化可能會使電磁繼電器等裝置做出限流保護。
1.3 繼電保護目的
繼電保護的作用就是保障電力系統(tǒng)的安全運行,特別是當電力元件不能正常工作時,繼電保護裝置必須快速精準地摘除故障元件,向最近的維修單位下達維修指令,保證系統(tǒng)正常運行;也有部分更為先進的保護設(shè)備可根據(jù)實際情況自行確定保護方法并做出調(diào)整。
2 繼電保護中的常見問題
引起電力系統(tǒng)繼電保護出現(xiàn)問題的常見原因主要有設(shè)備和人為兩個方面。
2.1 人為問題
2.1.1 過分依賴主觀經(jīng)驗
檢測和維修人員并未做到真正意義上的按照規(guī)章制度客觀地判斷及處理故障問題,而是更多的在實際工作中過分依賴以往的工作經(jīng)驗。這樣常會導(dǎo)致問題原因判斷不明,造成人員傷亡或經(jīng)濟損失等慘痛后果。
2.1.2 消極怠工等不端正工作態(tài)度
雖然目前我國電力系統(tǒng)繼電保護基本實現(xiàn)了計算機控制,大大降低了相關(guān)工作人員的工作量,但還沒有達到完全意義上“托管”的程度,所以仍需要工作人員盡心盡力。而部分員工不僅認識錯誤而且態(tài)度不端,認為繼電保護已全部智能化,在檢測與維修工作中存在較多漏洞。
2.1.3 專業(yè)技能不過硬
從事電力系統(tǒng)繼電保護工作的工作人員必須具備熟練的操作技能,否則在電路產(chǎn)生問題時,不能做出及時準確的預(yù)判,從而不能把握搶救的黃金時間,導(dǎo)致故障不能在第一時間被控制,甚至出現(xiàn)無法估量的嚴重后果。
2.2 設(shè)備問題
管理裝置、數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)和微機處理裝置共同構(gòu)成了整個電力系統(tǒng)繼電保護裝置,無疑每一組份都必須正常運轉(zhuǎn),否則都將導(dǎo)致或大或小的繼電保護問題。
(1)如果繼電保護裝置中的電壓等物理量達不到充電的標準,就一定會產(chǎn)生繼電保護問題。
(2)如果重要數(shù)據(jù)在收集系統(tǒng)出現(xiàn)問題時發(fā)生變化,會使得變化后的數(shù)據(jù)在變換為數(shù)字信號時發(fā)生誤動,影響數(shù)據(jù)的準確性。
(3)作為繼電保護裝置重要組成部分的電磁繼電器,在長期使用中難免出現(xiàn)損傷,將會給電力系統(tǒng)繼電保護工作帶來很大的麻煩,如造成工作電壓的不穩(wěn)定。如果不能合理解Q,還會出現(xiàn)焊接磨損等相關(guān)問題,這些無疑都是影響電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的極大隱患。
3 電力系統(tǒng)繼電保護問題的解決對策
怎樣在今天做好繼電保護工作,通過飛速進步的電力系統(tǒng)為我國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展保駕護航是我們必須要解決的一大問題。筆者認為有以下四點解決措施:
3.1 集中精力攻克技術(shù)難題
只有擁有一批高水平的科學(xué)技術(shù)人員,才能攻克技術(shù)上的難關(guān),使我國的電力系統(tǒng)繼電保護事業(yè)完成向智能化的轉(zhuǎn)型??梢宰龅挠卸ㄆ趯^電保護相關(guān)工作人員進行培訓(xùn)、提供繼續(xù)學(xué)習(xí)的機會與平臺等等,努力使他們的專業(yè)素養(yǎng)達到世界前列水平,為攻克技術(shù)難題打下堅實基礎(chǔ)。
3.2 杜絕誤動現(xiàn)象的出現(xiàn)
繼電保護工作中負荷供電的中斷往往歸因于誤動現(xiàn)象的出現(xiàn),嚴重時還會危及系統(tǒng)的穩(wěn)定性,導(dǎo)致安全問題的滋生和地方經(jīng)濟的巨大損失。因此必須加強對系統(tǒng)內(nèi)部人員的教育,提高安全意識,在電路出現(xiàn)故障時能準確判斷并正確處理,在最短時間內(nèi)恢復(fù)電力系統(tǒng)的正常運行。
3.3 注重對高素質(zhì)繼電保護專業(yè)人才的培養(yǎng),在更高水平研究繼電保護問題
我國繼電保護裝置的創(chuàng)新在科學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展中日新月異,研發(fā)出了模糊邏輯等高精尖技術(shù)。這就要求我們的技術(shù)人員有一定的閱讀與理解外文文獻與相關(guān)資料的能力,并能準確處理實驗數(shù)據(jù)。因此對于繼電保護人員來說,除了常規(guī)專業(yè)技能的培訓(xùn),還應(yīng)加強對計算機知識的學(xué)習(xí),為繼電保護工作完善自身素質(zhì)。
3.4 精心維護繼電保護設(shè)備
從歷史上國內(nèi)外出現(xiàn)的繼電保護故障現(xiàn)象來看,故障出現(xiàn)的原因有一部分就是繼電保護設(shè)備的維護不當,所以為降低或避免故障現(xiàn)象的發(fā)生必須將繼電保護設(shè)備的維護工作保質(zhì)保量完成。
4 結(jié)束語
繼電保護工作在電力系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行中起著不可或缺的作用,對加速國家經(jīng)濟發(fā)展速度和改善人民生活質(zhì)量有著深遠意義。作為繼電保護工作實踐者的相關(guān)人士,需時刻保持清醒的頭腦,以端正的工作態(tài)度和優(yōu)秀的專業(yè)素養(yǎng),保障電力系統(tǒng)的正常運行,為國家及人民貢獻出一份綿薄之力。
參考文獻
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Abstract: At first,the paper introduces the development situation of China's intelligent utility network in recent years. Combining the practical engineering experience,the author proposes the related opinions for the relay power protection technology at the intelligent utility network times.
關(guān)鍵詞:智能電網(wǎng);繼電保護;電力系統(tǒng)
Key words: intelligent utility network; relay power protection;power system
中圖分類號:TM58 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)33-0088-02
0引言
按照相關(guān)規(guī)劃,2011年至2015年為我國全面建設(shè)階段,形成堅強智能電網(wǎng)建設(shè)標準,滾動修訂發(fā)展規(guī)劃,堅強智能電網(wǎng)的建設(shè)全面鋪開。2010年,成都市人民政府與四川省電力公司簽署2010-2012年加快推進成都堅強智能電網(wǎng)工程建設(shè)戰(zhàn)略合作協(xié)議。按照協(xié)議,省電力公司將在2010-2012年期間,加大電網(wǎng)建設(shè)投入,規(guī)劃總投資166億元實施成都“堅強智能電網(wǎng)工程”,為成都經(jīng)濟社會的快速發(fā)展提供堅強的能源保障。隨著我省智能電網(wǎng)的加緊建設(shè),對電力系統(tǒng)的第一道防御手段――繼電保護技術(shù)提出了更高的要求。本文就智能電網(wǎng)的繼電保護技術(shù)進行了相關(guān)探討。
1智能電網(wǎng)在我國的發(fā)展
國家電網(wǎng)公司給智能電網(wǎng)的定義是:以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅強電網(wǎng)為基礎(chǔ),利用先進的通信、信息和控制技術(shù),構(gòu)建以信息化、自動化、互動化為特征的統(tǒng)一堅強智能化電網(wǎng)。
2010年,智能電網(wǎng)將進入全面建設(shè)期。國家電網(wǎng)將在河北、北京、上海和重慶四個省市開展智能樓宇和小區(qū)試點工程建設(shè),初步計劃建成兩個智能樓宇和6個智能小區(qū)。據(jù)悉,智能電網(wǎng)兩項新規(guī)劃的出臺得益于自去年以來試點工作取得的成績。今年年內(nèi),國家電網(wǎng)公司將在14個省的20個城市進行電力光纖試點建設(shè),共覆蓋約4.7萬用戶。
可見,盡管智能電網(wǎng)在我國的建設(shè)正處于起步階段,2009年,建設(shè)“堅強智能電網(wǎng)”的概念才由國家電網(wǎng)公司首次提出,目前,全國各級電力公司都已經(jīng)加快了建設(shè)堅強智能電網(wǎng)的步伐,智能電網(wǎng)已經(jīng)由一個“概念股”轉(zhuǎn)變?yōu)槲覀兩磉吳星袑崒嵈嬖诘摹盁狳c股”。
2智能電網(wǎng)的繼電保護
繼電保護是實現(xiàn)電力網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)設(shè)備監(jiān)測保護的重要技術(shù),向計算機化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化,以及保護、控制、測量和數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展是該領(lǐng)域的長期發(fā)展趨勢。有關(guān)數(shù)據(jù)顯示,截止到2006年底,全國220kV及以上系統(tǒng)繼電保護裝置的微機化率已達91.41%。
然而,智能電網(wǎng)將極大地改變傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的形態(tài),電子式互感器、數(shù)字化變電站技術(shù)、廣域測量技術(shù)、交直流靈活輸電及控制技術(shù)的大量應(yīng)用,必然對電力系統(tǒng)繼電保護帶來影響。
2.1 智能電網(wǎng)繼電保護構(gòu)成[1]智能電網(wǎng)的分布式發(fā)電、交互式供電對繼電保護提出了更高要求,另一方面通信和信息技術(shù)的長足發(fā)展,數(shù)字化技術(shù)及應(yīng)用在各行各業(yè)的日益普及也為探索新的保護原理提供了條件。
智能電網(wǎng)中可利用傳感器對發(fā)電、輸電、配電、供電等關(guān)鍵設(shè)備的運行狀況進行實時監(jiān)控,然后把獲得的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行收集、整合,最后對數(shù)據(jù)進行分析。利用這些信息可對運行狀況進行監(jiān)測,實現(xiàn)對保護功能和保護定值的遠程動態(tài)監(jiān)控和修正。
另外,對保護裝置而言,保護功能除了需要本保護對象的運行信息外,還需要相關(guān)聯(lián)的其他設(shè)備的運行信息。一方面保證故障的準確實時識別,另一方面保證在沒有或少量人工干預(yù)下,能夠快速隔離故障、自我恢復(fù),避免大面積停電的發(fā)生。
所以,智能電網(wǎng)繼電保護裝置保護動作時不一定只跳本保護對象,有可能在跳本保護對象時還需發(fā)連跳命令跳開其他關(guān)聯(lián)節(jié)點,也有可能只發(fā)連跳命令跳開其他關(guān)聯(lián)節(jié)點,不跳開本保護對象。
2.2 繼電保護技術(shù)的升級[2]智能電網(wǎng)的規(guī)劃和發(fā)展改變了電能傳輸?shù)哪承┨攸c,信息化和數(shù)字化的特征使智能電網(wǎng)與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)產(chǎn)生了本質(zhì)的差別,作為繼電保護專業(yè),也需要適應(yīng)其發(fā)展,進行相關(guān)的研究工作。
①數(shù)字化?;ジ衅鱾鬏斝阅艿奶岣吆突ジ衅鞴收系臏p少使繼電保護不需要再考慮電流互感器飽和、二次回路斷線、二次回路接地等互感器故障問題。電氣量信息傳輸?shù)恼鎸嵭砸矠槔^電保護裝置性能的提高帶來了便利條件。如何簡化繼電保護的輔助功能,利用數(shù)字化傳感器提高繼電保護的整體性能,是未來繼電保護發(fā)展需要研究的核心問題。②網(wǎng)絡(luò)化。新一代的數(shù)字化變電站改變了傳統(tǒng)繼電保護信息獲取和信號發(fā)送的媒介,利用網(wǎng)絡(luò)上共享的站內(nèi)其它相關(guān)電氣元件的信息提高主保護的性能,利用共享的控制信號網(wǎng)絡(luò)簡化繼電保護配置,是智能電網(wǎng)中繼電保護研究的前沿性問題。③自動整定技術(shù)。傳統(tǒng)的自適應(yīng)保護僅能根據(jù)被保護線路的運行情況對定值進行調(diào)整,不能利用全網(wǎng)信息準確、實時地判斷運行方式來調(diào)整定值。智能電網(wǎng)的繼電保護應(yīng)實現(xiàn)全網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)自動整定和自動配置,從分散獨立的保護變?yōu)橄到y(tǒng)分布協(xié)同的保護。
2.3 員工技術(shù)提升電力系統(tǒng)繼電保護是電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的第一道防線,安全責(zé)任重大,對人員的業(yè)務(wù)能力要求高。近年來,國家電網(wǎng)公司舉辦繼電保護專業(yè)知識及技能競賽,就是公司適應(yīng)電網(wǎng)快速發(fā)展要求,加快推進“兩個轉(zhuǎn)變”,積極實施人才強企戰(zhàn)略,培養(yǎng)高素質(zhì)人才的重要舉措,對進一步提高繼電保護專業(yè)人員的技術(shù)水平和崗位技能具有重要的意義。
此外,積極開展技術(shù)競賽,技術(shù)培訓(xùn)等,通過培訓(xùn),使新進或新轉(zhuǎn)入繼電保護崗位的大學(xué)生或工作人員,能夠較全面地掌握繼電保護崗位的專業(yè)知識和實踐技能,為上崗工作打下扎實的基礎(chǔ)。
隨著各電力公司繼電保護崗位從業(yè)人員隊伍的不斷擴大,加強新進繼電保護崗位人員的崗前培訓(xùn)愈顯重要和迫切。培訓(xùn)考核合格后,由省公司人資部頒發(fā)相應(yīng)的繼電保護崗位上崗證書持證上崗。廣大基層電力企業(yè)應(yīng)當適應(yīng)電網(wǎng)快速發(fā)展要求,加快推進“兩個轉(zhuǎn)變”,積極實施人才強企戰(zhàn)略,培養(yǎng)高素質(zhì)人才,對進一步提高繼電保護專業(yè)人員的技術(shù)水平和崗位技能。
3結(jié)束語
目前,在我國許多在智能電網(wǎng)建設(shè)實踐和重大專題研究方面已取得重要進展。繼電保護裝置是電網(wǎng)中的“衛(wèi)士”,起著將電網(wǎng)故障與系統(tǒng)隔離、防止事故擴大的作用。
因此,深入分析近年來發(fā)生的幾起典型繼電保護事故及應(yīng)對措施,認真研討適應(yīng)特大電網(wǎng)運行,加強專業(yè)建設(shè)和工作協(xié)調(diào),推動專業(yè)工作規(guī)范管理,為電網(wǎng)安全運行提供基礎(chǔ)保障,進一步提升繼電保護管理水平的總體工作目標,加強各區(qū)調(diào)整定計算人員培訓(xùn)工作,是新時期繼保技術(shù)不斷發(fā)展的前提。
參考文獻:
關(guān)鍵詞:智能變電站;繼電保護;智能電網(wǎng);二次系統(tǒng)
作者簡介:戎俊康(1972-),男,山西五臺人,太原供電分公司送變電分公司,工程師。(山西 太原 030024)
中圖分類號:TM63 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2011)36-0130-02
隨著智能電網(wǎng)概念建設(shè)的逐步開展與深入,作為“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流”三流匯集的焦點,[1]智能變電站的建設(shè)也成為當今電網(wǎng)建設(shè)的重點。[2-3]變電站是電網(wǎng)的基本組成元件,智能變電站的建設(shè)也是我國建設(shè)堅強智能電網(wǎng)的重要內(nèi)容。應(yīng)用電子式互感器,采用IEC61850規(guī)約通過光纖網(wǎng)絡(luò)進行智能一次設(shè)備及二次設(shè)備信息交互,使用智能化決策支持系統(tǒng)進行運行控制機及管理的智能化變電站建設(shè)對于電網(wǎng)繼電保護工作將產(chǎn)生重要的影響。本文通過對智能變電站基本概念特征及結(jié)構(gòu)的分析,初步探索了電網(wǎng)繼電保護工作在智能變電站建設(shè)中所面臨的新要求,并有針對性地提出了解決方案。
一、智能變電站的概念與特征
在國家電網(wǎng)公司所制定的《智能變電站技術(shù)導(dǎo)則》中將智能變電站定義為:采用先進、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備,以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標準化為基本要求,自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監(jiān)測等基本功能,并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實時自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動等高級功能,實現(xiàn)與相鄰變電站、電網(wǎng)調(diào)度等互動的變電站。[7]
1.一次設(shè)備智能化
一次設(shè)備的智能化是智能變電站建設(shè)的基礎(chǔ),到目前為止真正意義上的智能一次設(shè)備還沒有投入運行,當前采用較多的是由常規(guī)一次設(shè)備+智能組件構(gòu)成的智能一次設(shè)備,如:智能斷路器、智能變壓器等。由于采用了數(shù)字化的電子式互感器及光纖網(wǎng)絡(luò),一次設(shè)備與保護等二次設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交互方式實現(xiàn)了完全的數(shù)字化。
2.二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化
在智能變電站中,傳統(tǒng)的二次回路概念被極大地弱化;變電站中二次設(shè)備之間以及與一次設(shè)備的通信連接全部采用高速的光纖網(wǎng)絡(luò),二次設(shè)備真正地實現(xiàn)了數(shù)據(jù)、資源的共享。傳統(tǒng)的電纜及連接導(dǎo)線連接方式被數(shù)字公共信號網(wǎng)絡(luò)所取代。這樣的變化節(jié)省了了大量電纜、連接導(dǎo)體、端子等模擬量電路耗材,人工不可直接接觸的數(shù)字通訊方式使得繼電保護系統(tǒng)的可靠性得到很大提高,變電站控制功能的實現(xiàn)得以簡化并可以進一步優(yōu)化。
3.信息交互標準化
智能變電站內(nèi)電氣設(shè)備的數(shù)據(jù)通訊都基于統(tǒng)一的IEC 61850規(guī)約。統(tǒng)一標準方式使得不同的設(shè)備廠家可以基于同一標準,不再需要考慮和其它設(shè)備的數(shù)據(jù)通訊問題,簡化了電氣設(shè)備的安裝、調(diào)試及檢修流程,做到了電氣設(shè)備的即插即用,這使得變電站內(nèi)的安裝維護工作較以前方便很多。
4.運行控制智能化
在智能變電站中將應(yīng)用大量的智能化決策支持系統(tǒng),這將使得整個變電站自動化運行水平進一步提高。調(diào)度中心的相關(guān)操作控制命令將在智能變電站中自動執(zhí)行,并具備各類自動校核功能。此外,在線狀態(tài)檢測不僅實時檢測各個電氣設(shè)備的運行狀態(tài)還對其進行評估分析,并將結(jié)果上送至調(diào)度中心以便于運行工作的安排。相對于無人值守的綜合自動化變電站,智能變電站不僅簡單地接受調(diào)度中心的命令,還參與站內(nèi)設(shè)備有關(guān)的分析決策。
5.功能應(yīng)用互動化
如上文所述,智能變電站不僅僅是一個電能變換和輸送的中間節(jié)點,更是一個獨立進行決策分析的智能處理單元,每個智能變電站之間及其和調(diào)度中心、管理終端等依據(jù)其功能效用進行互動,相互交換數(shù)據(jù)及決策方案。這無疑將大大地提升電網(wǎng)運行的自動化水平。
二、智能變電站的邏輯結(jié)構(gòu)
在智能變電站中,其基本的結(jié)構(gòu)不在是常規(guī)站的間隔+主控設(shè)備這樣的方式,其邏輯結(jié)構(gòu)可以劃分為:過程層、間隔層和設(shè)備層。[6,7]
1.過程層
過程層主要包括一次設(shè)備及其附屬的智能組件及智能裝置,如:變壓器、高壓斷路器、隔離開關(guān)、互感器等等??梢钥吹竭^程層中不僅包含是一次設(shè)備,而且包含各類智能接口、合并單元等設(shè)備。過程層的主要作用在于:量測數(shù)據(jù)采集、各類設(shè)備狀態(tài)檢測及控制命令的下發(fā)執(zhí)行。
2.間隔層
間隔層中包含有各類監(jiān)控設(shè)備和繼電保護設(shè)備等,這些設(shè)備依然次采用依據(jù)間隔的配置方式。間隔層實現(xiàn)了對各個間隔內(nèi)一次設(shè)備的控制、監(jiān)視和保護。間隔層內(nèi)的設(shè)備采用光纖數(shù)字通訊方式與設(shè)備層以及站控層的設(shè)備進行通訊。
3.站控層
站控層由各類人機交互用的設(shè)備、數(shù)據(jù)前置機、服務(wù)器以及用于外部其它變電站及調(diào)度中心數(shù)據(jù)連接的服務(wù)器、工作站等設(shè)備組成,其主要的作用在于實現(xiàn)全站的集中控制。
上述的邏輯結(jié)構(gòu)在國家電網(wǎng)公司所制定的《智能變電站技術(shù)導(dǎo)則》中采用設(shè)備層和系統(tǒng)層予以實現(xiàn)。[7]
三、智能變電站的建設(shè)情況
目前國家電網(wǎng)公司的多個智能變電站試點工程已經(jīng)逐步投入運行,[4]其中既有地區(qū)級的110kV、220kV變電站,也有500kV及750 kV的大區(qū)變電站;其中既有新建站也有進行技術(shù)改造的老站。包含:齊齊哈爾電業(yè)局220kV拉東智能變電站改造工程、新建750kV延安智能變電站、220kV青島午山智能變電站、金華500kV芝堰變智能化改造試點工程、110kV北川智能變電站建設(shè)工程等;這些變電站從功能設(shè)計到運行特性,其各項指標都滿足了智能變電站的各項功能要求,預(yù)示著我國今后變電站建設(shè)的主要方向。
四、智能變電站投運對于電網(wǎng)繼電保護工作的新要求
隨著智能變電站的建成投運,其運行維護工作就成為電網(wǎng)運行需要探索的新問題。尤其是對于繼電保護工作來講,將面臨完全不同于常規(guī)變電站的新的局面。這主要是由于在智能變電站中,二次系統(tǒng)不再是常規(guī)變電站的模擬量構(gòu)建的回路,而是實現(xiàn)了數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化;同時大量的智能決策系統(tǒng)將得以應(yīng)用;這使得繼電保護工作將面臨新的變化。
1.技術(shù)工作內(nèi)容的變化
一直以來,繼電保護工作人員負責(zé)其管轄電網(wǎng)內(nèi)的各個變電站內(nèi)的二次系統(tǒng)的維護及調(diào)試等工作,由于二次回路采用模擬量電路構(gòu)建,繼電保護工作的重心在于對二次回路的維護,如:各類交流回路的斷線查找及排除,控制回路故障的排除等等。但在智能變電站中,二次回路被通信網(wǎng)絡(luò)所替代,繼電保護工作人員不在面對復(fù)雜的二次回路,而是要保證處于網(wǎng)絡(luò)化條件下整個保護系統(tǒng)的可靠工作。這一轉(zhuǎn)變使得原本已經(jīng)延續(xù)了幾十年的保護工作任務(wù)、流程、規(guī)范都發(fā)生了本質(zhì)性的變化。
為適應(yīng)這種變化不僅僅需要設(shè)備廠家提供詳細的技術(shù)資料,更需要繼電保護工作人員在實踐中挖掘設(shè)備特點、總結(jié)歸納新設(shè)備的運行特性,以此為基礎(chǔ)制定新的規(guī)范和標準。
2.人員專業(yè)素養(yǎng)要求的變化
由于二次設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化,一次設(shè)備與二次設(shè)備的連接及二次設(shè)備之間已經(jīng)基于數(shù)字方式進行信息交互,這使得繼電保護工作人員不僅僅要熟悉繼電保護的原理,還需要掌握IEC61850規(guī)約等通信技術(shù)。因此,熟悉電氣、通信、計算機等技術(shù),并具備相關(guān)專業(yè)技能的的復(fù)合型人才成為繼電保護工作的新要求。
由于大學(xué)教育中的專業(yè)劃分,當前繼電保護工作人員對于這部分非傳統(tǒng)的保護相關(guān)內(nèi)容并不熟悉,因此需要在工作中結(jié)合智能電網(wǎng)的特點以及各類智能設(shè)備的特性,輔之于專門的講座培訓(xùn)等手段,加速保護工作人員對于這部分內(nèi)容的理解和掌握。如有可能,各高等院校在專業(yè)教育中也應(yīng)增強通才教育,弱化電氣專業(yè)教育內(nèi)部的專業(yè)劃分,增強復(fù)合型人才的培養(yǎng)。
3.繼電保護管理工作的變化
在智能電網(wǎng)中,運行控制的智能化也是其一個標志性特征;對于智能變電站中的保護系統(tǒng),智能化的決策管理工作也必將開展。如何結(jié)合智能變電站特點和要求,設(shè)計建設(shè)符合繼電保護工作要求的管理模式和流程也就成為下一階段繼電保護工作的重點研究內(nèi)容。這不僅需要智能化的決策支持系統(tǒng)的研究與應(yīng)用,更需要繼電保護工作人員結(jié)合工作需求探索新的管理模式。
這首先需要繼電保護的管理工作轉(zhuǎn)思路,可以清楚地理解智能電網(wǎng)本身的背景意義及相關(guān)技術(shù);其次由于新生事物快速發(fā)展中原有管理模式中可能會暴露很多問題,保護工作者必須有足夠的困難意識,敢于面對出現(xiàn)的問題并結(jié)合實際積極應(yīng)對;有超前意識是管理工作者必須具備的,不能總等新設(shè)備投運后再去適應(yīng),而是要結(jié)合智能電網(wǎng)及智能變電站建設(shè)的目標提前準備,積極借鑒兄弟單位經(jīng)驗以便盡快摸索出適合于自己的管理模式。
五、結(jié)語
在智能電網(wǎng)的建設(shè)中,繼電保護工作將發(fā)生重大變化,變電站內(nèi)保護系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化意味著沿用了幾十年的二次回路將逐步退出歷史舞臺。如何適應(yīng)新的形勢,充分發(fā)揮新的設(shè)備及新技術(shù)的效能,就需要繼電保護工作人員在實踐中進行不斷的總結(jié)分析。
參考文獻:
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【關(guān)鍵詞】繼電保護;速動;微機化;網(wǎng)絡(luò)化
Abstract:Power system relay protection is guaranteed an effective technology to ensure the safe operation of power systems and to improve economic efficiency technology.The concept,the structure,the basic tasks of power system relay protection and the basic requirements of power system on it are elaborated in this paper,the dveloping history of relay protection is reviewed,the development status is discussed,at last,the direction of future development of relay protection is forecasted.
Key words:relay protection;quick-operation;computerization;networkiing
1.繼電保護的概念、組成、任務(wù)及其基本要求
1.1 繼電保護的概念和基本組成
繼電保護技術(shù)通常是指根據(jù)電力系統(tǒng)故障和危機安全運行的異常工況,提出切實可行的對策的反事故自動化措施。
一般來說,一套繼電保護裝置由3個部分組成,即測量部分、邏輯部分和執(zhí)行部分,其結(jié)構(gòu)原理圖如圖1所示。
圖1 繼電保護裝置的結(jié)構(gòu)原理圖
(1)測量部分。測量被保護裝置的工作狀態(tài)電氣參數(shù),與整定值進行比較,從而判斷保護裝置是否應(yīng)該啟動。
(2)邏輯部分。根據(jù)測量部分邏輯輸出信號的性質(zhì)、先后順序、持續(xù)時間等,使保護裝置按一定的邏輯關(guān)系判定故障類型和范圍,確定保護裝置如何動作。
(3)執(zhí)行部分。根據(jù)接收到的邏輯部分的信號,完成跳閘、發(fā)出信號等動作。
1.2 電力系統(tǒng)中繼電保護的基本任務(wù)
繼電保護是保證電力系統(tǒng)安全運行、提高經(jīng)濟效益的有效技術(shù),其基本任務(wù):
(1)自動的、迅速的、有選擇性的將故障元件從電力系統(tǒng)切除,迅速恢復(fù)非故障部分的正常供電;
(2)能正確反映電氣設(shè)備的不正常運行狀態(tài),并根據(jù)不正常工作情況和設(shè)備運行維護條件的不同發(fā)出信號,以便值班人員進行處理,或由裝置自動調(diào)整;
(3)與供配電系統(tǒng)的自動裝置,如自動重合閘裝置ARD、備用電源自動投入裝置APD等配合,根據(jù)電網(wǎng)運行方式,選擇短路類型,選擇分值系數(shù),縮短事故停電時間,提高供電系統(tǒng)的運行可靠性。
1.3 電力系統(tǒng)中對繼電保護的基本要求
判斷繼電保護裝置是否符合標準,必須在技術(shù)上滿足以下條件:選擇性、速動性、靈敏性和可靠性這四個基本要求。而對于其他一些較輕微的故障,繼電保護要求也因此降低了,發(fā)生故障時可動作于發(fā)信號來滿足保護條件即可。
(1)選擇性
當電力系統(tǒng)中線路或設(shè)備發(fā)生短路故障時,負責(zé)本段線路胡設(shè)備的繼電保護裝置會動作,當其拒動時,會由相鄰設(shè)備或線路的保護裝置將故障切除;
(2)速動性
電力系統(tǒng)發(fā)生故障時,電力系統(tǒng)中繼電保護裝置應(yīng)能夠快速地將故障切除,防止對人或電力設(shè)備、公共財產(chǎn)造成不必要的傷亡損失降低設(shè)備的損壞程度,提高系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性;
(3)靈敏性
當電力系統(tǒng)中線路或設(shè)備發(fā)生短路故障時,電力系統(tǒng)保護裝置的及時反應(yīng)動作能力,能夠滿足靈敏性的要求的繼電保護,在規(guī)定范圍內(nèi)發(fā)生故障時,不論短路點的短路的類型和位置如何,以及短路點是否存有過渡電阻,都能夠正確反應(yīng)并動作,即要求不僅在系統(tǒng)的最大運行方式下三相線路短路時能夠可靠動作。電力系統(tǒng)中保護裝置的靈敏度大小是由靈敏系數(shù)來衡量;
(4)可靠性
即是繼電保護設(shè)備能夠安全穩(wěn)定的工作動作,不誤動、不拒動是對繼電保護裝置最根本要求。
選擇性、速動性、靈敏性和可靠性這四個基本要求既相互聯(lián)系又相互制約,我們應(yīng)視具體問題而定,辯證的利用這四個要求合理做出機電保護裝置的設(shè)定。
2.繼電保護發(fā)展歷程與現(xiàn)狀
電力系統(tǒng)的發(fā)展帶動了繼電保護的不斷發(fā)展。在二十世紀初期,電力電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展,繼電器廣泛開始在電力系統(tǒng)的保護中應(yīng)用,這個時期是繼電保護裝置技術(shù)發(fā)展的開端。自二十世紀五十年代到九十年代末,在四十多年的時間里,電力系統(tǒng)繼電保護裝置完成了發(fā)展的四個階段,從電磁式繼電保護裝置到晶體管式的繼電保護裝置再到集成電路的繼電保護裝置及微機繼電保護裝置。
十九世紀后期,電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜,電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展,短路容量的不斷增大,到二十世紀初期產(chǎn)生了作用于斷路器的電磁型的繼電保護裝置。雖然在一九二八年電力電子器件已開始與保護裝置相結(jié)合,但電子型的靜態(tài)繼電器的大量生產(chǎn)和推廣,只是在當時五十年代晶體管與其他的固態(tài)元器件發(fā)展起來之后才能夠得以實現(xiàn)。靜態(tài)繼電器具有較高的靈敏度及維護簡單、作速度、壽命長、消耗功率小、體積小等優(yōu)點,但容易受外界干擾和環(huán)境溫度的影響。隨后在一九五六年出現(xiàn)了應(yīng)用計算機研發(fā)的數(shù)字式繼電保護。大規(guī)模的模集成電路技術(shù)飛速發(fā)展,微型計算機和微處理機普遍的應(yīng)用,極大地推動了數(shù)字式繼電保護技術(shù)開發(fā)與研究,目前微機式數(shù)字保護技術(shù)正處于日新月異的研究與試驗階段,并已有少量裝置已電力系統(tǒng)的容量逐漸增大,應(yīng)用范圍越來越廣是當今電力電網(wǎng)企業(yè)所面臨的一個重要問題,僅僅是將系統(tǒng)的各元件的繼電保護裝置設(shè)置完善,遠遠不能避免。電力電網(wǎng)中因長時間停電造成的事故與經(jīng)濟損失。當電力電網(wǎng)系統(tǒng)正常運行被破壞時,盡可能的將其影響的范圍限制到最小,負荷停電的時間減小到最短這是電力系統(tǒng)保護的任務(wù)。因此必須從電力系統(tǒng)的全局出發(fā),研究的故障元件被相應(yīng)的繼電保護裝置動作并切除后,系統(tǒng)將呈現(xiàn)何種狀況,如何盡快的恢復(fù)正常運行等等。此外,爐、機、電任一部分的故障都將影響到電能的生產(chǎn)安全,特別是在大機組和大電力系統(tǒng)中的相互協(xié)調(diào)和影響正成為電能生產(chǎn)安全的重大課題。因此,保證爐、機、電的安全運行已經(jīng)成為繼電保護的一項重要任務(wù)。
3.繼電保護的未來發(fā)展方向
隨著計算機技術(shù)、電子技術(shù)、通信技術(shù)的飛速發(fā)展,人工智能技術(shù)如遺傳算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯、進化規(guī)模等相繼在電力系統(tǒng)繼電保護的領(lǐng)域研究中應(yīng)用,電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)已向網(wǎng)絡(luò)化、計算機化、一體化方向不斷發(fā)展。
3.1 繼電保護的計算機化
按照著名的摩爾定律,芯片上的集成度每隔18-24個月翻一番。其結(jié)果是不僅計算機硬件的性能成倍增加,價格也在迅速降低。微處理機的發(fā)展主要體現(xiàn)在單片化及相關(guān)功能的極大增強,片內(nèi)硬件資源得到很大擴充,單片機與DSP芯片二者技術(shù)上的融合,運算能力的顯著提高以及嵌入式網(wǎng)絡(luò)通信芯片的出現(xiàn)及應(yīng)用等方面。這些發(fā)展使硬件設(shè)計更加方便,高性價比使冗余設(shè)計成為可能,為實現(xiàn)靈活化、高可靠性和模塊化的通用軟硬件平臺創(chuàng)造了條件。
我國在2000年220kV及以上系統(tǒng)的微機保護率為43.99%,線路微機保護占86%,到2003年底,220kV以上系統(tǒng)的微機保護已占到70.29%,線路的微機化率達到97.6%。實際運行中,微機保護的正確動作率要明顯高于其他保護,一般比平均正常動作率高0.2-0.3個百分點。
繼電保護裝置的計算機化是不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展趨勢。電力系統(tǒng)對微機保護的要求不斷提高,除了保護基本功能外,還應(yīng)具有大容量故障信息和數(shù)據(jù)的長期存放空間,快速的數(shù)據(jù)處理功能,強大的通信功能,與其他保護、控制裝置和調(diào)度聯(lián)網(wǎng)以供享全系統(tǒng)數(shù)據(jù)、信息和網(wǎng)絡(luò)資源的能力、高級語言編程等。
3.2 繼電保護的網(wǎng)絡(luò)化
網(wǎng)絡(luò)保護是計算機技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和微機保護相結(jié)合的產(chǎn)物,通過計算機網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)各種保護功能,如線路保護、變壓器保護、母線保護等。網(wǎng)絡(luò)保護的最大好處是數(shù)據(jù)共享,可實現(xiàn)本來由高頻保護、光纖保護才能實現(xiàn)的縱聯(lián)保護。另外,由于分站保護系統(tǒng)采集了該站所有斷路器的電流量、母線電壓量,所以很容易就可實現(xiàn)母線保護,而不需要另外的母線保護裝置。
電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)型繼電保護是一種新型的繼電保護,是微機保護技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。它建立在計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)以及微機保護技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上。網(wǎng)絡(luò)保護系統(tǒng)中網(wǎng)省級、省市級和市級主干網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu),以及分站系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)均可采用簡單、可靠的總線結(jié)構(gòu)、星形結(jié)構(gòu)、環(huán)形結(jié)構(gòu)等。分站保護系統(tǒng)在整個網(wǎng)絡(luò)保護系統(tǒng)中是最重要的一個環(huán)節(jié)。分站保護系統(tǒng)有兩種模式:一是利用現(xiàn)有微機保護;另一個是組建新系統(tǒng),各種保護功能完全由分站系統(tǒng)保護管理機實現(xiàn)。由于繼電保護在電網(wǎng)中的重要性,必須采取有針對性的網(wǎng)絡(luò)安全控制策略,以確保網(wǎng)絡(luò)保護系統(tǒng)的安全。
3.3 繼電保護的智能化
隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展及計算機在電力系統(tǒng)繼電保護領(lǐng)域中的普遍應(yīng)用,新的控制原理和方法不斷被應(yīng)用于計算機繼電保護中,近年來人工智能技術(shù)如專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)、網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、模糊邏輯、小波理論等在電力系統(tǒng)各個領(lǐng)域都得到了應(yīng)用,從而使繼電保護的研究向更高的層次發(fā)展,出現(xiàn)了引人注目的新趨勢。例如電力系統(tǒng)繼電保護領(lǐng)域內(nèi)出現(xiàn)了用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)來實現(xiàn)故障類型的判別、故障距離的測定、方向保護、主設(shè)備保護等。在輸電線兩側(cè)系統(tǒng)電勢角度擺開情況下發(fā)生經(jīng)過渡電阻的短路就是一種非線性問題,距離保護很難正確做出故障位置的判別,從而造成誤動或拒動;如果用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法,經(jīng)過大量故障樣本的訓(xùn)練,只要樣本集中充分考慮了各種情況,則在發(fā)生任何故障時都可正確判別。
隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展,新的方法也在不斷涌現(xiàn),在電力系統(tǒng)繼電保護中的應(yīng)用范圍也在不斷擴大,為繼電保護的發(fā)展注人了新的活力。將不同的人工智能技術(shù)結(jié)合在一起,分析不確定因素對保護系統(tǒng)的影響,從而提高保護動作的可靠性,是今后智能保護的發(fā)展方向。雖然上述智能方法在電力系統(tǒng)繼電保護中應(yīng)用取得了一些成果,但這些理論本身還不是很成熟,需要進一步完善。隨著電力系統(tǒng)的高速發(fā)展和計算機、通信等各種技術(shù)的進步和發(fā)展,可以預(yù)見,人工智能技術(shù)在繼電保護領(lǐng)域必會得到應(yīng)用,以解決用常規(guī)方法難以解決的問題。
3.4 保護、控制、測量、數(shù)據(jù)通訊一體化
在實現(xiàn)繼電保護的計算機化和網(wǎng)絡(luò)化的前提下,保護裝置實際上就是一臺高性能、多功能的計算機,是整個電力系統(tǒng)計算機網(wǎng)絡(luò)上的一個智能終端。它可以從網(wǎng)絡(luò)上獲取電力系統(tǒng)運行和故障的任何信息和數(shù)據(jù),也可將它獲得的任何被保護元件的信息和數(shù)據(jù)傳送給網(wǎng)絡(luò)控制中心或任意終端,即實現(xiàn)了保護、控制、測量、數(shù)據(jù)通訊一體化。如果將保護裝置就地安裝在室外變電站的被保護裝置旁,則可以免除大量的控制電纜。
現(xiàn)在光電流互感器(OTA)和光電壓互感器(OTV)已處于研究試驗階段,將來必然在電力系統(tǒng)繼電保護裝置中得到應(yīng)用。
4.結(jié)論
隨著電力系統(tǒng)的高速發(fā)展和計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和人工智能技術(shù)的進步,繼電保護技術(shù)面臨著進一步發(fā)展的趨勢。其發(fā)展將出現(xiàn)原理突破和應(yīng)用革命,由數(shù)字時代跨入信息化時代,發(fā)展到綜合自動化水平。這對繼電保護工作者提出了艱巨的任務(wù),也開辟了活動的廣闊天地。
參考文獻
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關(guān)鍵詞:電力系統(tǒng);繼電保護;干擾原因
中圖分類號:F407文獻標識碼: A
1、繼電保護的概念及類型
1.1、繼電保護的基本概念
繼電保護裝置作為一種自動裝置,其通過監(jiān)測、測量、控制和保護一次系統(tǒng),從而對不正常運行或是發(fā)生故障的電氣元件進行反應(yīng),通過發(fā)出信號來使斷路器發(fā)生跳閘動作,從而確保將故障及時切除,具有自動、迅速和有選擇性切除故障元件的特點,同時對于不正常運行的電氣元件,還可以通過運行維護數(shù)據(jù)的分析,從而發(fā)出信號,做出減負荷或是跳閘動作。
1.2、繼電保護的類型
在電力系統(tǒng)中,一旦出現(xiàn)短路故障,就會產(chǎn)生電流急劇增大,電壓急劇下降,電壓與電流之間的相位角發(fā)生變化。以上述物理量的變化為基礎(chǔ),利用正常運行和故障時各物理量的差別就可以構(gòu)成各種不同原理和類型的繼電保護裝置。
2、配電系統(tǒng)繼電保護的要求
2.1、靈敏性
繼電保護裝置所保護的范圍之內(nèi),當發(fā)生故障或是運行異常時,其能夠在第一時間內(nèi)進行反應(yīng),即繼電保護的靈敏性,在系統(tǒng)發(fā)生斷路時繼電保護能夠敏銳的感覺到,并在第一時間做出正確的反映。
2.2、速動性
當故障發(fā)生時,繼電保護通過速動性可以第一時間內(nèi)將故障切除,從而確保系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性,使故障設(shè)備和線路損壞程度達最小,減少故障波及的范圍,確保自動重合閘和備用電源的效果。使繼電保護的各項性能得以最好的發(fā)揮出來,提高繼電器動作和跳閘時間。
2.3、選擇性
繼電保護是在系統(tǒng)中出現(xiàn)故障時,能夠有效的切除故障部位,從而最大限度的保證系統(tǒng)中無故障部位的繼續(xù)運行。這就需要利用選擇性使線路的后備保護與主保護能夠正確的進行配合,同時相鄰元件的后備保護之間也能夠正確的進行配合。
2.4、可靠性
繼電保護裝置在性能上需要滿足可靠性的要求,這就需要繼電保護裝置本身的質(zhì)量能夠保障,而且各回路連接完好,運行維護工作都能到位。保護回路的連接和運行維護水平直接決定了繼電保護裝置可靠性的高低。對于高質(zhì)量的各個組成元件,則可以有效的保證其各個回路接線的簡單化,也就使保護工作的可靠性得以增強。另外繼電保護裝置可靠性的提高,還需要正確的對其進行調(diào)試、整定和運行維護,再通過豐富的運行經(jīng)驗,這將為繼電保護裝置可靠性提升奠定良好的基礎(chǔ)。繼電保護可靠性就是要做到避免繼電保護的誤動和拒動。因為不管是誤動還是拒動都會導(dǎo)致電力系統(tǒng)受到嚴重的危害。這就需要制定不誤動和不拒動的安全性措施,但這二種情況下所采取的措施還存在著相互矛盾性。
3、繼電保護的干擾因素
3.1、雷擊干擾
雷擊對于電力系統(tǒng)的影響是非常普遍的,其對于繼電保護也存在著一定程度的干擾。當雷擊發(fā)生時首先會有反應(yīng)的是變電站的地網(wǎng)或從設(shè)備到地網(wǎng)的接地線,由于他們都是高阻抗所以對于雷擊會特別敏感,一旦發(fā)生雷擊變電站的地網(wǎng)或從設(shè)備到地網(wǎng)的接地線中都很容易因為雷電產(chǎn)生的高頻電流而發(fā)生電位的升高,這很容易被繼電裝置誤判為電力損壞進而采取措施,這也就影響了電力系統(tǒng)的正常運行。
3.2、高頻干擾
當電力系統(tǒng)在隔離開關(guān)操作時如果速度緩慢很容易帶來電弧閃絡(luò),進而產(chǎn)生高頻電流。高頻電流在通過母線時會產(chǎn)生很強的電磁場,這會直接對二次回路或二次設(shè)備帶來干擾,當干擾水平超過繼電設(shè)備所允許的邏輯范疇時設(shè)備就會發(fā)生異常進而有所反應(yīng),這一系列活動會對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性帶來很大影響甚至破壞。
3.3、輻射干擾
隨著各類電子設(shè)備及移動通信設(shè)備的應(yīng)用的越來越普遍,隨之帶來的是很強的輻射電場及磁場,這很容易使得回路對于高頻電壓發(fā)生感應(yīng),這將會形成相應(yīng)的假信號,使得繼電設(shè)備發(fā)生誤判及不正確操作。
4、加強電力系統(tǒng)繼電保護的方法與措施
4.1、根據(jù)電力系統(tǒng)的實際狀況選擇設(shè)備
電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)在實際運用中首先應(yīng)當根據(jù)電力系統(tǒng)的實際狀況選擇好繼電保護裝置。這就要求電力系統(tǒng)技術(shù)設(shè)備或者裝置首先應(yīng)當滿足繼電保護技術(shù)的任務(wù)與功能。其次,繼電保護裝置還應(yīng)當具備檢測電力系統(tǒng)運行狀況、故障自動切除等功能。最后,繼電保護設(shè)備還應(yīng)當擁有網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng),實現(xiàn)電力系統(tǒng)滿足現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)化和自動化的監(jiān)控需求。
4.2、繼電保護技術(shù)的實際應(yīng)用功能
現(xiàn)階段繼電保護技術(shù)已經(jīng)具備了母聯(lián)保護功能、線路保護功能、電容保護以及主變保護功能等。通過電力系統(tǒng)中的繼電保護技術(shù)實現(xiàn)了對電力系統(tǒng)輸變電過程中相關(guān)設(shè)備和裝置的保護,最大程度的減少了電力系統(tǒng)故障的產(chǎn)生。一方面,繼電保護技術(shù)憑借其獨特的保護裝置運用二段式、三段式的電流保護,防止了短路等狀況造成的設(shè)備和裝置損壞。另一方面,主變保護、母聯(lián)保護等通過繼電保護技術(shù)保障了輸變電的相關(guān)設(shè)備,預(yù)防了電路故障引起的裝置或者設(shè)備損壞。與此同時,繼電保護技術(shù)在現(xiàn)如今IT技術(shù)的融合之下實現(xiàn)了快速斷塊、自動監(jiān)控等功能。
4.3、一般性檢查
由于目前所使用的保護屏,其具有較多的端子螺絲,所以需要對其連接件的堅固進行檢查,特別是在對這些設(shè)備進行搬運、安裝過程中,這些螺絲極易出現(xiàn)松動的情況,所以在安裝完畢后則需要對這些螺絲進行檢查,確保其都達到緊固性,否則會導(dǎo)致保護拒動和誤動的發(fā)生。檢查過程中不僅需要做好各元器件螺母的緊固工作,而且還要對所有裝置的插件進行檢查,確保芯片按緊、螺絲都處于緊固狀態(tài),而且不存在虛焊接點。
4.4、接地問題
做好接地檢查工作,不僅需要確保保護各裝置的良好,而且還要確保電流和電壓回路的接地可靠性。將保護屏內(nèi)的銅排利用大截面的銅鞭和導(dǎo)線將其緊固的與接地網(wǎng)進行連接,確保接地電組與規(guī)程要求相符。
4.5、逐漸采用自適應(yīng)控制算法、人工智能等技術(shù)
上世紀八十年代,自適應(yīng)控制算法就在繼電保護技術(shù)領(lǐng)域被提出,截至目前,自適應(yīng)控制算法引入到繼電保護技術(shù)中的自適應(yīng)繼電保護技術(shù)已經(jīng)成為電力系統(tǒng)繼電保護中的一種新型技術(shù)。就其本質(zhì)而言,自適應(yīng)繼電保護技術(shù)就是讓繼電保護技術(shù)適應(yīng)電力系統(tǒng)的不同變化,進而達到改善供電性能的保護作用。自適應(yīng)繼電保護是根據(jù)故障變化和電力系統(tǒng)實際運行保護電力系統(tǒng)特性、定值以及性能的一種新型繼電保護技術(shù),在原有基礎(chǔ)上提升了經(jīng)濟效益和可靠性。故而,自適應(yīng)繼電保護技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于輸電線路距離保護、發(fā)電機保護、變壓器保護等多個領(lǐng)域中。眾所周知,電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)滲透到了電力系統(tǒng)運行的各個環(huán)節(jié),而人工智能技術(shù)憑借其邏輯思維能力和快速處理能力,發(fā)揮了重要的系統(tǒng)評估功能。人工智能的引入使得繼電保護技術(shù)能夠在電力系統(tǒng)規(guī)劃、管理和控制中得到更為廣泛的應(yīng)用。
總之,社會在發(fā)展,科技在進步。人們生活水平的日漸提升也將帶動電力需求的上漲,電力系統(tǒng)承受的負荷也在不斷增大。在這樣的背景下,電力系統(tǒng)中的繼電保護技術(shù)就顯得尤為重要。與此同時,電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)也最大程度的減少了電力系統(tǒng)故障,實現(xiàn)了電力系統(tǒng)的經(jīng)濟性增長。
參考文獻
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關(guān)鍵詞:電力系統(tǒng);繼電保護;自動化
電力系統(tǒng)的運行正常與否將直接影響到人們生活質(zhì)量的高低,因此,要注重保障電力系統(tǒng)可以正常的運行。而保護電力系統(tǒng)的主要裝置就是繼電保護裝置,該裝置對電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)能夠起到有效的監(jiān)督作用。在電力系統(tǒng)出現(xiàn)運行故障的時候,其可以及時有效的對出現(xiàn)問題的區(qū)域做出判斷,并對故障問題進行有效的解決,以保障電力系統(tǒng)可以正常的運行。而隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展,電力系統(tǒng)的繼電保護也逐漸向著自動化的方向發(fā)展,使得繼電保護裝置的保護性能得到了明顯的提升。
1 繼電保護自動化的概念及工作原理
為了保護電力系統(tǒng)能夠正常運行,或者在發(fā)生問題時能夠及時的發(fā)現(xiàn)和解決,技術(shù)人員對電網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)置了繼電保護裝置,維護了電網(wǎng)的正常運行。而最新技術(shù)下產(chǎn)生的繼電保護自動化則更加有效的解決了這個問題。它會在電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生問題時,立即予以發(fā)現(xiàn),然后自動采取相應(yīng)措施,這些措施包括報警信號、跳閘等。如果有必要,這種裝置會把故障部分進行隔斷,避免事故的進一步擴大,對一些比較簡單的故障繼電自動保護化裝置也可以直接予以解決。
繼電保護裝置通常由引腳,線圈,銜鐵,觸點等構(gòu)成。在自動化的電網(wǎng)實際運行中,它對于發(fā)電、配電、輸電等電氣設(shè)備的監(jiān)控,都是由傳感器來完成的,并且結(jié)合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來采集和整合監(jiān)控數(shù)據(jù),然后把獲得的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行收集、整合,最后對數(shù)據(jù)進行分析。在新型的自動化繼電保護系統(tǒng)中,主要通過監(jiān)控系統(tǒng),講被保護對象所有的電氣量信息以及與其關(guān)聯(lián)節(jié)點的其他節(jié)點的運行狀況信息進行分析和決策,實時對相應(yīng)繼電保護裝置的保護功能和保護定值進行修正、調(diào)整,確保保護裝置能夠適應(yīng)靈活變化的情況。
2 繼電保護自動化的特征
繼電保護在實現(xiàn)自動化后,依據(jù)其適用的范圍以及工作的原理,可以有效的得出其所具有的特征,包括靈敏性、可靠性、快速性以及選擇性,下面就對繼電保護自動化所具有的這四種特征進行詳細的分析。
2.1 靈敏性
繼電保護有其保障的范圍,在這一范圍內(nèi),電力系統(tǒng)如果出現(xiàn)任何的故障問題,繼電保護裝置都可以根據(jù)靈敏系數(shù)來對所發(fā)生的故障問題進行分析,及時的找出故障問題出現(xiàn)的區(qū)域,從而使得電力系統(tǒng)可以第一時間得到有效的維護,進而保障其運行的安全性。
2.2 可靠性
繼電保護都有其實際的應(yīng)用監(jiān)督和控制范圍,在該范圍內(nèi),如果電力系統(tǒng)出現(xiàn)的運行故障,那么繼電保護裝置就會對該故障問題進行有效的解決,而不在該區(qū)域范圍之內(nèi),電力系統(tǒng)出現(xiàn)了故障問題,則繼電保護裝置就不應(yīng)該進行誤動,這樣可以有效的保障繼電保護自動化應(yīng)用的可靠性。
2.3 快速性
所謂的繼電保護自動化快速性,就是指其能夠及時的發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)運行時出現(xiàn)的故障,能夠盡快的對所出現(xiàn)的故障問題進行解決,從而降低故障問題對電力系統(tǒng)的損害程度,進而保障電力系統(tǒng)可以正常的運行,以延長電力系統(tǒng)的應(yīng)用壽命。
2.4 選擇性
電力系統(tǒng)中通常都會設(shè)置繼電保護裝置,該裝置能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)中出現(xiàn)的故障問題危害程度進行有效的判別,從而確定故障點,并及時的將故障點進行切斷,這樣可以使得原電路還可以正常的運行,從而就可以降低故障點對電力系統(tǒng)線路造成的損害,進而保障了整個電力系統(tǒng)的安全,使得電力網(wǎng)絡(luò)能夠在正常的狀態(tài)下保持健康的運行。
3 新時期電力系統(tǒng)對繼電保護自動化的影響和挑戰(zhàn)
在我國,繼電保護裝置的應(yīng)用水平并不高,原有的繼電保護裝置占據(jù)了大量的市場份額,不利于先進的繼電保護裝置的推廣和應(yīng)用,不利于我國電力企業(yè)的長遠發(fā)展。要想使得我國的繼電保護水平可以得到有效的提高,就需要相關(guān)的研究人員能夠極大的研究的力度,對原有的繼電保護裝置進行改進,大力的引進先進的智能化以及信息化技術(shù),從而實現(xiàn)繼電保護自動化。繼電保護自動化的實現(xiàn),不僅能夠有效的提高電力網(wǎng)絡(luò)的運行質(zhì)量,而且還能夠有效保障電力網(wǎng)絡(luò)的運行質(zhì)量,推動電力系統(tǒng)的高速發(fā)展。
隨著智能化時代的到來,我國的電力系統(tǒng)也在逐步的邁入到智能化和自動化的行列,我國的電力企業(yè)開始將各種新型的設(shè)備應(yīng)用到電力系統(tǒng)中,雖然這樣能夠有效的提升電力系統(tǒng)的運行效率和質(zhì)量,但是也使得電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障的幾率在某種程度上相應(yīng)的增加,這就對繼電保護的要求相應(yīng)的提升。為了保障電力系統(tǒng)可以正常的運行,就需要對繼電保護裝置的相關(guān)技術(shù)水平進行合理的提升,根據(jù)現(xiàn)代社會發(fā)展的要求和主流趨勢,適應(yīng)電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展要求,從而保障電網(wǎng)系統(tǒng)可以正常而高效的運行。
4 繼電保護的未來發(fā)展趨勢
繼電保護的技術(shù)發(fā)展道路已經(jīng)越來越明確,就是智能、數(shù)字、網(wǎng)絡(luò),并通過信息處理技術(shù)將數(shù)據(jù)整個在一起。
目前繼電保護技術(shù)正在朝著智能化、數(shù)字化以及網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展,適應(yīng)了智能電網(wǎng)的技術(shù)水平要求。在以往的繼電器使用中往往有一些問題,表現(xiàn)最明顯的問題是系統(tǒng)的定值計算與管理系統(tǒng)定值分離,這種分類導(dǎo)致了數(shù)據(jù)的不準確,給操作帶來了較大的困難,同時比較容易產(chǎn)生較大的失誤。因此技術(shù)人員加入了智能化概念,就是通過模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等控制手段對繼電保護裝置進行控制,保證了數(shù)據(jù)的準確性。因此,數(shù)字化的繼電保護裝置在人工智能的控制下建立了繼電保護網(wǎng)絡(luò),從而最大程度的實現(xiàn)了對于繼電保護裝置的控制,也加強了對于電網(wǎng)系統(tǒng)的監(jiān)測與故障處理,是未來繼電保護裝置未來的發(fā)展趨勢。
結(jié)束語
隨著智能化時代的到來,電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)也逐漸實現(xiàn)了智能化,智能電網(wǎng)由此誕生。而在智能電網(wǎng)不斷發(fā)展的進程中,傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)也受到了極大的沖擊和挑戰(zhàn),為了保障電力系統(tǒng)可以正常而安全的運行,相關(guān)的工作人員開始將繼電保護技術(shù)應(yīng)用在電力系統(tǒng)中。但是,我國對繼電保護技術(shù)的應(yīng)用還處于初級發(fā)展階段,該技術(shù)的應(yīng)用還具有一定的局限性。要想使得該技術(shù)可以得到有效的應(yīng)用,就需要相關(guān)的人員能夠不斷的加大對其的研究力度,對繼電保護裝置進行頻率的更新,從而實現(xiàn)繼電保護的自動化,以推動電力企業(yè)的長遠發(fā)展。
參考文獻
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【關(guān)鍵詞】繼電保護;可靠性;失效事件
1.引言
隨著經(jīng)濟和科技的蓬勃發(fā)展,我國電力系統(tǒng)的應(yīng)用也越來越廣泛,復(fù)雜的電網(wǎng)系統(tǒng)也變得越來越重要,繼電保護作為電網(wǎng)系統(tǒng)的第一道防線,其重要性不言而喻。繼電保護裝置的功能是區(qū)分被保護元件是正常運行還是發(fā)生了故障,故障是在保護區(qū)內(nèi)還是在保護區(qū)外,所以如果不對繼電保護的可靠性和風(fēng)險性進行研究,就無法及時發(fā)現(xiàn)繼電保護裝置的隱患,可能會導(dǎo)致電網(wǎng)發(fā)生意外故障,引起一系列事故發(fā)生。
2.繼電保護裝置
在國內(nèi),關(guān)于電力系統(tǒng)可靠性的研究主要經(jīng)過了確定性評估、概率評估和風(fēng)險評估三個階段。確定性評估一般是研究最重大的事故,如“N-1”安全分析,略顯保守;概率評估是研究了故障發(fā)生的幾率,但不考慮其后果;風(fēng)險評估則綜合了發(fā)生故障的概率和產(chǎn)生的后果。在正常運行電網(wǎng)時,沒有失誤波動,沒有錯誤操作,這就是繼電保護裝置的可靠性。為了能精準的做出關(guān)于繼電保護的風(fēng)險評估,應(yīng)當首先分析它的原理。
2.1 繼電保護裝置的可靠性
繼電保護裝置是可修復(fù)的,其可靠性的特點有以下幾點:
(1)由于繼電保護工作的環(huán)境和其自身狀況的變動性,繼電保護裝置的可靠度和發(fā)生失效的時間有一定的幾率性和隨機性;
(2)繼電保護裝置的可靠性包含的因素太多。除了保護裝置,還有關(guān)系很密切的一次設(shè)備、系統(tǒng)通訊的運行和一些人為因素;電網(wǎng)的保護設(shè)計的原理、實際的運行方式和它的整定、配置方式都對電網(wǎng)的繼電保護裝置有著極大的影響,各種復(fù)制的軟件設(shè)備和硬件又涵蓋了電網(wǎng)的各個方面。所以,從軟件設(shè)備方面會有很多不穩(wěn)定的物理因素像軟件的設(shè)計、系統(tǒng)的輸入和使用都會影響繼電保護的可靠性;在硬件方面,繼電保護的可靠性更多的是要看每個基礎(chǔ)設(shè)施和電路的設(shè)計方式是否可靠;
(3)繼電保護裝置的失效分成拒動失效和誤動失效,這兩種失效又可以分成不可以被檢測可可以被檢測兩種,在制定可靠性的一些指標時需要將兩種情況綜合在一起來考慮。
2.2 繼電保護裝置可靠性的影響因素
繼電保護裝置的可靠性和許多因素有關(guān),如:
(1)繼電保護裝置基本上都是由電子設(shè)備和軟件組成的,電子設(shè)備老化或損壞會直接影響保護裝置;其運行水平和環(huán)境的干擾等也會影響到繼電保護裝置的可靠性;
(2)保護裝置的平臺是硬件,實行保護功能的核心是軟件,因此軟件的可靠性也顯得極為重要;
(3)C、PT等互感器和斷路器通過傳變輸入量和執(zhí)行輸出直接影響繼電保護裝置;
(4)二次回路然的絕緣老化和線路等原因?qū)е略B接的接觸不良或者松動都會給被保護的元件帶來不利影響。全數(shù)字化的保護系統(tǒng)通過用高速網(wǎng)絡(luò)通信來取代二次電纜,因為二次回路能夠自我監(jiān)測;
(5)繼電保護定值是離線整定在繼電保護裝置中的重要因素。常規(guī)的繼電保護裝置是通過離線計算其定值并穩(wěn)定在運行中。可是電網(wǎng)結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜,在整定計算時得到的返回系數(shù)等數(shù)值運算復(fù)雜、運算時間過長,會影響被保護元件的應(yīng)能,因此為了能有效克服離線定值的缺點,保護在線整定的定值顯得有越重要。
2.3 繼電保護的可靠性評價模型
在對繼電保護裝置進行關(guān)于可靠性的評估時,可以采用的模型有模擬和解析兩種方法。解析法是根據(jù)元件的功能、裝置的結(jié)構(gòu)還有兩者在邏輯上的關(guān)系,來建立一種可靠性的概率形式,分析模型可以用遞推的方式或者迭代的方式,計算從系統(tǒng)得出的可靠性的指標。它的優(yōu)點有精準度搞、概念清晰明了,缺點是他的計算量會因為系統(tǒng)數(shù)據(jù)規(guī)模的增大而增大。而模擬法則是利用概率分布圖來采樣選擇和評估,從統(tǒng)計學(xué)的角度得到關(guān)于裝置可靠性的數(shù)據(jù)。模擬法的優(yōu)點是較為直觀,清晰明了,缺點就是計算時間長,和需要極高的精準度。在目前關(guān)于繼電保護裝置可靠性的評估中最常采用的是解析法,比如Markov模型法和故障樹法。故障樹法從裝置故障的模式出發(fā),用瞬間照相對故障進行分析推理,一般來說是先算出最小的割集,再通過使用最小的割集概率來計算出裝置發(fā)生事故的幾率。由于故障樹法在使用方法上的不足,本文主要研究了GO法的應(yīng)用,GO法運算分析過程(如圖1所示)。和傳統(tǒng)的解析法不同的是,GO法的出發(fā)點是裝置結(jié)構(gòu)圖,更能清楚地反映裝置和元件之間的聯(lián)系。
圖1 GO運行分析過程
2.4 提高繼電保護可靠性的方法
(1)增強排除故障的能力:模擬事故的解決方法,提升繼電保護裝置的可靠性。增加檢查繼電保護裝置的頻率,加強檢查繼電保護裝置的力度,確定堅持的精準性,提前預(yù)防繼電保護裝置發(fā)生故障,減少事故發(fā)生的隱患;
(2)改善繼電保護裝置的設(shè)備:及時對檢驗設(shè)備的維修和檢測,完善電網(wǎng)系統(tǒng)配電自動化,隔離故障,使得電網(wǎng)系統(tǒng)和繼電保護裝置系統(tǒng)更為完全;
(3)嚴格把控質(zhì)量關(guān)卡:對繼電保護裝置中的零件從選購制造方面抓起,嚴格把關(guān)增強繼電保護裝置的質(zhì)量;
(4)保證繼電保護裝置在定值區(qū)的精準度:重視對繼電保護設(shè)備的檢查,定時檢查繼電保護裝置的各個零件,保證繼電保護裝置在定值區(qū)的準確性,重視每一次對設(shè)備的檢查。
3.風(fēng)險評估
電力系統(tǒng)可靠性的研究方法主要是確定性評估、概率評估和風(fēng)險評估三種。確定性評估出現(xiàn)最早,也應(yīng)用最為廣泛,一般通過給定系統(tǒng)的參數(shù)、擾亂方式和運行方式來研究最重大的事故,如“N-1”安全分析,不考慮不同運行狀況等可能性,直接分析得出的結(jié)果略顯保守;概率評估不同于確定性分析,研究了故障發(fā)生的幾率,但不考慮其不同程度的后果;風(fēng)險評估則綜合了前兩者的長處,分析了發(fā)生故障的概率和產(chǎn)生的后果。
3.1 風(fēng)險評估方法
風(fēng)險評估(Risk Assessment)指,在事件發(fā)生前后,將其風(fēng)險事件所造成的影響或損失統(tǒng)計評估出來。識別各種不同的風(fēng)險、評估可能發(fā)生風(fēng)險的幾率、控制風(fēng)險的等級和應(yīng)對風(fēng)險的消減對策,還有和預(yù)測會產(chǎn)生的一些負面影響是風(fēng)險評估最主要的任務(wù)。
3.2 在繼電保護裝置中影響風(fēng)險評估的因素
平均負載率和線路波動系數(shù)過大時,故障的風(fēng)險值也會一同增大(如表1所示)。數(shù)據(jù)顯示,只有確定系統(tǒng)負荷的平均分布,才能減低風(fēng)險的故障值。所以系統(tǒng)的操作人員運行電力系統(tǒng)時,需要使得系統(tǒng)總負荷均勻分布,才能最大限度的減低電網(wǎng)故障發(fā)生的風(fēng)險性。
4.結(jié)束語
根據(jù)以上可知,繼電保護裝置在電網(wǎng)系統(tǒng)中處于十分重要的位置,嚴格把關(guān)對繼電保護裝置的檢查工作是確保電力安全運輸?shù)闹匾h(huán)節(jié)。相關(guān)工作人員需要及時把握對繼電保護裝置的監(jiān)控和檢測,預(yù)防意外事故的發(fā)生,明確繼電保護在電網(wǎng)環(huán)節(jié)中的重要性,確保電網(wǎng)的正常運行。
參考文獻
Abstract: With the development of power system protection technology, power technology continues to develop with innovation. This paper reviews several stages of development of the mechanical and electrical technology and describes technological innovations details of relay, which provides a theoretical basis for future progress.
關(guān)鍵詞:電力系統(tǒng);繼電保護;技術(shù)創(chuàng)新
Key words: power system; relay protection; technology innovation
中圖分類號:TM77 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)36-0198-01
1繼電保護技術(shù)的發(fā)展史
隨著電力系統(tǒng)的出現(xiàn),繼電保護技術(shù)就相伴而生。以數(shù)字式計算機為基礎(chǔ)而構(gòu)成的繼電保護起源于20世紀60年代中后期。我國從20世紀70年代末即已開始了計算機繼電保護的研究,高等院校和科研院所起著先導(dǎo)的作用。
從繼電保護的基本原理上看,到21世紀20年代末普遍應(yīng)用的繼電保護原理基本上都已建立,迄今在保護原理方面沒有出現(xiàn)突破性發(fā)展。從實現(xiàn)保護裝置的硬件看,從1901年出現(xiàn)的感應(yīng)型繼電器至今大體上經(jīng)歷了機電式、整流式、晶體管式、集成電路式、微型計算機式等發(fā)展階段??v觀繼電保護將近100年的技術(shù)發(fā)展史可以看出,雖然繼電保護的基本原理早已提出,但它總是根據(jù)電力系統(tǒng)發(fā)展的需要,不斷地從相關(guān)的科學(xué)技術(shù)中取得的最新成果中發(fā)展和完善自身。
2繼電保護技術(shù)創(chuàng)新
2.1 機電技術(shù)網(wǎng)絡(luò)化創(chuàng)新在計算機領(lǐng)域,發(fā)展速度最快的當屬計算機硬件,按照著名的摩爾定律,芯片上的集成度每隔18~24個月翻一番。其結(jié)果是不僅計算機硬件的性能成倍增加,價格也在迅速降低。微處理機的發(fā)展主要體現(xiàn)在單片化及相關(guān)功能的極大增強,片內(nèi)硬件資源得到很大擴充,單片機DSP芯片二者技術(shù)上的融合,運算能力的顯著提高以及嵌入式網(wǎng)絡(luò)通信芯片的出現(xiàn)及應(yīng)用等方面。這些發(fā)展使硬件設(shè)計更加方便,高性價比使冗余設(shè)計成為可能,為實現(xiàn)靈活化、高可靠性和模塊化的通用軟硬件平臺創(chuàng)造了條件。硬件技術(shù)的不斷更新,使微機保護對技術(shù)升級的開放性有了迫切要求。網(wǎng)絡(luò)特別是現(xiàn)場總線的發(fā)展及其在實時控制系統(tǒng)中的成功應(yīng)用充分說明,網(wǎng)絡(luò)是模塊化分布式系統(tǒng)中相互聯(lián)系和通信的理想方式。如基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的集中式微機保護,大量的傳統(tǒng)導(dǎo)線將被光纖取代,傳統(tǒng)的繁瑣調(diào)試維護工作將轉(zhuǎn)變?yōu)闄z查網(wǎng)絡(luò)通信是否正常,這是繼電保護發(fā)展的必然趨勢。微機保護設(shè)計網(wǎng)絡(luò)化,將為繼電保護的設(shè)計和發(fā)展帶來一種全新的理念和創(chuàng)新,它會大大簡化硬件設(shè)計、增強硬件的可靠性,使裝置真正具有了局部或整體升級的可能。繼電保護的作用不只限于切除故障元件和限制事故影響范圍(這是首要任務(wù)),還要保證全系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。這就要求每個保護單元都能共享全系統(tǒng)的運行和故障信息的數(shù)據(jù),各個保護單元與重合閘裝置在分析這些信息和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上協(xié)調(diào)動作,實現(xiàn)微機保護裝置的網(wǎng)絡(luò)化。
2.2 機電技術(shù)智能化創(chuàng)新進入20世紀90年代以來,人工智能技術(shù)如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、進化規(guī)劃、模糊邏輯等在電力系統(tǒng)各個領(lǐng)域都得到了應(yīng)用,電力系統(tǒng)保護領(lǐng)域內(nèi)的一些研究工作也轉(zhuǎn)向人工智能的研究。專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)和模糊控制理論逐步應(yīng)用于電力系統(tǒng)繼電保護中,為繼電保護的發(fā)展注入了活力。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)具有分布式存儲信息、并行處理、自組織、自學(xué)習(xí)等特點,其應(yīng)用研究發(fā)展十分迅速,目前主要集中在人工智能、信息處理、自動控制和非線性優(yōu)化等問題。近年來,電力系統(tǒng)繼電保護領(lǐng)域內(nèi)出現(xiàn)了用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)來實現(xiàn)故障類型的判別、故障距離的測定、方向保護、主設(shè)備保護等。例如在輸電線兩側(cè)系統(tǒng)電勢角度擺開情況下發(fā)生經(jīng)過渡電阻的短路就是一非線性問題,距離保護很難正確作出故障位置的判別,從而造成誤動或拒動;如果用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法,經(jīng)過大量故障樣本的訓(xùn)練,只要樣本集中充分考慮了各種情況,則在發(fā)生任何故障時都可正確判別。其它如遺傳算法、進化規(guī)劃等也都有其獨特的求解復(fù)雜問題的能力。將這些人工智能方法適當結(jié)合可使求解速度更快。可以預(yù)見,人工智能技術(shù)在繼電保護領(lǐng)域必會得到應(yīng)用,以解決用常規(guī)方法難以解決的問題。
2.3 繼電保護中自適應(yīng)控制技術(shù)創(chuàng)新自適應(yīng)繼電保護的概念始于20世紀80年代,它可定義為能根據(jù)電力系統(tǒng)運行方式和故障狀態(tài)的變化而實時改變保護性能、特性或定值的新型繼電保護。自適應(yīng)繼電保護的基本思想是使保護能盡可能地適應(yīng)電力系統(tǒng)的各種變化,進一步改善保護的性能。這種新型保護原理的出現(xiàn)引起了人們的極大關(guān)注和興趣,是微機保護具有生命力和不斷發(fā)展的重要內(nèi)容。自適應(yīng)繼電保護具有改善系統(tǒng)的響應(yīng)、增強可靠性和提高經(jīng)濟效益等優(yōu)點,在輸電線路的距離保護、變壓器保護、發(fā)電機保護、自動重合閘等領(lǐng)域內(nèi)有著廣泛的應(yīng)用前景。針對電力系統(tǒng)頻率變化的影響、單相接地短路時過渡電阻的影響、電力系統(tǒng)振蕩的影響以及故障發(fā)展問題,采用自適應(yīng)控制技術(shù),從而提高保護的性能。對自適應(yīng)保護原理的研究已經(jīng)過很長的時間,也取得了一定的成果,但要真正實現(xiàn)保護對系統(tǒng)運行方式和故障狀態(tài)的自適應(yīng),必須獲得更多的系統(tǒng)運行和故障信息,只有實現(xiàn)保護的計算機網(wǎng)絡(luò)化,才能做到這一點。
2.4 繼電保護中自動化技術(shù)創(chuàng)新現(xiàn)代計算機技術(shù)、通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為改變變電站目前監(jiān)視、控制、保護和計量裝置及系統(tǒng)分割的狀態(tài)提供了優(yōu)化組合和系統(tǒng)集成的技術(shù)基礎(chǔ)。高壓、超高壓變電站正面臨著一場技術(shù)創(chuàng)新。實現(xiàn)繼電保護和綜合自動化的緊密結(jié)合,它表現(xiàn)在集成與資源共享、遠方控制與信息共享。以遠方終端單元(RTU)、微機保護裝置為核心,將變電所的控制、信號、測量、計費等回路納入計算機系統(tǒng),取代傳統(tǒng)的控制保護屏,能夠降低變電所的占地面積和設(shè)備投資,提高二次系統(tǒng)的可靠性。綜合自動化技術(shù)相對于常規(guī)變電所二次系統(tǒng),主要有以下特點:①設(shè)備、操作、監(jiān)視微機化;②通信局域網(wǎng)絡(luò)化、光纜化;③運行管理智能化。
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