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電力系統的飛速發展對繼電保護不斷提出新的要求,電子技術、計算機技術與通信技術的飛速發展又為繼電保護技術的發展不斷地注入了新的活力,因此,繼電保護技術得天獨厚,在40余年的時間里完成了發展的4個歷史階段。
建國后,我國繼電保護學科、繼電保護設計、繼電器制造工業和繼電保護技術隊伍從無到有。在大約10年的時間里走過了先進國家半個世紀走過的道路。上世紀50年代,我國工程技術人員創造性地吸收、消化、掌握了國外先進的繼電保護設備性能和運行技術,建成了一支具有深厚繼電保護理論造詣和豐富運行經驗的繼電保護技術隊伍。對全國繼電保護技術隊伍的建立和成長起了指導作用。阿城繼電器廠引進消化了當時國外先進的繼電器制造技術,建立了我國自己的繼電器制造業。因而在60年代中我國己建成了繼電保護研究、設計、制造、運行和教學的完整體系。這是機電式繼電保護繁榮的時代,為我國繼電保護技術的發展奠定了堅實基礎。
2、電力系統中繼電保護的配置與應用
2.1繼電保護裝置的任務
繼電保護主要利用電力系統中原件發生短路或異常情況時電氣量(電流、電壓、功率等)的變化來構成繼電保護動作。繼電保護裝置的任務在于:在供電系統運行正常時,安全地。完整地監視各種設備的運行狀況,為值班人員提供可靠的運行依據;供電系統發生故障時,自動地、迅速地、并有選擇地切除故障部分,保證非故障部分繼續運行;當供電系統中出現異常運行工作狀況時,它應能及時準確地發出信號或警報,通知值班人員盡快做出處理。
2.2繼電保護裝置的基本要求
1)選擇性:當供電系統中發生故障時,繼電保護除。首先斷開距離故障點最近的斷路器,以保證系統中其它非故障部分能繼續正常運行。
2)靈敏性:保護裝置靈敏與否一般用靈敏系數來衡量。在繼電保護裝置的保護范圍內,不管短路點的位置如何、不論短路的性質怎樣,保護裝置均不應產生拒絕動作;但在保護區外發生故障時,又不應該產生錯誤動作。
3)速動性:是指保護裝置應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備的損壞程度,加快系統電壓的恢復,從而為電氣設備的自啟動創造了有利條件,同時還提高了發電機并列運行的穩定眭。
4)可靠性:保護裝置如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計原理、整定訓算、安裝調試正確無誤;同時要求組成保護裝置的各元件的質量可靠、運行維護得當、系統簡化有效,以提高保護的可靠性。
2.3保護裝置的應用
繼電保護裝置廣泛應用于工廠企業高壓供電系統、變電站等,用于高壓供電系統線路保護、主變保護、電容器保護等。高壓供電系統分母線繼電保護裝置的應用,對于不并列運行的分段母線裝設電流速斷保護,但僅在斷路器合閘的瞬間投入,合閘后自動解除。另外,還應裝設過電流保護,對于負荷等級較低的配電所則可不裝設保護。變電站繼電保護裝置的應用包括:
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母聯保護:需同時裝設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。
隨著繼電保護技術的飛速發展,微機保護的裝置逐漸投入使用,由于生產廠家的不同、開發時間的先后,微機保護呈現豐富多彩、各顯神通的局面,但基本原理及要達到的目的基本一致。
3、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,發現異常現象時,應加強監視并向主管部門報告。建立崗位責任制,做到每個盤柜有值班人員負責。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,切換開關及卸裝熔絲等工作,工作過程中應嚴格遵守電業安全工作規定。
做好繼電保護裝置的清掃工作。清掃工作必須由兩人進行,防止誤碰運行設備,注意與帶電設備保持安全距離,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沒備查評:
①檢查二次設備各元件標志、名稱是否齊全;
②檢查轉換開關、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動作是否正常。
根據每年對繼電保護裝置的定期查評,按情節將設備分為三類:經過運行檢驗,技術狀況良好無缺陷,能保證安全、經濟運行的設備為一類設備;設備基本完好、個別零件雖有一般缺陷,但尚能安全運行,不危及人身、設備安全為二類設備。有重大缺陷的設備,危及安全運行,出力降低,“三漏”情況嚴重的設備為三類。如發現繼電保護有缺陷必須及時處理,嚴禁其存在隱患運行。對有缺陷經處理好的繼電保護裝置建立設備缺陷臺帳,有利于今后對其檢修工作。
隨著電力系統的告訴發展和計算機通信技術的進步,繼電保護技術的發展向計算機化、網絡化、—體化、智能化方向發展,這對繼電保護工作者提出了新的挑戰。只有對繼電保護裝置進行定期檢查和維護,按時巡檢其運行狀況,及時發現故障并做好處理,保證系統無故障設備正常運行,提高供電可靠性。
參考文獻:
[1]王翠平.繼電保護裝置的維護及試驗[J].科苑論壇.
[2]嚴興疇.繼電保護技術極其應用[J].科技資訊,2007.
論文摘要:通過對我國電力系統繼電保護技術發展現狀的分析,探討繼電保護的任務和基本要求。從分析當前繼電保護裝置的廣泛應用,提出保護裝置維護的幾點建議,結合實際情況,探討繼電保護發展的趨勢。
1前言
電力作為當今社會的主要能源,對國民經濟的發展和人民生活水平的提高起著極其重要的作用。現代電力系統是一個由電能產生、輸送、分配和用電環節組成的大系統。電力系統的飛速發展對電力系統的繼電保護不斷提出新的要求,近年來,電子技術及計算機通信技術的飛速發展為繼電保護技術的發展注入了新的活力。如何正確應用繼電保護技術來遏制電氣故障,提高電力系統的運行效率及運行質量已成為迫切需要解決的技術問題。
2繼電保護發展的現狀
上世紀60年代到80年代是晶體管繼電保護技術蓬勃發展和廣泛應用的時期。70年代中期起,基于集成運算放大器的集成電路保護投入研究,到80年代末集成電路保護技術已形成完整系列,并逐漸取代晶體管保護技術,集成電路保護技術的研制、生產、應用的主導地位持續到90年代初。與此同時,我國從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的作用,相繼研制了不同原理、不同型式的微機保護裝置。1984年原東北電力學院研制的輸電線路微機保護裝置首先通過鑒定,并在系統中獲得應用,揭開了我國繼電保護發展史上新的一頁,為微機保護的推廣開辟了道路。在主設備保護方面,關于發電機失磁保護、發電機保護和發電機-變壓器組保護、微機線路保護裝置、微機相電壓補償方式高頻保護、正序故障分量方向高頻保護等也相繼通過鑒定,至此,不同原理、不同機型的微機線路保護裝置為電力系統提供了新一代性能優良、功能齊全、工作可靠的繼電保護裝置。隨著微機保護裝置的研究,在微機保護軟件、算法等方面也取得了很多理論成果,此時,我國繼電保護技術進入了微機保護的時代。
目前,繼電保護向計算機化、網絡化方向發展,保護、控制、測量、數據通信一體化和人工智能化對繼電保護提出了艱巨的任務,也開辟了研究開發的新天地。隨著改革開放的不斷深入、國民經濟的快速發展,電力系統繼電保護技術將為我國經濟的大發展做出貢獻。
3電力系統中繼電保護的配置與應用
3.1繼電保護裝置的任務
繼電保護主要利用電力系統中原件發生短路或異常情況時電氣量(電流、電壓、功率等)的變化來構成繼電保護動作。繼電保護裝置的任務在于:在供電系統運行正常時,安全地。完整地監視各種設備的運行狀況,為值班人員提供可靠的運行依據;供電系統發生故障時,自動地、迅速地、并有選擇地切除故障部分,保證非故障部分繼續運行;當供電系統中出現異常運行工作狀況時,它應能及時、準確地發出信號或警報,通知值班人員盡快做出處理。
3.2繼電保護裝置的基本要求
選擇性。當供電系統中發生故障時,繼電保護裝置應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,以保證系統中其它非故障部分能繼續正常運行。
靈敏性。保護裝置靈敏與否一般用靈敏系數來衡量。在繼電保護裝置的保護范圍內,不管短路點的位置如何、不論短路的性質怎樣,保護裝置均不應產生拒絕動作;但在保護區外發生故障時,又不應該產生錯誤動作。
速動性。是指保護裝置應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備的損壞程度,加快系統電壓的恢復,從而為電氣設備的自啟動創造了有利條件,同時還提高了發電機并列運行的穩定性。
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計原理、整定計算、安裝調試正確無誤;同時要求組成保護裝置的各元件的質量可靠、運行維護得當、系統簡化有效,以提高保護的可靠性。
3.3保護裝置的應用
繼電保護裝置廣泛應用于工廠企業高壓供電系統、變電站等,用于高壓供電系統線路保護、主變保護、電容器保護等。高壓供電系統分母線繼電保護裝置的應用,對于不并列運行的分段母線裝設電流速斷保護,但僅在斷路器合閘的瞬間投入,合閘后自動解除。另外,還應裝設過電流保護,對于負荷等級較低的配電所則可不裝設保護。變電站繼電保護裝置的應用包括: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母聯保護:需同時裝設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。隨著繼電保護技術的飛速發展,微機保護的裝置逐漸投入使用,由于生產廠家的不同、開發時間的先后,微機保護呈現豐富多彩、各顯神通的局面,但基本原理及要達到的目的基本一致。4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,發現異常現象時,應加強監視并向主管部門報告。
建立崗位責任制,做到每個盤柜有值班人員負責。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,切換開關及卸裝熔絲等工作,工作過程中應嚴格遵守電業安全工作規定。
做好繼電保護裝置的清掃工作。清掃工作必須由兩人進行,防止誤碰運行設備,注意與帶電設備保持安全距離,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備查評:①檢查二次設備各元件標志、名稱是否齊全;②檢查轉換開關、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動作是否正常。
根據每年對繼電保護裝置的定期查評,按情節將設備分為三類:經過運行檢驗,技術狀況良好無缺陷,能保證安全、經濟運行的設備為一類設備;設備基本完好、個別零件雖有一般缺陷,但尚能安全運行,不危及人身、設備安全為二類設備。有重大缺陷的設備,危及安全運行,出力降低,"三漏"情況嚴重的設備為三類。如發現繼電保護有缺陷必須及時處理,嚴禁其存在隱患運行。對有缺陷經處理好的繼電保護裝置建立設備缺陷臺帳,有利于今后對其檢修工作。
5電力系統繼電保護發展趨勢
繼電保護技術向計算機化、網絡化、智能化、保護、控制、測量和數據通信一體化方向發展。隨著計算機硬件的飛速發展,電力系統對微機保護的要求也在不斷提高,除了保護的基本功能外,還應具有大容量故障信息和數據的長期存放空間,快速的數據處理功能,強大的通信能力,與其他保護、控制裝置和調度聯網以共享全系統數據、信息和網絡資源的能力,高級語言編程等,使微機保護裝置具備一臺PC的功能。為保證系統的安全運行,各個保護單元與重合裝置必須協調工作,因此,必須實現微機保護裝置的網絡化,這在當前的技術條件下是完全可行的。在實現繼電保護的計算機化和網絡化的條件下,保護裝置實際上是一臺高性能,為了測量、保護和控制的需要,室外變電站的所有設備,如變壓器、線路等的二次電壓、電流都必須用控制電纜引到主控室。所敷設的大量控制電纜投資大,且使得二次回路非常復雜。但是如果將上述的保護、控制、測量、數據通信一體化的計算機裝置,就地安裝在室外變電站的被保護設備旁,將被保護設備的電壓、電流量在此裝置內轉換成數字量后,通過計算機網絡送到主控室,則可免除大量的控制電纜。
結論。隨著電力系統的告訴發展和計算機通信技術的進步,繼電保護技術的發展向計算機化、網絡化、一體化、智能化方向發展,這對繼電保護工作者提出了新的挑戰。只有對繼電保護裝置進行定期檢查和維護,按時巡檢其運行狀況,及時發現故障并做好處理,保證系統無故障設備正常運行,提高供電可靠性。
參考文獻
[1]王翠平.繼電保護裝置的維護及試驗[J].科苑論壇.
1.1定值問題①整定計算的誤差②人為整定錯誤③裝置定值的漂移a元器件老化及損壞b溫度與濕度的影響c定值漂移問題
1.2電源問題①逆變穩壓電源問題a紋波系數過高b輸出功率不足或穩定性差②直流熔絲的配置問題③帶直流電源操作插件
1.3TA飽和問題作為繼電保護測量TA對二次系統的運行起關鍵作用,隨著系統短路電流急劇增加,在中低壓系統中電流互感器的飽和問題日益突出,已影響到繼電保護裝置動作的正確性。現場因饋線保護因電流互感器飽和而拒動,主變后備保護越跳主變三側開關的事故時有發生。由于數字式繼電器采用微型計算機實現,其主要工作電源僅有5V左右,數據采集部分的有效電平范圍也僅有10V左右,因此能有效處理的信號范圍更小,電流互感器的飽和對數字式繼電器的影響將更大。①對輔助判據的影響②對基于工頻分量算法的影響③對不同的數據采集方法的影響④防止TA飽和的方法與對策。
1.4抗干擾問題運行經驗表明:微機保護的抗干擾性能較差,對講機和其他無線通訊設備在保護屏附近的使用會導致一些邏輯元件誤動作。現場曾發生過電焊機在進行氬弧焊接時,高頻信號感應到保護電纜上使微機保護誤跳閘的事故發生。新安裝、基建、技改都要嚴格執行有關反事故技術措施。盡可能避免操作干擾、沖擊負荷干擾、直流回路接地干擾等問題的發生。
1.5保護性能問題保護性能問題主要包括兩方面,即裝置的功能和特性缺陷。有些保護裝置在投入直流電源時出現誤動;高頻閉所保護存在頻拍現象時會誤動;有些微機保護的動態特性偏離靜態特性很遠也會導致動作結果的錯誤。在事故分析時應充分考慮到上述兩者性能之間的偏差。
1.6插件絕緣問題微機保護裝置的集成度高,布線緊密。長期運行后,由于靜電作用使插件的接線焊點周圍聚集大量靜電塵埃,在外界條件允許時,兩焊點之間形成了導電通道,從而引起裝置故障或者事故的發生。
1.7軟件版本問題由于裝置自身的質量或程序漏洞問題只有在現場運行過相當一段時間后才能發現。因此,繼電保護人員在保護調試、檢驗、故障分析中發現的不正常或不可靠現象應及時向上級或廠商反饋情況。
1.8高頻收發信機問題在220kV線路保護運行中,屬于收發信機問題仍然是造成縱聯保護不正確動作的主要因素,主要問題是元器件損壞、抗干擾性能差等,出問題的收發信機基本上都包括了目前各制造廠生產的收發信機。因此,收發信機的生產質量一定要重視起來。應注意校核繼電保護通信設備(光纖、微波、載波)傳輸信號的可靠性和冗余度,防止因通信設備的問題而引起保護不正確動作。另外,高頻保護的收發信機的不正常工作,也是高頻保護不正確動作的原因之一。如:收發信機元件損壞,收發信機起動發信信號產生缺口,高頻通道受強干擾誤發信,收發信機故障,收發信機內連線錯誤,忘投收發信機電源,收發信機不能起到閉鎖作用,區外故障時誤動等。
2繼電保護事故處理的思路
2.1正確充分利用微機提供的故障信息對經常發生的簡單事故是容易排除的,但對少數故障僅憑經驗是難以解決的,應采取正確的方法和步驟進行。
2.1.1正確對待人為事故有些繼電保護事故發生后,按照現場的信號指示無法找到故障原因,或者斷路器跳閘后沒有信號指示,無法界定是人為事故或是設備事故,這種情況的發生往往與工作人員的重視程度不夠、措施不力、等原因造成。人為事故必須如實反映,以便分析和避免浪費時間。
2.1.2充分利用故障錄波和時間記錄微機事件記錄、故障錄波圖形、裝置燈光顯示信號是事故處理的重要依據,根據有用信息作出正確判斷是解決問題的關鍵。若通過一、二次系統的全面檢查發現一次系統故障使繼電保護正確動作,則不存在繼電保護事故處理的問題;若判斷故障出在繼電保護上,應盡量維持原狀,做好記錄,做出故障處理計劃后再開展工作,以避免原始狀況的破壞給事故處理帶來不必要的麻煩。
2.2運用正確的檢查方法
2.2.1逆序檢查法如果利用微機事件記錄和故障錄波不能在短時間內找到事故發生的根源時,應注意從事故發生的結果出發,一極一級往前查找,直到找到根源為止。這種方法常應用在保護出現誤動時。
2.2.2順序檢查法該方法是利用檢驗調試的手段來尋找故障的根源。按外部檢查、絕緣檢測、定值檢查、電源性能測試、保護性能檢查等順序進行。這種方法主要應用于微機保護出現拒動或者邏輯出現問題的事故處理中。
2.2.3運用整組試驗法此方法的主要目的是檢查保護裝置的動作邏輯、動作時間是否正常,往往可以用很短的時間再現故障,并判明問題的根源。如出現異常,再結合其他方法進行檢查。
2.3事故處理的注意事項
2.3.1對試驗電源的要求在進行微機保護試驗事要求使用單獨的供電電源,并核實用電試驗電源是否滿足三相為正序和對稱的電壓,并檢查其正弦波及中性線是否良好,電源容量是否足夠等要素。
2.3.2對儀器儀表的要求萬用表、電壓表、示波器等取電壓信號的儀器必須選用具有高輸入阻抗者。繼電保護測試儀、移相器、三相調壓器應注意其性能穩定。
3如何提高繼電保護技術
掌握和了解繼電保護故障和事故處理的基本類型和思路是提高繼電保護故障和事故處理水平的重要條件,同時要加強下述幾個問題。
3.1掌握足夠必要的理論知識
3.1.1電子技術知識由于電網中微機保護的使用越來越多,作為一名繼電保護工作者,學好電子技術及微機保護知識是當務之急。
3.1.2微機保護的原理和組成為了根據保護及自動裝置產生的現象分析故障或事故發生的原因,迅速確定故障部位,工作人員必須具備微機保護的基本知識,必須全面掌握和了解保護的基本原理和性能,熟記微機保護的邏輯框圖,熟悉電路原理和元件功能。
3.2具備相關技術資料要順利進行繼電保護事故處理,離不開諸如檢修規程、裝置使用與技術說明書、調試大綱和調試記錄、定值通知單、整組調試記錄,二次回路接線圖等資料。
3.3運用正確的檢查方法一般繼電保護事故往往經過簡單的檢查就能夠被查出,如果經過一些常規的檢查仍未發現故障元件,說明該故障較為隱蔽,應當引起充分重視,此時可采用逐級逆向檢查法,即從故障現象的暴露點入手去分析原因,由故障原因判別故障范圍。如果仍不能確定故障原因,就采用順序檢查法,對裝置進行全面的檢查。
3.4掌握微機保護事故處理技巧在微機保護的事故處理中,以往的經驗是非常寶貴的,它能幫助工作人員快速消除重復發生的故障,但技能更為重要,現針對微機保護的特點總結如下。
3.4.1替代法該方法是指用規格相同、功能相同、性能良好的插件或元件替代被懷疑而不便測量的插件或元件。
3.4.2對比法該方法是將故障裝置的各種參數或以前的檢驗報告進行比較,差別較大的部位就是故障點。
3.4.3模擬檢查法該方法是指在良好的裝置上根據原理圖(一般由廠家配合)對其部位進行脫焊、開路或改變相應元件參數,觀察裝置有無相同的故障現象出現,若有相同的故障現象出現,則故障部位或損壞的元件被確認。
4小結
本文從微機保護自身特點和現場實際經驗出發,結合長期處理繼電保護事故和故障的經驗和方法,對微機保護發生事故或故障的共性原因進行了一般性分類,并在一定范圍內總結了處理事故的思路及方法,介紹了提高處理事故和故障能力的基本途徑。實踐表明,上述思路和方法具備一定的實用性和可操作性。
論文摘要:文章分析了目前變電所存在的各類電磁干擾,討論了高頻保護應采取的抗干擾措施。
高頻保護是以輸電線載波通道作為通信通道的線路縱聯保護。當前隨著電網容量的增大、電壓的升高,各類電磁干擾現象比較嚴重。由于輸電線路是高頻通道的一部分,所以高壓的斷路器操作、短路故障和遭受雷擊等引起的電壓,就可能對高頻收發訊機產生干擾,導致高頻保護誤動作。所以,了解各類干擾源,采取相應的抗干擾措施至關重要。
一、干擾源
1、高壓隔離開關和斷路器的操作。這些操作可能在母線或線路上引起含有多種頻率分量的衰減震蕩波,母線(或電氣設備間的連線)相當于天線,將暫態電磁場的能量向周圍空間輻射,同時通過連接在母線或線路上的測量設備直接耦合至二次回路。斷路器操作產生的電磁干擾頻率一般為0.1~80mhz,每串電磁干擾波的持續時間為10μs~10ms。
由理論分析和實測數據可得出如下規律:①暫態電磁場的幅值隨電壓等級的增高而增高,主導頻率隨電壓等級增高而降低。②與隔離開關操作相比,斷路器操作所引起暫態電磁場的幅值小,主導頻率高、脈沖總數少。③快速隔離開關比慢速隔離開關產生的暫態重復頻率低、持續時間短。慢速隔離開關一次操作中可能產生上萬個脈沖,而快速隔離開關只產生幾十個脈沖。
2、雷擊線路、構架和控制樓。直接雷擊到戶外線路或構架,會有大電流流入接地網,二次電纜的屏蔽層在不同的接地點接地時,就會因地網電阻的存在而產生流過屏蔽層的暫態電流,從而在二次電纜的心線中感應出干擾電壓,線路感應的過電壓也會通過測量設備引入二次回路。由雷擊變電所在二次回路中產生的干擾電壓可高達30kv,其頻率可達幾兆赫。
3、短路故障。短路故障與雷擊構架一樣會引起地網電位的升高,從而在二次電纜中引起干擾電壓。變電所內高壓母線單相接地時,在二次電纜心線上產生的干擾電壓可以從幾十伏到近萬伏,暫態干擾電壓的頻率約千赫到幾百千赫。
4、靠近高壓線路受其工頻電磁場作用。這對于電子束類的顯示設備產生電磁干擾是十分明顯的。在戶外變電所中,高壓線路或匯流排會產生工頻電磁場。一般而言,電壓等級越高,產生的電場也越大,但磁場相反減小。
5、局部放電產生頻率較高的電磁輻射,可能在電子設備的線路中引起電磁干擾。
6、二次回路中的開關操作。由于感性負載的存在,在二次回路的信號電源端口以及控制端口產生快速瞬變的脈沖干擾。由于電磁電器的大量使用,在二次回路自身工作時會產生中等頻率的振蕩暫態電壓。
二、抗干擾措施
1、通道入口處加裝串聯電容。高頻閉鎖式保護的原理是線路本側收到對側信號且對側停信時,由“收訊輸出”給出保護動作的一對接點信號,該過程中高頻信號存在大約5ms的間斷,此間斷將作為出口動作的判據。在廣州白云供電局所屬的某220kv線路曾發生過區外故障時,由于干擾產生間斷導致保護誤動作的事故,為防止類似情況的發生,應在通道入口處電纜心線內串接0.1μf電容,可有效地起到抗間斷作用,取消ybx系列收發訊機線路濾波器輸出中的放電管。
2、裝置可靠接地。由于變電所的接地網并非實際的等電位面,因而在不同點之間會出現電位差,當較大的接地電流注入接地網時,各點之間可能有較大的電位差,如果同一個連接的回路在變電所的不同點同時接地,地網地電位差將竄入該連通地回路,造成不應有的分流。在有些情況下,還可能將其在一次系統并不存在的地電壓引入繼電保護裝置的檢測回路中,或者因分流引起保護裝置在故障過程中拒動或者誤動,所以對于微機保護裝置來說,保護屏必須要求可靠接地,而高頻保護也應按部頒要求加裝接地銅排或銅絞線(線徑不小于100mm2),以保證裝置在故障情況下的可靠判斷。
3、限制過電壓對裝置的影響。為防止雷擊時產生過電壓,可在通道入口處并聯適當的電容,由于電容具有兩端電壓不能突變的性質,當靜電感應產生的過電壓出現時,首先要向并聯電容充電。隨著充電過程的進行,副邊電壓才會慢慢升起來,由于靜電感應過電壓一般出現的時間都很短,并聯電容兩端電壓(即副邊電壓)還沒有升到足夠高時,過電壓已消失,這樣就能大大限制地電壓對高頻收發訊機的侵害。
4、高頻位置停信加裝手合繼電器延時閉合接點。當空載線路手動合閘時,由于線路的分布電容,將產生較大的電容電流,此電流有時會達到高頻保護的啟動值,此時會造成高頻保護誤動,導致線路合不上斷路器。為防止此類現象的發生,可在送電側斷路器保護裝置對位置停信略帶延時,使位置停信延時停信,所以應將手合繼電器的一對常閉接點(延時斷開,瞬時閉合)串入裝置的位置停信回路中,對裝置進行高頻保護閉鎖。
【論文摘要】:繼電保護裝置在電力系統中發揮著重要作用,其正常工作與否將對電力系統的運行造成重大影響,因此如何提高繼電保護裝置的可靠性也就成為人們日益關注的重要課題。文章分析了繼電保護裝置狀態檢修的時機,以及如何利用狀態檢修提高繼電裝置的安全性。
繼電保護裝置在電力系統中發揮著重要作用,其正常工作與否將對電力系統的運行造成重大影響,如何提高繼電保護裝置的可靠性也就成為人們日益關注的重要課題。因此,有必要對電力系統"狀態檢修"進行梳理和分析,以期對今后的工作有所助益。
一、狀態檢修定義
狀態檢修,也叫預知性維修,顧名思義就是根據設備運行狀態的好壞來確定是否對設備進行檢修。狀態檢修是根據設備的狀態而進行的預防性作業。狀態檢修的目標是減少設備停運時間,提高設備可靠性和可用系數,延長設備壽命,降低運行檢修費用,改善設備運行性能,提高經濟效益。
二、繼電保護裝置的"狀態"識別
1.重視設備初始狀態的全面了解
設備的初始狀態如何,對其今后的安全運行有著決定性的影響。設備良好的初始狀態是減少設備檢修維護工作量的關鍵,也是狀態檢修工作的關鍵環節。因此,實現狀態檢修首先要做好設備的基礎管理工作。需要特別關注的有兩個方面的工作,一方面是保證設備在初始時是處于健康的狀態,不應在投入運行前具有先天性的不足。另一方面,在設備運行之前,對設備就應有比較清晰的了解,掌握盡可能多的''''指紋''''信息。包括設備的銘牌數據、型式試驗及特殊試驗數據、出廠試驗數據、各部件的出廠試驗數據及交接試驗數據和施工記錄等信息。
2.注重設備運行狀態數據的統計分析
要實行狀態檢修,必須要有能描述設備狀態的準確數據。也就是說,要有大量的有效信息用于分析與決策。設備部件在載荷和環境條件下產生的磨損、腐蝕、應力、蠕變、疲勞和老化等原因,最后失效造成設備損壞而停止運行。這些損壞是逐漸發展的,一般是有一定規律的,在不同狀態下,有的是物理量的變化,有的是化學量的變化,有的是電氣參數的變化,另外,還有設備的運轉時間、啟停次數、負荷的變化、越限數據與時間、環境條件等。因此要加強對繼電保護裝置歷史運行狀態的數據分析。
3.應用新的技術對設備進行監測和試驗
開展狀態檢修工作,大量地采用新技術是必然的。在目前在線監測技術還不夠成熟得足以滿足狀態檢修需要的情況下,只有在線數據與離線數據相結合,進行多因素地綜合分析評價,才有可能得到更準確、可信的結論。此外,還可以充分利用成熟的離線監測裝置和技術,如紅外熱成像技術、變壓器繞組變形測試等,對設備進行測試,以便分析設備的狀態,保證設備和系統的安全。
三、開展繼電保護狀態檢修應注意的問題
1.要嚴格遵循狀態檢修的原則
實施狀態檢修應當依據以下原則:一是保證設備的安全運行。在實施設備狀態檢修的過程中,以保證設備的安全運行為首要原則,加強設備狀態的監測和分析,科學、合理地調整檢修間隔、檢修項目,同時制定相應的管理制度。二是總體規劃,分步實施,先行試點,逐步推進。實施設備狀態檢修是對現行檢修管理體制的改革,是一項復雜的系統工程,而我國又尚處于探索階段,因此,實施設備狀態檢修既要有長遠目標、總體構想,又要扎實穩妥、分步實施,在試點取得一定成功經驗的基礎上,逐步推廣。三是充分運用現有的技術手段,適當配置監測設備。
2.重視狀態檢修的技術管理要求
狀態檢修需要科學的管理來支撐。繼電保護裝置在電力系統中通常是處于靜態的,但在電力系統中,需要了解的恰巧是繼電保護裝置在電力系統故障時是否能快速準確地動作,即要把握繼電保護裝置動態的"狀態"。因此,根據對繼電保護裝置靜態特性的認識,對其動態特性進行判斷顯然是不合適的。因此,通過模擬繼電保護裝置在電力事故和異常情況下感受的參數,使繼電保護裝置啟動和動作,檢查繼電保護裝置應具有的邏輯功能和動作特性,從而了解和把握繼電保護裝置狀況,這種繼電保護裝置的檢驗,對于電力系統是很有必要的和必須的。
3.開展繼電保護裝置的定期檢驗
實行狀態檢驗以后,為了確保繼電保護和自動裝置的安全運行,要加強定期測試,所有集成、微機和晶體管保護要每半年進行一次定期測試,測試項目包括:微機保護要打印采樣報告、定值報告、零漂值,并要對報告進行綜合分析,做出結論;晶體管保護要測試電源和邏輯工作點電位,現場發現問題要找出原因,及時處理。
4.高素質檢修人員的培養
高素質檢修人員是狀態檢修能否取得成功的關鍵。在傳統的檢修模式中,運行人員是不參與檢修工作的。狀態檢修要求運行人員與檢修有更多聯系,因為運行人員對設備的狀態變化非常了解,他們直接參與檢修決策和檢修工作對提高檢修效率和質量有積極意義。其優點是可以加強運行部門的責任感;取消不必要的環節,節約管理費用;迅速采取檢修措施,消除設備缺陷。
綜上所述,狀態檢修是根據設備運行狀況而適時進行的預知性檢修,"應修必修"是狀態檢修的精髓。狀態檢修既不是出了問題才檢修,也不是想什么時候檢修才檢修。實行狀態檢修仍然要貫徹"預防為主"的方針,通過適時檢修,提高保護裝置運行的安全可靠性,提高繼電保護裝置的正確動作率。因此,實行"狀態檢修"的單位一定要把電力設備的"狀態"搞清楚,對設備"狀態"把握不準時,一定要慎用"狀態檢修"。
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論文摘要:介紹了光纖通道的特點和工作原理,以及目前在電力光纖網絡中光纖保護裝置與光纖通道的連接方式和主要特點,討論了光纖保護在實際應用中可能遇到的問題及其解決辦法。
隨著通信技術的發展,在縱聯保護通道的使用上,已經由原來的單一的載波通道變為現在的載波、微波、光纖等多種通道方式。由于光纖通道所具有的先天優勢,使它與繼電保護的結合,在電網中會得到越來越廣泛的應用。
1光纖通道作為縱聯保護通道的優勢
光纖通道首先在通信技術中得到廣泛的應用,它是基于用光導纖維作為傳輸介質的一種通信手段。光纖通道相對于其他傳統通道(如:電纜、微波等)具有如下特點:
1.1傳輸質量高,誤碼率低,一般在10-10以下。這種特點使得光纖通道很容易滿足繼電保護對通道所要求的"透明度"。即發端保護裝置發送的信息,經通道傳輸后到達收端,使收端保護裝置所看到的信息與發端原始發送信息完全一致,沒有增加或減少任何細節。
1.2光的頻率高,所以頻帶寬,傳輸的信息量大。這樣可以使線路兩端保護裝置盡可能多的交換信息,從而可以大大加強繼電保護動作的正確性和可靠性。
1.3抗干擾能力強。由于光信號的特點,可以有效的防止雷電、系統故障時產生的電磁方面的干擾,因此,光纖通道最適合應用于繼電保護通道。
以上光纖通道的三個特點,是繼電保護所采用的常規通道形式所無法比擬的。在通道選擇上應為首選。但是由于光纜的特點,抗外力破壞能力較差,當采用直埋或空中架設時,易于受到外力破壞,造成機械損傷。若采用OPGW,則可以有效的防止類似事件的發生。
2光纖通道與光纖保護裝置的配合方式
目前,縱聯保護采用光纖通道的方式,得到了越來越廣泛的應用,在現場運行設備中,主要有以下幾種方式:
2.1專用光纖保護:
光纖與縱聯保護(如:WXB-11C、LFP-901A)配合構成專用光纖縱聯保護。采用允許式,在光纖通道上傳輸允許信號和直跳信號。此種方式,需要專用光纖接口(如:FOX-40),使用單獨的專用光芯。優點是:避免了與其他裝置的聯系(包括通信專業的設備),減少了信號的傳輸環節,增加了使用的可靠性。缺點是:光芯利用率降低(與復用比較),保護人員維護通道設備沒有優勢。而且,在帶路操作時,需進行本路保護與帶路保護光芯的切換,操作不便,而且光接頭經多次的拔插,易造成損壞。
2.2復用光纖保護:
光纖與縱聯保護(如:7SL32、WXH-11、CSL101、WXH-11C保護)配合構成復用光纖縱聯保護。采用允許式,保護裝置發出的允許信號和直跳信號需要經音頻接口傳送給復用設備,然后經復用設備上光纖通道。優點是:接線簡單,利于運行維護。帶路進行電信號切換,利于實施。提高了光芯的利用率。缺點是:中間環節增加,而且帶路切換設備在通信室,不利于運行人員巡視檢查,通信設備有問題要影響保護裝置的運行。
2.3光纖縱聯電流差動保護:
光纖電流差動保護是在電流差動保護的基礎上演化而來的,基本保護原理也是基于克希霍夫基本電流定律,它能夠理想地使保護實現單元化,原理簡單,不受運行方式變化的影響,而且由于兩側的保護裝置沒有電聯系,提高了運行的可靠性。目前電流差動保護在電力系統的主變壓器、線路和母線上大量使用,其靈敏度高、動作簡單可靠快速、能適應電力系統震蕩、非全相運行等優點是其他保護形式所無法比擬的。光纖電流差動保護在繼承了電流差動保護的這些優點的同時,以其可靠穩定的光纖傳輸通道保證了傳送電流的幅值和相位正確可靠地傳送到對側。時間同步和誤碼校驗問題是光纖電流差動保護面臨的主要技術問題。在復用通道的光纖保護上,保護與復用裝置時間同步的問題對于光纖電流差動保護的正確運行起到關鍵的作用,因此目前光纖差動電流保護都采用主從方式,以保證時鐘的同步;由于目前光纖均采用64Kbit數字通道,電流差動保護通道中既要傳送電流的幅值,又要傳送時間同步信號,通道資源緊張,要求數據的誤碼校驗位不能過長,這樣就影響了誤碼校驗的精度。目前部分廠家推出的2Mbit數字接口的光纖電流差動保護能很好地解決誤碼校驗精度的問題。3光纖保護實際應用中存在的問題
3.1施工工藝問題
光纖保護是超高壓線路的主保護,通道的安全可靠對電力系統的安全、穩定運行起到重要的作用。由于光纜傳輸需要經過轉接端子箱、光纜機、電纜層和高壓線路等連接環節,并且光纖的施工工藝復雜、施工質量要求高,因此如果在保護裝置投入運行前的施工、測試中存在誤差,則會導致保護裝置的誤動作,進而影響全網的安全穩定運行。
3.2通道雙重化問題
光纖保護用于220kV及以上電網時,按照220kV及以上線路主保護雙重化原則的要求,縱聯保護的信號通道也要求雙重化,高頻保護由于是在不同的相別上耦合,因此能滿足雙通道的要求,如果使用2套光纖保護作為線路的主保護,通道雙重化的問題則一直限制著光纖保護的大規模推廣應用。
3.3光纖保護管理界面的劃分問題
隨著保護與通信銜接的日益緊密,繼電保護專業與通信專業管理界面日益難以區分,如不從制度上解決這一問題,將直接影響到光纖保護的可靠運行。對于獨立纖芯的保護,通信專業與繼電保護專業管理的分界點在通信機房的光纖配線架上。配線架以上包括保護裝置的那段尾纖,屬于繼電保護專業維護,這就要求繼電保護專業人員具備一定的光纖校驗維護技能。
3.4光纖保護在旁路代路上的問題
線路光纖保護在旁路代路時不方便操作,由于光纖活接頭不能隨便拔插,每次拔插都需要重新作衰耗測試,而且經常性拔插也容易造成活接頭的損壞,因此不宜使用拔插活接頭的辦法實現光纖通道的切換。對于電網中沒有單獨的旁路保護,旁路代路時是切換交流回路,因此不存在通道切換問題,但對電網有獨立的旁路保護,對于光纖閉鎖式、允許式縱聯保護暫時可以采用切換二次回路的方式,但對于光纖差動電流保護則無法代路,目前都是采取旁路保護單獨增設一套光纖差動保護的方法解決。已有部分廠家在謀求解決光纖保護切換問題的辦法,如使用光開關來實現光纖通道切換。
結束語
盡管目前光纖保護在長距離和超高壓輸電線路上的應用還有一定的局限性,在施工和管理應用上仍存在不足,但是從長遠看,隨著光纖網絡的逐步完善、施工工藝和保護產品技術的不斷提高,光纖保護將占據線路保護的主導地位。
參考文獻
【關鍵詞】繼電保護現狀發展
1繼電保護發展現狀
電力系統的飛速發展對繼電保護不斷提出新的要求,電子技術、計算機技術與通信技術的飛速發展又為繼電保護技術的發展不斷地注入了新的活力,因此,繼電保護技術得天獨厚,在40余年的時間里完成了發展的4個歷史階段。
建國后,我國繼電保護學科、繼電保護設計、繼電器制造工業和繼電保護技術隊伍從無到有,在大約10年的時間里走過了先進國家半個世紀走過的道路。50年代,我國工程技術人員創造性地吸收、消化、掌握了國外先進的繼電保護設備性能和運行技術[1],建成了一支具有深厚繼電保護理論造詣和豐富運行經驗的繼電保護技術隊伍,對全國繼電保護技術隊伍的建立和成長起了指導作用。阿城繼電器廠引進消化了當時國外先進的繼電器制造技術,建立了我國自己的繼電器制造業。因而在60年代中我國已建成了繼電保護研究、設計、制造、運行和教學的完整體系。這是機電式繼電保護繁榮的時代,為我國繼電保護技術的發展奠定了堅實基礎。
自50年代末,晶體管繼電保護已在開始研究。60年代中到80年代中是晶體管繼電保護蓬勃發展和廣泛采用的時代。其中天津大學與南京電力自動化設備廠合作研究的500kV晶體管方向高頻保護和南京電力自動化研究院研制的晶體管高頻閉鎖距離保護,運行于葛洲壩500kV線路上[2],結束了500kV線路保護完全依靠從國外進口的時代。
在此期間,從70年代中,基于集成運算放大器的集成電路保護已開始研究。到80年代末集成電路保護已形成完整系列,逐漸取代晶體管保護。到90年代初集成電路保護的研制、生產、應用仍處于主導地位,這是集成電路保護時代。在這方面南京電力自動化研究院研制的集成電路工頻變化量方向高頻保護起了重要作用[3],天津大學與南京電力自動化設備廠合作研制的集成電路相電壓補償式方向高頻保護也在多條220kV和500kV線路上運行。
我國從70年代末即已開始了計算機繼電保護的研究[4],高等院校和科研院所起著先導的作用。華中理工大學、東南大學、華北電力學院、西安交通大學、天津大學、上海交通大學、重慶大學和南京電力自動化研究院都相繼研制了不同原理、不同型式的微機保護裝置。1984年原華北電力學院研制的輸電線路微機保護裝置首先通過鑒定,并在系統中獲得應用[5],揭開了我國繼電保護發展史上新的一頁,為微機保護的推廣開辟了道路。在主設備保護方面,東南大學和華中理工大學研制的發電機失磁保護、發電機保護和發電機?變壓器組保護也相繼于1989、1994年通過鑒定,投入運行。南京電力自動化研究院研制的微機線路保護裝置也于1991年通過鑒定。天津大學與南京電力自動化設備廠合作研制的微機相電壓補償式方向高頻保護,西安交通大學與許昌繼電器廠合作研制的正序故障分量方向高頻保護也相繼于1993、1996年通過鑒定。至此,不同原理、不同機型的微機線路和主設備保護各具特色,為電力系統提供了一批新一代性能優良、功能齊全、工作可靠的繼電保護裝置。隨著微機保護裝置的研究,在微機保護軟件、算法等方面也取得了很多理論成果。可以說從90年代開始我國繼電保護技術已進入了微機保護的時代。
2繼電保護的未來發展
繼電保護技術未來趨勢是向計算機化,網絡化,智能化,保護、控制、測量和數據通信一體化發展。
2.1計算機化
隨著計算機硬件的迅猛發展,微機保護硬件也在不斷發展。原華北電力學院研制的微機線路保護硬件已經歷了3個發展階段:從8位單CPU結構的微機保護問世,不到5年時間就發展到多CPU結構,后又發展到總線不出模塊的大模塊結構,性能大大提高,得到了廣泛應用。華中理工大學研制的微機保護也是從8位CPU,發展到以工控機核心部分為基礎的32位微機保護。
南京電力自動化研究院一開始就研制了16位CPU為基礎的微機線路保護,已得到大面積推廣,目前也在研究32位保護硬件系統。東南大學研制的微機主設備保護的硬件也經過了多次改進和提高。天津大學一開始即研制以16位多CPU為基礎的微機線路保護,1988年即開始研究以32位數字信號處理器(DSP)為基礎的保護、控制、測量一體化微機裝置,目前已與珠海晉電自動化設備公司合作研制成一種功能齊全的32位大模塊,一個模塊就是一個小型計算機。采用32位微機芯片并非只著眼于精度,因為精度受A/D轉換器分辨率的限制,超過16位時在轉換速度和成本方面都是難以接受的;更重要的是32位微機芯片具有很高的集成度,很高的工作頻率和計算速度,很大的尋址空間,豐富的指令系統和較多的輸入輸出口。CPU的寄存器、數據總線、地址總線都是32位的,具有存儲器管理功能、存儲器保護功能和任務轉換功能,并將高速緩存(Cache)和浮點數部件都集成在CPU內。
電力系統對微機保護的要求不斷提高,除了保護的基本功能外,還應具有大容量故障信息和數據的長期存放空間,快速的數據處理功能,強大的通信能力,與其它保護、控制裝置和調度聯網以共享全系統數據、信息和網絡資源的能力,高級語言編程等。這就要求微機保護裝置具有相當于一臺PC機的功能。在計算機保護發展初期,曾設想過用一臺小型計算機作成繼電保護裝置。由于當時小型機體積大、成本高、可靠性差,這個設想是不現實的。現在,同微機保護裝置大小相似的工控機的功能、速度、存儲容量大大超過了當年的小型機,因此,用成套工控機作成繼電保護的時機已經成熟,這將是微機保護的發展方向之一。天津大學已研制成用同微機保護裝置結構完全相同的一種工控機加以改造作成的繼電保護裝置。這種裝置的優點有:(1)具有486PC機的全部功能,能滿足對當前和未來微機保護的各種功能要求。(2)尺寸和結構與目前的微機保護裝置相似,工藝精良、防震、防過熱、防電磁干擾能力強,可運行于非常惡劣的工作環境,成本可接受。(3)采用STD總線或PC總線,硬件模塊化,對于不同的保護可任意選用不同模塊,配置靈活、容易擴展。
繼電保護裝置的微機化、計算機化是不可逆轉的發展趨勢。但對如何更好地滿足電力系統要求,如何進一步提高繼電保護的可靠性,如何取得更大的經濟效益和社會效益,尚須進行具體深入的研究。\
2.2網絡化
計算機網絡作為信息和數據通信工具已成為信息時代的技術支柱,使人類生產和社會生活的面貌發生了根本變化。它深刻影響著各個工業領域,也為各個工業領域提供了強有力的通信手段。到目前為止,除了差動保護和縱聯保護外,所有繼電保護裝置都只能反應保護安裝處的電氣量。繼電保護的作用也只限于切除故障元件,縮小事故影響范圍。這主要是由于缺乏強有力的數據通信手段。國外早已提出過系統保護的概念,這在當時主要指安全自動裝置。因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),還要保證全系統的安全穩定運行。這就要求每個保護單元都能共享全系統的運行和故障信息的數據,各個保護單元與重合閘裝置在分析這些信息和數據的基礎上協調動作,確保系統的安全穩定運行。顯然,實現這種系統保護的基本條件是將全系統各主要設備的保護裝置用計算機網絡聯接起來,亦即實現微機保護裝置的網絡化。這在當前的技術條件下是完全可能的。
對于一般的非系統保護,實現保護裝置的計算機聯網也有很大的好處。繼電保護裝置能夠得到的系統故障信息愈多,則對故障性質、故障位置的判斷和故障距離的檢測愈準確。對自適應保護原理的研究已經過很長的時間,也取得了一定的成果,但要真正實現保護對系統運行方式和故障狀態的自適應,必須獲得更多的系統運行和故障信息,只有實現保護的計算機網絡化,才能做到這一點。
對于某些保護裝置實現計算機聯網,也能提高保護的可靠性。天津大學1993年針對未來三峽水電站500kV超高壓多回路母線提出了一種分布式母線保護的原理[6],初步研制成功了這種裝置。其原理是將傳統的集中式母線保護分散成若干個(與被保護母線的回路數相同)母線保護單元,分散裝設在各回路保護屏上,各保護單元用計算機網絡聯接起來,每個保護單元只輸入本回路的電流量,將其轉換成數字量后,通過計算機網絡傳送給其它所有回路的保護單元,各保護單元根據本回路的電流量和從計算機網絡上獲得的其它所有回路的電流量,進行母線差動保護的計算,如果計算結果證明是母線內部故障則只跳開本回路斷路器,將故障的母線隔離。在母線區外故障時,各保護單元都計算為外部故障均不動作。這種用計算機網絡實現的分布式母線保護原理,比傳統的集中式母線保護原理有較高的可靠性。因為如果一個保護單元受到干擾或計算錯誤而誤動時,只能錯誤地跳開本回路,不會造成使母線整個被切除的惡性事故,這對于象三峽電站具有超高壓母線的系統樞紐非常重要。
由上述可知,微機保護裝置網絡化可大大提高保護性能和可靠性,這是微機保護發展的必然趨勢。
2.3保護、控制、測量、數據通信一體化
在實現繼電保護的計算機化和網絡化的條件下,保護裝置實際上就是一臺高性能、多功能的計算機,是整個電力系統計算機網絡上的一個智能終端。它可從網上獲取電力系統運行和故障的任何信息和數據,也可將它所獲得的被保護元件的任何信息和數據傳送給網絡控制中心或任一終端。因此,每個微機保護裝置不但可完成繼電保護功能,而且在無故障正常運行情況下還可完成測量、控制、數據通信功能,亦即實現保護、控制、測量、數據通信一體化。
目前,為了測量、保護和控制的需要,室外變電站的所有設備,如變壓器、線路等的二次電壓、電流都必須用控制電纜引到主控室。所敷設的大量控制電纜不但要大量投資,而且使二次回路非常復雜。但是如果將上述的保護、控制、測量、數據通信一體化的計算機裝置,就地安裝在室外變電站的被保護設備旁,將被保護設備的電壓、電流量在此裝置內轉換成數字量后,通過計算機網絡送到主控室,則可免除大量的控制電纜。如果用光纖作為網絡的傳輸介質,還可免除電磁干擾。現在光電流互感器(OTA)和光電壓互感器(OTV)已在研究試驗階段,將來必然在電力系統中得到應用。在采用OTA和OTV的情況下,保護裝置應放在距OTA和OTV最近的地方,亦即應放在被保護設備附近。OTA和OTV的光信號輸入到此一體化裝置中并轉換成電信號后,一方面用作保護的計算判斷;另一方面作為測量量,通過網絡送到主控室。從主控室通過網絡可將對被保護設備的操作控制命令送到此一體化裝置,由此一體化裝置執行斷路器的操作。1992年天津大學提出了保護、控制、測量、通信一體化問題,并研制了以TMS320C25數字信號處理器(DSP)為基礎的一個保護、控制、測量、數據通信一體化裝置。
2.4智能化
近年來,人工智能技術如神經網絡、遺傳算法、進化規劃、模糊邏輯等在電力系統各個領域都得到了應用,在繼電保護領域應用的研究也已開始[7]。神經網絡是一種非線性映射的方法,很多難以列出方程式或難以求解的復雜的非線性問題,應用神經網絡方法則可迎刃而解。例如在輸電線兩側系統電勢角度擺開情況下發生經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;如果用神經網絡方法,經過大量故障樣本的訓練,只要樣本集中充分考慮了各種情況,則在發生任何故障時都可正確判別。其它如遺傳算法、進化規劃等也都有其獨特的求解復雜問題的能力。將這些人工智能方法適當結合可使求解速度更快。天津大學從1996年起進行神經網絡式繼電保護的研究,已取得初步成果[8]。可以預見,人工智能技術在繼電保護領域必會得到應用,以解決用常規方法難以解決的問題。
3結束語
建國以來,我國電力系統繼電保護技術經歷了4個時代。隨著電力系統的高速發展和計算機技術、通信技術的進步,繼電保護技術面臨著進一步發展的趨勢。國內外繼電保護技術發展的趨勢為:計算機化,網絡化,保護、控制、測量、數據通信一體化和人工智能化,這對繼電保護工作者提出了艱巨的任務,也開辟了活動的廣闊天地。
作者單位:天津市電力學會(天津300072)
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