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【关键词】电力电子设备;继电保护;输配网
Analysis of the influence from power electronic equipment to the relay protection
Tu Lixian
(Fuzhou University Fujian Fuzhou 350108)
Abstract:With the development of grid, A wide variety of power electronic equipments are introducd in power transmission and distribution system. Its remarkable advantage is that its has rapid response characteristic and this characteristic improves the reliability of system operation. However, it also brings a lot of negative effects to the power supply as well as relay protection system and declines the security and stability of the network. This paper analyzes the basic requirements of relay protection and expounds the influence from power electronic equipment to the distribution network. At last, it gives some solutions.
Keywords: power electronic equipment relay protection transmission and distribution network
引言
社会的不断发展要求供电系统为用户提供稳压、稳频、适量无功的高质量电能,为了达到这一目的,很多新型装置投入输配电系统的应用,比如:动态电压恢复器、故障限流器、无功补偿器等等,在这些装置的控制单元以及整流逆变单元中,存在大量的电力电子构件,它们具有快速的反应能力,并且能够迅速动作,提高了系统的可靠性;但是,不可忽视的是,这些电力电子构件的存在也威胁着系统的稳定运行,尤其是会对继电保护的正常工作带来隐患。基于此,本文专门针对电力电子设备对线路继电保护的影响进行分析,期望能够更加全面的掌握电子设备对继电保护系统造成影响的程度和预防措施,给实践提供指导和参考。
1、供电系统中的继电保护
1.1继电保护的基本要求
供电系统对继电保护提出的基本要求包括:可靠性、速动性以及灵敏性。
作为对继电保护所需完成的最基本要求,可靠性强调保护在正常情况下不能发生误动作;要想让继电保护具有较高的可靠性就必须采用高质量的装置,同时,不断提高运行维护的水平。
在故障情况下电网运行的时间越长,造成的损失和伤害越大,因此要求继电保护必须能够快速反应,速动性也是考察继电保护的一项基本指标。由于故障情况下,通常会产生大电流,或是电压过低,设备在这种情况下运行的时间一长,就会产生严重的不良后果,甚至造成机械的损坏。因此,可以说,速动性在某总程度上能够决定电力系统的暂态性能。切除故障所需时间越少就会带来更高的暂态稳定极限,电网的输电效能就会得到越充分的发挥。
继电保护的灵敏性也是非常重要的,它是指在继电保护的范围内,系统发生故障或者是出现了不正常运行的状态下能够正确的做出反应。它要求在规定的保护范围内,不论系统运行在什么样的条件下,出现的故障时间地点在何处,都能具有敏锐的感觉和正确的反应。
1.2电力电子设备对供电系统的影响
电力电子设备通常被人们看作是电力系统中的非线性负载,这对电力系统的影响是不容忽视的,它们容易造成电压以及电流的波形畸变,这是因为电力电子设备与电网连接和断开的时候,是一种非线性变化,都会引入谐波,因此,通常也会被看成是一种谐波源。众所周知,谐波的存在会给供电系统继电保护带来很大的影响,甚至是致命的危害,比如:高次谐波的传递,造成更大的元件谐波损耗,进而使得设备过热,产生噪音,使设备的工作效率降低;高次谐波中有负序分量的存在,会导致旋转的设备受到与当前转速相反的力,产生损耗[1]。
关键词:继电保护;基本要求;状态维修;
中图分类号:TM58 文献标识码:A
1 继电保护的基本要求
1.1 可靠性。可靠性包括安全性和信赖性两个方面,它是继电保护性能最根本的要求。安全性要求继电保护在不需要它动作时可靠不动作,即不发生误动作。信赖性要求继电保护在规定的保护范围内发生应该动作的故障时可靠动作,即不发生拒绝动作。
1.2 选择性。选择性是指保护装置在动作时,在可能最小的区间内将故障部分从电力系统中断开,从而来最大限度地保证系统中无故障部分仍能继续安全稳定运行。
1.3 速动性。故障发生时,应力求保护装置能迅速动作切除故障元件,以提高系统稳定性,减少用户经受电压骤降的时间以及故障元件的损坏程度。故障切除时间等于保护装置和断路器动作时间的总和。一般快速保护的动作时间为0.06s~0.12s,最快的可达0.01s~0.04s。一般断路器的动作时间为0.06s~0.15s,最快的可达0.02s~0.06s。保护动作速度越快,为防止保护误动采取的措施越复杂,成本也相应提高。因此,配电网保护装置在切除故障时往往允许带有一定延时。
1.4 灵敏性。指对于保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。在规定的保护范围内发生故障时,不论短路点的位置、短路的类型如何,以及短路点是否有过渡电阻,保护装置都应能灵敏反应,没有似动非动的模糊状态。保护装置的灵敏性通常用灵敏系数来衡量。根据规程规定,要求灵敏系数在1.2~2之间。
2 状态维修基本概念
状态维修是指在设备状态监测的基础上依据设备当前的运行状况,通过采用监测以及分析诊断结果等方法,来有效安排维修项目及其时间的维修方式。设备的状态维修可分为狭义状态维修和广义状态维修这两个方面。
2.1 狭义状态维修是一种相当具体的维修方式,也称为“状态维修”方式,通过分析设备工作过程中的劣化程度来进行适当的维修。在维修前判断设备的异常并在故障发生前进行维修,并要根据通过状态监视和诊断技术提供设备的状态信息,也就是说依据设备的健康情况,科学安排维修计划并进行相关设备状态维修。
2.2 广义状态维修是为了确保及时准确地分析故障出现的规律并及时的对其进行维修,必须加强监测数据的管理与分析工作;而针对适合定期维修的设备而言,为了能达到提高设备可靠性、降低发电成本的目的,应该通过试验确定合适的设备的寿命或运行的经验来提高定期维修的准确性。还有针对其进行适时的故障监测,更需要分析监测得来的数据(主要是比较历史数据和实时的各种参数),目的是保证及时知道设备的健康状态。实施状态维修的重要部分是如何管理这些数据和分析这些数据。
3 继电保护的状态维修
3.1 继电保护状态维修的需求及可行性
目前,微机继电保护装置已经全面取代常规的电磁型保护装置。随着电子元器件的质量和厂家生产工艺的普遍提高,微机型继电保护装置的可靠性和性能相对传统保护在各个方面都有大幅度提高。传统的继电保护、安全自动装置及二次回路接线通过进行定期检验来确保装置元件完好、功能正常以及回路接线、定值的正确性。如果保护装置在两次校验之间出现故障,只有等保护装置功能失效或等到下一次校验才能发现。若在此期间内电力系统发生故障,保护将不能正确动作。以往的保护检验规程是基于静态型继电器而设计的,未充分考虑到微机保护的技术特点,对微机保护沿用以前规程规定实施的维修周期、维修项目不尽合理。
一方面,现阶段的电网主接线方式在很大程度上限制了设备停运维修的时间,如一台半断路器接线方式的线路保护很难实现停电维修,除非结合线路停电维修;双母线接线方式已逐步取消旁路开关,变压器保护很难因保护校验而要求变压器停电,母差保护、失灵保护的定期维修安排更是困难重重。
另一方面,带电校验保护在实施上具有安全风险和人员安全责任风险。因此,在实际运行中基本上很难保证保护设备可以有效地按照《继电保护及电网安全自动装置检验条例》的要求完成检验项目;尤其数字式保护的特性在很大程度上取决于软件编程,这并非可以通过传统的检验项目就能够发现保护特性的偏差。
3.2 继电保护状态维修实施的关键
继电保护状态维修的基本思路是依据继电保护装置的“状态”安排试验和维修,其基准点是继电保护装置的“状态”。继电保护装置的“状态”是较难把握的,并且电力系统设备很多,尚未建立较为完善的设备实时监控系统。因此,实施继电保护状态维修的前提是要弄清保护的“状态”,才能达到状态维修“应修必修”的精髓,对设备“状态”的任何把握不准,都会造成设备安全隐患。
4 继电保护状态维修方法
进行继电保护状态维修主要分为以下几个步骤:1)把好设备初始状态关。2)积极采用先进的在线检测或带电检测手段。我们除了要对电力系统运行中的设备加强常规监督和测试外,还要采用先进的检测手段(油色谱分析、红外诊断等),从而来及时掌握电力系统运行设备的相关工作状态。3)提高设备的状态分析水平。设备状态分析水平是状态监测与状态检修进行相互衔接中的关键一环,我们要对设备的状态分析水平合理把握,从而来保证电力系统中相关设备的安全稳定运行,进而来保证电网的安全稳定运行,创造一个和谐安全的工作环境。
5 继电保护状态维修领域研究的方向
目前,存在多种对于继电保护状态维修领域的研究,笔者在此对以下两个方向的研究展开讨论:
5.1 建立起不同类型的专家系统
在基于大量诊断知识的前提下,对继电保护设备所发生的故障进行诊断,发现专家系统的使用存在着许多需要马上解决的问题,例如,不具备全面的诊断知识,无法对继电保护状态维修过程进行确定性的表达,利用诊断知识得出的推理不具备逻辑性等严重的问题。因此,有必要建立起各种不同类型的专家系统,确保继电保护状态维修能够顺利实施。
5.2 建立起人工的神经网络(ANN)
如今新兴起的一种人工智能的方法就是ANN的基本理论,该理论为改善专家系统的缺点提供了一种全新而有效的方法。其中,它并行的处理能力与自学习的功能受到了大家的青睐,并且其大规模的并行处理能力可以提高推理速度,更适于诊断结构复杂、故障机理不明显的复杂设备。
结语
继电保护是电气二次设备的重要组成部分,电力系统二次设备实施状态维修,以适应电力系统发展的需要。实现微机继电保护装置的状态维修,将计划维修模式的预防性试验改为状态维修模式的预知性试验,提高设备的安全运行水平,已成为一种共识。
参考文献
关键词 电力系统;继电保护;异常运行;短路故障
中图分类号TM7 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2013)103-0063-03
电力系统中的输变电设备和电力线路,都需装设能反应故障和不正常运行状态的装置,即继电保护装置。电力系统的继电保护装置,必须具备区分被保护设备正常运行、发生故障或异常运行状态的能力,并能够根据上述三种不同状态下被保护设备参数的不同来实现相应地功能。
1 继电保护的基本工作原理
继电保护工作的基本原理就是保护装置通过正确的区分被保护设备是处于正常运行状态还是处于异常的运行状态,从而进行相应的动作。如,电力线路发生短路故障时,明显特征之一就是电流剧增,保护装置根据电流参数的显著变化来区分设备的工作状态,因而称为电流保护。短路故障的另一特征是电压剧减,因此,相应的还有低电压保护。再则,还可以同时反应故障时电压降低和电流增加的特征,由于故障时所测得的阻抗是变小的,故而在输电线路中,由保护安装处所测得的阻抗的大小反应了故障点与保护安装处的距离远近,因此输电线路的阻抗保护常称为距离保护。同理,如果同时反应电压与电流之间相位角的变化,则可以判断故障点的方向是处于保护安装处的正方向还是反方向,这就是实现方向保护的原理。为了更确切地区分设备的正常运行与故障或异常状态,还可以利用正常运行时没有或很小的电气量,而故障时却很大的电气量,如电压、电流的某一对称分量(负序或零序)或谐波分量来构成保护。另外,还可以利用其他物理量,如气体、温度等非电量来构成保护。总之,无论是反应哪种物理量而构成的保护,当其测量值达到一定数值(即整定值)时继电保护就能够按设定的程序准确地切除故障或显示电气设备的实时运行情况。
2 继电保护装置是如何分类的
1)按继电保护所保护的对象分为:发电机的保护、变压器的保护、输配电线路的保护以及母线保护、电动机、电容器的保护等;
2)按动作的结果不同分类:动作于断路器跳闸的短路故障保护和动作于发信号的异常运行保护两大类。其中,短路保护的种类有以下几种:
(1)按反应故障类型的不同,有相间短路保护、接地短路保护及匝间短路保护等;
(2)按其功能的不同,有主保护、后备保护及辅助保护,且后备保护又有远后备保护与近后备保护之分;
(3)按保护基本工作原理不同分类,有反应稳态量的常规保护和反应暂态量的新原理保护两大类。根据所反应的参数不同,常规继电保护装置有反映过电流的保护、反映低电压的保护、反映短路电流不同方向的方向电流保护、能反映系统接地现象的零序电流保护以及阻抗保护、差动保护、高频保护和反映变压器内部气体变化的保护等,另外体现新的保护原理的还有工频变化量保护和行波保护等;
(4)按保护装置动作原理不同分类,主要有电磁型、整流型、晶体管型、集成电路型及微机型保护等,目前使用的基本上是微机型继电保护装置;
(5)按保护装置通过反应参数增大或减小而动作归类,有过量保护和欠量保护。
3)根据保护装置所起的作用不同,继电保护可分为主保护、后备保护和辅保护。
(1)主保护
主保护指的是能以最短的时限,灵敏的、选择性地切除被保护设备和线路故障的保护。它既能满足系统稳定运行及设备安全要求,也能保证系统中其他非故障部分的继续运行,如阶段式电流保护的I段和II段、距离保护的I段和II段、高频保护、差动保护等。
(2)后备保护
继电保护的后备保护装置指的就是当主保护或断路设备拒绝动作时,能够在设定的时限内切除故障的装置,如电流保护的第Ⅲ段、距离保护的第Ⅲ段等。后备保护不仅可以对本保护范围的线路或设备的主保护起后备作用,而且对相邻线路也可以起后备作用。因此,后备保护又可分为远后备和近后备两种方式。
(3)辅保护
辅助保护,为补充主保护和后备保护的不足而增设的简单保护,通常电流速断就可以作为这类性质的保护。
3 继电保护的组成及作用
继电保护的种类虽然很多,但就其基本动作原理而言,基本上由测量部分、逻辑部分和执行部分三个部分组成,把保护各组成部分之间的作用串接在一起,就是一套保护装置的工作过程。
1)测量部分的作用是指通过测量被保护的输变电设备、线路的实时运行参数;
2)逻辑部分是继电保护装置重要的组成部分,它能根据测量部分测量得到的结果,然后与保护装置内部已设定的各种参数进行系统的分析、比较,从而判断被保护的设备、线路是否处于正常的运行状态,以决定保护装置是否应动作;
3)执行部分的作用就是根据逻辑部分分析判断后的结果,使保护装置执行准确的动作。
4 继电保护装置的基本任务
4.1电力系统出现异常运行状态时
电力系统的正常运行状态遭到破坏但还未形成故障时,一般可继续运行一段时间而不必立即进行跳闸,称为异常运行状态。常见的有过负荷、中性点非直接接地系统的单相接地、发电机突然甩负荷引起的过电压、电力系统振荡等。电力系统处于异常运行状态时将影响电能质量,长时间的过负荷运行将引起设备过热,加速绝缘老化,影响电气设备的正常使用,轻者降低设备使用寿命,严重时导致绝缘击穿引发短路,损坏设备。当电力系统处于异常运行状态时,要求继电保护装置能自动、及时、有选择性地发出信号,让值班人员知晓后及时进行相应的处理。
4.2电力系统出现故障时
电力系统最常见及最危险的故障是各种类型的短路故障,短路故障分为三相短路、两相短路、两相接地短路、中性点直接接地系统的单相接地短路以及电机、变压器绕组的匝间短路等几种。其中三相短路、两相短路又称相间短路,两相接地短路、单相接地短路又称接地短路,并以三相短路最为危险,以单相接地短路最为常见。当设备或线路发生短路故障时,将由电源向故障点提供比正常运行时大得多的短路电流,对电力系统可能造成以下后果:
1)故障点的电弧将故障设备烧坏;
2)短路电流的热效应和电动力效应使故障回路的设备受到损伤,降低使用寿命;
3)系统电压损失增大使设备工作电压下降,离故障点越近,所受影响越大,用户的正常工作条件遭到破坏;
4)破坏电力系统运行的稳定性,严重时引起系统振荡,甚至使整个电力系统瓦解,导致大面积停电。
当电气设备出现故障时,对继电保护装置的要求是能自动快速的、灵敏的、有选择性可靠地通过断路器跳闸,将发生故障的设备从系统中及时切除,防止故障设备继续遭到破坏,确保系统其余非故障的部分还能继续正常运行。因此,继电保护对保证系统安全运行和确保电能质量、防止故障扩大和事故发生,起着极其重要的作用,是电力系统必不可少的组成部分。
5对继电保护的基本要求
为了保证继电保护能确实完成其在电力系统中所承担的任务及作用,对动作于跳闸的继电保护装置,应具备以下四个基本要求。
5.1选择性
选拌性要求的内容是:在电力系统发生故障时,对保护装置的动作必须有一定的选择。首先由发生故障的设备、线路的保护进行故障的切除,只有当其保护或断路器拒动时,才允许由其他的保护或装置切除故障。也就是说,保护装置的动作应只切除已发生故障的部分,或尽量使故障的影响限制在最小的范围。
5.2速动性
速动性要求是指保护装置应尽可能地快速切除短路故障,应注意以下两个问题:
l)切除故障的时间为继电保护的动作时间和断路器的跳闸时间之和。因此,要缩短故障切除时间,不仅要求保护动作速度要快,而且与之配套使用的断路器跳闸时间也应尽可能短;
2)保护的速动性要求是相对的,不同电压等级的电网要求不同。如,同样的保护动作时间0.5s,在110kV及以下电压等级电网中被以为是迅速的,而在220kV及以上电压等级电网中则被认为是不够迅速的。
继电保护的速动性应根据被保护设备和系统运行的要求确定,并非越快越好,否则,势必带来保护装置其他性能的降低,或者增加保护的复杂性,而且经济上也不合理。
3)灵敏性
灵敏性的要求是指保护装置对于其所保护的范围内发生的各种故障,应具有足够敏捷的反应能力。保护装置的灵敏性要求与选择性要求的关系密切,在电力系统故障时,故障设备的保护必须先能够灵敏地反应故障,才可能有选择性地切除故障,因此能有选择切除故障的保护,必须同时具备灵敏性。
4)可靠性
保护装置的误动或拒动是电力系统发生事故的根源之一,因此,保护装置应在良好的工作状态下,在保护装置不该动作时应可靠地不动作,而在保护装置该动作时应可靠地动作。
以上继电保护的四个基本要求,它们应同时满足,但是这种满足只是相对的,因为在这四个基本要求之间,既有相互紧密联系的一面,也有相矛盾的一面。例如:为保证选择性,有时就要求保护动作带上延时;为保证灵敏性,有时就允许保护非选择性动作,再由自动重合闸装置来纠正,而为保证速动性和选择性,有时需采采用较复杂的保护装置,因而降低了可靠性。因此,在确定继电保护方案时,必须从电力系统的实际情况出发,分清主次,以求得最优情况下的统一。
6 电力系统继电保护技术的发展前景
当前,电子技术、计算机技术和通信技术已经在日新月异的向前发展,电力系统智能化电网也在高速发展中,传统的电磁型、晶体管等型式的保护装置正在逐渐退出电力系统保护装置的历史舞台。如今,新建的发、变、配电站已基本上采用微机型继电保护装置,随着国内外电力系统新兴技术的蓬勃发展,继电保护技术也不断地朝着微型计算机化,网络信息化,保护、测量、控制和数据通信一体化,人工智能化的方向发展。
6.1继电保护的微型计算机化
微机型继电保护装置从上世纪90年代开始研究,现在已经取得了比较成熟的应用经验,微机保护装置具有运行灵活、方便,动作正确率高,可靠性高,易于获得各种附加功能,以及能够简化定期校验等功能,它相当于一台功能强大、性能优良的微型计算机,具有很好的优越性,使电力系统的运行稳定性能得到了较大的提高。
6.2继电保护网络化、信息化
当前,电子技术、计算机技术正不断地飞速发展,网络技术作为信息和数据通信工具已成为当今时代的主要潮流,随作电力系统智能化电网的不断发展,对继电保护的要求也越来越高,当前,继电保护除了必须按时准确切除电力系统的已发生故障的元件和限制事故影响的范围,更重要的是还要确保整个系统最大限度地安全稳定地运行。如今,通过将系统中输变电设备的各种保护装置用网络连接起来,形成一个继电保护网络系统,使得继电保护实现了具备有大容量故障信息和数据的长期存放空间,具有了快速的数据处理和强大的通信功能,以及能与其他保护、测控、自动化装置共享系统数据、信息和网络资源的能力,当发生故障时保护装置能自动进行系统的数据整理比对,使相关保护和自动化装置能协调动作,从而提高了系统运行的稳定性和可靠性。
6.3保、测、控以及数据通信一体化
当前,微机保护已经把以往运行中需要多台装置来完成的各种功能合在了一起,实现了保护、测量、控制、数据通信一体化的功能,它相当于融合了一台高性能、多功能的微型计算机的相关功能,它作为电力系统计算机网络上的一个智能终端,可以从网络上获取电力系统运行和故障的各种信息,也可将自身所获得的保护设备的相关信息传送给网络控制中心或任一终端,同时也实现了远方的监控等功能。
6.4继电保护智能化
近年来,随着电力系统微机继电保护技术的不断成熟,继电保护研究领域内的不少工作正逐步向人工智能技术方面发展。当前,代表着先进科研领域的人工神经网络、专家系统、人工智能等新技术正逐步应用于电力系统继电保护中,为继电保护技术的未来发展注入了新的活力。可以预见,随着电力系统技术的不断发展,人工智能技术在继电保护领域也必将会得到更加深入的应用,继电保护智能化将是今后发展的必然趋势。
参考文献
[1]电力系统继电保护.中国电力出版社,2010.
[2]电力系统综合自动化系统的前沿技术.华东科技,2011.
[3]黎彬,罗绍亮.继电保护智能化测试系统在电力系统中的应用和展望[J].电气开关,2010(3).
关键词:继电保护;状态维修;选择性
中图分类号:TM774文献标识码:A文章编号:1673-9671-(2012)042-0234-01
1继电保护
继电保护(Relay Protection)泛指能反应电力系统中电气设备发生的故障(如短路、断线)或不正常运行状态(如过负荷),并动作于相应断路器跳闸或发出告警信号的一种自动化技术和装置。继电保护装置是保证电力元件安全运行的基本装备,任何电力元件不得在无继电保护的状态下运行。
继电保护装置的构成如图1所示。由图1可知,继电保护主要由测量比较环节、逻辑判断环节和执行输出环节三部分构成。测量比较环节:测量特征量,并与整定值比较,以判断是否应该启动。逻辑判断环节:按一定逻辑关系判断是否发生区内故障。执行输出环节:负责发出保护动作脉冲信号。
继电保护的基本任务:1)自动、迅速和有选择地将元件从电力系统中切除,从而使故障元件免于继续遭到损坏,保证其他无故障部分迅速恢复正常运行;2)反映出电力设备的不正常运行状态,然后根据相应的故障状态进行相应的动作。
继电保护的基本要求:可靠性,选择性,速动性,灵敏性。
1)可靠性。可靠性包括安全性和信赖性两个方面,它是继电保护性能最根本的要求。安全性要求继电保护在不需要它动作时可靠不动作,即不发生误动作。信赖性要求继电保护在规定的保护范围内发生应该动作的故障时可靠动作,即不发生拒绝动作。2)选择性是指保护装置在动作时,在可能最小的区间内将故障部分从电力系统中断开,从而来最大限度地保证系统中无故障部分仍能继续安全稳定运行。3)速动性。故障发生时,应力求保护装置能迅速动作切除故障元件,以提高系统稳定性,减少用户经受电压骤降的时间以及故障元件的损坏程度。故障切除时间等于保护装置和断路器动作时间的总和。一般快速保护的动作时间为0.06 s~0.12 s,最快的可达0.01 s~0.04 s。一般断路器的动作时间为0.06 s~0.15 s,最快的可达0.02 s~0.06 s。保护动作速度越快,为防止保护误动采取的措施越复杂,成本也相应提高。因此,配电网保护装置在切除故障时往往允许带有一定延时。4)灵敏性。指对于保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。在规定的保护范围内发生故障时,不论短路点的位置、短路的类型如何,以及短路点是否有过渡电阻,保护装置都应能灵敏反应,没有似动非动的模糊状态。保护装置的灵敏性通常用灵敏系数来衡量。根据规程规定,要求灵敏系数在1.2~2之间。
对继电保护装置的各项基本要求是研究分析继电保护性能的基础。这些要求之间往往是相互制约的,例如提高保护装置动作可靠性的措施,一般会造成动作速度及动作灵敏性下降,并增加保护成本。因此,继电保护的研究、设计、制造和运行的绝大部分工作就是围绕着如何处理好这些基本要求之间关系进行的。实际工作中,要根据具体情况以及要解决的主要矛盾,统筹兼顾,寻求一个适当的解决方案。
2状态维修
以设备状态为基础,以预测状态发展为依据。根据对设备的日常检查、定期重点检查和在线状态监测和故障诊断所提供的信息,在设备发生故障前安排维修。适用范围设备故障率低,地位重要的设备。提高设备的可用率节省维修费用。
状态维修是企业以安全、可靠性、环境、成本等为基础,依据设备的运行工况、基本状态以及同类设备家族历史等资料,通过设备的状态评价、风险分析,制定设备维修计划,达到设备运行可靠、维修成本合理的一种设备维修策略。
状态维修工作的核心是确定设备的状态,依据设备状态开展相应的试验、维修工作。开展状态维修工作并不意味着简单地减少工作量、降低维修费用,而是将设备维修管理工作的重点由修理转移到管理上来,相应设备状态监控的管理工作要大力加强,通过强调管理的技术分析的作用,严格控制、细化分析,真正做到“应修必修,修必修好”。
状态维修并不意味着绝对取消定期维修的概念。受设备结构、工作原理以及零部件使用寿命等原因,各类电网设备均存在一定的使用寿命或周期。因此,设备最长维修周期不能超过其自身最薄弱环节最长使用时间。设备最长维修周期应有设备制造商在产品说明书中进行明确。
3继电保护状态维修方法
进行继电保护状态维修主要分为以下几个步骤:1)把好设备初始状态关。2)积极采用先进的在线检测或带电检测手段。我们除了要对电力系统运行中的设备加强常规监督和测试在外,还要采用先进的检测手段(油色谱分析、红外诊断等),从而来及时掌握电力系统运行设备的相关工作状态。3)提高设备的状态分析水平。设备状态分析水平是状态监测与状态检修进行相互衔接中的关键一环,我们要对设备的状态分析水平合理把握,从而来保证电力系统中相关设备的安全稳定运行,进而来保证电网的安全稳定运行,创造一个和谐安全的工作环境。
参考文献
[1]粱宇.基于电力系统继电保护技术的研究[J].科学之友,2010,4.
[2]王浩.浅谈继电保护对电力系统的影响[J].价值工程,2010,10.
关键词:变电运行;继电保护;技术
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.06.157
0 引言
变电运行是电力系统的重要组成部分,能否安全、可靠、稳定的运行直接影响电力系统的运行状态和供电质量,而继电保护是变电运行系统安全、稳定运行的重要保障。根据相关文献研究可知,近年来很多电力安全故障都是由于继电保护方面的原因造成的,对变电运行继电保护相关技术性问题进行研究十分必要,基于此本文对此问题进行研究。
1 变电运行中继电保护的任务和基本要求
1.1 变电运行中继电保护的任务
在变电运行中,继电保护装置是通过配电网中发生故障或异常状况时电气量的变化从而构成继电保护动作。在这个过程中继电保护装置的主要任务包括如下:第一,在电力系统运行过程中,对电力系统的运行状况和电力设备的状况进行实时监控,为值班人员提供运行信息;第二,当电力系统发生故障时,能及时、迅速等将故障部分隔离,确保没发生故障的线路部分能继续正常运行;第三,当电力系统工作过程中发生异常状况时,能及时、准确的发出警报,通知工作人员迅速进行处理。
1.2 变电运行继电保护装置的基本要求
(1)选择性。当配电网运行过程中出现故障时,继电保护装置能判断出发生故障的区域,并将其隔离,确保其他没有发生故障的区域能继续正常运行。
(2)灵敏性。继电保护装置要极具灵敏性,通常使用灵敏系数来衡量其灵敏程度。在继电保护装置保护的区域内,当该区域内的线路发生短路故障时,不论发生短路区域的位置和性质如何,继电保护装置都不能产生拒绝动作;同时在保护区域以外的范围内发生故障时,继电保护装置又不能出现误动作。
(3)速动性。速动性是指继电保护装置在判断到电力系统发生故障需要动作时,能及时、迅速的切除故障,以确保其他未发生故障区域的线路能正常工作。要求继电保护装置的速动性是尽量缩短切除故障时间以最大限度的减小短路电流对电力设备造成的损坏程度,加快系统电压的恢复,为其能够顺利实现自启动创造有利条件,除此之外,继电保护装置速动性还能提高发电机并列运行的稳定性。
(4)可靠性。电力继电装置在变电运行中具有重要作用,若不能确保其可靠性,就可能成为扩大事故甚至造成故障的根源。为了确保电力继电装置动作的可靠性,在对变电运行继电保护装置进行设计、整定计算及安装调试方面必须正确无误。继电保护装置的各个元件要求质量过硬、维护得当、系统简化有效,以提高动作的可靠性。
2 变电运行继电保护技术性问题研究
2.1 变电运行继电保护基本配置图
变电运行继电保护配置包括两个层次:其一,继电保护过程层。过程层的主要作用是保护变电站的一次设备,属于独立主保护,这种保护模式是将一次设备和继电保护装备进行一次化设置,将其他的间隔保护分布式安装,通过这两种模式实现对变电运行设备的双重化配置。
其二,变电站层。变电站层进行后备保护式集中配置,通过采用自适应性技术及在线实时调整技术对变电运行的电压进行统一配置。除此之外,还设置了广域保护接口,实现了双重化配置,基本配置如图1所示。
2.2 变电运行继电保护技术性问题研究
根据变电站组成结构可知,分层结构是最主要形式,共分为间隔层、站控层和过程层,不同层次之间传输的信号也存在差异。基于此,在进行继电保护技术应用时,要遵循技术规范,具体来说,变电运行中^电保护技术包括下述几种:
(1)智能整定及在线校核技术。变电运行的继电保护系统中,只有通过自动化的控制技术才能实现对电力系统的网络拓扑的实时状况、网络连通性进行判断,因此继电保护系统要通过计算机监控系统对其进行监控,对变电运行状态和各类数据信息进行监控和获取,对获取的数据信息进行计算、分析,从而获得变电站分支系统的相互关系,通过对这些相互关系进行研究,建立针对性的系统模型,最终实现变电继电保护的智能整定和在线校核。
通过智能整定和在线校核,确定继电保护定值,从而确保变电站在运行过程中能处于良好的继电保护状态。除此之外,在线校核技术能对处于运行过程中的继电保护装置的性能进行校验,能有效确保变电运行继电保护装置的保护范围、灵敏性和速动性,一旦变电运行机电保护装置运行时出现异常问题,如发生误动作、拒动等,在线校核技术就能迅速发出警告,告警值班工作人员及时对继电保护装置的异常行为进行检修和检验,以确保继电保护装置的可靠运行。
(2)自适应继电保护技术。传统的变电运行继电保护技术通常都是按照事先整定、定期检验等原则,然而随着智能化电网的广泛应用,继电保护技术也发生了变化,越来越多的使用自适应继电保护技术,这是一种新型的继电保护技术,不仅能为变电安全运行提供保障,还能进行故障排查和诊断等。对不同的变电站,继电保护装置在投入使用之前要对其性能、定制进行改变,以满足变电站的需求。除此之外,自适应继电保护技术还具有下述优势:第一,能对整个配电网的响应性能进行改善,提高供电稳定性和供电质量;第二,能降低电力系统的运营成本,提高经济效益等,采取这种自适应继电保护技术,能最大限度的发挥出继电保护的性能。
(3)智能告警及事故信息处理技术。要确保智能化变电运行的安全性和可靠性,必须对其在运行过程中的复杂性、动态性网络信息进行有效的处理,以便及时、迅速的发现和处理异常状况,确保变电站稳定运行。由此可知,智能告警和信息处理技术就显得极为重要,智能继电保护技术在工作时既要对变电站的实时运行状态进行24小时不间断监控、运行维护,对获取到的实时数据信息及时进行更新和共享。一旦变电站在运行过程中出现故障,智能继电保护技术能迅速做出判断并及时进行处理,同时通过对实时状态数据信息的监控,能及时发现异常状况并自动进行报警,为变电站的决策提供相关信息。总之,智能继电保护技术在变电运行中起着十分重要的作用,不仅能对变电运行的实时状态进行检测并收集实时数据信息,对发生的异常现象进行告警,还能对发生的故障进行判断和处理,有效确保变电运行的可靠性和稳定性。
(4)变电运行对继电保护、测控装置的要求。就目前的智能变电站而言,其整体设计具备下述两个特征:其一,间隔层的设计具有功能自治性能;其二,智能组件和高压设备属于一体化设计。鉴于智能变电站的这种特征,继电保护的装置要满足下述几方面要求:第一,为了能与智能变电站系统保持一致,自适应继电保护装置的以太网接口必须进行特殊的设置,设置不同类型和用途的以太网,以满足继电保护装置在对变电站进行监控、数据采集、流量检测等要求;第二,对智能变电站而言,由于其测量和执行被设计在一次设备中,所以继电保护装置和测控装置要与智能变电站统一,以满足整个系统通信和逻辑预算的需要;第三,对数字接口的性能进行改善,如互感器、智能开关等,以满足实时监控和数据采集大流量数据的需求;第四,对自适应继电保护装置的相关配套工具进行技术优化,如开发可视化工具,实现变电运行信息具体化。
3 结束语
总之,变电站是电力系统重要的组成部分,能否安全可靠的运行直接决定着供电质量,而继电保护装置是变电安全运行的基础,是保障电力系统稳定运行的防线。随着信息化时代的来临,继电保护技术取得了巨大的发展,要确保变电运行的安全性和可靠性,必须构建合理、有效的继电保护系统。因此,随着智能化技术的发展,要不断分析继电保护技术存在的问题,总结经验,提高继电保护技术水平,促进国内电力事业的发展。
参考文献:
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