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关键词 继电保护;现状;发展
中图分类号 TD672 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)122-0220-02
电力系统作为一个庞大而复杂的系统,它由发电机,变压器,母线,输配线路及用电设备以各种方式连接配置而成,各元件之间通过电或磁发生联系,任何元件发生故障都将在不同程度上影响系统的正常运行。随着科学技术的发展,特别是电子技术、计算机技术和通信技术的发展,电力系统继电保护先后经历了不同的发展时期。近10年来,电力工业突飞猛进,整个电力系统呈现出往超高电压等级、单机容量增大、大联网系统方向发展的趋势,这就对主设备保护的可靠性、灵敏性、选择性和快速性提出了更高的要求。继电保护技术作为电力系统中关键设备,它对保障电力系统安全运行,提高社会经济效益起到举足轻重的作用。在此期间也涌现出了大量先进的继电保护设备。继电保护设备是指对一次设备的工作进行监测、控制、调节、保护以及为运行、维护人员提供运行工况或生产指挥信号所需的低压电气设备,主要包括熔断器、控制开关、继电器、控制电缆、仪表、信号设备、自动装置等。
1 电保护设备的分类及基本任务
1.1 基本分类
继电保护可按以下4种方式分类:
1)被保护对象分类,有输电线保护和主设备保护(如发电机、变压器、母线、电抗器、电容器等保护)。
2)保护功能分类,有短路故障保护和异常运行保护。前者又可分为主保护、后备保护和辅助保护;后者又可分为过负荷保护、失磁保护、失步保护、低频保护、非全相运行保护等。
3)保护装置进行比较和运算处理的信号量分类,有模拟式保护和数字式保护。一切机电型、整流型、晶体管型和集成电路型(运算放大器)保护装置,它们直接反映输入信号的连续模拟量,均属模拟式保护;采用微处理机和微型计算机的保护装置,它们反应的是将模拟量经采样和模数转换后的离散数字量,这是数字式保护。
4)保护动作原理分类,有过电流保护、低电压保护、过电压保护、功率方向保护、距离保护、差动保护、高频(载波)保护等。
1.2 基本任务
电力系统继电保护的基本任务是:
1)自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除,使故障元件免于继续遭到破坏,保证其他无故障部分迅速恢复正常运行。
2)反应电气元件的不正常运行状态,并根据运行维护的条件(如有无经常值班人员)而动作于信号,以便值班员及时处理,或由装置自动进行调整,或将那些继续运行就会引起损坏或发展成为事故的电气设备予以切除。此时一般不要求保护迅速动作,而是根据对电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时,以免暂短地运行波动造成不必要的动作和干扰而引起的误动。
3)继电保护装置还可以与电力系统中的其他自动化装置配合,在条件允许时,采取预定措施,缩短事故停电时间,尽快恢复供电,从而提高电力系统运行的可靠性。
2 电保护设备的现状
2.1 微机继电保护
19世纪的70-80年代,熔断器已作为最早的继电保护装置熔断器开始应用。随着电力系统的发展,到20世纪初期产生了作用于断路器的电磁型继电保护装置。20世纪50年代晶体管和其他固态元器件迅速发展,电子器件型保护才得以应用。直到1965年出现了应用计算机的数字式继电保护,即早期的微机保护。随着科学技术的不断发展,大规模集成电路技术飞速发展,微型计算机和微处理机问世,价格大幅度下降,计算速度不断加快,可靠性也大为提高,微机继电保护的研制随之出现,到70年代后期已从趋于实用。
2.2 微机继电保护具有以下几个特点
1)微机继电保护集测量、控制、监视、保护、通信等多种功能于一体的电力自动化高新技术产品,是构成智能化开关柜的理想电器单元。
2)多种功能的高度集成,灵活的配置,友好的人机界面,使得该通用型微机综合保护装置可作为35 KV及以下电压等级的不接地系统、小电阻接地系统、消弧线圈接地系统、直接接地系统的各类电器设备和线路的保护及测控,也可作为部分66 KV、110 KV电压等级中系统的电压电流的保护及测控
3)采用32位数字处理器(DPS)具有先进的内核结构,高速运算能力和实时信号处理等优点。
4)支持常规的RS485总线以及CAN(DEVICENET)现场总线通讯,CAN总线具有自动重发和故障节点自动脱离等纠错机制,保护信息的实施性和可靠性。
5)完善的自检能力,发现装置异常自动报警;具有自保护能力,有效防止接线错误和非正常运行引起的装置永久性损坏;免维护设计,无需在现场调整采样精度,测量精度不会因为环境改变和长期运行引起误差增大。
2.3 自适式继电保护
自适应继电保护作为继电保护发展的未来是本世纪80 年代提出的一个较新的研究课题。自适应继电保护指可以根据系统运行方式和故障状态改变保护的性能、特性或定值的保护。自适应继电保护的基本思想是使其尽可能地适应电力系统的各种变化,进一步改善保护性能。使用自适应原理可以使保护性能优化, 并且可在线自动改变以适应系统的改变。自适应原理在继电保护领域的主要应用有自适应重合闸、自适应馈线保护、串补输电线路的自适应保护、以及自适应行波保护。
3 继电保护设备的发展趋势
3.1 微机保护硬件发展趋势
微处理器:采用高性能的16位或32位单片机,采用DSP芯片,采用工控机(嵌入式处理器,如V40 STD;386EX;486DX等)。
数据采集系统:VFC压频变换的AD654、VFC110(主要用于微机线路保护);无需CPU干预的高速数据采集芯片如AD7874、MAX125/126等(主要用于微机元件保护)。
网络通讯:通讯端口有RS232、RS485、以太网总线接口、Lonworks网总线
3.2 微机保护软件发展趋势
新型算法:最小二乘法;卡尔曼滤波算法;故障分量算法;自适应算法等。
人工智能的运用:人工神经网络(ANN);模糊理论;遗传算法(BP)等。
小波理论的运用(在时域和频域皆具有良好的局部化分析能力,用于处理局部突变信号)。
全球定位系统GPS的运用等。
总之,随着电力系统和计算机技术、通信技术等现代化技术的发展,继电保护技术必然向计算机化、网络化保护、控制、测量、数据通信一体化及人工智能化快速发展,为电力系统的可靠运行提供更加可靠、高效的保护功能。
参考文献
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作者简介
关键词:继电保护 ;二次回路;故障
中图分类号:TM77;文献标识码:A ;文章编号:
电网的安全运行与电力系统的继电保护装置关系密切,当继电保护二次回路系统出现故障后,将导致电气设备出现损坏,使系统处于崩溃、瘫痪,给电力企业带来经济损失。有效采取措施解决二次回路故障问题,对提高电力系统的良好运行起到重要的作用。
1继电保护的基本任务
继电保护的动作原理是:考虑电力系统短路或其它非正常情况时相应电气量的变化,以这些变化为依据构建继电保护动作的数学模型,再加上对其他物理量变化的综合考虑,例如当变压器油箱内发生故障时会产生非常多的瓦斯,变压器油的流速也会随之增大也可能是变压器油的压强随之增高。通常情况下,在继电保护装置中无论是基于哪种电气量的变化,其基本上都由测量部分、逻辑部分、执行部分构成。继电保护的基本任务有:
1.1自动、快速、有选择地切除故障原件,很快的实现非故障原件对电力系统的正常供电。如果某些电力系统中的电气原件出现短路,根据其选择性,该电气原件的继电保护装置需要及时发出跳闸命令给距离此故障电气原件最近的断路器,以最快的从电力系统中切除故障的电气元件,从而最大限度的减小故障对电气原件的损坏,降低故障对电力系统稳定性的破坏,从而保证电力系统安全稳定运行。
1.2除了能够反映故障情况外,继电保护装置还应该能够反映电力系统中电气设备的非正常运行状态,而且可以从非正常工作的具体情况以及设备的实际运行和维护条件来看,发出相应的信号,以便通知现场值班运行工作人员进行相应的处理,也可以通过继电保护装置自动调整,带有一定延时动作于断路器跳闸。
1.3另外继电保护装置还应该与供电系统、配电系统的自动装置相配合,从电网的实际运行方式来看,合理选择短路类型,分配合适的分支系数,使因事故造成的停电时间变得最少,最大可能的保证供电系统的运行可靠性。
2继电保护与二次回路系统中常见的故障
2.1继电保护电源故障
一般情况下是由变电所的直流电源系统或交流保安电源系统提供继电保护装置所需要的电源,然后再通过继电保护装置内部的稳压电源装置进行转换,将其转换成与装置电子电路工作相适应的专用电源。基本上所有的电源过电流、过电压保护都是在故障发生后由电源停止工作,这时输出为0,然后再由相关人员对其进行复位,才可以再开始工作;或者在故障发生后由供电电源自动停止输出,过一会儿供电电源将会自动恢复工作。当继电保护电源中断时,或者当继电保护装置的电源装置出现故障时,供电装置指示其正常工作的电源指示灯不再亮着。当继电保护装置没有供电电源时,就将无法正常工作,此时一些保护将发生自动闭锁,并且自动向对侧线路发出闭锁信号,以防止误动作。
2.2线圈故障
线圈部分的故障主要包括:
①线圈断线:线圈断线可能由使用超声波清洗造成也可能由在线圈上施加过电压造成。
②线圈供电不足:在某些情况下线圈节点可能会不动作,其中线圈供电电压过低占很大的比重。
③线圈极性接反:在线圈内部有二极管继电器,一旦没有正确连接其极性会直接导致接点不动作。
④交流线圈、直流线圈供电错误:如果我们把交流线圈和直流线圈的供电电源接反,交流线圈会因为接上直流电而发热,进而烧毁线圈;直流线圈会因为接上交流电而使铁片发生反复振荡,不可能正常工作。
⑤如果我们给线圈长期通电,线圈将会发热,其绝缘也会极度恶化,导致继电器不能正确动作。
2.3连接故障
连接部分故障主要是继电器接点粘连和继电器接点接触不良。导致前者出现的原因是:接点连接的负荷容量比继电器节点的额定容量大很多;继电器的开关频率比继电器的正常开关频率大很多;或者超出了继电器的有效使用日期。
造成继电器接点接触不良的因素主要有:线圈内部的电压不稳定;继电器接点表面有异物;继电器接点表面发生腐蚀;继电器接点发生机械性的接触不好;超出了继电器的正常使用周期;继电器的使用环境不好(有振动或者存在冲击)。
2.4保护装置故障
继电保护装置故障即继电保护装置内部元件发生损坏或者其在非正常运行情况。继电保护装置在现场运行中非常容易受到周围环境的影响。当运行环境中的粉尘和腐蚀性气体很多时,或者长期运行在高温环境,继电保护装置的老化速度将会加快,随之而来的就是继电保护装置性能的恶化。
2.5二次回路隐形故障
隐形故障即当电力系统未出现任何故障时,系统将不会受到任何影响的潜在故障,继电保护装置和二次回路元件中都可能存在隐形故障,例如:电压互感器、电流互感器、继电保护出口压板、继电保护接线的各个端子等。如果电力系统出现了故障,或者是发电设备出现了故障,隐形故障非常容易导致电力系统发生重大事故,严重损坏设备,使电网系统不能稳定运行。
有很多原因可以早场隐形故障,比如定值计算错误、定值配合不科学;电力系统元件老化、电力系统元件毁坏、电力系统插件接触不良;电力系统检修人员或者电力系统运行人员误碰、误动电力设备;没有按照标准校验保护装置;二次回路存在寄生回路;实际上,继电保护设备没有很好的运行环境;电力系统检修、运行人员并没有认真做好继电保护设备维护工作。
3继电保护及二次回路中的故障解决对策
3.1认真检查母联开关并对保护装置进行整改
针对母联开关出现误跳闸现象,进行母线的倒换操作之前,电力企业的工作人员应对母联开关进行认真检查,确保母联的开关与两侧的刀闸位置准确。同时对开关的回路设计存在的缺陷进行分析,及时整改二次回路的保护接线,有效解决回路的缺陷。与此同时还可引进跳位接点,当开关处于非全相的时候,可表明非全相判断是成立的;此外,电力工作者还需要在事后定期对电力系统运行的母联、主变以及保护装置进行检查,避免影响到企业的正常输送电。
3.2做好控制直流回路的绝缘与检查工作
做好控制直流回路的绝缘与检查工作,有效减少线路出现越级跳闸现象,确保电力企业的稳定发展。做好排查及整改保护接线工作,同时还应做好保护直流工作,确定好变压器的选跳保护时间,保障母线的中性点电位保持在正常的水平,防止电位控制在合理的范围内,避免线路出现越级跳闸现象。
3.3使用优质电缆避免接线端头出现损伤
部分保护线路出现误动、击穿时,尤其是同一多芯的电线芯间出现故障所导致的情况时,更不能仅仅局限于对保护回路进行分析,而应扩大分析的范围;主要的原因是芯间多数为劣质的电缆。因此,进行电力线路的设计与施工过程中,应该使用优质的电缆,确保电缆芯的质量满足线路运行的要求;同时对于母差的保护电流回路设计时,应使用单独的电缆。对于检修过程中应仔细对各个接线的端头进行检查,避免使用端头出现损伤、断裂的电缆,有利于减少继电保护装置产生拒动现象,确保电网的稳定与安全运行。
3.4选择适当的指示灯控制电源
解决二次回路故障中,正确选择指示灯的控制电源对电力系统的正常运行意义重大。若选择与开关或者保护装置共同使用同一电源时,指示灯出现短路故障后,可使电源的空气开关出现跳闸,进行自动报警,便于电力检修者进行检查与维修,有效地保护了继电器与电力设备。因此,指示灯的控制电源应选择信号电源或者独立电源,同时也不影响断路器与电力保护装置的正常运行,提高二次回路系统运行的安全性与可靠性。
参考文献:
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[2]杨雯,杨佳杰.继电保护二次回路故障实例分析[J].科技风,2011(20)
关键词:电力系统;继电保护;新技术;人工神经网络;自适应技术;网络继电保护
1 继电保护概述
1.1 继电保护的概念及其基本任务
电力系统继电保护和安全自动装置是在电力系统发生故障和不正常运行情况时,用于快速切除故障,隔离不正常设备的重要自动化技术和设备。当电力系统发生故障或发生危及其安全运行的事件时,它能及时发出告警,或直接发出跳闸命令以终止事件。
继电保护的基本任务一是检测故障信息、识别故障信号,进而作出是否出口跳闸的决定;二是反映电气元件的不正常运行状态并向值班人员发出信号,以便及时进行处理。
1.2 继电保护的发展历程
电力系统继电保护先后经历了不同的发展时期,电磁型继电保护、晶体管继电保护、基于集成运算放大器的集成电路保护,到了20世纪90年代,我国继电保护技术全面进入了微机保护时代,微机保护有强大的逻辑处理能力、数值计算能力和记忆能力,它不仅具有传统保护和自动装置的功能,而且还能发展到故障测距、故障录波等功能。微机保护经过20多年的发展,已经取得巨大的成功并积累了丰富的运行经验。
2 继电保护新技术的应用
随着科技的飞速发展以及微机继电保护的普遍应用,许多新技术不断应用到继电保护领域,例如IT技术的应用,实现了保护、控制、测量、数据通信一体化;应用人工神经网络,可以解决电力系统复杂的非线性化问题;应用自适应技术使继电保护获得更强的故障信息处理能力和自适应能力,显著提高其动作性能。应用网络继电保护可以实现保护功能的集成、自适应进行保护配置和定值计算等。
2.1 人工神经网络在继电保护装置中的应用
人工神经网络是模拟生物神经元的结构而提出的一种信息处理方法。人工神经网络由大量的模拟人脑的神经元互联组成,是一种非线性映射系统,具有强大的模式识别能力,通过对反映输入特征量的大量样本学习,可以对任意复杂状态或过程进行分类和识别。近年来,人工神经网络和模糊控制理论逐步应用于电力系统继电保护装置中,涉及故障类型的判别、故障距离的测定、方向保护、主设备保护等方面。
2.1.1人工神经网络在线路保护中的应用
输电线路常见的保护有纵联差动保护、高频方向保护、距离保护、电流保护等,其中纵联差动保护是广泛应用于220kV及以上输电线路的主保护,区外短路时,差动电流继电器的比率制动特性可防止不平衡电流引起的误动,但这种常规方式在实验得出的动作区域有变化时,常规微机保护原理需重新设计算法。人工神经网络避免了常规差动保护整定的不灵活性和原理上的不足,文献[1]提出了基于BP算法的差动保护,为简化计算,BP网的输入取制动和差动电流,输入层单元数为2个,输出则为动作信号0或1(0表示不动作,1表示动作),输出层单元数为1个;隐含层的单元数根据网络规模及试验确定,这里取4个。因此,BP网的结构为“2-4-1”型。仿真试验结果表明,神经网络用于线路纵联差动保护是合理、可行的。
电流保护是低压线路的主要保护形式,具有简单、经济等优点。但其定值整定、保护范围和灵敏系数等方面受电网接线方式及运行方式的影响明显,如电流速断保护,其整定值是按照系统最大运行方式下发生三相短路来整定的,当系统运行方式发生较大变化时,可能出现系统在最小运行下发生两相短路,或者被保护线路长度很短,电流速断无保护范围的现象[2]。人工神经网络由于其可对不确定系统进行学习或实现自适应,具有高度的容错性、鲁棒性及多输入多输出并行工作的特点,适合于复杂系统和对象的控制,文献[3]表明,基于人工神经网络的电流保护,在系统的各种运行方式下及各种故障中,不仅能够自适应识别线路的故障类型、相别和故障点位置,还可以准确地区分振荡与故障两种情况。
2.1.2人工神经网络在变压器保护中的应用
在变压器保护中关于励磁涌流状态的识别一直是困扰继电保护研究人员的棘手问题。文献[4]基于人工神经网络,综合考虑变压器励磁涌流状态和故障状态的特征,提出并建立了一个三层前向神经网络模型,它利用EMTP进行了大量的仿真计算,并将计算结果作为训练样本,对所建立的神经网络模型进行训练。对该模型进行故障状态检验结果表明,所建立的神经网络能够对变压器所发生的故障状态作出正确响应。
2.2自适应技术在继电保护装置中的应用
自适应继电保护是20世纪80年代提出的研究课题,其基本思想是使保护装置尽可能地适应电力系统各种运行方式和复杂故障类型,通过各种数字信号处理方法、数学分析工具和人工智能技术有效提取并处理故障信息,从而获得更可靠的保护。
2.2.1 自适应技术在电流速断保护中的应用
电流速断保护动作值是按躲开线路末端的三相短路故障电流而整定的。在发生两相短路时,保护动作的灵敏度会大大减小。采用自适应技术后,当故障发生时,保护首先判别系统运行方式和故障类型,再根据不同的故障类型自适应调整电流保护动作值,从而大大提高动作的灵敏度。为实现电流速断的定值自适应整定,必须实时确定短路故障的类型和系统等值阻抗,文献[5]提出了实现自适应电流速断保护的基本方法。
2.2.2 自适应技术在自动重合闸中的应用
文献[6]提出了一种将模糊综合决策用于单相自动重合闸自适应优化判据的方法,以提高重合闸的成功率。文中将电容耦合电压与互感电压的比值作为模糊控制器的第1个输入变量,将故障端电压与互感电压的比值作为模糊控制器的第2个输入变量,跳闸信号作为模糊控制器的输出。这种方法利用电容耦合电压等故障边界条件信息以及模糊控制器可自适应修正原有的电压判据。经理论分析和动模试验结果表明,这种方法具有良好的应用前景。
2.2.3 自适应技术在串补输电线路保护中的应用
文献[7]介绍了串补输电线路自适应保护的基本特点。该保护方案以卡尔曼滤波器和自适应卡尔曼滤波器为基础,利用串补输电线路正常状态和故障状态时电流暂态信号的差异,实现对串补输电线路的故障定位并确定故障相。
2.3 网络继电保护在电力系统中的应用
当前网络已经成为信息和数据通信工具技术的基础,微机继电保护同样也离不开网络通信强的支持。目前,除差动和纵联保护外,其他继电保护装置只反映保护安装处的电气量,其重要原因是缺乏有力的数据通讯、数据处理以及数据上传的联网手段。如果将分散的继电保护装置和安全自动装置网络化并由主站统一进行协调管理,就可以使继电保护装置获取更多的系统信息,从而更加准确的判断、处理故障,整个系统安全性与可靠性将得到提升。另外,网络继电保护还存在保护配置可通过运行方式自适应调整、保护定值可根据运行方式自动计算、二次回路简单化、运维工作量小等传统继电保护不可比拟的优点。
在实际应用方面,一是目前运行的微机保护程序和软件原理成熟、功能完善,能够满足开发网络继电保护与控制软件的基本要求;二是基于EMS系统的数据支撑平台及体系结构的开放化和标准化已取得很大进展,这成为了开发开放化和标准化网络继电保护与控制系统的支撑平台及体系结构的技术基础;三是随着光纤通信技术的发展,利用就地测控装置组网的方式形成数字数据网,存在容量大、防干扰、信号衰减小的优点,可以提高继电保护运行的环境质量。从上述的技术基础上看,网络继电保护具备实现的可能性,虽然在开发和推进过程中还存在很多难题和挑战,但它依然为继电保护的发展指明了一条道路。
3 结论
总之,随着电力系统的高速发展和计算机技术、通信技术的进步,继电保护已经呈现出了微机化、智能化的特征,为当今电力系统的高速发展提供了可靠、稳定的保护。同时,继电保护也将随着各种技术新一轮的发展呈现更新的特征,也将获得更广泛的应用。
参考文献:
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【关键词】继电保护;电力系统;计算机控制技术
电力是非常重要的社会能源,对于提高人们的生活水平和国民经济的发展有着不可忽视的关系。电力系统主要由输送、使用、生产、分配几个主要环节构成。在现代社会中电力的重要性是不言而喻的,所以我们有必要做好电力的维护工作。而电力系统是否能够正常工作,其关键就是继电保护,在电力的维护过程中其有着非常重要的作用。继电保护技术作为电力系统的主要保护手段,对于提高电力系统的安全可靠性有着至关重要的作用。所以,对继电保护技术的发展现状以及未来的发展趋势进行深入的研究具有非常重要的现实意义。本文以此为目的,简要分析并探讨了继电保护技术的发展现状和未来的发展趋势。
1 继电保护技术的发展现状
为了更好的对现代继电保护系统进行论述和分析,我们需要了解其发展历程。二十世纪六十年代,我国开始逐步应用电力系统的继电保护装置,晶体管继电保护在当时得到了广泛的应用和推广。随后晶体管保护器被基于集成运算放大器的集成电路保护装置逐步取代。自九十年代开始,开始大力推广并主要应用微机继电保护。我们从电力继电保护技术发展的历程不难看出网络监控和电子化正是现代继电保护技术的发展和应用方向。目前,网络监控技术的推广和应用已经取得了非常显著的效果。
继电保护技术从目前的情况来看,主要有两个方面特征:一方面指不断发展的微机继电;另一方面则是指迅速发展的继电保护技术,主要内容如下:
1.1 不断发展的微机继电
电力系统中的继电保护技术,随着快速发展的科学技术也得到了快速的发展。成熟的微机继电保护技术是继电保护领域中最为重要的进步。经过国内外学者长期的实践和研究,使继电保护的重要作用得到了证实,在电网中微机保护拥有巨大的优势。微机继电随着快速发展的继电保护技术,取得了新的成就。微机保护具有强大的逻辑处理能力,自我测试功能,数值记忆能力与计算能力,其选择性高、可靠性高、灵敏度高,与传统的晶体管和电磁继电器相比具有明显优势,其是继电保护的重要发展方向。此外,微机保护是采用微型计算机构建的继电保护,其对计算机技术进行了充分的利用,使电力的自动化得以实现,使微机继电的数字更准确,性能更优秀。
1.2 起步较晚发展快速
危及电网运行安全的异常工况和电力系统故障,是电力系统中继电保护技术的主要研究内容,国内对于该项研究的起步相对较晚,开始与上个世纪七十年代后期,但是发展却极为迅速。在我国继电保护技术的发展进程中,利用微型计算机构成了微机继电保护,1984年我国首个微机保护以保护电脑样机的形式试运行后,经过鉴定后大规模生产。当前,已经形成了线路保护产品,并得到了广泛的应用。通过多年的实际操作,微机保护依靠其良好的原则性和先进的技术,已经超越了进口保护,目前国内的继电保护设备具有非常明显的优势。
2 电力系统中继电保护技术的基本要求与任务
2.1 继电保护装置的基本任务
一种对电力系统中的非正常运行状态或故障元件进行反应,并发出信号或短路跳闸的自动装置,就是我们所说的继电保护装置。其基本任务是:迅速、自动、有选择的将发生故障的系统元件切除,确保正常部分的稳定运行。如果被保护元件出现异常状况,其应该能够及时的进行反应,并发出警报或信号,通知相关工作人员及时进行处理。
2.2 电力系统继电保护装置的基本要求
速动性、灵敏性、选择性以及可靠性等基本要求,继电保护装置必须要满足。在使用过程中,要根据使用条件的不同,分别对这些基本要求进行综合性考虑。
2.2.1 速动性
如果系统中的某元件发生故障,那么继电保护装置应该能够较快的从系统中将故障元件切除,这就是所谓的速动性。缩短排除故障的时间,可以降低低压的工作时间,对电气设备短路电流所造成的损坏可以大程度减轻,电力系统的运行稳定性可以得到有效提高,并能够为电动机的自启动提供有利条件。
2.2.2 灵敏性
所谓的灵敏性,就是对保护范围内所发生的异常运行状态或者故障,继电保护装置的反应能力,一般用灵敏系数对保护装置的灵敏性进行衡量。
2.2.3 选择性
所谓的选择性是指,当系统中有某个元件发生故障,选择与故障位置最靠近的保护装置动作,将电力系统中的故障元件切除,尽量缩小停电的范围,最大限度的保证正常部分的安全稳定运行。
2.2.4 可靠性
在保护范围外发生故障或者是系统正常运行过程中,保护装置不应该误动作,而在保护范围内如果发生故障问题,继电保护装置则不应该拒动,这就是我们所说的继电保护装置的可靠性。继电保护装置的衡量指标就是这些基本要求,其也是对继电保护装置的各种构成原理进行评价的主要依据,更是进行继电保护性能分析和研究的基础。
3 继电保护技术的未来发展趋势
作为确保电力系统安全可靠运行的一个重要组成部分的继电保护,其未来的主要发展趋势主要有四个大方向,分别是网络化、智能化、计算机化以及一体化。
3.1 网络化
网络保护是继电保护中的一项关键技术,所以,目前继电保护技术的一个发展趋势就是网络化。在继电保护技术的发展进程中,通过网络技术实现各种继电保护功能,能够实现继电保护数据和信息的共享。目前有一种新型的继电保护就是电力系统的网络型继电保护,网络化继电保护技术,是微机保护的必然发展趋势,也是有效提高继电保护性能的一条途径。分站保护系统在继电保护系统中的网络保护的整个系统中是最为关键的一个环节。主要有两种分站保护模式,分别是:对现有的微机保护进行利用以及为了进一步保证系统的安全,组建新系统,完全由分站系统来实现和管理各种保护功能。
3.2 智能化
随着不断普及的计算机电力保护系统,继电保护的智能化水平也得到了快速的发展,继电保护的研究方向也进一步向更高的层次发展。在现代化的电力管理当中,如遗传算法、神经网络、进化规划等人工智能技术的应用,为智能化的继电保护技术的发展提供了广阔的空间。在通信技术、计算机技术等各类技术以及电力系统的快速发展和进步影响下,在继电保护领域中人工智能技术必然会得到极为广泛的应用,并且对于一些以往难以解决的疑难问题也必将能够更好的解决。
3.3 计算机化
继电保护系统的计算机化,继电保护技术的发展过程中是不可逆转的一种系统。快速发展的电力系统对继电保护系统提出了更多的要求,这就促使继电保护技术要具备长期存放大量故障数据和信息的空间,强大的通信能力,快速处理数据的能力,高级语言的编程能力,要能够与其他控制装置、保护装置、调度装置联网做到共享全系统的网络资源、数据和信息的能力等。微机保护对计算机技术中完备的存储记忆能力和高速运算能力进行了充分的利用,对于构建灵活性和可靠性的通用软硬件平台,快速发展的通信技术和计算机技术提供了极为有利的条件。
3.4 一体化
随着用户用电需求的多样化以及用电环境的复杂化,对继电保护的要求越来越多,越来越高。在实现继电保护网络化和计算机化的基础上,实际上保护装置就是一台高性能、多功能的计算机,也是电力系统整个计算机网络的智能终端,通过对计算机网络技术的资源共享和网络集成进行合理的利用,从整体上保护电力系统不受损害。每一个微机保护装置在完成继电保护功能的同时,还能够在计算机系统中录入在变电过程中所传输的信息数据,实现控制、数据通信、保护以及测量的一体化。与传统的继电保护相比,一体化的继电保护技术具有显著的优势,对各专业传统二次系统的划分和设定被彻底打破。随着不断发展的科技技术,我们有理由相信,保护装置将会更加成熟,也将会不断研制出新型的继电保护装置,必然会为电力系统的安全可靠运行带来更加美好的发展前景。
4 继电保护技术的更新对养护和维修所提出的要求
随着现代科技的高速发展,电力系统中的继电保护技术也随之得到了快速的发展和应用。随着相关技术的不断提高,对电力系统的养护和维修也提出了更高的要求。网络技术、计算机技术以及智能化技术等的应用,都需要相关养护和维修部门不断加强学习新技术,努力提高自身的技术水平,并积极的累积相关经验。相关人员要针对现代保护技术的主要发展方向以及其与传统技术的差异进行相关学习和培训,相关人员要做到紧跟现代技术的发展步伐,对继电保护装置科学合理的开展养护和维修工作。
此外,随着继电保护技术的高速发展,对继电保护技术的推广和应用存在重要影响的一个因素就是,电力企业该如何加强经验的积累,如何进行选择设备以及如何提高解决相关问题的能力。在选择继电保护设备时,电力企业应根据实际情况进行科学合理地分析,并针对所选择设备的应用技术和类型等相关参数进行学习,以此为基础,为排除继电保护故障、以及更好的应用继电保护装置奠定基础。
5 总结
在电力系统中,电力系统的继电保护装置是不可或缺的一个重要组成部分,其是确保输变电设备安全的保障。随着科学技术和继电保护技术的高速发展,电力系统中的继电保护技术以及设备也在很大程度上发生了变化。电力企业应该努力快速提高自身的技术水平,以满足当前和未来继电保护与技术的应用需求。为了进一步降低发生故障时所造成的经济损失,提高电力系统的可靠安全运行,我们要跟紧继电保护技术的发展步伐。合理利用现有的继电保护技术,并继续完善继电保护的网络化、自动化、智能化以及计算机化技术,为我国电力系统整体水平的提高提供基础,实现我国电力系统的网络化、自动化、智能化等发展目标。
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【关键词】电力系统 继电保护 可靠性
随着社会经济以及电力事业的不断发展,我国人民的需电量日益提升,在供电安全性、可靠性与稳定性方面也提出了更高的要求。然而,电力系统是一个极为复杂的系统,其牵扯的内容较多,任何一个分支系统的损坏都会影响到电力系统的正常运行,而其负面影响轻则降低居民用电质量,重则危及到人员生命安全。电力继电保护技术中能够在极短的时间内对故障元件进行监测与切除,有效解决了运行人员在发现与切断故障元件过程中时间上的限制性,对电力系统的正常运行起着不可忽略的重要促进作用。
1 电力系统继电保护的任务及要求
继电保护技术是电力系统中的一项根本性技术,它能够有效满足电力系统在灵敏性和可靠性方面的要求,在电气系统出现异常情况时实施继电保护工作,进而保证电气以及供电的安全。继电保护的基本任务一是迅速、自动、有选择地将故障元件从电力系统中切除,使故障元件免于继续遭到破坏,保证其他无故障部分迅速恢复正常运行;二是反映电气元件的不正常运行状态,并根据运行维护的条件(例如有无经常值班人员),而动作于发出信号、减负荷或跳闸。电力系统继电保护装置的任务决定了它必须具备一定的标准与要求,即选择性、灵敏性、速动性及可靠性,尤其是可靠性。继电保护装置唯有在满足以上几项要求及相关标准的基础上,才能够有效开展电力系统的保护工作。总而言之,将继电保护装置及技术应用于电力系统中,是符合电力事业发展需要的,它能对电力系统运行过程中由于人为的、自然的以及设备故障等因素引发的电网故障进行及时的发现,并将该故障元件在极短时间内进行切除,有效的将负面影响缩减到最小,有益于促进电力系统的正常运行。
2 电力系统继电保护技术的现状
随着时代的发展以及电力系统对运行可靠性要求的不断提升,我国电力系统继电保护技术也得到了前所未有的进步与发展。自十九世纪初以来,继电保护已经历了一个世纪的发展,在开始的二十多年中,经过人们的不懈努力,相继开发出了电流差动保护、距离保护、高频保护、微波保护以及行波保护等。同时随着光纤通信技术的发展,利用光纤通道的微机继电保护装置将会等到更为广泛的应用。对于我国而言,高压线路、低压网络和各种主要电气设备都配有相应的微机保护装置,尤其是输电线路的微机保护已形成了系列产品,并得到了广泛的运用。与此同时,随着微机保护装置研究的不断深入,微机保护算法及相关软件方面也取得了较大的成果,我国的继电保护技术已悄然走进了微机保护时代。
3 提高继电保护可靠性的措施
3.1 牢抓继电保护的验收工作
继电保护作为电网安全稳定运行的第一道防线,担负着保卫电网和设备安全运行的重要职责。因此,在实际工作中,要严把继电保护验收关,继电保护调试完毕,施工单位应该进行严格自检、专业验收,然后提交验收单由建设单位组织设备部、检修、运行等部门进行保护整组试验、二次回路检查以及开关跳合闸试验,要求各保护屏、电缆标识清晰明了。经各项试验检查正常后恢复拆动的接线、元件、标志、压板,确认二次回路正常在验收单上签字。对于验收不合格的工程,应重新整改至合格后方可投运。
3.2 提高继电保护装置运行与维护能力
继电保护装置运行与维护对可靠性同样起着至关重要的作用。一是加强运行人员的培训,运行人员要熟悉保护原理及二次图纸,应根据图纸核对、熟悉现场二次回路端子、继电器、功能及出口压板;二是严格按照“两票”的执行情况及继电保护运行规程操作;三是发现继电保护运行中有异常或存在缺陷时,要加强监视,并对可能引起误动的保护按照继电保护相关管理制度执行,然后联系检修人员处理。
3.3 加强继电器触点工作可靠性检验
继电器是继电保护装置的重要组成元件,对于新安装或定期检验的保护装置,应仔细观察继电器触点的动作情况,除了发现抖动、接触不良等现象要及时处理外,还应该结合保护装置整组试验,使继电器触点带上实际负荷,再次仔细观察继电器的触点是否正确动作,以保证继电器触点工作可靠性,提升继电保护运行可靠性。
3.4 做好继电保护系统的技术改造工作
对缺陷多、超期运行且保护功能不满足电网要求的保护装置,要及时升级或进行综自改造。在技术改造中,对老旧的电缆、端子排、保护装置进行更换,并充分考虑可靠性、选择性、灵敏性、快速性“四性”要求,以避免因装置老化造成不必要的误动或拒动。
在网络通信技术和计算机技术不断发展的进程中,继电保护技术也取得了突破性的进展,有效突破了传统的格局,提升了电力系统继电保护的自动化水平。为此,继电保护人员要通过学习不断完善自身的知识结构,提升业务技术水平,并与时俱进,以将我国电力系统继电保护的自动化水平提升到一个新的高度。
4 结语
综上所述,在我国电力系统事业不断发展与进步的进程中,对于继电保护技术也提出了更高的要求。我们只有对继电保护技术和继电保护设备进行不断的研究,并结合科学技术来对继电保护技术进行不断的创新与完善,使其不断满足我国电力系统的发展要求,才能将电力系统中存在的故障进行有效遏制,全面提高继电保护的运行可靠性,从而进一步推动我国电力系统运行效率有效提升。
参考文献
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作者简介
吴海霞,女,云南省昭通市人。现为云南电网有限责任公司昭通供电局 继电保护工。研究方向为电力系统继电保护与自动化 。