【关键词】变电运行;继电保护
近几年,我国电力事业得到了迅速的发展,各种电力新设备、新技术都得到了广泛应用,继电保护技术便是其中一种。作为当前变电运行不可缺少的一个重要组成部分,继电保护可确保整个电力系统安全、稳定以及可靠的运行,保证供用电质量。因此在变电运行中,做好继电保护,不断提高继电保护技术水平是极有必要的。下面对变电运行中如何提高继电保护技术水平加以探讨,并提出几点浅薄的建议。
1、继电保护技术的概述
从上世纪六十年代开始,晶体管继电保护技术得到了发展和应用,随后继电保护技术获得了不同程度的发展,在上个世纪七十年代已经研制出不同类型的计算机保护装置。随后微机保护装置的出现和广泛的应用。随后我国的继电保护技术真正进入了微机保护时代。当前继电保护技术已经向着计算机化以及网络化的方向发展,这对继电保护技术在保护、测量、控制、人工智能化以及数据通信一体化方面提出了更高的要求,这对于继电保护技术来说不但是一种发展的机遇同时也是一种挑战。随着继电保护技术的不断发展,在整个电力系统中将得到更加广泛的应用,使得整个电力系统处在安全、稳定以及可靠的运行状态中,将会间接的为我国的经济发展做出更多的贡献。
2、继电保护技术在变电运行中应用的基本任务
在电力系统中,继电保护主要是通过利用元件发生异常情况时包括电压、电流以及功率等在内电气量的变化情况来形成继电保护动作。继电保护装置的主要任务有:第一,在整个电力系统的运行过程中,对系统中所有设备的运行状况进行在线监视,确保系统的整体运行;第二,如果供电系统出现故障,继电保护装置将有选择性的、自动的并迅速的将故障的部分切除,然后确保没有发生故障的部分能处于正常的运行状态中;第三,如果在供电系统的运行中出现了异常情况,继电保护装置可以及时准确的提供信号或者是进行告警,进而使得相关人员能及时采取措施进行处理。
3、继电保护装置运行的性能要求
一般来说,将继电保护装置安置在电路中,并进行变电运行时,其装置的基本性能要求有四个,即可靠性、快速性、灵敏性以及选择性。下面对这四种性能作详细介绍。
3.1可靠性
可靠性是继电保护装置最基本的性能,一台合格的继电保护装置必须具备高度的可靠性,以保证装置启动后的正常运行,保证其功能的正常发挥。对于继电保护装置来说,没有可靠性,装置运行中所发生的故障就无法得到有效的处理和解决,甚至还有可能引发更大的故障或安全事故,装置的存在将毫无意义可言。因此,安装于电路系统的继电保护装置一定要具备最基本的可靠性。而为了做到这一点,就必须保证装置的设计、安装以及调试等环节都严格按照相关规定执行,确保装置中所有元件都配备齐全。装置投入运行后,要全面做好装置的维护和保养工作。
3.2快速性
继电保护装置所具备的快速性的主要意思是指,当电路发生故障时,继电保护装置能够在第一时间内,快速断开故障,保证其他电力设备的安全。继电保护装置所具有的快速性能可在很大程度上降低故障对电力设备或元件的损害,确保其他没有发生故障的部分正常工作,并在一定程度上保证其运行的稳定性。通过快速断开故障,继电保护装置可从整体上提高电力系统运行的稳定性,降低电力运营成本。
3.3灵敏性
继电保护装置的灵敏性主要表现在,当电路系统发生故障时,继电保护装置可在最短时间内可靠的发生动作,快速,并且有效的处理故障。灵敏系数是考核继电保护装置的灵敏性的基本指标,而关于装置灵敏性的具体要求,在相关的继电保护程序设计中都有提到,同样也需要引起相关技术人员的重点关注。
3.4选择性
选择性是指,变电运行发生了故障,或者出现了其他异常情况后,继电保护装置可根据实际情况,有选择性切除故障点旁边的断路器,达到保证没有发生故障部分正常运行的目的。
4、做好变电运行继电保护的方法
4.1做好继电保护装置的质量检验
当继电保护装置完成安装和调试之后,要再次对其质量和性能进行检查、验收,进一步保证装置运行的可靠性。质量检验时,先做好自检,然后由专业的验收工向厂家提交检验获得的验收单,再由厂家采取实验手段,确保继电保护装置性能的稳定与正常。实验时,厂家必须保证所有关于继电保护装置的试验数据都准确无误,保证试验中所拆卸掉的所有部件都全部回复正常之后,才能在验收单上签字。另外,当装置的保护定值或二次回路发生变更时,要先对装置的定值以及变更问题进行核对和确认,并做好相应地变更记录,经相关责任人签字确认之后,再采取相关措施加以处理。
4.2要做好继电保护装置及其二次回路的巡检工作
通过对设备的巡检,可以及时发现设备存在的隐患进而避免故障的发生,这属于相关工作人员的一项重要工作。在巡检的时候,除了要做好交接班的检查之外,也要组织进行全面的巡视检查。
4.3要提高继电保护运行操作的准确性
运行人员要全面掌握继电保护装置的原理,以便于对其进行准确的操作,同时对其的结构以及相关规定要全面掌握,在操作的时候要严格按照相关规定中的要求进行,在每次投入和退出必须获得调度的指令之后进行。在运行规程中应该将所有保护装置的相关信息编入,以保证投入和退出的准确性。运行人员严格执行相关的规定可以避免在操作中出现差错,如果发现在继电保护装置的运行中有异常情况出现,要加强对异常部位的监视,并通知相关的人员进行处理。
关键词:继电保护运行现状发展前景
1、我国电力系统
继电保护技术的发展现状继电保护技术是随着电力系统的发展而发展的,它与电力系统对运行可靠性要求的不断提高密切相关。熔断器就是最初出现的简单过电流保护,时至今日仍广泛应用于低压线路和用电设备。由于电力系统的发展,用电设备的功率、发电机的容量不断增大,发电厂、变电站和供电网的结线不断复杂化,电力系统中正常工作电流和短路电流都不断增大,熔断器已不能满足选择性和快速性的要求,于是出现了作用于专门的断流装置的过电流继电器。本世纪初随着电力系统的发展,继电器才开始广泛应用于电力系统的保护。这个时期可认为是继电保护技术发展的开端。
自本世纪初第一代机电型感应式过流继电器(1901年)在电力系统应用以来,继电保护已经经历了一个世纪的发展。在最初的二十多年里,各种新的继电保护原理相继出现,如差动保护(1908年)、电流方向保护(1910年)、距离保护(1923年)、高频保护(1927年),这些保护原理都是通过测量故障发生后的稳态工频量来检测故障的。尽管以后的研究工作不断发展和完善了电力系统的保护,但是这些保护的基本原理并没有变,至今仍然在电力系统继电保护领域中起主导作用。
继电保护装置是保证电力系统安全运行的重要设备。满足电力系统安全运行的要求是继电保护发展的基本动力。快速性、灵敏性、选择性和可靠性是对继电保护的四项基本要求。为达到这个目标,继电保护专业技术人员借助各种先进科学技术手段作出不懈的努力。经过近百年的发展,在继电保护原理完善的同时,构成继电保护装置的元件、材料等也发生了巨大的变革。继电保护装置经历了机电式、整流式、晶体管式、集成电路式、微处理机式等不同的发展阶段。
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,建成了一支具有深厚继电保护理论造诣和丰富运行经验的继电保护技术队伍,对全国继电保护技术队伍的建立和成长起了指导作用。阿城继电器厂引进消化了当时国外先进的继电器制造技术,建立了我国自己的继电器制造业。因而60年代是我国机电式继电保护繁荣的时代,为我国继电保护技术的发展奠定了坚实基础。
自50年代末,晶体管继电保护已在开始研究。60年代中到80年代中是晶体管继电保护蓬勃发展和广泛采用的时代。在此期间,从70年代中,基于集成运算放大器的集成电路保护已开始研究。到80年代末集成电路保护已形成完整系列,逐渐取代晶体管保护。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。
国内微机保护的研究开始于70年代末期,起步较晚,但发展很快。1984年我国第一套微机距离保护样机在试运行后通过鉴定并批量生产,以后每年都有新产品问世;1990年第二代微机线路保护装置正式投入运行。目前,高压线路、低压网络、各种主电气设备都有相应的微机保护装置在系统中运行,特别是线路保护已形成系列产品,并得到广泛应用。我国在2000年220kV及以上系统的微机保护率为43.99%,线路微机保护占86%,到2003年底,220kV以上系统的微机保护已占到70.29%,线路的微机化率达到97.6%。实际运行中,微机保护的正确动作率要明显高于其他保护,一般比平均正常动作率高0.2~0.3个百分点。国产微机保护经过多年的实际运行,依靠先进的原理和技术及良好的工艺已全面超越进口保护。从80年代220KV及以上电压等级的电力系统全部采用进口保护,到现在220KV系统继电保护基本国产化,反映了继电保护技术在我国的长足发展和国产继电保护设备的明显优势。
微机继电保护技术的成熟与发展是近三十年来继电保护领域最显着的进展。经过长期的研究和实践,现在人们已普遍认可了微机保护在电网中无可替代的优势。微机保护具有自检功能,有强大的逻辑处理能力、数值计算能力和记忆能力,并且具备很强的数字通信能力,这一切都是电磁继电器、晶体管继电器所难以匹敌的。计算机技术的进步,更高性能、更高精度的数字器件的采用,一直是微机继电保护不断发展的强大动力。
2、微机继电保护的主要特点
微机保护充分利用了计算机技术上的两个显着优势:高速的运算能力和完备的存贮记忆能力,以及采用大规模集成电路和成熟的数据采集,A/D模数变换、数字滤波和抗干扰措施等技术,使其在速动性、可靠性方面均优于以往传统的常规保护,而显示了强大生命力,与传统的继电保护相比,微机保护有许多优点,其主要特点如下:
1)改善和提高继电保护的动作特征和性能,正确动作率高。主要表现在能得到常规保护不易获得的特性;其很强的记忆力能更好地实现故障分量保护;可引进自动控制、新的数学理论和技术,如自适应、状态预测、模糊控制及人工神经网络等,其运行正确率很高,已在运行实践中得到证明。
2)可以方便地扩充其他辅助功能。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、部件的工况以及功能软件本身。
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、未来继电保护技术的发展前景
微机保护经过近20年的应用、研究和发展,已经在电力系统中取得了巨大的成功,并积累了丰富的运行经验,产生了显着的经济效益,大大提高了电力系统运行管理水平。近年来,随着计算机技术的飞速发展以及计算机在电力系统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,其未来趋势向计算机化,网络化,智能化,保护、控制、测量和数据通信一体化发展。
3.1微计算机硬件的更新和网络化发展在计算机领域,发展速度最快的当属计算机硬件,按照着名的摩尔定律,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,运算能力的显着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。硬件技术的不断更新,使微机保护对技术升级的开放性有了迫切要求。网络特别是现场总线的发展及其在实时控制系统中的成功应用充分说明,网络是模块化分布式系统中相互联系和通信的理想方式。如基于网络技术的集中式微机保护,大量的传统导线将被光纤取代,传统的繁琐调试维护工作将转变为检查网络通信是否正常,这是继电保护发展的必然趋势。微机保护设计网络化,将为继电保护的设计和发展带来一种全新的理念和创新,它会大大简化硬件设计、增强硬件的可靠性,使装置真正具有了局部或整体升级的可能。
继电保护的作用不只限于切除故障元件和限制事故影响范围(这是首要任务),还要保证全系统的安全稳定运行。这就要求每个保护单元都能共享全系统的运行和故障信息的数据,各个保护单元与重合闸装置在分析这些信息和数据的基础上协调动作,实现微机保护装置的网络化。这样,继电保护装置能够得到的系统故障信息愈多,对故障性质、故障位置的判断和故障距离的检测愈准确,大大提高保护性能和可靠性。
3.2智能化进入20世纪90年代以来,人工智能技术如神经网络、遗传算法、进化规划、模糊逻辑等在电力系统各个领域都得到了应用,电力系统保护领域内的一些研究工作也转向人工智能的研究。专家系统、人工神经网络(ANN)和模糊控制理论逐步应用于电力系统继电保护中,为继电保护的发展注入了活力。
人工神经网络(ANN)具有分布式存储信息、并行处理、自组织、自学习等特点,其应用研究发展十分迅速,目前主要集中在人工智能、信息处理、自动控制和非线性优化等问题。近年来,电力系统继电保护领域内出现了用人工神经网络(ANN)来实现故障类型的判别、故障距离的测定、方向保护、主设备保护等。例如在输电线两侧系统电势角度摆开情况下发生经过渡电阻的短路就是一非线性问题,距离保护很难正确作出故障位置的判别,从而造成误动或拒动;如果用神经网络方法,经过大量故障样本的训练,只要样本集中充分考虑了各种情况,则在发生任何故障时都可正确判别。其它如遗传算法、进化规划等也都有其独特的求解复杂问题的能力。将这些人工智能方法适当结合可使求解速度更快。可以预见,人工智能技术在继电保护领域必会得到应用,以解决用常规方法难以解决的问题。
3.3自适应控制技术在继电保护中的应用自适应继电保护的概念始于20世纪80年代,它可定义为能根据电力系统运行方式和故障状态的变化而实时改变保护性能、特性或定值的新型继电保护。自适应继电保护的基本思想是使保护能尽可能地适应电力系统的各种变化,进一步改善保护的性能。这种新型保护原理的出现引起了人们的极大关注和兴趣,是微机保护具有生命力和不断发展的重要内容。自适应继电保护具有改善系统的响应、增强可靠性和提高经济效益等优点,在输电线路的距离保护、变压器保护、发电机保护、自动重合闸等领域内有着广泛的应用前景。针对电力系统频率变化的影响、单相接地短路时过渡电阻的影响、电力系统振荡的影响以及故障发展问题,采用自适应控制技术,从而提高保护的性能。对自适应保护原理的研究已经过很长的时间,也取得了一定的成果,但要真正实现保护对系统运行方式和故障状态的自适应,必须获得更多的系统运行和故障信息,只有实现保护的计算机网络化,才能做到这一点。
3.4变电所综合自动化技术现代计算机技术、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。
综合自动化技术相对于常规变电所二次系统,主要有以下特点:
1)设备、操作、监视微机化。综合自动化系统的各个子系统全部微机化,其内涵中还包括系统的功能软件化和信号数字化的内容,完全摒弃了常规变电所中各种机电式、机械式、模拟式设备,大大提高了二次系统的可靠性和电气性能。操作、监视完全微机化,且方便地通过人机联系系统(MMI)对变电所实施监视和控制。
2)通信局域网络化、光缆化。计算机局域网络技术和光纤通信技术在综合自动化系统中得到普遍的应用。因此,系统具有较高的抗电磁干扰的能力,能够实现高速数据传输,满足实时性要求,组态更灵活,易于扩展,可靠性大大提高,而且大大简化了常规变电所繁杂量大的各种电缆,方便施工。
3)运行管理智能化。智能化的表现是多方面的,除了常规自动化功能以外,如自动报警、报表生成、电压无功调节、小电流接地选线、故障录波、事故判别与处理等方面,还具有强大的在线自诊断功能,并实时地将其送往调度(控制)中心,即以主动模式代替了常规变电所的被动模式,这一点是与常规二次系统最显着的区别之一。
竞争的电力市场将促进新的自动化技术的开发和应用,在经济效益的驱动下,变电站将向集成自动化方向发展。根据变电站自动化集成的程度,可将未来的自动化系统分为协调型自动化和集成型自动化。协调型自动化仍然保留间隔内各自独立的控制、保护等装置,各自采集数据并执行相应的输出功能,通过统一的通信网络与站级相连,在站级建立一个统一的计算机系统,进行各个功能的协调。而集成型自动化既在间隔级,又在站级对各个功能进行优化组合,是现代控制技术、计算机技术和通信技术在变电站自动化系统的综合应用。所谓集成型自动化系统是将间隔的控制、保护、故障录波、事件记录和运行支持系统的数据处理等功能集成在一个统一的多功能数字装置内,间隔内部和间隔间以及间隔同站级间的通信用少量的光纤总线实现,取消传统的硬线连接。总体来说,综合自动化系统打破了传统二次系统各专业界限和设备划分原则,改变了常规保护装置不能与调度(控制)中心通信的缺陷,给变电所自动化赋予了更新的含义和内容,代表了变电所自动化技术发展的一种潮流。随着科学技术的发展,功能更全、智能化水平更高、系统更完善的超高压变电所综合自动化系统,必将在我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。
4、结束语
我国电力系统继电保护技术的发展经历了4个阶段。随着电力系统的高速发展和计算机技术、通信技术的进步,继电保护技术面临着进一步发展的趋势。其发展将出现原理突破和应用革命,由数字时代跨入信息化时代,发展到一个新的水平。这对继电保护工作者提出了艰巨的任务,也开辟了活动的广阔天地。
参考文献
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关键词:继电保护;启发式教学;模块化教学;教学改革
作者简介:霍兰茹(1980-),女,河北保定人,延安职业技术学院,助教。(陕西延安716000)
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2012)09-0065-02
继电保护是电力系统安全运行的保障。继电保护装置与发电厂和变电站综合自动化系统、电网调度自动化系统等密切关联。继电保护课程教学质量的好坏直接影响到后续其他专业课和选修课的教学。继电保护装置的更新换代对高校继电保护教学提出了新的要求,培养能熟练设计、安装调试、操作维护继电保护装置的应用型专业人才成为当务之急。继电保护课程是一门理论性、实践性都很强的课程,要求学生起点高且必须具备电工基础、电子技术、电机学、电力系统等方面的相关知识。近年来国家提倡高职高专院校要在实践环节上加大比重,继电保护课程在专业计划中的地位发生变化,理论教学时数减小,大部分学生反映很难入门。为此,本文专门从教学内容、教学方法、教学手段和实验、实践性环节等方面提出了课程改革的思路,力求使学生成为适应市场需求的应用型技术专业人才。
一、合理安排教学内容
首先是教材的选取。高职高专学生和本科院校学生的课程目标不同,在教材选取上更加偏重于实用性。目前大部分电力系统继电保护教材都是围绕保护原理、动作整定编写,忽略了对各种电气设备进行继电保护配置和对继电保护运行、维护和检修技术的介绍。对于高职学生来说,他们应该掌握的技能是:面对各种电气设备时该设置哪些保护;每一种保护的电路布置;每一种保护在运行和动作时信号显示情况以及根据这些信号如何进行维护;微机保护的实现形式以及动作原理。为了适应高职教育需要,继电保护教材还应包含下列内容:电气设备的继电保护配置,主要介绍电气设备继电保护的配置、保护的原理图和展开图识读;继电保护运行、维护和检修技术,用各种案例实现学生对运行和维护技术的学习。
其次是教学内容安排的合理性。由于教材选用的原因,各专业教材之间可能会有重复的内容,这就要求任课教师在授课前要对整个专业课程设置和各主要专业课知识点有一个总体的把握,适当删减部分内容。加强同一结合点上相关科目的协调配合,避免知识重复讲授,如模拟量采集系统、数字滤波等内容可跳过不讲。同时根据本专业就业所需知识和能力的要求适当增加内容。对重点、难点部分合理分配课时,比如在讲解动作值整定计算时只需介绍保护整定的原则,不作复杂的理论分析计算,让高职学生从复杂、难懂的困境中解脱出来,把主要精力放在继电保护的实用技术上。讲授理论侧重于一些保护的基本原理与方法,如常规保护(电流保护、距离保护等)及有关具体保护装置的实验、实训环节、课程设计、毕业设计;对于一些学生能自行理解的、工程实际中不再采用或用的很少的内容应少讲或不讲;多讲解一些课本上没有编入的但工程实际中已应用广泛的内容。
由于学生基础水平不同,学习能力也存在很大的差异性,任课老师应及时收集学生的反馈信息,把握好教学的深度和广度,因教制宜。对于那些学有余力的学生,可以组织成课外学习小组,让他们自己收集相关电气工程专业方面的资料和素材,扩大专业领域的专业知识宽度和深度,鼓励他们积极参加校内科研项目,如继电保护课件的开发、保护实验仿真装置的设计等,培养学生的创新能力和科研能力。
二、采用多种教学方法
较传统的专业课教学方法是教师单一传授式的方法。这种方法使学生处于被动的学习过程中,不利于知识的学习和掌握。为提高教学效果,在课堂教学中应采用灵活多样的教学方法。
1.启发式教学
启发式教学是教师在教学中根据教学规律,采取各种手段来引导学生独立思考、积极思维,以获取新知识的教学方法体系。对于不同的教学内容,启发式教学的具体做法也不同。
在介绍继电保护的基本概念时,首先告诉学生继电保护属于二次系统,作用是为一次系统服务的,是反应电力系统故障和不正常状态并做出动作的一种自动装置。然后就可以采用提问的方法启发学生温故知新,可边提问边回答:常用的一次设备有哪些?故障包含哪些?不正常状态有哪些?继电保护装置对于故障和不正常状态最终的处理结果如何?后面在介绍继电保护的原理时同样可以采用此法,先告诉学生只要找出正常运行与故障时电气量或者非电气量的差别即可找出一种原理,引导学生积极思考。
继电保护课堂教学注重知识的衔接,可以在每次上课开始时花3~5分钟时间复习上次课程知识点,然后引出新内容。鼓励学生提前预习,对所要学习的知识有大致的了解,上课结束时将本次课的内容加以总结,并针对下次课程内容与本次上课内容的不同进行提问,提出本次课中继电保护方法的不足,针对不足提出解决办法。这样让学生心存疑问,继续进行下一部分内容的学习。在学习“自动重合闸”这一章时,首先介绍单相重合闸和三相重合闸,在此基础上引出综合重合闸的概念,即当线路发生单相接地故障时采用单相重合闸方式。发生相间故障时,采用三相重合闸方式。综合考虑这两种重合闸方式的装置称为综合重合闸。然后提问:如果发生单相接地短路时,选相元件拒动,综合重合闸如何动作?两相先后接地短路时如何动作?通过这样的启发方式让学生对三种重合闸方式进行逐步深入的学习,从而掌握各种工作方式的保护原理、特点。
继电保护中有些内容既相互联系又容易混淆,这时就要适当引导学生进行多方面对比,在对比分析中加深理解,在理解基础上加深记忆。比如在讲到距离保护时可以将之前讲解过的电流保护的知识点加以对比。尤其是二者的整定原则和灵敏性校验有什么相似和不同?不同点的根本原因是什么?动作电流与动作阻抗有什么关系?通过这些知识点的对比既可以让学生更好地掌握距离保护的相关知识,同时对电流保护的内容加以复习,这样能够使学生将继电保护这门课程更好地深入理解。
2.模块化教学
模块化教学法是以专业工种为模块,把专业理论和操作技能有机地、系统地结合在一起进行的理实一体化教学。它在理论学习和操作技能训练之间找到了最佳的切入点,注重教学内容的实用性。通过模块教学方法的实施可以强化学生的技能训练,促进学生动手能力的提高。教师在模块化教学过程中起到贯通、点拨作用,只讲解一些难懂的、易错的地方以及一些更快更有效的学习方法,从而更全面地发挥学生的学习自主性。
整定计算是继电保护知识中的重要内容,但现有教材中介绍整定计算知识不全面,不利于学生系统地学习整定计算知识。而现场实际保护装置的整定值主要是结合原始资料,根据保护原理和设计手册来计算。因此,在教学中应改变传统的学习方法,对于整定计算部分授课时只作简要介绍,学习的重点放到设计环节中。在课程设计或毕业设计环节中,可将继电保护中的整定计算知识分为电网保护的整定计算、变压器保护的整定计算、发电机保护的整定计算等几个模块向学生详细讲解,使学生通过具体的实例理解整定计算原则,并掌握整定计算内容。如发电机保护的整定计算参照某发电厂或程设计任务书,提出设计要求。设计时,首先让学生查阅资料,了解各种发电机保护的整定方法,然后结合设计要求讲解各种保护,进一步理解整定原则和方法。这样,经过课堂学习、设计环节之后能使学生较系统地掌握继电保护的整定计算知识。
三、利用现代化教学手段
继电保护课程理论知识比较抽象,涉及的专业知识较多,学生学习起来较难掌握,应采用多种教学形式结合的方式讲解。
1.多媒体教学的合理应用
可利用Authorware、Photoshop、Flash等工具自行开发多媒体课件,将复杂的继电保护设备、电路接线、工作原理以声音、图像、图形和动画等形式表现出来,有助于学生深入理解。目前,多媒体教学手段已被各级院校、教师接受和推广使用。
2.借助仿真软件进行演示
仿真技术辅助教学既可演示复杂系统的未知结果,又可演示系统随参数变化的变化结果或变化趋势,有助于学生对抽象理论的理解,更能弥补实验手段的不足。目前,各种火电机组仿真系统、变电站仿真系统、电力系统物理模拟和计算机仿真系统等仿真平台已得到广泛应用,可以在这些仿真平台的基础上开发相关的仿真项目应用到继电保护的教学中。利用开发的仿真平台可以模拟实际电力系统故障的发生、继电保护的全程动作情况,让学生亲历电力系统运行的实况,学会对事故的分析和处理,进一步理解保护的原理。
3.采用电化教学演示
继电保护课程的许多教学内容与生产实际背景密切相关,通过录制与生产实际背景相关内容的教学录像片,可以让学生直观地了解到生产实际中继电保护装置的实际安装、调试过程的各个环节,使他们在集声、像于一体的多媒体环境中轻松地掌握复杂、枯燥的安装调试过程。比如在介绍电流互感器的结构及工作原理时,可以播放有关在电厂或变电站中的TA二次侧在运行中开路后的现象、后果以及更换电流表或电流继电器时采取的方法与措施的录像,使学生在生动有趣的教学情境下掌握电流互感器的相关知识和操作技能。
四、重视实训、实践环节
目前继电保护规定的实验一般都是认识性、验证性的实验,发挥不了学生的主动性和创造性,因此,可减少验证性试验比例,适当增加设计性、综合性的实验项目,让学生自己接线和调整参数,模拟电力系统故障和保护装置的动作过程。通过实验进一步理解电力系统继电保护的工作原理和组成。
为了达到很好的实习效果,需要根据专业教学的时间安排好前期课程的设置。在开始专业基础课程前,首先安排学生在学校周边的电力系统进行参观性质的“认识实习”和“专业导论”,使学生建立起“专业”的概念和最基本的原理认识,然后在学习了一定的专业知识后再组织学生到电厂、变电站或其他相关单位进行“毕业实习”。
五、结束语
电力系统继电保护是电自专业的一门核心课程。为适应继电保护技术的发展,应加大继电保护课程教学体系改革力度,在教学中体现继电保护原理、装置、整定计算的有机结合,以适应技术发展的要求,培养出适应电力行业需求的专业人才。
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关键词;电力;继电保护;可靠性;特点;阐述
中图分类号:TM774文献标识码:A
前言
随着社会经济不断地发展,人们对用电的依赖性迅速增加,有效地保证供电的可靠性已经不能仅仅从普通的意义上来解释,往往与国家的经济大计紧密联系在一起,因此电力系统安全的重要性已为众人所知,而继电保护是电力系统安全运行的保护神,其自身的发展至关重要,所以自从有了继电保护以来,每一次新技术的出现,都导致继电保护在相关技术的基础上发生很大的飞跃,在此基础之上,继电保护也必将发生相应的变化,本文试从可靠性及要求特点角度出发来进行分析。
1、电力继电保护的重要意义
电力作为我们人类社会发展过程中的主要能源之一,对我们人类的发展及广大人民生产、生活水平的提高发挥着不可替代的作用。而对于电力系统的发展而言,电力继电保护系统为其发挥的保驾护航的作用,第二次工业革命人类对电力能源的发明与推广使用以来,电力工业得到了飞速发展,人类对其的使用也得到了不断完善,但随着经济社会的发展,人们对电力的广泛应用要求电力运行质量的提高,因此,电力继电保护技术、装置被我们人类广泛应用。那么什么是继电保护装置呢,它具体含义是什么呢?据研究与了解,所谓的继电保护装置就是为了降低电力系统运行的故障隐患,及时处理电力故障,缩减故障处理开支,维护电力系统稳定的一种电气装置。该装置主要利用继电保护技术原理设计而成,由于其独特的电路保护特性,所以近年来得到广泛的利用,引起人们的关注。而电力继电保护装置发展至今,已经成为电力、电网系统安全、稳定、持续运行的可靠保证,也是电力企业发展的重要基础,对人力电力事业的发展具有重要的意义。
2、继电保护装置的要求及特点
2.1据对电力继电保护装置多年的应用经验总结及对未来应用的研究表明,继电保护装置的基本要求有意向几点,即要求可靠性强,速动性强,灵活性强等。所谓的可靠性强所指的就是,继电保护装置的发明与使用最基本的目的就是维护电网系统电路的安全运行。但是,在电力保护装置实际运行过程中,由于一些工作人员的操作不断给及电路运行故障的综合因素等的影响,导致该装置出现拒动或误动的错误指令。这些指令的发出,不仅不能起到基本的保护作用,反而影响了电路的正常运行。因此,这就要求继电保护装置具有超强的运行可靠性,这就要求我们设计人员和工作人员确保继电保护装置的设计原理的先进性,安装调试的正确性、无误性。其次还要求继电保护装置的各个组件质量的可靠性,最终使继电保护装置达到保护的可靠性、稳定性、安全性。其次,就是速动性。所谓的速动性指的就是在电流量与继电保护装置的故障报警速率成反比。因此只有提高它的速动性,才能保证在电力系统出现大的突发故障时,进行及时、有效快速的向工作人员报警,提高故障处理速度,减少经济损失。最后,就是要求具有超强的灵敏性。其所指的就是继电保护装置内部的程序能够对出现的不同性质、不同问题的故障及时的采取保护措施、发出警报,并且能够对故障进行简单的处理,来降低故障问题所带来的危害与影响。
2.2第二,我们来说一说继电保护技术的特点,其主要有以下几个特点。第一,自主化运行率高,使得继电设备具有很强的记忆功能,此外继电保护能更好地实现故障分量保护,提高运行的正确率。第二,兼容性辅助功能强,统一标准做法的选用,便于统一标准,并且装置体积小,减少了盘位数量,在此基础上,还可以扩充其它辅助功能。第三,操作性监控管理好,该技术主要表现在一些核心部件不受外在化境的影响,能够产生一定的使用功效。
3、如何提高继电保护的可靠性
继电保护装置的安装主要是保护电路运行过程中各个电路配件的安全性。提高继电保护装置的可靠性,需要从以下几个方面落实。
第一,继电保护装置检验应注意的问题。将整组试验和电流回路升流试验放在本次检验最后进行,这两项工作完成后,严禁再拔插件、改定值、改定值区等工作。
第二,定值区问题。定值区数量的激增是电力系统与计算机网络系统发展的一个重要表现,它能够适应继电保护装置运行的不同需求,确保了电力系统运作的稳定性。同时由于定值区数量增加,人们对不同的定值数据管理出现纰漏,为此应该加强对定值区的管理,派遣专业技术人员对其进行操作,并将调整的定值数据及时更改记录。
第三,一般性检查。一般性检查虽然没有其他专项检查技术要求难度高,但是其检查质量的好坏也直接关系到继电保护装置的运作。由于一般性检查工作比较琐碎、简单,因此,到目前为止还没有引起人们的重视,一方面没有及时进行一般性检查,另一方面一般性检查敷衍了事,没有得到具体的落实。一般性检查主要包括清洁和固定两个方面。机械表面灰尘过多,可能提高机械的运行温度,降低机械使用寿命,而细小处螺丝和链接的松散,可能存在重大的安全隐患。
结语
综上所述,电力作为当今社会发展的主要能源之一,对国民经济的发展和人民生活水平的提高起着极其重要的作用。而继电保护系统作为电网安全运行的重要保障,就要求我们与继电保护工作相关的工作人员要不断提高自身的专业水平、工作素质、创新能力,不断提高继电保护装置的可靠性,来满足人们生产、生活的需要。
参考文献
关键词:智能电网;继电保护技术;
中图分类号:V242.3文献标识码:A文章编号:
1、引言
随着我国社会经济的发展,传统电网已经不能满足社会发展的要求,因此国家电网开展智能电网的建设工作。智能电网作为当今世界电力发展的新方向,涉及许多高精尖技术,继电保护技术就是智能电网进行网络和设备检测保护的重要技术,在智能电网的建设和发展中占有重要地位,因此本文对基于智能电网的继电保护技术进行研究。
2、智能电网概述
智能电网,即是以物理电网为基础,并结合高速双向通信网络,将众多技术集成于一体,包括信息技术、计算机技术、传感测量技术、决策支持系统等,以确保电网安全、可靠的运行,其本质是能源的替代和兼容并包,一方面创建了开放电力系统以及共享信息模式;另一方面对电力系统的数据进行整合,并对电网的运行管理进行优化。
3、智能电网的继电保护技术
基于智能电网的继电保护技术的发展趋势是计算机化、网络化和智能化,以及控制、测量、保护和数据通信一体化。继电保护装置是利用先进的半导体处理器技术,以高速的运算能力和良好的存储能力、优化算法,运用大规模的集成电路,以及众多成熟的技术,比如数据采集技术、模数转换技术、数字滤波技术以及抗干扰技术等,因此和传统的继电保护装置相比较,系统响应速度和可靠性都得到很大程度的提升。
然而,智能电网在改变了传统电力系统形态的同时,也对电力系统继电保护产生较大影响,下文主要对基于智能电网的继电保护技术进行研究。
3.1智能电网继电保护构成
智能电网对继电保护提出更高的要求,同时通信技术和信息技术的发展,以及数字化技术的应用,都为继电保护的发展提供了技术支持。基于智能电网的继电保护技术可以对发电、配电、供电以及输电等相关设备进行实时监控,并将数据进行收集整理和分析,通过这些信息可以得到智能电网的运行状况,如有异常,也是通过网络系统将数据传送给控制中心,并及时作出处理,以确保智能电网功能和保护定值的远程动态监控。
智能电网的继电保护技术在实行保护功能时,并非仅仅针对本保护对象,有可能在本保护对象之外需要发连跳命令,以跳开其他关联节点,或者是仅仅发出连跳命令,不包括本保护对象。基于智能电网的继电保护技术需要具备智能化的故障诊断功能和自我隔离和修复功能,如果电网关联设备发生故障,可以对其进行迅速隔离,以防止发生电网运行事故,具体的智能电网继电保护构成图如图1所示。
3.2智能电网继电保护核心技术
基于智能电网的继电保护技术的核心技术主要有以下几个方面:
(1)广域保护技术
广域保护技术即是针对电力网络系统的子集,把子集认作是进行电网运行障碍分析和处理的最小单位,在一定范围内进行继电保护信息的采集和分析,迅速找出故障原因,及时进行处理,广域继电保护包括安全自动控制和继电保护,前者是为了给电网自我控制和修复提供更多的解决方案。其中,广域继电保护的最为关键的作用就是可以在根本上解决了传统继电保护整定配合复杂的难题,从而促进了继电保护自适应能力的提高。
(2)保护系统重构技术
基于智能电网的继电保护技术中,现代智能电网要求继电保护自适应装置可以进行适当的改变,其中涉及保护系统的重构技术。其实,继电保护系统本身就具有重构功能和自我诊断功能,甚至还可以在继电保护元件无法正常工作时,自动去寻找替代元件,以恢复继电保护的功能。因此,为了能够达到上述要求,应该对继电保护装置进行重新构建。
(3)电子式互感器、合并单元、智能终端等智能设备的应用。
在智能电网的完善当中,智能一次设备的安装及二次设备的光线网络化,为电网运行数据信息的实时高效采集提供了技术支撑,为智能电网对自身状态进行分析,尤其是进行评估工作,提供更加准确的运行信息,从而促进继电保护系统性能的提高。
电子式互感器是用以传输正比于被测量的量,供给测量仪器、仪表和继电保护或控制装置。电子式互感器与传统电磁式互感器相比有较大优势:电子式互感器没有铁芯,没有传统互感器的磁饱和和铁磁谐振问题,抗干扰能力强;动态范围大,一个电子式互感器可以同时满足计量和保护的需要;二次可直接输出数字信号与其他智能设备接口,满足智能电网的要求。
合并单元的作用是将互感器传递过来的电流电压值进行合并同步处理后,按照一定的传输标准,将采样值传送给保护测控及计量等装置。合并单元可以是互感器的一个组成件,也可以是一个分立单元。
智能终端与一次设备采用电缆连接,与保护、测控等二次设备采用光纤连接,实现对一次设备(如:断路器、刀闸、主变等)的测量、控制等功能。相当于集成了常规变电站操作箱和测控装置的部分功能。
(4)网络交换机及光缆的大量应用
常规变电站综合自动化系统只有站控层交换机,所有保护测控装置均连接至站控层交换机。智能变电站除了站控层交换机还需要配置过程层GOOSE交换机和过程层SV交换机。过程层交换机要求较高,目前多采用国外品牌,造价也较高,而站控层交换机多采用国内品牌。
智能变电站中合并单元将交流电流电压量实现了数字化输出,并采用光纤传输;继电保护设备之间的跳合闸命令和联闭锁信息也通过光缆直接连接,采用GOOSE机制传输;传统电缆已被大量的光缆取替。
3.3继电保护技术的发展趋势
基于智能电网的继电保护技术的未来发展趋势主要有以下几个方面:
(1)网络化
数字化变电站在智能电网中应用,改变了传统继电保护信号的方式,直接在智能电网中与互互联网进行连接,一方面用户可以直接共享网络上的信息,提高了继电保护装置的能力;另一方面对于继电保护装置来说是一种简化。继电保护装置的实质是整个电力系统计算机网络上的智能终端,既能把获得的数据和运行信息传给网络控制中心,也可以利用网络获得故障信息和数据。
(2)自动整定
自适应继电保护的应用,是根据智能电网的电力运行方式以及故障变化,来对系统进行保护,确保继电保护能够适应电力系统的变化,以便改善继电保护的性能。除此之外,还解决了电力系统中频率变化的问题、过渡电阻的问题等。
(3)数字化
智能电网中,不再考虑电流互感器饱和以及二次回路接地和短路等故障问题,其原因是由于智能电网中互感器传输性能的提高,大大降低了设备的故障率。同时也提高了继电保护装置的性能,未来的继电器发展仅仅需要考虑如何去简化继电保护的辅助功能,并且思考如何将数字化传感器更好的应用到继电保护装置上,并且能够提高继电保护装置的整体性能。
4、智能电网员工技术的提升
智能电网是未来供电公司的发展方向,其建设和运行涉及众多高科技,相对应的电网操作人员和维护人员的专业素质也要得到提高,才能符合智能电网的未来发展要求。首先,员工要具备专业的操作技能,并且充分了解有关智能电网的新技术;其次,供电公司要把培养员工以及相关智能电网知识的掌握,给予足够的重视,并且认可员工在智能电网系统中发挥的重要作用;最后,老员工要进行定期培训,确保他们的专业知识和操作技能能够符合智能电网的发展要求。除此之外,电力系统继电保护技术是确保电网安全稳定运行的关键因素,担当着重要的安全责任,对于继电保护技术相关工作人员的业务能力的要求会更高,供电公司要重视新入职员工的培养工作,从而促进智能电网员工技术的提升。
5、结语
随着我国智能电网的迅速发展,智能电网的保护技术也要经历改进,本文针对智能电网下继电保护技术进行研究,提出继电保护技术的发展趋势,并对智能电网员工素质水平提出更高的要求,以期对于我国电网的发展,起到一定的理论指导意义。
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关键词:电力系统;自动化;整定计算;继电保护
中图分类号:TM774文献标识码:A文章编号:1009-2374(2013)18-0130-02
继电保护装置保障了电力系统安全运行,是电力系统不可缺少的部分,合理配置与正确使用继电保护装置就显得非常重要。继电保护装置必须满足选择性、可靠性、速动性、灵敏性四要求,简称“四性”。除可靠性要依赖于继电保护装置本身之外,选择性、灵敏性、速动性均取决于保护定值,因此做好电力系统继电保护定值的整定计算工作是保证电力系统安全运行的必要条件。
1继电保护装置
当电力系统本身或电力系统中的电力元件(如线路、发电机等)发生了故障,危及电力系统运行安全时,能够向操作人员及时发出报警信号或者直接向断路器发出跳闸指令以终止危险事件发生的一种自动化设备和措施,我们称之为继电保护装置。
1.1继电保护的整定计算
继电保护整定计算是继电系统保护中一项重要工作。继电保护又分为电网保护(线路保护)和电厂保护(元件保护)。实质上,电网保护和电厂保护的定值整定计算是相同的,研究保护对象发生故障后出现的特征量的变化规律,设计一种自动装置——继电保护,反映该特征量,当特征量达到预定的定值,装置自动动作于断路器切除故障对象。整定计算工作也应适应继电保护的发展需要,创新计算方法,探究解决新问题。随着电力系统运行状况不断变化,参数超出规定值时,就需要我们对部分乃至全部保护值进行重新整定,使之满足新的运行要求。继电保护整定计算要统一、辨证、合理、科学地运用。
1.2继电保护基本原理
继电保护的原理是利用电力系统中元件发生异常情况或短路时的电气量(频率、功率、电压、电流等)的变化,形成继电保护动作判断标准,也可测定其他物理量,如变压器油箱故障时,就会发生油流速度增大、瓦斯浓度提高、油压强度增高的现象。通常继电保护装置包括执行部分、逻辑部分、测量部分、定值调整部分。
1.3继电保护整定计算的基本原则和规定
继电保护整定计算应以正常运行方式为依据。继电保护整定计算工作不能独立于继电保护之外,必须满足“四性”的要求。对于超过220kV电压的电网线路继电保护多采取近后备原则。遵循上、下级继电保护的整定逐级配合的原则,满足选择性的要求。对于变压器中性点接地运行方式的选择,应尽量保证零序阻抗基本稳定。灵敏度与正常运行方式下的其他故障类型进行比较,以保护断路器在跳闸前后全部能满足预定的灵敏度要求。
2继电保护整定计算的任务
2.1继电保护方案确定
整定计算人员应根据本区电网的变压器特点和实际运行状况来决定选定变压器保护所需要的功能块,以保证功能模块与功能之间的一一对应。随着微机保护装置功能的完善,由整定计算人员根据实际具体情况确定保护方案。
2.2调整装置之间的配合关系
通过计算短路电流,将相近的两保护装置进行灵敏度与动作时间的匹配测试,从而保证选择性科学合理。在电力系统发生故障时,多级保护模块之间协调作用,保障了保护功能的有效。现代超高压电网要求保护装置要做到不“误动”、不“拒动”。对于继电保护的整定计算,应树立“全面科学保护”的理念,全过程、多视角、多层次地思考不同功能块之间的协调关系。
3分析定值整定保护危险点
继电保护定值整定相关计算需要待线路参数实测后进行校核,以消除定值整定全过程的危险点,以实现电网安全运行、可控在控的目标。
3.1故障计算
当电力系统正常运行之时,相与地(或中性线)之间、相与相之间发生非正常的连接时,系统流过的电流,我们称之为短路电流。短路电流之值远远大于正常电流,其具体数值取决于短路点与电源的物理距离。短路电流的计算图表或计算公式,均以三相短路为计算条件。原因是三相短路电流大于二相短路和单相短路时的电流。掌握了分断三相短路电流的方法,定能够分析二相短路电流和单相短路电流。短路计算程在对零序互感的处理上,不可避免地都存在着忽略和简化。选择合理的运行方式是充分发挥保护系统功能、改善保护效果的关键要素。
3.2配合系数选择
要计算最保守的分支系数,应考虑可能出现的各种运行方式和故障点的组合。正序网络的助增系数和零序网络的分支系数均为配合系数。我们需要正确选择和确定分支系数,以免对保护范围的大小和零序保护的定值产生不利影响,甚至影响保护各段的准确性及配合性能。
3.3辐射型电网
电流分支系数是相邻线路发生短路或断路故障时,流过本线路的短路电流与流过相邻线路短路电流之和的比值。距离保护,助增系数Kz与电流分支呈反比关系。
4选择微机型继电保护装置
微机型继电保护装置具备如下优势:(1)功能强大,运行性能好,故障率低;(2)自检功能全面,可随时监控运行状态;(3)期远程通讯功能开发良好,易于实现远距离控制;(4)生产、安装、调试简便、高效,促进了继电保护技术进步,受到运行,设计,制造各方面的欢迎和认可。
总之,继电的全过程是一个完善的系统工程,需要多个部位的配合协调,方能保障运行的可靠性。保护定值错误隐蔽性较强,在系统正常运行过程中难以发现与采取措施,因此保护定值整定的全过程必须有预案,处理及时。随着科学技术的不断进步,整定计算工作者必须在工作中不断地改进和完善整定计算的工具和方法,使继电保护整定计算工作更为准确和快捷以适应电力系统安全运行实际需求。
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关键词:海洋平台;电气设计;继电保护
1海洋平台电气设计继电保护配置的必要性
海洋平台的电力系统,由于自然界、人为、设备本身等因素,可能会引起系统短路故障,譬如海水侵蚀后,系统绝缘表面受损,再如设备绝缘部分老化引起设备缺陷等。而在出现短路故障后,对电气设备的运行和系统安全产生极大危害,因此我们有必要进行海洋平台电气设计继电保护配置。
1.1设备的危害性。短路故障后,局部产生的电弧火花,可能烧坏电气设备,甚至产生爆炸。经分析,主要是短路故障发生热效应,而热量上升的幅度,与流经短路位置的电流成正比关系,因此短路时的电流量增加,设备的热量也会升高,即便设备一时间不会被烧坏,也可能因为热效应而造成导体绝缘保护材料的老化,另外短路时快速增加的电流,也会产生具有冲击作用的机械应力,使得导体变形破坏。
1.2系统电压的影响。海洋平台的电气设备,需要在正常电压的状态下才能够发挥运行效果,而系统的短路故障,系统的阻抗能力降低,电压也会随着降到标准值以下,此时电气设备的运行将遭到破坏。譬如海洋平台所使用的负荷电动机,电磁转矩维持电动机的运转,但电压降低后,电磁转矩的转动速度会逐渐下降,因此系统故障导致电压快速下降,电磁转矩将无法继续维持电动机运转,甚至造成电动机的损坏。
1.3其他的影响。一方面是系统的稳定性,如果短路故障长时间未能得以有效排除,距离故障点较近的并列运行发电机,会处于非正常的运行状态,另一方面是通讯系统的影响,主要原因是故障时电流不平衡,周围通信线路会受到不平衡磁通的干扰,而出现局部失灵现象。
从海洋平台短路故障造成的危害性可以看出,在平台电气设计中配置继电保护装置具有一定的必要性,通过继电保护的配置,能够降低对设备的危害性,并减少对系统电压、系统稳定性、通信系统等的影响。
2海洋平台电气设计继电保护配置的方法
为减少海洋平台故障道路造成的危害性和负面影响,我们可以通过继电保护的配置,为平台电气系统正常运行,提供较高水平的保障。而海洋平台电气设计继电保护配置,要求在明确继电保护配置基本要求的基础上,分别从电力变压器、电动机、海缆、中压电动机几个方面,研讨继电保护配置的方法。
2.1继电保护配置的基本要求
海洋平台电气设计,其系统安全运行,与继电保护装置的配置合理性与否息息相关,同时也是根除故障隐患的关键,因此继电保护的合理配置,必须满足以下几方面的基本要求:
2.1.1可靠性要求。继电保护装置的作用发挥,体现在回路保护时的连接状态等方面,在质量保障方面,一方面需要提高装置元器件的质量水平,确保每个元器件都能够在高强度运转状态下保持较长的使用寿命,另一方面是便于装置的维护管理,即回路接线尽可能简单,这样在发现故障点时,就能够在短时间内找出故障隐患并予以快速排除。
2.1.2选择性要求。继电保护装置发出执行保护命令后,可从电气系统中选择性切断故障元器件,并保证尚未出现故障元器件的正常工作,以便将故障范围尽可能控制在较小范围内,同时在切断故障元器件后,可临时装设保护装置,以后备保护故障元器件。继电保护装置选择性要求的实现,还需要正确配合每个相邻元件后备保护,尤其是在动作时间设置方面,上级元件必须比下级元件长。
2.1.3灵敏性要求。继电保护装置的灵敏性,与灵敏系数、被保护范围内流过最小短路电流、装置启动电流等参数均有关系,这些参数在继电保护装置合理设置后,就能够以最快的速度为短路故障切除提供可靠依据,并做出断路器跳闸等保护动作。
2.2继电保护配置整定
根据继电保护装置的基本要求,海洋平台电气设计的继电保护配置,应该分别对主发动机、变压器、海缆、中压电动机几个方面进行整定计算:
2.2.1主发动机。首先是差动保护带比率制动,以便在启动电流后,保护装置不会出现误动作,同时通过整定最大的不平衡电流和最小的起动电流,根据斜率、动作时限、灵敏系数等,设置拐点对应的制动电流。其次是负序过流保护,按照躲开发电机长期允许的负序电流,设置负序过负荷警段和跳闸段,其依据为起动电流和灵敏系数校验。再次是过流保护,一方面是限时电流速断保护,另一方面是定时限过流保护,由动作时限、可靠系数、返回系数等参数进行整定。
2.2.2变压器。变压器保护整定,是保证电气系统运行正常和持续供电的关键,一方面是变压器进线,主要包括差动保护、差动速断保护、定时限过流保护、负序过流保护几个方面,相关参数取自于拐点制动电流、可靠系数、返回系数、灵敏度校验等;另一方面是变压器出线,重点提供电流保护、负序过流保护、过电压保护、低压保护、零序过压保护,其中电流保护为重点,以母线流入为变压器正向,以基波分量的有效值为基础值,这样就能够减少故障对负荷的影响。
2.2.3海缆。海缆的保护相对简单,是在确定差动起动电流、拐点制动电流之后,在动作区范围内,规避故障最大不平衡电流,同时根据非周期性分量影响系数和电流互感器同型系数等,设置启动电流,以便躲过二次回路断线,以此起到分相电流差动保护的效果。至于过流保护,目的是在海缆发生故障后能够准确快速地切断故障点,具体的做法是启动电流的整定,其中包括短路故障时最小短路电流、动作时限等计算参数。
2.2.4中压电动机。首先是熔断器,具有电流速断和反时限过负荷,在确定反时限过流保护装置的起动电流和电动机的额定电流之后,整定计算负序电流气动执行器,以此提供电流速断保护的低定值。其次是综合保护,包括定时限过流保护、负序过流保护、热过负荷保护,在设置报警整定值、报警保护指令和跳闸保护指令之后,实现被保护对象的热时间常数。
2.2.5其他装置。除了主发动机、变压器、海缆、中压电动机几个方面的继电保护配置,另外发电机过电压保护、发电机逆功率保护、发电机失磁保护、低频保护、过频保护、热过负荷保护、低阻抗保护、PT断线监测等,均为海洋平台电气设计继电保护配置的重点,要求根据海洋平台电气设计本身的具体需求,针对性配置继电保护,以此充分发挥继电保护的功能。
3结束语
综上所述,海洋平台的电力系统,由于自然界、人为、设备本身等因素,可能会引起系统短路故障,在出现短路故障后,对电气设备的运行和系统安全产生极大危害,因此我们有必要进行海洋平台电气设计继电保护配置,因此我们需要通过继电保护的配置,为平台电气系统正常运行,提供较高水平的保障。文章的研究,基本明确了海洋平台电气设计继电保护配置的具体方法,但详细的配置细节,要求根据海洋平台电气设计的实际需求,以全方位满足继电保护装置可靠性、选择性、灵敏性等功能要求。
参考文献
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关键词:电力系统继电保护线路安全运行
中图分类号:TM7文献标识码:A
电力系统不但是国民经济发展的重要基础,也是我国经济发展的重要组成部分,电力系统供电能力的提高,包括供电稳定性、供电效率、供电安全、供电可靠性的提高,对于我国经济的发展有着深远的意义。要想提高电力系统运行的稳定性,就要首先提高继电保护装置的可靠性,而电力系统相关技术的迅速发展和电网规模的不断扩大对继电保护装置所提出的要求越来越高,同时,随着科学技术的不断发展,不断完善的继电保护装置也在预防和控制电力故障中起到了越来越显著的作用。
一、继电保护装置的内涵
在电力系统中,常因各种内外因素的影响,不可避免的产生故障,消除故障,确保供电可靠性,保证电力设备的安全正常运行的一种基本手段即继电保护。对其的要求主要有使电力系统有良好的可靠性、选择性、灵敏性以及速动性。电力系统的故障主要形式为短路,短路时电气量的变化组成了继电保护动作,如电流、电压、功率、频率等的变化,从系统设计的方面解释,继电保护系统即是由一种或多种相互独立又通过某种方式连接的继电保护装置共同组成了继电保护系统。所有的电力装置如母线、电路、变压器等都必须在继电保护系统的保护下方可运行。
二、继电保护在电力系统安全运行中的主要作用
1、保障电力系统的安全性。当被保护的电力系统元件发生故障时,应该由该元件的继电保护装置迅速准确地给脱离故障元件最近的断路器发出跳闸命令,使故障元件及时从电力系统中断开,以最大限度地减少对电力系统元件本身的损坏,降低对电力系统安全供电的影响,并满足电力系统的某些特定要求(如保持电力系统的暂态稳定性等)。
2、对电力系统的不正常工作进行提示。反应电气设备的不正常工作情况,并根据不正常工作情况和设备运行维护条件的不同(例如有无经常值班人员)发出信号,以便值班人员进行处理,或由装置自动地进行调整,或将那些继续运行会引起事故的电气设备予以切除。反应不正常工作情况的继电保护装置允许带一定的延时动作。
3、对电力系统的运行进行监控。继电保护不仅仅是一个事故处理与反应装置,同时也是监控电力系统正常运行的装置。
三、继电保护装置使用条件和维护
继电保护装置是实现继电保护的基本条件,要实现继电保护的作用,就必须要具备有科学先进、行之有效的继电保护装置,所谓“工欲善其事,必先利其器”,有了设备的支持,才真正具备了维护电力系统的能力。因此,要做好继电保护的工作,就必须要重视保护的设备。而设备的质量问题,直接决定了继电保护的效果,因而必须对继电保护的装置提出较高的要求。
1.继电保护装置的灵敏性。即要求继电器保护装置,可以及时的把继电保护设备,因为种种问题而出现的故障和运行异常的情况,灵敏的反映到保护装置上去,及时有效的反映其保护范围内发生的故障。以便相关部门和人员采取及时有效的防治措施。
2.可靠性。即要求继电器保护装置的正常,不能发生误动或拒动等不正常的现象,在继电器接线和回路接点上要保证其简练有效。
3.快速性。即要求继电设备能在最短时间内,消除故障和异常问题,以此保证系统运行的稳定,同时可以把故障设备的损坏降到最低限度,以最快的速度启动正常设备的正常运转,避免出现由局部故障而造成全面故障的情况出现。
4.选择性。即在要求继电器在系统发生故障后,可能选择性的断开离故障点最近的开关或断路器,有目标的,有选择性的切除故障部分,在实现最小区间故障切除的同时,保证系统其它正常部分最大限度地继续运行。
5.重要性。不仅要在选用上考虑其是否达到基本运行条件的要求,还要在日常的检测和维护上做好工作。
提高继电保护装置的可靠性应从管理、技术和人员三方面入手,具体措施包括以下几点:
1.继电保护的验收环节要做好验收工作是继电保护工作中最基本的一项。它保证了各项工作的完善进行,以及电力系统的安全、稳定运行。其工作流程为:首先工作人员对继电保护装置进行调试,然后经专业的验收、严格的检查的后填写验收单,之后验收单将被交往厂部,继电保护装置的检修、生产、试用、开关合跳试验均由厂部完成。期间保护装置变动的时间、变动情况都将详细记录填写,由相关负责人签字然后存档以便日后查询。程序的运行只有在试运行或运行试验安全无误的条件下方可启动。
2.继电保护装置和二次回路的巡检要仔细,只有早预防,才能早发现其中潜在的隐患,尽量在事故前解决问题,避免事故的发生。所以对继电保护装置及二次回路的定期巡检十分重要,也是故障预防的重要途径。检查工作要全面仔细,其主要内容有:检查设备的开关、按钮、压板、的位置,检查指示灯、警报铃是否能正常工作;检查保护压板,自动装置是否满足调度要求;检查继电器接口,回路有无松动脱落、发热、异味等;检查线路是否完整,是否存在附加电阻过热的情况等。
3.继电保护系统的技术改造工作要完善。随着科学技术的不断发展,继电保护系统的自动化水平也在不断提高,通信技术、计算机技术、数字处理技术以及电子技术等也逐渐应用于继电保护计术,为其注入了新的活力,不再拘于传统格局。为使继电保护技术更好的创新发展,跟上世界的脚步,电力工作者加大继电保护技术的改善工作,与时俱进,不断创新,要以传统的继电保护系统拥有的运行的可靠性、速动性选择性以及灵敏性特点及运行保护、调试方便为基础,加大并完善继电保护技术的创新。如今未处理技术已在电力系统中被广泛应用,如以微处理器为基础的数字保护装置、计量测试表、监控装置及发电机励磁控制装置,这些装置摒弃了传统的常规电流电压互感器而采用紧凑型、低功率的电流和电压互感器,这对电力系统保护的可靠性来说意义重大。
4.提高工作人员的素质水平。从事继电保护工作的工作人员应不断学习坚持培训,传统的继电保护人员的培养只是师傅传、帮、带,在这种学习模式的基础下,工作人员还应积极的创造各种条件,寻找各种机会对自己进行多元化培训,提高其素质水平。方法有:组织各种参观,请老师讲座、到厂家学习、利用网络同行人员不断交流学习、观看网络教育视频、针对某一问题进行专题研讨、组织各种比赛考试等。此外还要增强责任感。随着技术的更新应用,电网的飞速发展,继电保护的工作日益复杂,以及保护,调试,验收等环节的重要性都要求技术人员要有高度的责任感,避免人为因素造成的损失。
继电保护技术在电力系统中占有非常重要的地位,其中继电保护的可靠性又是对其最基本的要求。良好的继电保护系统是人们生产生活正常进行的重要保障,而且随着电力系统的高速发展和计算机技术、电子技术的应用,继电保护技术面临着全球化,智能化的发展趋势,所以,做好继电保护的各个环节十分重要,继电保护技术应该被大力推广与创新,继电保护人员也应不断学习进步增强责任感,确保为电力系统提供稳定、安全的运行环境,更好的服务于社会。
参考文献:
[1]柳运华、樊恩红.电力系统继电保护可靠性研究.[J].科技咨询.2011(22):142
[2]王冬生.电力系统继电保护的可靠性与维护应用.[J].城市建设理论研究(电子版).2011(23)
关键词:电力系统;继电保护;保护装置及技术
abstract:toensurethenormaloperationoftheelectricitysystem,wemustpayatteniontothesafeguard.amongthevarioussafegard,relayisthemostimportantandeffectiveone.soitisessentialforustoknowsomethingabouttherelay.thisarticleemphsiseonthemaintanceandprospectofrelay.
keywords:electricitysystem;relayprotection;protectorandtechnique
电力在现代社会各方面起着重大的作用,没有电力的支持,社会生活和生产根本就无法正常进行。基于电力在现代社会中的重要性,对电力的维护就显得格外重要。而对电力维护起重要作用的继电保护,则是电力系统能否正常工作的关键。继电设施的正常运转,技术运用与发展对电力系统的运行影响重大。如何确保继电保护设施和技术的可靠性和有效性,是电力系统应该着重关注的,也是社会各界所关注的问题。
1继电保护的作用与意义
改革开放30年来,中国的市场经济得到快速的发展,我国的经济建设取得了举世瞩目的成就。随着经济的发展,对电力的需求越来越大,电力供应开始出现紧张,在很多地方都出现了供电危机,使其不得不采取限电、停电等措施,以缓解电力供应的紧张。在如此严峻的形式下,加强对电力系统的安全维护至关重要,而继电保护正是其中主要的保护手段之一。继电保护对电力系统的维护有重大的意义。一是,继电保护可以保障电力系统的安全、正常运转。因为当电力系统发生故障或异常时,继电保护可以实现在最短时间和最小区域内,自动从系统中切除故障设备,也可以向电力监控警报系统发出信息,提醒电力维护人员及时解决故障,这样继电保护不仅能有效的防止设备的损坏,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电力系统因种种原因,而产生时间长、面积广的停电事故,是电力系统维护与保障最实用最有效的技术手段之一。二是,继电保护的顺利开展,在消除电力故障的同时,也就对社会生活秩序的正常化,经济生产的正常化做出了贡献,不仅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的稳定,人们生命财产的安全。前些年北美大规模停电断电事故,就造成了巨大的经济损失,引发了社会的动荡,严重的威胁到了人们生命财产的安全。可见,电力系统的安全与否,不仅仅是照明失效的问题,更是社会安定、人们生命安全的问题。所以,继电保护的有效性,就给社会各方面带来了重大的影响。
2继电保护装置使用条件和维护
继电保护装置是实现继电保护的基本条件,要实现继电保护的作用,就必须要具备有科学先进、行之有效的继电保护装置,所谓“工欲善其事,必先利其器”,有了设备的支持,才真正具备了维护电力系统的能力。因此,要做好继电保护的工作,就必须要重视保护的设备。而设备的质量问题,直接决定了继电保护的效果,因而必须对继电保护的装置提出较高的要求。首先是继电保护装置的灵敏性,即要求继电器保护装置,可以及时的把继电保护设备,因为种种问题而出现的故障和运行异常的情况,灵敏的反映到保护装置上去,及时有效的反映其保护范围内发生的故障。以便相关部门和人员采取及时有效的防治措施。其次是可靠性。即要求继电器保护装置的正常,不能发生误动或拒动等不正常的现象,在继电器接线和回路接点上要保证其简练有效。第三是快速性,即要求继电设备能在最短时间内,消除故障和异常问题,以此保证系统运行的稳定,同时可以把故障设备的损坏降到最低限度,以最快的速度启动正常设备的正常运转,避免出现由局部故障而造成全面故障的情况出现。最后是选择性。即在要求继电器在系统发生故障后,可能选择性的断开离故障点最近的开关或断路器,有目标的,有选择性的切除故障部分,在实现最小区间故障切除的同时,保证系统其它正常部分最大限度地继续运行。
继电保护装置的重要性,不仅要在选用上考虑其是否达到基本运行条件的要求,还要在日常的检测和维护上做好工作。
首先,要全面了解设备的初始状态。继电保护设备的初始状态,影响其日后的正常和有效运行。因此必须注意收集整理设备图纸、技术资料以及相关设备的运行和检测数据的资料。对设备日常状态的检修,要对设备生命周期中各个环节都必须予以关注,进行全过程的管理。一方面是保证设备正常的、安全有效的使用,避免投入具有缺陷的设备。同时在恰当的时机进行状态检修,以便能真正的检测出问题的所在,并及时的找到应对方案。另一方面,在设备使用投入前,要记录好设备的型式试验和特殊试验数据、各部件的出厂试验数据、出厂试验数据以及交接试验数据和运行记录等信息。
其次,要对设备运行状态数据进行及时全面的统计分析。首先要了解设备出现故障的特点和规律,进而通过对继电保护装置运行状态的日常数据的分析,预先判断分析故障出现的部分和时间,在故障未发生时,及时的排查。因此状态检修数据管理就显得非常重要,要把设备运行的记录、设备状态监测与诊断的数据等结合起来,通过正确的完整的技术数据进行状态检修。通过数据的把握和设备运行规律的把握,可以科学地制定设备的检修方案,提高保护装置的安全系数和使用周期,保证电力系统的正常运行。
再次,要了解继电设备技术发展趋势,采用新的技术对设备进行监管和维护。在电力事业高度发展,继电保护日益严峻,继电保护设备不够完善的情况下,必须加强对新技术的应用,唯此才能保证保护装置的科学有效,在电力系统的保护中发挥应有的贡献。
而且,目前我国在线监测技术上,使用还不够成熟,在日常的状态检修工作中还不能做出准确的判断,只能依靠在线数据与离线数据的相互配合,进行综合分析评价。因此,对各种新技术的使用是必要的,比如在离线监测装置和技术上的使用,运用红外热成像技术、变压器绕组变形测试等,进行日常的设备监测与维护,可以更有效的分析设备的状态,有利于设备和系统的安全。
3电力系统继电保护技术发展的前景
我国继电保护技术的发展是随着电力系统的发展而发展的,电力系统对运行可靠性和安全性的要求不断提高,也就要求继电保护技术做出革新,以应对电力系统新的要求。熔断器是我国最初使用的保护装置,随着电力事业的发展,这种装置已经不再适用,而继电保护装置的使用,是继电保护技术发展的开始。我国的继电保护装置技术经历了机电式、整流式、晶体管式、集成电路式的发展历程。随着科技时代的来临,我国的继电保护技术,也开始走向了科技时代。在未来的一段时间内,我国继电保护的技术主要是朝微机继电保护技术方向发展。
与传统的继电保护相比,微机保护有其新的特点。一是全面提高了继电保护的性能和有效性。主要表现在其有很强的记忆力,可以更有效的采取故障分量保护,同时在自动控制等技术,如自适应、状态预测上的使用,使其运行的正确率得到进一步提高。二是结构更合理,耗能低。三是其可靠性和灵活性得到提高,比如其数字元件不易受温度变化影响,具有自检和巡检的能力,而且操作人性化,适宜人为操作。而且可以实现远距离的实效监控。
微机继电保护技术的这些特点,使得这项技术在未来有着广阔的发展前途,特别是在计算机高度发达的21世纪,微机继电保护技术将会有更大的拓展空间。在未来继电保护技术将向计算机化,网络化,智能化,保护、控制、测量和数据通信一体化发展的趋向发展。
我国应当在继电保护技术上增加投入,以便建立一套适应现代电力系统安全运行保障要求的继电保护技术,在继电保护装置的使用上要注意及时的更新,适应我国各方面对电力安全使用的要求,为在未来切实的做好继电保护工作提供最基本的设备支持。同时还应该掌握世界继电保护技术的发展,在微机继电保护技术上进一步的增强研究引进的力度,使我国的电力系统的安全系数达到世界先进水平,为我国强势的经济增长速度提供更完善的电力支持。
4结束语
继电保护对我国电力系统的安全运行,起着不可替代的作用,在我国经济持续发展,对电力要求不断增大的情况下,要做好继电保护工作,就要从各方面对继电保护的基本任务和意义,以及起保护作用的继电保护装置有深刻的了解,并要及时掌握未来技术发展的方向。
参考文献
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2吴斌、刘沛、陈德.继电保护中的人工智能及其应用[m].电力系统自动化,1995(4)
3张宇辉.电力系统微型计算机继电保护[m].北京:中国电力出版社,2000
【关键词】:继电保护;电力工程;应用;发展;
[Abstract]:throughtoourcountryelectricpowersystemrelayprotectiontechnologydevelopmentpresentsituationanalysis,explorestheworkofrelayprotectionandbasicrequirements.Inthispaper,theauthorfromtheanalysisofthecurrentrelayprotectiondeviceswidelyused,proposedhowtoimprovethetechnologyofrelayprotection,andputsforwardtheanalysisandprocessingofrelayprotectionaccidentsthefundamentaltrainofthoughtandmethod.
[Keywords]:relayprotection;electricalengineering;application;development;
前言
电气设备的继电保护主要是研究电力系统故障和危及安全运行的异常工况,以探讨其对策的反事故自动化措施。在现代化的电力需求中,家电设备增多、企业用电机器增多、发电机容量增大等多种客观方面的原因使得电力系统中正常工作电流和短路电流都不断增大。这就需要一种既能够保护机器正常运转,又能够对短路等用电现象提出及时警报的技术。继电保护技术便应运而生
一、电力系统继电保护技术发展现状
继电保护技术的发展是电力安全发展趋势的一种必然选择,也是企业在供电过程中不可缺少的一种重要应用工程。该技术的运用必将随着电力的不断发展而提升。在现代化的电力需求中,家电设备增多、企业用电机器增多、发电机容量增大等多种客观方面的原因使得电力系统中正常工作电流和短路电流都不断增大。这就需要一种既能够保护机器正常运转,又能够对短路等用电现象提出及时警报的技术。无疑,继电保护技术便应运而生。本世纪初随着电力系统的发展,继电器才开始广泛应用于电力系统的保护。本文试就继电技术的发展运用作探析。
二、继电保护技术的定义及特点
继电保护技术是指在正常用电的过程中,能够对电路故障进行及时的警报,并能够有效地防止事故发生的一项技术,其核心是继电保护的装置。继电保护的装置随着现代电力的发展变化也由原先的机电整流式向集成微机处理式过渡。尤其是近三十年以来,将计算机运用技术融入继电保护装置,使得微机继电保护技术得到了长足的发展,也使得保护的性能得到进一步的增强。
继电保护技术的主要特点是:(1)自主化运行率提高,计算机的数据处理技术能够使得继电设备具有很强的记忆功能,加之自动控制等技术的综合运用,使得继电保护能更好地实现故障分量保护,提高运行的正确率;(2)兼容性辅助功能强,继电保护技术在保护装置的制造上采用了比较通用兼容的做法,便于统一标准,并且装置体积小,减少了盘位数量,在此基础上,还可以扩充其它辅助功能;(3)操作性监控管理好,该技术主要表现在一些核心部件不受外在化境的影响,能够产生一定的使用功效。与此同时,该保护技术能够通过计算机信息系统,具有一定的可监控性能,大大降低了成本。
三、电力系统中继电保护的配置与应用
1.继电保护装置的任务
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。
2.继电保护装置的基本要求
(1)选择性:当供电系统中发生故障时,继电保护除。首先断开距离故障点最近的断路器,以保证系统中其它非故障部分能继续正常运行。
(2)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)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眭。
(4)可靠性:保护装置如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、整定训算、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。
四、继电保护事故处理的思路
(一)正确充分利用微机提供的故障信息对经常发生的简单事故是容易排除的,但对少数故障仅凭经验是难以解决的,应采取正确的方法和步骤进行。
1.正确对待人为事故有些继电保护事故发生后,按照现场的信号指示无法找到故障原因,或者断路器跳闸后没有信号指示,无法界定是人为事故或是设备事故,这种情况的发生往往与工作人员的重视程度不够、措施不力、等原因造成。人为事故必须如实反映,以便分析和避免浪费时间。
2.充分利用故障录波和时间记录微机事件记录、故障录波图形、装置灯光显示信号是事故处理的重要依据,根据有用信息作出正确判断是解决问题的关键。若通过一、二次系统的全面检查发现一次系统故障使继电保护正确动作,则不存在继电保护事故处理的问题;若判断故障出在继电保护上,应尽量维持原状,做好记录,做出故障处理计划后再开展工作,以避免原始状况的破坏给事故处理带来不必要的麻烦。
(二)运用正确的检查方法
逆序检查法如果利用微机事件记录和故障录波不能在短时间内找到事故发生的根源时,应注意从事故发生的结果出发,一极一级往前查找,直到找到根源为止。这种方法常应用在保护出现误动时。
2.顺序检查法该方法是利用检验调试的手段来寻找故障的根源。按外部检查、绝缘检测、定值检查、电源性能测试、保护性能检查等顺序进行。这种方法主要应用于微机保护出现拒动或者逻辑出现问题的事故处理中。
3.运用整组试验法此方法的主要目的是检查保护装置的动作逻辑、动作时间是否正常,往往可以用很短的时间再现故障,并判明问题的根源。如出现异常,再结合其他方法进行检查。
五、电力系统继电保护发展趋势
随着电力系统的告诉发展和计算机通信技术的进步,继电保护技术的发展向计算机化、网络化、—体化、智能化方向以及计算机硬件的飞速发展,电力系统对继电保护的要求也在不断提高,这对继电保护工作者提出了新的挑战。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,必须实现继电保护装置的网络化,这在当前的技术条件下是完全可行的。
关键词:继电保护;现状;发展
电力系统是当前社会发展中的主要基础设施,电力系统的发展是保证社会发展的基础前提,是实现社会稳定的主要手段和措施。当前社会发展中的各种生产设备和生产工具都离不开电力系统的支持。随着当前人们对电力系统的要求不断增加,各种先进技术和设备在电力系统的应用也在不断地增加之中。继电器保护技术是电力输送过程中的基础,是实现电力良好有效发展的前提。
1.继电保护发展现状
电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求,随着当前社会发展过程中,计算机技术和信息技术的不断发展,继电器保护技术不断的出现了新的发展模式和发展理念,成为当前电力系统中的主要发展前提和手段。
建国后,我国继电保护学科、继电保护设计、继电器制造工业和继电保护技术队伍从无到有,在经济建设的过程中,随着各种技术的不断发展与完善对集线器的开发和研究也在不断的加快。50年代,我国工程技术人员创造性地吸收、消化、掌握了国外各种先进技术和科学理论,通过对国外先进技术的引进来实现继电器保护设备的性能和工作流程,建成了一支具有深厚继电保护理论造诣和丰富运行经验的继电保护技术队伍,是通过对国家各个教育体系和教学体系进行指导,通过对专业人才的培训来增加保护技术过程中容易出现问题的过程,因而在60年代中我国已建成了继电保护研究、设计、制造、运行和教学的完整体系。这是机电式继电保护繁荣的时代,为我国继电保护技术的发展奠定了坚实基础。
2.继电保护的未来发展
继电保护技术未来趋势是向计算机化,网络化,智能化,保护、控制、测量和数据通信一体化发展。
2.1计算机化
随着计算机硬件的迅猛发展,微机保护硬件也在不断发展。原华北电力学院研制的微机线路保护硬件已经历了3个发展阶段:从8位单CPU结构的微机保护问世,不到5年时间就发展到多CPU结构,后又发展到总线不出模块的大模块结构,性能大大提高,得到了广泛应用。华中理工大学研制的微机保护也是从8位CPU,发展到以工控机核心部分为基础的32位微机保护。
电力系统对微机保护的要求不断提高,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,与其它保护、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。这就要求微机保护装置具有相当于一台PC机的功能。在计算机保护发展初期,曾设想过用一台小型计算机作成继电保护装置。由于当时小型机体积大、成本高、可靠性差,这个设想是不现实的。现在,同微机保护装置大小相似的工控机的功能、速度、存储容量大大超过了当年的小型机,因此,用成套工控机作成继电保护的时机已经成熟,这将是微机保护的发展方向之一。
继电保护装置的微机化、计算机化是不可逆转的发展趋势。但对如何更好地满足电力系统要求,如何进一步提高继电保护的可靠性,如何取得更大的经济效益和社会效益,尚须进行具体深入的研究。
2.2网络化
计算机网络作为信息和数据通信工具已成为信息时代的技术支柱,使人类生产和社会生活的面貌发生了根本变化。它深刻影响着各个工业领域,也为各个工业领域提供了强有力的通信手段。到目前为止,除了差动保护和纵联保护外,所有继电保护装置都只能反应保护安装处的电气量。继电保护的作用也只限于切除故障元件,缩小事故影响范围。这主要是由于缺乏强有力的数据通信手段。国外早已提出过系统保护的概念,这在当时主要指安全自动装置。因继电保护的作用不只限于切除故障元件和限制事故影响范围(这是首要任务),还要保证全系统的安全稳定运行。这就要求每个保护单元都能共享全系统的运行和故障信息的数据,各个保护单元与重合闸装置在分析这些信息和数据的基础上协调动作,确保系统的安全稳定运行。显然,实现这种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。这在当前的技术条件下是完全可能的。
2.3保护、控制、测量、数据通信一体化
在实现继电保护的计算机化和网络化的条件下,保护装置实际上就是一台高性能、多功能的计算机,是整个电力系统计算机网络上的一个智能终端。它可从网上获取电力系统运行和故障的任何信息和数据,也可将它所获得的被保护元件的任何信息和数据传送给网络控制中心或任一终端。因此,每个微机保护装置不但可完成继电保护功能,而且在无故障正常运行情况下还可完成测量、控制、数据通信功能,亦即实现保护、控制、测量、数据通信一体化。
目前,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不但要大量投资,而且使二次回路非常复杂。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。
2.4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、模糊逻辑等在电力系统各个领域都得到了应用,在继电保护领域应用的研究也已开始。神经网络是一种非线性映射的方法,很多难以列出方程式或难以求解的复杂的非线性问题,应用神经网络方法则可迎刃而解。例如在输电线两侧系统电势角度摆开情况下发生经过渡电阻的短路就是一非线性问题,距离保护很难正确作出故障位置的判别,从而造成误动或拒动;如果用神经网络方法,经过大量故障样本的训练,只要样本集中充分考虑了各种情况,则在发生任何故障时都可正确判别。其它如遗传算法、进化规划等也都有其独特的求解复杂问题的能力。将这些人工智能方法适当结合可使求解速度更快。人工智能技术在继电保护领域必会得到应用,以解决用常规方法难以解决的问题。
关键词:继电保护;配置;可靠性;措施
电力系统组成结构十分复杂,而且元件数量众多,运行环境及运行情况具有复杂性。再加之设备自身及各种外界因素的影响,这就导致电力系统极易发生故障,从而对整个系统的正常运行带来较大的影响。继电保护装置能够及时发现电力系统运行过程中运行异常情况并发出报警,一旦故障发生时,继电保护系统能够第一时间动作,及时切除故障,避免故障范围的扩大,有效的保证电力系统无故障部位的安全运行。
1继电保护的基本原理及保护装置组成
电力系统要想确保正常运行,则其各个组成元件都需要保持在额定的安全参数内,一旦超出额定参数,则极易导致系统故障发生,威胁运行的安全。继电保护装置主要是针对电力系统的运行故障而采取的反故障及应急处理保护,因此在继电保护装置设计时,需要对设备和系统的正常和非正常运行状态能够正确区分,从而确保继电保护功能的实现。
电力系统运行过程中一旦出现电路故障,则会呈现出电流剧增或是电压锐减等特征,因此继电保护设计的最初原则也是基于这个特征来实现对电力系统故障进行有效保护。如过电流保护、低电压保护及母线保护等。将能够反映这一特征的电路参数确定为阻抗,针对阻抗数值的变化来确定故障发生点的距离。
继电保护装置主要由参数测量、逻辑、额定值调整、命令执行等部分共同组成,通过对给定的整定值与额定参数值进行对比,以此来对设备是否处于正常的运行状态进行判定,对参数测量部分输出的数据进行逻辑判断,并进行下一步逻辑关系动作。在执行部分中主要以参数测量和逻辑部分为依据来对执行结果进行判定,从而做出断路器跳闸或是发出警报信号的动作。
2继电保护的配置
2.1继电保护配置的主要目标
当电力系统保持正常运行状态时,继电保护装置能够完整的将设备运行的情况显现出来,并为工作人员提供精确的运行数据。当电力系统出现故障时,继电保护装置则能够及r将问题报告给工作人员,从而使问题得到及时解决。而且在继电保护作用下,系统一旦出现运行异常情况,则能够及时发出信号或是警报,工作人员能够及时对故障进行处理,有效的确保了电力系统运行的稳定性。
2.2继电保护配置的选择要求
2.2.1有选择性。继电保护在电力系统出现故障时,能够及时将故障线路切除,并绕过故障部位确保其他部分的正常运行,这种选择性有效的保证了电力系统运行的可靠性。
2.2.2灵敏度。继电保护装置在电力系统运行异常情况出现时,能够及时发现并发出警示信号,而且在故障发生时,有效的绕过故障,使故障部位与无故障部位独立,相互不产生影响。
2.2.3快速性。继电保护装置在故障发生时,能够第一时间动作及时对故障进行处理,为电力系统正常、稳定的运行提供了良好的条件。
2.2.4可靠性。继电保护装置利用自身的可靠性来有效的发挥对电力系统正常运行的保护作用,因此可靠性也是继电保护配置需要坚持的最基本要求。
2.3配置方法
当前继电保护配置的主要方式包括三部分,即广域电网保护、站域电网保护和就地化间隔保护。在广域电网保护中能够实现对中站心在内的多家变电站进行有效保护,不仅具有较强的区域保护可靠性,而且故障检测角度也十分全面。站域电网保护作为后备保护,通过站域中心机来对变电站各个元件的信息进行收集,从而对故障进行判断完成保护任务。而就地化间隔保护主要是针对相应的具体一次设备采取的保护,保护方式十分灵活,不依赖于单一决策。
3加强继电保护装置可靠性的措施
3.1持续完善继电保护设备的合理配置方案
限于技术和经济上的制约,我国110kV的继电保护配置方案较为常见,但这个方案在双重保护配合和智能化配置方面还存在一些不足之处,要想提高继电保护配置方案的完备性,则需要资金和技术的支持。因此需要对继电保护的重要性有一个深入的认识,全面提升继电保护意识,加大资金和技术上的投入力度,在符合110kV继电保护配置要求基础上,还需要制定后期的故障处理方案和维护方案。近年来我国变压器受到不同程度的损毁,这在电力系统中非常常见,追究其原因主要是由于缺乏持续性保护措施,继电保护设备配置上过于简单,这种方案的简单化处理给日后维护工作带来了较大的难度,会导致维修和保护成本增加。因此需要通过合理投入,制定科学的保护措施,进一步对继电保护设备的配置进行完善。
3.2调度人员对继电保护按照独立装置类型进行检查和统计
在当前电力系统运行过程中,需要针对各种保护装置常见故障进行统计,并建立数据库系统,因此调度人员可以将继电保护按独立装置类型进行检查和统计,对其一些常见故障进行分类检查,并对其发生规律进行分析,采取有效的预防控制措施,在故障发生时能够及时进行处理,同时还能够做某为继电保护方案的优化和升级提供必要的依据。
3.3了解继电保护存在的缺陷,提前预防
作为工作人员,需要对继电保护装置自身存在的缺陷进行有效了解和掌握,并熟悉设备运行的规律,深入了解系统可能存在的故障点,对设备运行是容易发生的常发生性故障和非常发性故障进行掌握,从而针对继电保护易发故障点提前做好预防措施,并对故障数据进行掌握,针对存在的问题采取有效的应急处理措施,确保及时消除故障。
3.4合理配置继电保护高素质专业人才
电力系统调度人员需要以继电保护方案作为依据,合理来配置继电保护技术人员。同时日常工作中加强对继电保护技术人员的培训,努力提高其专业技能,使其能够与继电保护技术的发展水平保持一致。根据地域需求和电力系统分配情况合理配置技术人员,而且在继电保护配置方案实施后,人员不能频繁变动,以避免由此而对继电保护工作带来不利影响。
4结束语
继电保护装置是电力系统安全稳定运行的重要保障,继电保护配置的合理能够有效的提高电网的技术水平,因此在实际工作中,需要根据各地区电力系统结构情况来制定合理的继电保护配置方案,确保继电保护配置技术水平的全面提升,有效的减少故障的发生率,确保电力系统安全、稳定的运行。
参考文献
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