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【关键词】继电保护;发展方向
引言
在现阶段,电力系统继电保护装置之中广泛采用微机保护方式,这种继电保护措施和常规继电保护相比具有许多优点。随着现阶段通信技术、计算机技术和信息技术的高速化发展,各种新的技术方式和技术流程成为继电保护装置探索和分析的重点,也成为继电保护研究的首要任务和重点模式。特别是在最近的IE61850为发展目标以及数字化变电站技术的高速发展,这种技术的应用更是日益广泛,为继电保护的发展和创新带来了深刻的变化,与目前现有的其他设备相比较而言系统的安全性的要求也不断扩大,内容也不断复杂。
1、继电保护产品技术发展新特点
1.1统一硬件平台
在目前的厂家生产过程中,对于生产的所有保护产品通常都是采用统一的硬件平台,在工作之中采用这种硬件平台作为独立式的保护方式是目前工作探究的重点,也是可以实现在不改变硬件的条件下,以配置文件可以改变类型的保护。目前有许多制造商使用统一的硬件平台,但也存在一些问题,如硬件无法完全替代,置换可能需要改变一些硬件,可以更换,但也因为参数配置太复杂,缺乏可操作性。是否能完全替代?这将大大减少维护工作量,降低工作难度。
1.2IE61850技术,
随着IEC 61850标准的与61850产品的发展,继电保护也会发生一些变化,如何在新的体系结构和技术实现继电保护功能,以保持可靠,稳定的继电保护工作需要考虑的问题。使用数字铂,电脑断层,会给我们带来什么改变的保护,保护方案应如何适应新的通信结构,保护信号交换符合要求的分布式的保护等问题,我们需要一一个澄清。也就是说,当继电保护界面的变化,在原来的基础上的原则,根据不同的界面设计方法的不同保护方案,以适应新的技术在继电保护用。
1.3广域保护
随着时代的发展同步技术,出现了广域测量系统(广域测量系统),也有相应的广域保护的概念。同时在工作研究的过程中一般都是以时间同步技术为核心内容进行深入研究和广域测量,将各种保护技术将逐步应用于系统的稳定性。时间同步能力测试已成为一个非常重要的内容,也是目前继电保护测试发展的主要方式和关键模式,对于未来的继电保护发展而言有着重要的指导意义。
1.4保护和自动化功能更紧密的联系
在目前的阶段,低电压输电线路保护是保护,控制集成,随着技术的发展和61850使用,保护和控制功能将更加紧密地结合在一起,逻辑可以区分,但在物理学中,在同一装置,使其他功能保护作用的影响将是一个需要研究的课题。
2、数字化继电保护应用特点
数字三的主要特征是“以智能设备为基础,通过结合网络技术,进而做到符合IEC 61850标准的数字化变电站信息”,即在全数字化,信息传输网络通信模式,实现了标准化,使各种设备和功能共享的统一的信息平台。这使数字化变电站系统的可靠性,经济,方便维修的问题比传统变电站有大幅度提升。是未来的发展方向。
结合数字保护装置和数字化变电站的测试应用,数字测试仪与传统仪器具有以下特点:
输入/输出设备发生变化。数字测试仪的输出值和输入数据报采样值和接收消息,传统的测试仪器的模拟和开关量输出连接中的变化。数字测试仪和被测设备连接到光纤的光纤以太网中,与被测设备的交互式数据,传统的测试仪器和被测设备连接介质硬布线硬件实现更为简单。与输入输出和连接介质的变化,数字测试仪的硬件实现也发生了根本变化,输出值可以完全由软件计算,不再需要数/回路,电源支持,开放到开放电路的简化,甚至取消。实现更复杂的。数字测试装置许多以前用硬件实现的功能可以有软件,软件可靠性改进处理复杂性的增加。数字测试仪与传统仪器,硬件的数量大大减少,从而减少了硬件成本减少错误的概率。由于硬件实现发生了根本的变化,测试成本大大降低空间。软件开发的成本虽然会上升,但软件可以复制,也降低了软件成本,并以测试的可靠性提高,维修成本会下降。
3、继电保护检测需要增加的内容
在原有继电保护测试项目的基础上,根据继电保护装置发展的新特点,需要增加如下方面的测试内容。
3.1基于61850技术的继电保护产品检测
随着61850技术的开发和应用,原有的一些测试项目将不提供这些产品,如下:装置测量精度,因为61850的过程总线,保护装置能接收过程层。数字信号,而不是先前的PT/CT交流采样,采样数据的准确性评估过程层铂或PT/CT光学或电子。国有企业的分辨率测试,因为国家数量的时间标签的处理模块,以评估对象的继电保护装置为一层对应的数字模块。
3.2时间同步能力检测
全球定位系统时间同步技术的采用,有效地解决了不同继电保护装置的时间同步问题,故障分析中的应用带来了帮助,但目前在时间同步检测主要用于时间同步装置,继电保护装置的同步能力测试需要加以考虑,如整体把握时间的同步效果。特别适合广域测量和保护装置/系统时间同步,效果会对测量结果的影响比较大,最终影响系统分析和保护作用。
3.3产品通信协议检测
通讯协议测试的实践中过去式继电保护测试中的产品,不包含具体的网站通信协议测试要求,造成的过程中,系统集成,产品[互连存在许多问题,针对这一情况,中国电网2005组织继电保护及故障信息系统通信协议的一致性测试和互操作性测试。其他各网局,局电力用户协议一致性测试的要求,表明该继电保护产品协议一致性测试已成为重要内容的继电保护测试。在新修订标准iec60255,明确指出,为保证通信协议的继电保护产品符合有关标准或规范,需要一致性测试,具体测试方法需要参考具体的通信协议标准要求的内容。
3.4软件测试
随着软件在微机型继电保护中的应用,软件承担了越来越多的重要工作,由于软件设计本身存在的缺陷可能会导致继电保护装置运行异常,甚至出现误动、拒动现象。尤其是针对装置内的程序,其程序逻辑难以进行完整的测试,因此当运行过程中,在某些条件下程序进入到不正常工作状态,导致保护装置工作出现问题,对电力系统安全、稳定运行可能会带来破坏。
【关键词】:电网操作继电保护保护方式分析
前言
随着电网规模的不断扩大,电网运行中调度操作越来越频繁,操作过渡运行方式下经常会出现继电保护功能不健全、上下级配合不严谨及新投保护系统不够可靠的问题,这些都将对设备安全和系统稳定构成严重威胁。因此,对操作过渡过程中继电保护特殊问题进行分析,对继电保护的运行方式进行科学合理的处置, 显得越来越重要。
1、旁路断路器代路过程中的保护分析
根据目前江西电网220kV变电站的接线方式,220kV旁路断路器仅有转代线路断路器和主变压器(以下简称主变)断路器两种方式。
1.1旁路断路器转代线路断路器
本文以清江变电站220kV旁路241断路器代211断路器为例说明旁路代路操作中保护方式的安排,如图1所示。
图1变电站220kV主接线简图
211线配置数字式微机高压线路成套快速保护LFP-901A型装置。LFP-901A为允许式光纤方向保护,配置的光纤接口装置为南瑞公司生产的FOX-40F型光端机。LFP-902A为高频闭锁保护,其高频收发信机为南瑞公司生产的LFX-912型继电保护专用收发信机。旁路241断路器配有微机高频闭锁保护LFP-902A装置。241断路器代211断路器时,微机方向光纤保护不能切换,只能将微机高频闭锁保护切换至旁路,具体操作如下:
(1)调整241保护定值并核对正确,投入241保护及重合闸,高频保护不投;(2)241断路器向旁路母线充电正常后拉开241断路器;(3)退出211两侧微机方向光纤保护;(4)合上2114旁路刀闸;(5)合上241旁路断路器;(6)断开211断路器;(7)退出211两侧微机高频闭锁保护;(8)切换211高频保护至旁路,通道试验正常;(9)投入241断路器高频保护;(10)将211断路器转检修。
由于211断路器有两套快速保护,旁路代路时只能切换一套,在冲击旁路操作前即(1)~(2)项时,若出现旁路母线故障,靠旁路断路器保护切除故障。为保证一次设备操作的连续性,考虑该线路有一套主保护即能满足要求,故将211线两侧微机光纤保护提前退出。(4)~(5)项操作过程中,若出现故障,故障可视为211线路分支线,211线微机高频闭锁保护可快速切除故障。代路操作解环后,进行高频通道切换。上述操作过程中,仅在高频切换短时间内线路失去快速保护,此时靠线路后备保护切除故障。
如果先将高频通道切换至旁路保护并投入高频保护,再进行一次设备操作,则在(4)~(6)项操作过程中线路仅靠后备保护即距离和零序Ⅰ段保护动作。另外,如此操作则241断路器处于断位的时间比典型操作中211断路器处于断位的时间相对要长,由于“位置停信”的作用,线路区外故障时对侧高频保护和211(通道已切换到241)高频误动的概率有所增大。
需要指出,在转代操作过程中一般要求旁路断路器和被代路断路器分配在同一母线上,否则两组母线有被两组断路器经旁路母线跨接的过程,增加误操作可能。在旁路断路器可代主变断路器的接线方式下,操作241断路器合闸之前,应检查241断路器主变纵差电流互感器TA(以下简称TA)端子确在“短接”位置,以免造成主变差动保护误动。
1.2旁路断路器转代主变断路器
旁路断路器转代主变断路器时,必须保证主变本身保护的完整运行。
(1)为保证主变断路器停运后,主变保护正确、可靠运行,主变保护电流回路需切换至旁路断路器TA,若切换前后TA变比不同,应考虑改变主变差动及后备保护电流二次值。
(2)TA切换过程中,差动回路差电流分析:当旁路断路器与主变断路器TA相同时,在旁路断路器合环前先将旁路断路器纵差TA端子由“短接”改为“接入”;合上旁路断路器、拉开被代主变断路器后,将主变断路器纵差TA端子由“接入”改为“短接”。这样操作,由于TA端子接入与设备一次状态的一致性,避免了差动回路差电流的出现,不会引起差动保护误动作。在实际旁路代主变断路器操作的过程中较慎重的做法是:在合主变至旁路隔离闸刀时,退出主变差动保护、将旁路断路器纵差TA端子由“短接”改为“接入”、主变断路器纵差TA端子由“接入”改为“短接”、电压切换闸刀进行切换、合旁路断路器、拉开主变断路器、检查差电流、投入保护,再将主变断路器转检修。该做法的主要问题是:主变快速保护短时间停役,此时若发生主变差动保护范围内设备故障,仅靠主变后备保护切除故障,减小了保护可靠性。解决办法:投入旁路保护跳主变各侧断路器,增加旁路断路器保护二次回路的复杂性。
(3)旁路TA作为差动保护的一侧接入:理想的做法应该是在主变保护中增加1或2侧电流回路,正常接入旁路TA的电流回路,由主变断路器旁路闸刀信息来自动控制是否将该电流计入差动回路及切换相应后备保护所用电流和定值。
(4)变压器保护中的非全相保护。设在主变保护中的断路器非全相保护应随主变断路器的退出而退出(旁路断路器有自己的非全相保护),否则其不一致接点来自主变断路器的位置继电器,而闭锁电流取自旁路TA,在主变断路器检修过程中,“不一致”条件可能具备,如在遇区外故障延时切除,“闭锁电流”动作,就会造成非全相保护误动作。
2、新间隔投运中的保护分析
2.1新间隔启动送电
目前,大部分变电站220kV部分均采用双母线代旁路的接线方式。新线路启动时,由于新间隔保护不能正常使用,故考虑用旁路断路器代新间隔断路器进行线路冲击合闸工作。具体操作:将所有运行设备倒至一段母线运行,空出一段母线,将旁路母线代新间隔运行在空母线上,用旁路断路器对新线路进行冲击启动,线路冲击正常后,恢复新间隔运行,在新间隔充电投运启动前,应将母差和失灵保护退出,进行新间隔有关回路的接入和传动试验。失灵保护在传动正确后即可投入运行,母差则还需要带负荷或合环后进行向量检查正确后方可投入。新间隔带方向的保护应在带负荷作向量试验正确后投运,此时,应考虑用母联过流保护作为后备保护。用线路保护作为充电保护的方式下,为保证线路纵联差动保护对线路以及被充电间隔(包括断路器、TA、隔离闸刀)的故障能够快速可靠动作,对于闭锁式保护,可将被充电侧收发信机的电源关闭,或充电侧收发信机置“本机―负载”方式;对于允许式或电流纵联差动保护,需要把接口装置或通道置为“自环”工作方式。线路首端的重合闸应停用。对新间隔充电完毕,线路断路器合环、带负荷之前,将线路保护通道工作方式恢复正常。
2.2用母联断路器配置的充电保护
适用于向母联断路器间隔之外的间隔进行充电(如新投运母线、本变电站新断路器间隔等),充电保护一般包括如下保护。
(1)自动投入短时作用的过流保护由断路器跳闸位置继电器常开接点控制,判别断路器在合闸位置后,即投入保护,达到电流定值和时间后动作,否则,判断跳闸位置继电器接点返回(断路器合闸)后,经固定延时(通常为几秒钟)退出保护。该保护只在合断路器的操作过程短时投入,没有人工操作造成的漏投、漏退的危险。
(2)人工投入长时作用的过流保护投入和退出完全由人工控制,在充电中、充电后临时作为被充电设备的辅助保护,其发挥作用过程可人为方便地控制。但存在漏投漏退的隐患。上述充电保护电流元件为相电流元件或相电流元件和零序过流元件。
3、设备操作对母差保护方式的分析
3.1母线电压互感器TV(以下简称TV)检修操作过程中
双母线一组TV检修,一次运行方式不变,仅将两组TV二次并列,母差和失灵保护跳开母联断路器后,如故障在TV检修的母线,则其电压闭锁元件将可能返回,可能造成母差保护或失灵保护无法出口而拒动。当然,母差保护动作于母联断路器和其它断路器无时间差时不存在上述危险。正确的作法应该是母差保护投入单母运行方式,将母联断路器转为死断路器,将电压切换开关打至运行TV位置或采用单母线运行方式。
3.2一组母线检修或清扫工作结束恢复操作过程中
双母线主接线由母联充电保护作为向检修后母线充电的临时保护,充电操作时母差保护一般可以自动或人工控制退出。
对于双母线固定方式的母线完全差动保护,固定连接方式破坏后,虽在区外故障时不会误动,但母线故障时无选择性,因此在向母线充电过程中应退出。除固定连接母差之外,其它类型的双母线差动保护,如果投“有选择”方式,在母联作为向检修后的母线充电时可以不退出。这对于充电到故障母线,进而因弧光或母线元件瓷片飞溅而导致运行母线相继故障可以起到保护作用。
在一条母线检修的单母线运行期间,母差保护自动或人工改投“非选择”方式,母联向母线充电时如果母差不退出,在充电前需要恢复为“有选择”方式,因此不退母差有“非选择”的风险。
4、故障恢复操作过程中保护分析
4.1线路故障后的恢复
目前大部分保护不需要专门的重合闸后加速外部回路,仅个别类型保护需要专门的手合后加速回路。手合断路器需要加速被保护线路时,仅投入该线路保护的加速压板。向母线充电、其间断路器向一条线路充电时需注意不能误加速相邻线路的保护,以免扩大停电范围。
4.2母线故障后的恢复
双母线接线方式下母线恢复送电,可将本站倒为单母线方式,由母联断路器向故障后的母线充电试送。也可由故障母线的线路对端向母线充电,此时故障站尽管为单母线运行,但母差保护仍应投正常的“有选择”方式,避免充电到故障上误跳健全的母线。
5、新保护装置的向量试验
对于一般保护而言,向量试验要求被检保护方向元件动作或有动作趋势,用相位表测量交流量相位、测量差电流或差电压,有造成保护出口的可能,因此要求将保护退出。但目前微机保护通过交流采样或实时测量的方式直接进行向量分析检查,不会造成保护误动作,因此向量试验可以不退出保护,特别是配有一套保护的情况,保护不退出运行对保证新设备运行的安全有利。
对于需带负荷进行向量试验的保护,如主变差动保护、母差电流保护,为防止带负荷之后,差流回路电流的改变造成保护误动作,在保护装置带负荷运行前,必需将该套保护退出运行,待做负荷向量试验正确后,才可将保护投入运行。
6、结语
关键词:火电厂;继电保护;事故及预防
中图分类号:TM58文献标识码: A
在火力发电厂中发电机组是最为重要的设备,其安全运行与火电厂的稳定生产息息相关。由于火电厂发电机组造价昂贵、结构复杂,而且火电厂内部仪器仪表众多、管道管线密集,如果发电机发生事故损坏的话,不仅导致机组停产,其检修和维护难度较大时间较长,产生严重的后果和巨大的经济损失。因此采取必要的发电机组继电保护设计,采取监控措施将事故率减到最低程度,是火电厂日常运行维护的重要工作。
一、火电厂继电保护运行原理及发展趋势
1、继电保护工作原理
继电保护主要利用电力系统中原件发生短路或异常情况时的电流、电压、功率等变化来构成继电保护动作。在供电系统运行正常时,继电保护装置的可以安全地、完整地监视各种设备的运行状况,为运行维护人员提供可靠的运行依据。当供电系统发生故障时,继电保护装置可以自动地、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。而当供电系统中出现异常运行工作状况时,继电保护系统能及时、准确地发出信号或警报,通知运行维护人员尽快做出事故处理。
2、继电保护设计的发展趋势
在火电厂主设备保护方面,目前的继电保护设计已经越发细化,目前继电保护向网络化、智能化方向发展,倾向于提供集测量、控制、保护、数据通信、人工智能一体化的继电保护技术。
随着智能化变电站以及无人值守电厂等新型要求,电力系统对于继电保护的要求也在不断提高。除了提供保护的基本功能外,不同主设备的保护、控制装置应与调度联网,以便共享全系统数据。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,在实现继电保护的计算机化和网络化的条件下,保护装置实际上是一台高性能的集成控制终端。
二、火电厂继电保护事故类型分析及对策
1、保护装置配置使用不当或不正确动作引发事故或导致事故扩大化,最终造成电气设备损坏,甚至导致电力系统崩溃。
1998年8月17日,华能大连电厂2号机组检修,继电保护人员在对2号机组进行保护校验过程中,走错间隔出现误操作,导致1号机组发电机差动保护动作,1号机组跳闸,甩负荷359MW,导致王南、熊宝线断面潮流由450MW升至750MW,超稳定限额,大连地区拉闸限电1OOMW约73分钟。
以上问题的发生,主要原因是继电保护装置操作人员的动作不当引发的人为事故,表明操作人员对继电保护装置的运行缺乏最基本的操作认识。发电厂平时忽视了忽视专业人员技能和职业素质的培训,也没有认真贯彻各项规章制度及反事故措施。由于操作人员继电保护不正确动作而引发连锁事故,这对供电系统的安全供电和稳定运行造成巨大的危害。2、发电机、变压器保护配置和整定值设置不足,缺乏对相应线路保护的整定配合。
对于发电机、变压器保护的配置和整定计算,要求做到在继电保护装置选型时,通过整定计算来确定继电保护装置的技术范围;对于现场实际应用的继电保护装置,应通过整定计算来确定其运行参数(给出定值)。从而使继电保护装置能够正确地发挥作用,保障电气设备的安全,维持电力系统的稳定运行。
3、继电保护操作电源不可靠,出现二次寄生回路,继电保护装置抗干扰能力不足引发事故。
1999年11月3日,福建省李林变电所220kVl号主变压器CD-2型集成电路差动保护由于装置抗干扰能力差,在现场保护屏后使用对讲机时保护误动,误跳了1号主变压器。
上述事故反映出提高继电保护操作电源质量和保护装置抗干扰能力的重要性。继电保护二次寄生回路是指由二次设备相互连接,构成对一次设备监测、控制、调节和保护的电气回路。在二次设备基建、安装、调试过程中,由于工作不细遗留的二次寄生回路,是危害继电保护装置安全运行的严重隐患,由此造成的保护误动、事故扩大,严重地影响了电力生产的正常进行。
4、厂用电继电保护不足发生的继电保护事故。
1lOkV及以下电网和发电厂厂用系统是电力系统的重要组成部分,其保护装置的安全稳定运行、合理配置以及其与主网保护整定配合是否合理,将直接影响到220kV及以上系统的安全稳定。
1993年10月25日,广西来宾电厂01号高压备用变压器低压侧6kV I段母线发生相间短路着火,由于该变压器低压侧保护总出口连接片在1992年12月份更改接线后,继电保护专业人员未按规定更改图纸,也未向运行有关人员交待,以致1993年1月在整顿保护盘上标识时,贴错总出口连接片标识而错投,真正的总出口连接片没有投入,保护不能出口跳闸,高压220kV侧保护也因变压器阻抗大未能启动,致使故障未能切除,造成夹层内电缆及配电室设备烧损,高压备用变压器高压侧套管爆炸,后备保护跳开500kV主变压器三侧断路器。因短路时间过长,造成故障同时波及220、500kV系统,造成广西地区与主网解列,500kV系统振荡并与广东电网解列。事故暴露出该厂继电保护技术管理薄弱,制度不健全,1lOkV及以下电网和厂用电系统的继电保护工作存在很大漏洞;继电保护装置的设计、配置有待改进。因此,必须加强1lOkV及以下电网和厂用电系统继电保护工作,把它们作为电力系统的一个有机整体统筹考虑,降低继电保护事故的几率。
三、火电厂继电保护事故预防对策
1、充分发挥继电保护专业管理的职能作用,明确责任、权限和防止重大事故发生的关键环节,提高发电系统安全稳定运行水平,防止由于保护不正确动作而引起系统破坏。
2、应重视继电保护队伍建设,加强继电保护人员专业技能和职业素质培训,建立培训制度,保持继电保护队伍相对稳定,并不断培养新生力量。
3、继电保护技术监督应贯穿电力工业的全过程。在发、输、配电工程初设审查、设备选型、设计、安装、调试、运行维护等阶段,都必须实施继电保护技术监督。
4、应进一步加强技术监督工作,供电企业和用户做好继电保护技术监督工作和运行管理工作。
5、继电保护新产品进入试运行,应经所在单位有关领导同意后,报上级调度部门批准、安监部门备案,并做好事故预想。
6、所有继电保护装置的选型和配置,从初步设计阶段至投产运行前都必须经过相应各级调度部门的审核。不符合国家和电力行业相关标准的以及未经技术鉴定和未取得成功运行经验的继电保护产品不允许使用。
7、继电保护的配置与整定都应充分考虑系统可能出现的不利情况,尽量避免在复杂、多重故障的情况下继电保护不正确动作,同时还应考虑系统运行方式变化对继电保护带来的不利影响。
四、结束语
根据火电厂实际的运行状况和部分典型的事故与故障的分析,火电厂机电保护事故大致可以分成设计原因、人为操作原因以及设备自身原因等三个大类。针对这些事故情况,本文在可处理范围内总结了事故处理的思路和方法。随着我国继电保护技术的不断发展,火电厂继电保护技术将向着网络化和智能化发展,其事故类型将呈现多样化状态,因此必须对火电厂运行加强监控和监测,对运行人员定期进行事故演练,加强防反措施的学习,才能将火电厂机电保护事故发生率降到最低程度。
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4李佑光,林东.电力系统继电保护原理及新技术[M].科学出版社,2003.
论文关键词:继电保护;可靠性;电力系统
继电保护是指在正常用电的情况下,对电路故障等情况进行及时报警,从而保证电子元器件的安全。随着我国经济的持续发展,各类用电设备急剧增加,电力系统中的正常工作电流和短路电流也随之不断增大,继电保护技术就是在这一背景下发展起来的。目前,我国不少地区继电保护还不能可靠运行,保护动作失灵和大面积停电的事故时有发生,严重影响着人民群众生产生活的顺利进行。因此,提高继电保护运行的可靠性无疑具有重要的意义。
一、确保继电保护的可靠运行
1.确保继电保护的验收和日常操作能够合理进行
(1)做好继电保护的验收工作。在继电保护装置安装完成后,要对其进行调试和严格的自检,将安全隐患消灭在萌芽状态。工厂方面可组织检修部、运行部和生产部等部门对整个装置进行整组、开关合跳等试验,在继电保护设备生产人员的指挥下运行有效时间,在验收合格后方可投入使用。
(2)科学操作、定期检查。在与继电保护装置有关的情况出现变更时,负责人要对包括变更具体内容和时间在内的变更情况进行详细记录,并与注意事项进行核对。交接班时要对装置的运行情况进行检查。如果条件允许,还应在早晚班中间安排一到两次全面、系统的检查。检查的内容主要包括:开关、压板位置是否正确;各个回路接线处是否正常;继电器接点是否完好,线圈及附加电阻的温度是否适宜,是否被高温损坏;保护压板是否开始使用;指示灯、运行的监视灯指示是否准确;光字牌、警铃、事故音响是否出现故障等。
(3)加强对操作人员的业务培训。除了要求操作人员有丰富的理论知识外,还要对他们进行适当的岗前培训,让他们了解继电保护的原理。在对装置进行例行检查前,操作人员要预先对二次回路端子、继电器、信号掉牌及压板等进行熟悉和了解,以便使操作能够按设备调度范围的划分进行。在编写设备使用说明书时,应该做到详细、准确、规范,使值班人员能够更好地理解说明书中的内容,避免因不了解而导致误操作现象发生。
另外,企业在对员工进行培训时要注意对可能出现的特殊情况进行说明,以免发生不必要的事故。例如,某110kV变电站发生110kV母PT失压,备自投动作,主供跳开,备供未合,导致全站失电。在分析事故原因后发现,二次电压线A630凤凰端子排扣反,导致PT失压,跳主供开关的线接在手跳回路中,手跳将备自投闭锁,致使备供没有合上,全站失电。凤凰端子排扣反是肉眼无法观察到的,定值是负责定值管理的工作人员下发的,而现场实际负荷电流的大小只有保护人员才知道,继电保护装置的运行有时不具有稳定性,应对可能出现的情况加以说明和重视。因此这次事故主要因为工作人员对继电保护装置的运行不够重视,没有对其运行进行准确操作造成的。
2.转变继电保护事故处理的思路
在做好继电保护设备的验收、日常检查工作,并能准确操作后,继电保护事故的发生概率将明显下降。然而,若继电保护运行过程中出现了事故,对其进行有效处理,并深入了解事故发生的原因,总结经验教训,才能及时地发现继电保护装置及其运行过程中存在的问题,以便对其进行及时处理和整改,从而确保设备的可靠运行。
(1)加强对相关数据的利用。通常,继电保护装置运行中存在工作的连续性和隐蔽性,即在保护操作结束后设备可能还会连续工作一段时间,这样就容易对用电设备造成一定的危害。同时,继电保护装置的运行还存在一定的隐蔽性,在日常操作中不易察觉,当出现故障的时候才会被发现。而利用故障录波、时间记录、微机事件记录、装置灯光显示信号等信息来还原故障发生时设备的有关情况,则能有效地找到事故发生的原因,消除连续性和隐蔽性所带来的不利影响。
(2)对故障原因进行有效区分。继电保护运行过程中出现故障的种类很多,原因也很多,有时很难界定是人为事故还是设备事故,因此对于事故原因的判定绝不能仅凭以往的经验作为依据,而是要有原则、有依据地一步步进行检查。对于设备存在的问题,操作和值班人员要如实向技术人员反映,以便技术人员对装置运行可靠性进行更加准确的判断,将问题消灭在萌芽状态。
(3)对事故处理采用正确的方法。在对事故进行处理之前,要保证所使用的继电保护测试仪、移相器等具有较强的稳定性,万用表、电压表、示波器等具有高输入阻抗性能,同时要按照有关方面的要求确保试验所用的电源为直流单独供电电源。除了要做好事故处理的准备工作外,还要采取与事故类型相适应的检查方法。常用的检查方法有:整组试验法、顺序检查法和逆序检查法。
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整组试验法主要通过检查继电保护装置的动作时间、动作逻辑等是否正常来判明问题产生的根源。这种方法的主要优点就是能在较短的时间内再现故障,缺点是不能有效查找故障发生的原因。通过这种检查方法发现问题后,经过处理,能提高整个装置的可靠性。
顺序检查法按照外部检查、绝缘检测、定值检查、电源性能测试、保护性能检查等依次进行,通过检验调试的手段来寻找故障。针对继电保护装置在运行中微机保护出现拒动或者逻辑出现问题等不可靠性来对设备进行检查和调试。
逆序检查法则是从事故发生的结果出发,一级一级往前查找,直到找到根源。针对继电保护装置在运行中出现误动的不可靠性,可利用这种方法进行检查。
3.提高继电保护的技术水平
提高继电保护的技术水平,可以使对继电保护的验收、日常管理和操作等工作更加便捷有效,也能减少相关事故的发生,更是确保继电保护可靠运行的关键因素。综合其发展历程,可以从以下两方面提高继电保护的技术水平。
(1)提高继电保护运行的微机化和网络化水平。随着电信技术的不断发展,微机保护硬件的科技含量也得到了较大幅度的提高。现在,同微机保护装置大小相似的工控机的功能、速度和存储容量都远远超过了当年的小型机。用成套的工控机做继电保护的想法在技术上已经变得可行,这样,就能使继电保护运行过程中的微机不可靠性得到一定的控制。但对微机化如何能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还需要进行深入地研究。可以说,计算机网络将深入到各种工业领域,为电力系统提供通信手段,彻底改变继电保护的运行方式和状态。
从现阶段的实际情况来看,除了差动保护和纵联保护外,所有的继电保护装置都只能反映保护安装处的电气量,继电保护装置的作用也只能是切除故障元件,缩小事故的影响范围。安装、使用继电保护装置的目的不仅是缩小事故范围,还希望它能保证电力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,从而进一步提高保护的及时性和准确性。而想要实现这一设想的前提条件是要将整个电力系统各主要设备的保护装置都通过计算机网络连接起来,实现微机保护装置的网络化,这方面的技术水平急待提高。
(2)提高继电保护运行的智能化水平。智能化是提高继电保护运行可靠性的重要技术创新,目前,“人工智能技术”这一词汇已经出现在社会的很多领域,诸如神经网络、进化规划、遗传算法、模糊逻辑等技术在电力系统中已经得到了应用,在继电保护领域应用的研究也正在进行并不断深化。人工智能技术的引进将使继电保护装置的稳定性大大提高,而其工作的连续性和隐蔽性等不可靠因素将会得到有效的控制和改进。
二、结束语
【关键词】智能变电站 继电保护 GOOSE点对点跳闸 GOOSE网络跳闸
相对于传统的微机保护,数字化保护的跳闸路径由传统的二次电缆转变为现在的光纤,而基于光纤的智能变电站保护跳闸方式主要有GOOSE点对点跳闸和GOOSE网络跳闸两种方式。这两种保护跳闸方式在目前实际的工程应用中也体现出各自不同的优缺点,针对这两种跳闸方式进行分析,以便找出合适的安全可靠的保护跳闸方式。
1 两种保护跳闸方式的实现
1.1 GOOSE点对点跳闸方式
保护装置与智能终端之间具有独立光纤连接,保护跳闸信号直接通过该光纤传输,其余信号接至过程层交换机通过网络传输。
1.2 GOOSE网络跳闸方式
保护装置与智能终端均通过光纤接至过程层交换机,保护跳闸等所有GOOSE信号均通过网络传输。
两种方式的主要区别在于:
(1)接线形式上,GOOSE点对点跳闸方式比GOOSE网络跳闸方式增加了单独的跳闸光缆;
(2)跳闸模式上,GOOSE点对点跳闸方式的跳闸命令通过光缆直达智能终端,无中间环节,而GOOSE网络跳闸命令需要通过中间环节――过程层交换机转接。
2 两种跳闸方式优缺点的对比
在两种保护跳闸方式提出以后,对于其如何应用一直存有较大争议。结合现阶段智能变电站验收调试及投运后的现状,对于这两种方式的优缺点综合分析如下:
GOOSE点对点跳闸:
优点:
(1)跳闸命令的传输不依赖于网络,不需要经过交换机,不存在交换延时;
(2)跳闸命令能被可靠传输,减小了数据丢包造成的断路器拒动风险;
(3)(针对单间隔保护)光纤熔点少,相应减少了故障接点。
缺点:
(1)保护装置光口多,CPU的发热量增加,装置的故障几率稍有增加;
(2)增加了独立跳闸光缆,现场施工量增加;
(3)(针对多间隔保护,例如母线保护)光纤熔点多,相应故障接点多;
(4)不便于故障分析;
(5)装置、通道维护工作量增加;
(6)全寿命周期造价高。
GOOSE网络跳闸:
优点:
(1)光纤敷设量少,工程量小;
(2)(针对多间隔保护,例如母线保护)光纤熔点少,相应故障接点少;
(3)方便故障分析;
(4)全寿命周期造价低。
缺点:
(1)跳闸命令传输有中间环节;
(2)存在数据丢包造成断路器拒动风险;
(3)(针对单间隔保护)光纤熔点多,相应故障接点多;
(4)过程层交换机故障会导致多间隔断路器拒动。
从上面对比可以看出在经济性和建设、维护的工作量方面GOOSE网络跳闸方式有相对优势,而在关键性的指标:跳闸命令的可靠传输方面GOOSE点对点跳闸方式无疑具有很大优势。电力系统对继电保护有可靠性、速动性、选择性和灵敏性四个要求,尤以可靠性最为重要,而可靠性恰恰是GOOSE点对点跳闸方式的优点。
3 现阶段的工程应用
基于两种跳闸方式优缺点的对比,国家电网公司在《智能变电站继电保护技术规范》中明确要求继电保护设备与本间隔智能终端之间通信应采用GOOSE点对点通讯方式即单间隔保护应直接跳闸;对于涉及多间隔的保护(母线保护)宜直接跳闸,如确有必要采用其他跳闸方式,相关设备应满足保护对可靠性和快速性的要求。所以国家电网公司的智能变电站一般均采用GOOSE点对点跳闸方式,而南方电网公司多采用GOOSE网络跳闸方式。
4 GOOSE网络跳闸可靠性分析
影响GOOSE网络跳闸方式可靠性的主要因素是交换机丢包,导致交换机丢包的情况有三种:
(1)电磁干扰;
(2)网络风暴;
(3)交换机处理能力差。
随着过程层交换机技术的不断发展进步,影响交换机寄丢包的问题逐步得到解决:
4.1 抗电磁干扰能力
过程层交换机均通过KEMA认证,按照IEC的标准要求,通过抗电磁干扰、抗电磁辐射等各项测试,能够保证在变电站的恶劣环境下稳定运行。
4.2 抑制网络风暴能力
如果有非法装置接入网络,交换机的“未知单播地址抑制”功能可以起到很好的防御作用;如果网络中出现大量异常广播,交换机的“端口速率限制”功能可以有效防御。
4.3 高负载处理能力
现在的过程层工业交换机采用存储/转发机制,并采用完全双工的连接,即使数据流量增加,延时也不会明显增加。
由此可见随着技术的逐步发展,GOOSE网络跳闸方式可靠性:关键在于保证跳闸命令传输的可靠性和实时性已能保证,满足电力系统对继电保护跳闸方式的要求。
5 结语
智能变电站网络设备的发展对于保护跳闸方式的选择有很大的影响,对于单个过程层网络的110kV及以下系统的智能变电站,基于可靠性的原因应采用GOOSE点对点跳闸方式;而对于220kV及以上电压等级智能变电站,双重化配置的两个相互独立的过程层网络,其采用高可靠性的网络设备,优化网络拓扑结构,并采用VLAN及GMPR等技术对过程层网j的流量进行合理控制的前提下,可采用GOOSE网络跳闸方式,以便最大程度上实现过程层的信息共享、节约资源。
参考文献
[1]曹团结,黄国方.智能变电站继电保护技术与应用[M].北京:中国电力出版社,2013(06).
作者简介
山江涛(1981-),男,陕西省户县人。大学本科学历。现为国网陕西省电力公司安康供电公司工程师。主要研究方向为电力系统继电保护。