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[论文摘要]阐述继电保护在供电系统中的作用,并对继电保护故障及处理方法进行分析。
一、前言
随着电力系统的高速 发展 和 计算 机技术,通讯技术的进步,继电保护向着计算机化、 网络 化,保护、测量、控制、数据通信一体化和人工智能化方向进一步快速发展。与此同时越来越多的新技术、新理论将应用于继电保护领域,这要求我们继电保护工作者不断求学、探索和进取,达到提高供电可靠性的目的,保障电网安全稳定运行。
二、继电保护在供电系统障碍中的作用
(一)保证继电系统的可靠性是发挥继电保护装置作用的前提
继电系统的可靠性是发挥继电保护装置作用的前提。一般来说继电保护的可靠性主要由配置合理、质量和技术性能优良的继电保护装置以及正常的运行维护和管理来保证。
(二)继电保护在电力系统安全运行中的作用
继电保护在电力系统安全运行中的作用主要有以下三点:
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、继电保护常见故障
电压互感器二次电压回路在运行中出现故障是继电保护工作中的一个薄弱环节。作为继电保护测量设备的起始点,电压互感器对二次系统的正常运行非常重要,pt二次回路设备不多,接线也不复杂,但pt二次回路上的故障却不少见。由于pt二次电压回路上的故障而导致的严重后果是保护误动或拒动。据运行经验,pt二次电压回路异常主要集中在以下几方面:pt二次中性点接地方式异常;表现为二次未接地(虚接)或多点接地。二次未接地(虚接)除了变电站接地网的原因,更多是由接线工艺引起的。这样pt二次接地相与地网间产生电压,该电压由各相电压不平衡程度和接触电阻决定。这个电压叠加到保护装置各相电压上,使各相电压产生幅值和相位变化,引起阻抗元件和方向元件拒动或误动。pt开口三角电压回路异常;pt开口三角电压回路断线,有机械上的原因,短路则与某些习惯做法有关。在电磁型母线、变压器保护中,为达到零序电压定值,往往将电压继电器中限流电阻短接,有的使用小刻度的电流继电器,大大减小了开口三角回路阻抗。当变电站内或出口接地故障时,零序电压较大,回路负荷阻抗较小,回路电流较大,电压(流)继电器线圈过热后绝缘破坏发生短路。短路持续时间过长就会烧断线圈,使pt开口三角电压回路在该处断线,这种情况在许多地区发生过。pt二次失压;pt二次失压是困扰使用电压保护的经典问题,纠其根本就是各类开断设备性能和二次回路不完善引起的。
电流互感器是供给继电保护和监控系统判别系统运行状态的重要组件。作为继电保护对电流互感器的基本要求就是电流互感器能够真实地反映一次电流的波形,特别是在故障时,不但要求反映故障电流的大小,还要求反映电流的相位和波形,甚至是反映电流的变化率。而传统的电磁式电流互感器是利用电磁感应原理通过铁心耦合实现一、二次电流变换的。由于铁心具有磁饱和特性,是非线性组件,当一次电流很大,特别是一次电流中非周期分量的存在将使严重饱和,励磁电流成几十倍、几百倍增加,而且含有大量非周期分量和高次谐波分量,造成二次电流严重失真,严重影响了继电保护的正确动作。由电工基础理论可知,电流互感器在严重饱和时,其一次电流中的直流分量很大,使其波形偏于时间轴的一侧。铁心中有剩磁,且剩磁方向与励磁电流中直流分量产生的磁通方向相同,在短路电流直流分量和剩磁的共同作用下,铁心在短路后不到半个周期就饱和了。于是,一次电流全部变为励磁电流,二次电流几乎为0。由于电流互感器严重饱和,使其传变特性变差甚至输出为0,才导致了断路器保护的拒动,引起主变压器后备保护越级跳闸。
针对目前微机继电保护装置自身的特点,造成了微机保护装置故障一般有以下这些原因:电源问题,比如电源输出功率的不足会造成输出电压下降,若电压下降过大,会导致比较电路基准值的变化,充电电路时间变短等一系列问题,从而影响到微机保护的逻辑配合,甚至逻辑功能判断失误。尤其是在事故发生时有出口继电器、信号继电器、重动继电器等相继动作,要求电源输出有足够的功率。如果现场发生事故时,微机保护出现无法给出后台信号或是重合闸无法实现等现象,应考虑电源的输出功率是否因元件老化而下降。对逆变电源应加强现场管理,在定期检验时一定要按规程进行逆变电源检验。干扰和绝缘问题,微机保护的抗干扰性能较差,对讲机和其他无线通信设备在保护屏附近使用,会导致一些逻辑元件误动作。微机保护装置的集成度高,布线紧密。长期运行后,由于静电作用使插件的接线焊点周围聚集大量静电尘埃,可使两焊点之间形成了导电通道,从而引起继电保护故障的发生。
四、继电保护故障处理方法
(一)替换法
用好的或认为正常的相同元件代替怀疑的或认为有故障的元件,来判断它的好坏,可快速地缩小查找故障范围。这是处理综合自动化保护装置内部故障最常用方法。当一些微机保护故障,或一些内部回路复杂的单元继电器,可用附近备用或暂时处于检修的插件、继电器取代它。如故障消失,说明故障在换下来的元件内,否则还得继续在其他地方查故障。
(二)参照法
通过正常与非正常设备的技术参数对照,从不同处找出不正常设备的故障点。此法主要用于查认为接线错误,定值校验过程中发现测试值与预想值有较大出入又无法断定原因之类的故障。在进行回路改造和设备更换后二次接线不能正确恢复时,可参照同类设备接线。在继电器定值校验时,如发现某一只继电器测试值与其整定值相差甚远,此时不可轻易判断此继电器特性不好,或马上去调整继电器上的刻度值,可用同只表计去测量其他相同回路的同类继电器进行比较。
(三)短接法
将回路某一段或一部分用短接线接入为短接,来判断故障是存在短接线范围内,还是其他地方,以此来缩小故障范围。此法主要用于电磁锁失灵、电流回路开路、切换继电器不动作、判断控制等转换开关的接点是否好。
(四)直观法
处理一些无法用仪器逐点测试,或某一插件故障一时无备品更换,而又想将故障排除的情况。10kv开关拒分或拒合故障处理。在操作命令下发后,观察到合闸接触器或跳闸线圈能动作,说明电气回路正常,故障存在机构内部。到现场如直接观察到继电器内部明显发黄,或哪个元器件发出浓烈的焦味等便可快速确认故障所在,更换损坏的元件即可。
(五)逐项拆除法
将并联在一起的二次回路顺序脱开,然后再依次放回,一旦故障出现,就表明故障存在哪路。再在这一路内用同样方法查找更小的分支路,直至找到故障点。此法主要用于查直流接地,交流电源熔丝放不上等故障。如直流接地故障。先通过拉路法,根据负荷的重要性,分别短时拉开直流屏所供直流负荷各回路,切断时间不得超过3秒,当切除某一回路故障消失,则说明故障就在该回路之内,再进一步运用拉路法,确定故障所在支路。再将接地支路的电源端端子分别拆开,直至查到故障点。如电压互感器二次熔丝熔断,回路存在短路故障,或二次交流电压互串等,可从电压互感器二次短路相的总引出处将端子分离,此时故障消除。然后逐个恢复,直至故障出现,再分支路依次排查。如整套装置的保护熔丝熔断或电源空气开关合不上,则可通过各块插件的拔插排查,并结合观察熔丝熔断情况变化来缩小故障范围。
五、结束语
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。
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。
关键词 继电保护技术;配置与应用;发展方向
中图分类号 TM774 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)062-0163-01
继电保护技术是维持电力系统平稳运行的一项核心技术。在电力系统运行过程中,电气元件一旦出现故障,将严重影响电力系统的正常运行,断电不可避免,这将对居民正常的生产生活造成非常严重的影响。继电保护系统以继电保护技术作为支撑能够在第一时间准确的判断出电气元件的故障所在地,并对电力元件的故障及时的做出反应,向值班人员做出示警,并且能够准确、迅速地将电力系统内部出现故障的电气元件与整个电力系统相隔离。保护电力系统内部不受故障的影响造成损失。同时对提高故障排除工作的效率,保障电力系统的正常运行发挥着积极的
作用。
1 电力系统中继电保护的配置与应用
1.1 继电保护装置的主要任务
继电保护对电力系统中发生的故障或异常情况进行检测,从而发出报警信号,或直接将故障部分隔离、切除的一种重要措施。继电保护装置主要任务就是:当供电系统正常运行时,能够安全 、完整地侦查整个线路的各种设备的运行情况,为值班人员提供了准确可靠的相关的运行依据;在供电系统因意外原因产生故障的时候,就要自动、迅速、并且是有选择地切断发生故障部分的电源,而要确保那些没有发生故障的部分能够继续正常运行;在整个系统出现不正常的工作运行状况的时候,它要能够准确、及时地发出相应的信号或警报,使值班人员能够得到通知,并且能够尽快做出相应的处理。
1.2 继电保护装置的最基本条件
1)要有很高的灵敏度。通常情况下是用灵敏系数来对保护装置的灵敏度进行衡量。在继电保护装置的工作范围之内,无论在何处发生短路、也不论短路点的性质如何,保护装置都要产生保护作用;但是如果在保护区之外区域发生了故障时,保护装置就不应该发生不正确的动作。
2)要有很高的可靠度。不能满足可靠性要求的保护装置,反而就会变成将事故扩大或者是造成故障的的直接根源。要想确保装置动作有很高的可靠度,就必须要确保保护装置的在设计原理、相关计算、以及安装调试方面都是非常准确的;在这同时还要求组成保护装置的各元件在质量方面高度可靠、在运行中维护要得当、而且系统在简化的同时要有效,这样就可以在很大程度上提高了保护装置的可靠度。
3)要有选择性。当整个供电系统部分区域发生理了故障时,继电保护装置要能够有选择地将发生故障的相应部分关闭。最首要的就是切断距离故障发生点最近的电器,进而可以保证整个系统中其它的没有发生故障部分能够继续正常运行。
4)反应速度要快。保护装置咋发生线路故障的时候要尽可能快地切断短路区域的故障。减轻短路电流对电气设备造成损坏程度一个很好的方法就是缩短切除故障的时间,加快整个系统电压的快速修复,也就有利的为电气设备自启动创造了条件,而起还提高了发电机并列运行相关的稳定性。
1.3 保护装置的应用
继电保护装置已经在工厂、企业的高压供电系统、 变电站等方面得到广泛的应用,主要是用它来进行高压供电系统线路以及电容器的保护等。高压供电系统在母线继电保护装置的相关应用,在那些不是并列运行的分段母线要装设电流速断保护,但这也只是在断路器合闸的一瞬间投入,合闸后就会自动解除。变电站继电保护装置的主要应用有:1)母联 保护:要同时安装限时电流速断 保护和过电流保护装置。2)电容器保护:对电容器的进行保护,主要包括过流保护、过压保护及失压保护、零序电压保护。3)线路保护:大多是采用二段式或者是三段式的电流保护,其中一段式多是电流速断保护,二段式为限时电流速断保护,三段式则为过电流保护。4)主变保护:主变保护也主要包括主保护和后备保护两部分。随着相关技术的高速发展,微机保护的装置也被渐渐地投入到使用,微机保护也展现出丰富多彩、各显神通的局面,然而基本的原理及目的都是基本相一致的。
2 继电保护技术的发展方向
2.1 智能化方向
随着时间的发展,人工智能技术已被广泛的应用于电力系统各个领域,也已开始了在继电保护领域相关应用的研究。可以看到的是,人工智能技术在继电保护领域一定会得到广泛的应用,用它来解决常规方法不能解决的问题。
2.2 一体化方向
保护装置在智能化的基础上,实际上就相当于一台多功能高性能的计算机,也就是整个电力系统上的一个智能终端。它就能够从网上获取电力系统运行和故障的相关的所有信息和数据。也能够将所获得的信息和数据传送给网络控制中心或任一个其他终端。就这样,每个微机保护装置不仅可以完成继电保护的相关功能,也可以在正常运行的情况下,就可以用它来完成测量、控制、数据通信的功能,也就是实现了保护、控制、测量、数据通信一体化。
2.3 自适应控制技术方向
自适应继电保护是一种能够根据电力系统运行方式和故障发生的状态变化而实时改变保护方向的新型继电保护。它具有改善系统的响应、增强可靠性和提高经济效益等方面的显著优点,在输电线路的各个领域内都有着广泛的应用前景。
2.4 变电站综合自动化技术方向
随着技术的发展,变电站正面临着一场技术创新。使继电保护和综合自动化的完美结合已成为可能,它集中体现在集成与资源共享、远程控制与信息共享。是以远终端单微机保护装置作为核心,将变电站的控制、信号、测量、计费等相关设备纳入到计算机系统,代替了传统的控制保护屏,就可以有效的降低变电站的占地面积和设备投资,也就提高了二次系统的可靠度。
2.5 网络化方向
作为信息和数据通信工具的计算机网络早已成了信息时代技术支柱,人类生产和生活的面貌发生了巨大的变化。它不仅给各个工业领域带来深刻的影响,而且还为各个工业领域提供了强有力的通信手段。截至目前,除了部分设施外,所有继电保护装置都仅限于反应保护安装处的电气量,而它的保护的作用也仅仅是切除发生故障元件,以减小事故的影响范围。这都是由于缺乏强有力的数据通信手段所导致的。网络化就是要使每个被保护的元器件都能够共享全系统的运行和故障信息和数据,各个单元与重合闸装置能够协调动作的进行这些信息和数据的的分析,确保整个系统的安全平稳运行。显而易见的是,要实现这种系统保护,首要条件就是要将整个系统的各主要设备的保护装置利用计算机网络加以联接起来,也就是实现微机保护装置的网络化。在现在条件下,这是完全可以实现的。而对于平常的非系统保护,实现保护装置的计算机联网也有很大的益处。继电保护装置能够收集到的信息愈多,就会对故障性质以及发生故障的位置的判断和故障距离的检测就会更加准确。对自适应保护原理进行研究已经过去了很长的时间,也取得了很好的效果,但是真正做到实现保护对系统的运行方式和故障状态的自适应,就必须要得到更多的系统运行和发生故障的信息,只有在实现保护的计算机网络化,才能够做到这一点。
2.6 计算机化方向
电力系统对微机保护的要求是越来越高的,在保护基本的功能外,还要能够容纳大量的故障信息和数据,高速的数据处理功能以及强大的通信能力。还要能够与其他保护、控制装置和调度进行联网来实现全系统数据、信息和网络资源共享能力、高级语言编程等相关方面。
3 结束语
继电保护装置向着微机化、计算机化方向发展是不可逆转的发展趋势。但是要如何能够更好地满足电力系统的要求,进一步提升继电保护的可靠度,取得更大的经济效益和社会效益,还需要更深入的研究。
参考文献
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关键词:继电保护;状态维修;方法
中图分类号: F407 文献标识码: A
一、继电保护维修现状
对继电保护及二次回路进行检验的目的是要通过检验来发现和消除设备存在的缺陷,以保证继电保护及二次回路的运行的可靠性和动作的正确性。根据《继电保护及电网安全自动装置检验条例》的要求,我国继电保护装置的校验目前主要分为以下三类:① 新安装装置的验收检验;② 运行中装置的定期检验;③ 运行中装置的补充检验。其中,《继电保护及电网安全自动装置检验条例》规定,继电保护及安全自动装置新投入运行的第一年内进行一次全部检验,以后每3-5 年进行一次全部检验,每年进行一次部分检验。按照新《继电保护及电网安全自动装置检验规程》(DL/T995-2006),微机型继电保护每6年进行一次全部检验,每2-3年进行一次部分检验。传统的保护定期维修(计划维修)存在着很大的强制性和盲目性,单纯按固定的时间间隔对保护设备进行维修,没有考虑设备的实际情况。
二、继电保护的基本要求
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。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。
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。
三、继电保护状态检修技术的实际应用
1、收集基础资料基础资料主要包括:原始资料、运行资料、检修资料和其它资料。原始资料包含变电站中继电保护装置出厂资料,即出厂的试验报告、批次号、平均没有出现障碍的时间、维护运行手册、技术的说明书、保护设备的型号等,验收的报告、竣工的图纸、安装的记录、会议相关纪要、试验交接报告、变电站安装时工作的联系单以及供用方技术协议等。运行资料包含继电保护装置投运的日期、从投运期开始到现在运行状况、更换电缆记录、动作保护记录、检修保护记录、定制更改保护记录、更换插件记录、巡视记录、定值保护单以及异常记录和历年缺陷等。
2、巡检周期与巡检项目巡检继电保护装置采取的是定期制,其目的是为了获取装置状态量检查与巡视,包含巡视运行人员与巡检检修的专业人员等。针对 110KV 或以下系统,对应继电保护装置运行巡视项目主要有:
(1)检查继电保护设备现场运行的环境、湿度和温度,确保其符合保护运行要求;
(2) 检查继电保护设备面板各个运行显示屏和指示信息正常与否;
(3)继电保护屏内各个方式开关、功能开关以及压板投退符合现场运行的状态需求与否,符合整定单需求与否、接触可靠与否;
(4)检查保护设备和监控系统、保护管理的机器通讯情况以及GPS 的对时情况正常与否;
(5) 后台监控体系存在异常信号与否,该信号显示情况和保护装置显示情况一致与否;
(6) 对于电缆孔洞防火封堵状况满足要求与否。
3、确定试验项目针对微机的继电保护试验主要分成诊断性和例行试验两种。例行试验目的是为了评估设备的状态、得到设备的状态量以及及早发现设备的隐患等,从而在保护停用的状态下定期开展各类试验。诊断性的试验是建立在例行试验、巡检基础上的试验,在发现装置状态不佳、受到不良的工况、受到了家族缺陷的警告、或者连续运行过长时间前提下,进一步对设备状态评估的试验。
4、分级继电保护检修工作检修工作可以分为停电检修与不停电的检修两种,按照现场继电保护装置实际情况与检修要求可以把停电检修划分成四个等级:A、B、C、D 级,其中 D 级是不停电的检修。
5、确定继电保护检修周期和状态评价继电保护装置状态评价需要准确可信预测与估计设备状况,按照继电保护装置故障性质与概率统计,在借鉴以往从发现到处理故障、缺陷方法、经验和数据基础上,根据现有继电保护装置状态的信息和状态量表达模式,针对现有继电保护装置的状态信息来综合评定继电保护装置运行性能,给设备检修、维护、运行提供基础保障。将间隔作为单位状态评价每套装置和二次回路,每个部件评价结果根据量化分值大小划分成了五个状态,良好状态、正常状态、注意状态、异常状态以及严重的异常状态。
6、一次设备和二次设备其状态检修关系一次设备和二次设备在检修上没有完全独立,二次设备的检修要建立在一次设备其停电检修基础上才可开展。对二次设备的状态检修进行确定时要充分考虑清楚一次设备情况,并做好状态检修其技术经济的分析,不仅要缩减停电的时间,还要降低维护的成本以及减少检修的次数,以及包装保护设备可靠安全运行。
四、继电保护状态维修领域研究的方向
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。
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。
结束语:
随着我国电力行业的不断发展,近年来我国的电力行业取得了前所未有的成就。众所周知,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。因此,对于电气设备的继电保护状态维修是至关重要的,我们只有加强对其的进一步研究才能取得更好的发展。
参考文献:
【关键词】 继电保护 可靠性 算法
随着我国经济的高速运转,电力需求的日益增长,电网建设得到了充分的空间和机遇,继电保护作为保护电力运输的重要基础,其重要性不言而喻。但是近年来,出现的电力事故却层出不穷,如何保证继电保护系统的可靠性成为亟需解决的问题。本位旨在研究继电保护可靠性的现状,明确其衡量的指标和方法,并对其衡量的算法进行剖析。
1 继电保护系统可靠性现状
随着电力市场的日益商业化,竞争也变得日趋激烈。激烈的竞争会导致电价的低落,服务的提高,经济效益的提升[1]。但在另一方面,有些电力供应商和运营商为了一时的暴利,不惜牺牲人民的生命安全,不重视系统的可靠性和安全性的保障。因此,必须加强继电保护的可靠性以实现电网的稳定。
1.1 继电保护可靠性特点
可靠性是指元件,系统,配置在规定的时间,控制范围内,其完成规定动作的能力。继电保护系统是安置在电力系统之中,通过分析和统计区域数据和信息,了解系统最新情况,一旦出现故障和异常,通过跳闸或发出警告的方式进行系统的保护和维持[2]。其可靠性是指在发生电力故障的时候采取动作快,效果良好,在未发生故障时,系统关闭,保持稳定。其主要呈现的特点有:
(1)系统环境和系统元件情况复杂。随着电网建设的不断完善,继电保护的外部环境也纷繁变化,而且系统本身元件也进行创新。其在实现超越和加快速度的同时,也有着耗费大,失效和故障概率大的缺点。(2)影响因素众多。影响系统稳定性和可靠性的因素很多:系统本身,系统环境以及人为因素。(3)继电保护可靠性主要包括安全性和信赖性,是对电力系统最有力的要求和最根本的保障。安全性是指继电保护在不需要它动作时可靠不动作,即不发生误动。信赖性是指要求继电保护在规定的保护范围内发生了应该动作的故障时可靠动作,即不拒动。这是继电保护系统可靠性的最重要的两个组成部分。
1.2 微机保护成为主流
继电保护系统是指当电力系统发生故障或异常工况时,在最短的时间,在谁晓得区域内,自动将危险部件或故障元件切除处理,或是发出异常信号和指示由维护人员进行维修整治工作,以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响[3]。继电保护系统主要是包含互感器,断路器,继电器等相关接线在内的电力系统二次部分。随着微机的不断应用和发挥,电力系统也实现了微机管理和控制,继电保护发展到了微机保护的重要时期。微机保护不仅可以通过计算机对电力系统的整体检测和控制,而且速度快,效率高,成为电力系统走向现代化,电子化的重要基础和途径。
2 继电保护可靠性影响因素
继电保护的可靠性是保证继电保护系统发挥效能的重要基础,是促进电网正常运转的根本保证。其主要影响因素有如下几种。
(1)装置硬件:保护装置是通过电子设备和相关软件的配合协调,实现整体电路的通畅。因此,硬件的质量决定着整个保护装置的运行状况。(2)配置软件:配置硬件是保障功能实现的基础,软件就是维护系统正常运转的良好工具。继电保护的软件主要指的是系统的程序设置和设计,以及编排。(3)互感器及相关设备:电压互感器和电流互感器的运行好坏会严重影响系统反映状态和进行恢复和控制动作。(4)二次回路:要保证继电保护的良好实现,除了保证硬件、软件,互感器之外,还必须通过可靠的继电保护工作回路的正确工作,才能完成跳开故障元件的断路器、对系统或电力元件的不正常运行发出警报、正常运行状态不动作的任务。二次回路绝缘老化,电路长久失修都会对继电保护造成严重威胁。(5)保护系统的配置方案:要想保障好电力系统的正常运转,不仅仅要对各个部分保护,还要实现系统配置的良好使用。只要这样,才能促进电力供应的有效和持续。
3 继电保护系统的评价指标
可靠性指标是指通过数值的大小来计算和衡量系统可靠的具体程度和情况。
(1)可靠度和不可靠度。可靠度是指元件在规定时间和规定范围内完成的规定动作的概率。即元件在某一时刻不发生故障的概率。不可靠度是指元件在规定时间和范围内不能完成规定动作的概率。(2)失效率。失效率是指元件在时刻a处于正常运作状态,在时刻a后的单位时间内失效的概率。(3)修复率。修复率是指元件在时刻a没有被修复,在时刻a后的单位时间内呗修复的概率。(4)可用度和不可用度。可用度是指系统在规定的范围内,任意时刻可以进行正常工作的概率。
4 继电保护系统可靠性的算法
继电保护可靠性的评估方法主要有两种:故障树法和马尔可夫法。
4.1 故障树法
故障树分析采用逻辑的方法,简单明了,思路明确,可以进行定性分析和定量分析。主要过程有:(1)通过对分析对象的故障现象进行分析,选取故障树顶事件。(2)确定边界条件、失效因素,建立故障树。(3)求取最小割集。(4)进行定性和定量分析。
4.2 马尔可夫分析法
马尔可夫分析法是指在马尔可夫过程的假设前提下,通过分析随机变量的现时变化情况来预测这些变量未来变化情况的一种预测方法。马尔可夫分析法的基本模型为:X(K+1)=X(K)×P式中:X(K)表示趋势分析与预测对象在T=K时刻的状态向量,P表示一步转移概率矩阵,X(K+1)表示趋势分析与预测对象在T=K+1时刻的状态向量。
5 总结
继电保护是实现电网正常运行的基础,是维护系统高效发挥效能的重要部件。但是其在稳定性和可靠性上出现的问题层出不穷。因此,研究继电保护的现状,了解其影响的因素以及衡量指标和算法很有必要。
参考文献:
[1]戴志辉,继电保护可靠性及其风险评估[J].电力科技,2012(4):66-69.