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【关键词】继电保护 配置 整定
1 35kV变电站的继电保护配置方案探讨
1.1 变压器保护配置
1.1.1 瓦斯保护
作为变压器油箱内各种故障和油面降低的主保护,轻瓦斯动作于信号, 重瓦斯动作于跳闸。
1.1.2 差动速断保护
是在比较严重的区内故障情况下,快速切除故障点。设置差动速断保护的原因是为防止在较高短路电流水平时,由于电流互感器饱和而产生的大量谐波,使得带二次谐波制动的比率差动保护拒动。
1.1.3 比率制动式差动保护
作为变压器绕组、绝缘套管及引出线相间短路的主保护。在变压器的空载合闸或外部短路故障切除后、系统电压恢复时,会出现很大的励磁涌流,励磁涌流中含有大量的高次谐波,其中以二次谐波为主, 而内部故障时却很少有二次谐波,为避免励磁涌流对差动保护的影响,设置二次谐波闭锁的差动保护,即利用差电流中二次谐波所占的比率作为制动系数, 可以鉴别变压器空载合闸或外部短路故障时的励磁涌流,从而有效防止变压器保护误动。
1.1.4 过电流保护
作为变压器外部短路及瓦斯和差动保护的后备保护。在过电流保护不能满足灵敏度要求时,可以考虑装设复合电压闭锁或低电压闭锁功能。
1.1.5 过负荷保护
是为了反应变压器在异常状态下的过负荷,动作后发告警信号。
1.2 35kV及以下线路的保护配置
1.2.1 瞬时电流速断保护
瞬时电流速断保护的任务是在线路始端短路时能快速地切除故障,当线路故障时,瞬时电流速断保护动作。
1.2.2 延时电流速断保护
瞬时电流速断保护最大的优点是动作迅速,但不能保护线路的全长,因此要求延时电流速断保护具有较短的动作时间,并且可保护线路全长,延时电流速断保护可作为被保护线路的主保护。
1.2.3 定时限过电流保护
由于瞬时电流速断保护只能保护线路的一部分,延时电流速断保护能保护线路的全长,可作为本线路的主保护,但不能作为下一段线路的后备保护。因此,需配置定时限过电流保护。
1.3 6-10kV电容器的保护配置
1.3.1 带时限过电流保护
当电容器发生相间短路时,保护电容器组,同时可作为电容器内部故障的后备保护。
1.3.2 过电压保护
是防止母线电压过高时损坏电容器,而切除电容器的同时可以改变无功潮流从而降低母线电压。
1.3.3 低电压保护
是防止在电源失去后、电容器放电完毕之前电容器重新投入时产生过电压,从而危及电容器的安全。
1.3.4 零序电压保护
主要反应电容器内部故障,为电容器的主保护。
1.4 6-10kV母线的保护配置
母线本身发生故障的可能性较小,但一旦发生故障,将造成大面积停电的严重后果。对一般的变电站来说,6-10kV单母线一般不装设专用的母线保护,可利用供电元件的保护装置来切除母线上的故障。对出线较多、负荷性质又较重要的单母线分段母线,可考虑装设电流速断及过电流保护。
2 35kV变电站的继电保护整定方案探讨
2.1 运行方式选择
合理地选择运行方式是增强保护效果,充分发挥保护功能的关键。继电保护整定计算以常见的运行方式为依据,未能在正常定值计算中考虑的部分情况,作为特殊方式进行临时相关计算。
2.2 各种保护整定的基本原则
(1)只考虑简单故障,不计复故障。
(2)在满足选择性的条件下,尽量缩短动作时间,微机型保护配合的时间级差一般取0.3S,配合较困难的取0.2S,非微机型保护配合的时间级差一般取0.5S。
(3)选择性和灵敏性相矛盾时,一般保证灵敏度的要求,适当调整时间级差来尽量满足选择性要求,或用重合闸补救的原则来整定。
2.3 35kV主变保护整定
2.3.1 差动保护
(1)差动速断按躲避最大方式下穿越性故障引起的不平衡电流和变压器励磁涌流来整定,定值不宜低于4Ie。
(2)比例制动的差动保护,起动定值不宜低于0.4Ie,制动特性的拐点电流不宜高于Ie。
2.3.2 过流保护
按躲变压器额定电流整定,时间按与出线保护配合整定。使用复合电压或低电压闭锁功能时需注意在TV停运或断线时,应使保护变为纯过流保护,而不能退出。
2.3.3 过负荷保护,延时发信号
2.4 35kV及以下线路保护整定
(1)瞬时电流速断保护:按大于最大方式下本线路末端最大短路电流,同时对最小方式下本线路首端最小短路电流有一定灵敏度。
(2)延时电流速断保护:按与相邻线路限时速断保护配合,确保线末有1.5以上的灵敏度,并校验是否能躲过所带变压器低压侧故障,时间一般取0.3-0.6S。
(3)过电流保护:按躲过负荷电流整定,并躲最大一台设备起动时的冲击电流,与本站主变本侧后备保护、所带主变及下级线路保护配合。当因冲击负荷等影响造成电流保护灵敏度不足或大于本站主变本侧后备保护定值时,可经电压元件闭锁,电压闭锁值与本站主变本侧后备保护电压闭锁值配合,一般取70-80V。
2.5 母联充电保护整定
母联充电保护充母线时,按母线故障灵敏度不小于2整定,并躲可能通过的最大负荷电流,时间0S。
2.6 电容器保护整定
(1)延时速断保护:按电容器端部引线故障时有足够的灵敏系数整定,一般为3-5Ie,时间一般取0.1-0.2s。
(2)过电流保护:按躲过电容器组额定电流整定,一般为1.5-2 Ie,时间一般取0.3S。
(3)过电压保护:按电容器端电压不长期超过1.1倍额定电压整定,时间一般取7-10S。
(4)低电压保护:在电容器所接母线失压后可靠动作,母线电压恢复后可靠返回,整定为0.3-0.6Ue,时间与本侧出线保护时间配合。
3 结束语
电网能否安全运行, 关系到企业的经济效益和社会形象,继电保护水平高低直接影响电网安全运行, 应高度重视继电保护运行的可靠性,从而提高电网安全运行水平。
作者单位
关键词: 继电保护;安全运行;定值整定;对策
Abstract: the relay protection plan is the top priority of the relay protection system, fixed value setting correct or not, relates directly to the relay action is correct or not, give full play to the relay protection device in the role of the relay protection in the power grid is at fault can quickly and correctly to reflect, so as to ensure the safe operation of the power grid. In this paper the relay protection substation of the existing problem in the understanding, especially to relay protection setting value in setting the phenomenon is described, and the cause of the analysis on the basis of analysis, put forward the solution of the path.
Keywords: relay protection; Safety operation; Fixed value setting; countermeasures
中图分类号:TM58 文献标识码:A 文章编号:
引言
随着电网的迅猛发展给继电保护系统提出了更高的要求,而计算机、电子和通讯技术的发展又给继电保护系统注入了新的活力。在继电保护的实践中,定值的计算与整定涉及到设计、施工、计算、变电(试验)等等方面分工,这些工作如果协调不到位,哪怕是一个环节出现问题,都将导致继电保护整定定值有误,进而导致电网中存在安全隐患,甚至引起电网事故。因此,做好继电保护的整定对于保障设备安全和生产的正常进行是十分重要的。为了完成本文,笔者走访了盐城市的红光变、冈西变及北龙变的三所变电站,对继电保护中存在的定值误整定的现象进行了调研。
1常用的继电保护基本原理
应用于输电线路的常用保护有以下两类:一类是反应输电线一端电气量的保护。如反应电流增大而动作的电流保护,有相电流保护、零序电流保护;反应电压下降而动作的低电压保护;反应测量阻抗减小而动作的距离保护,有相间距离保护和接地距离保护。这类保护通常是阶段式的,无时限动作的I段由于无法识别线路末端故障和相邻元件出口故障间的区别,所以为保证选择性,I段保护范围必须小于线路全长。剩下部分必须由带时限动作的n段来保护,为保证选择性,其保护范围不能伸出相邻线路I段范围,否则与相邻线路的II段会发生竞争,失去选择性,动作时间一般比相邻I段高一时限。III段保护一般起后备保护作用(在终端线也可以起主保护作用),其定值一般按躲正常负荷情况整定,所以比较灵敏,但动作时间按阶梯原则整定,越靠近电源端会越长。这类阶段式保护通常受电网结构与运行方式的影响较大,其整定计算比较复杂。
另一类保护是反应输电线两侧或多侧电气量的保护,如反应内部故障与外部故障时两侧(多侧)电流相位或功率方向差别的差动保护,有纵联差动保护、相差高频保护、方向高频保护等。这类保护不受运行方式的影响,能明确区分区内区外故障,并瞬时动作,不需要与相邻线路配合,整定计算也相对简单。输电线路的上述保护原理也可以作为变压器等元件设备的保护原理,除此之外,还有根据元件设备特点实现反应非电气量的保护,如当变压器油箱内部的绕组短路时,反应于油被分解所产生的气体而构成的瓦斯保护,以及反应于电动机绕组的温度升高而构成的过热保护等。
2继电保护人员配备问题
继电保护人员是完成继电保护整定工作的主体,整定人员的水平、经验、工作态度及工作时的精神状态,都会影响整定工作完成的效果。对继电保护工作的管理,首先应从整定人员管理入手,当前主要存在以下问题。
2.1部分供电公司无专职的继电保护整定人员,人员变动频繁,整定计算人员专业技能水平不一,不能保证继电保护整定工作整体水平的持续提高。
2.2整定计算原则及整定计算过程中的问题。不同的整定人员按规程进行整定计算,在此过程中由于选择的整定方案及整定原则的不同,可能造成整定结果有差异。如对具体保护装置内控制字、压板等理解不一致,控制字中复压闭锁方向应如何取舍,电流回路断线闭锁差动是否投入,线路重合闸时间如何确定,35kV联络线是否需要投两端保护,主变压器后备保护限时速断电流保护是否投入,计算中可靠系数、返回系数取值等,都有可能造成继电保护整定计算的差异。
在2010年,某110kV变电站的10kV分段开关跳闸,引起10kVⅠ段母线失压,造成了大面积的停电,在社会造成了恶劣的影响。其直接原因,是运维人员在倒闸操作时漏退一块压板所致,事后对该供电公司管辖的各变电站的继电保护定值单和保护压板的投退情况检查时,发现部分变电站的母线分段保护是作为线路的后备保护使用的,在另外部分变电站,却是作为母线充电保护使用的,可想而知,这起保护误跳事故的发生是必然的。
改进措施:根据各地区电网的具体结构特点,编写制定统一的地区电网保护整定原则,针对不同厂家的保护装置具体说明,对继电保护人员培训、整定人员计算核查都有较强的指导意义,且可为保护整定人员提供学习参考和整定核查依据。
3继电保护中存在的定值误整定现象分析
3.1旁路保护定值的误整定显现突出。一是线路定值修改、增删后,旁路定值未作相应修改、增删;二是因线路保护种类较多,旁路保护也不统一,因而旁路保护代线路保护的形式繁多。当旁路保护与线路保护类型不同时,有时旁路保护定值、压板或装置面板插槽位置未作相应修改。三是母联兼旁路的方式,开关作母联运行时,作旁路运行时相关保护未退出,仍然是代出线方式;开关作旁路运行时,作母联运行时的相关保护未退出,仍然是母联方式。
3.2公用设备保护的定值整定有误一是变电所现场故障录波器整定定值单与现场实际不符;二是故障录波器内部定值与整定定值单不符,如线路名称、启动量等;三是母差及失灵保护也出现上述现象。
3.3主变压器保护出现定值错误现象。例如,某110KV变电所在进行1#主变保护更换时,中、低保护定值整定T1时限跳母联、T2时限跳本侧开关,T3全切功能不用。但在进行保护装置调试时,因定值未及时收到,故三段时限全部做了,且Ⅱ、Ⅲ段实现全切。在定值整定以后又未做压板独立性检查试验检查,只看到保护能动就行了。在进行2#主变保护更换时,T2时限跳本侧开关(1#、2#主变保护定值基本一致)功能不能够实现。经检查发现:在厂家配线时,其根据技术协议,未配T2时限跳本侧的出口线,而定值又偏偏用了该功能,加之保护调试时态度不够认真,试验未能做全,导致了该主变保护定值出错。此外,因主变过负荷闭锁有载调压功能的实现不同厂家的装置其原理接线不一样,如压板与过负荷输出接点并联,此时要实现闭锁功能,压板必须退出,一旦投入,任何时候均能调压;如压板与过负荷输出接点串联,此时要实现闭锁功能,压板必须永远投入,一旦退出,任何时候均不能调压。但运行人员、甚至保护工作人员往往仅限于字面理解,误投或误退压板。
3.4定值、图纸管理不健全。某些变电所定值、图纸不全或不是当前有效版本,也查不到相应的试验记录,无相关设备台帐。
4解决继电保护定值误整定现象的对策
4.1要做好设计、施工、计算、变电(试验)等方面协调配合工作。一是加强定值计算人员与保护人员之间的相互学习和沟通。计算人员应对装置有一定的了解,变电保护人员应对定值单的内容有一定了解;二是设计、基建、技改主管部门应及时、准确地向保护计算、整定人员提供有关计算参数(技术协议、保护类型、启动方案等)、图纸,施工部门在调试完保护设备后也应及时将有关保护资料移交运行部门;三是整定计算人员下达定值时,应对照实际定值内容,全面下达定值,尽量避免因定值不全导致现场整定时发生歧义;四是现场保护工作人员应加强对保护内部接线(包括装置内部的逻辑图)的全面掌握,每套保护的功能(包括压板)均要独立检验,如发现装置与整定内容不符,应及时通知计算人员以便及时作出相应的更改。在更改线路保护定值的同时,必须更改旁路保护的定值;在新上线路间隔时,必须考虑到公用设备的定值修改。定值修改必须全盘考虑,按有关规定进行,并应作详细记录。同时,加强对运行人员在各种运方下二次设备知识的培训。
4.2重视旁路保护定值。尽管对单个变电所而言,旁路代路时间较短,但对整个电网而言,如旁路保护定值不正确,则意味着很多时间内均有局部电网的定值不正确。因此,应象对待线路保护定值那样重视旁路保护,同时应形成这样的概念:在更改线路保护定值的同时,必须更改相应的旁路保护定值。如代线路保护与旁路保护类型不同,应将相应的定值、压板或装置面板插槽位置进行彻底检查。应对运行人员进行旁路、母联互相切换方式的知识培训。
4.3低层班组、保护专职应加强对变电所公用定值的管理与核查。若须变动,应及时与上级有关部门沟通,确保其正确性。上级部门在下达公用设备的定值时,应根据不同的装置类型,全面下达其定值单,包括不用的,以免下面在执行时产生歧义。同时,变电人员和计算人员应加强相互的学习和交流,也应了解技术协议上的配置要求。现场整定人员应对整个保护动作回路做全面的检查,验收试验应按照定值单做全,压板的独立性一定要检查。
4.4图纸设计人员在设计时就应规范线路压变二次输出电压值,保护调试人员应全面掌握电压回路的动作逻辑,及时反馈给定值计算人员,定值计算人员应全面下达各种定值,而不是只下达通用部分,别的让保护人员自己发挥。
4.5明确各单位继保人员(如调度中心与检修公司、生技部与二次班等)的分工,并承担起相应的责任,应按时间顺序和保护类型、以元件(线路、主变、故障录波器、备自投等)为单位建立起设备、定值、图纸及其试验的台帐,定值更改及检验都应作相应的记录。现场应建立起专人负责制,加强对上述技术档案的管理。
5做好继电保护的标准化工作
做好继电保护端子、压板的标准化设计工作,并及时在电网内推广、应用,不仅能提高继电保护的运行维护水平,而且为继电保护的不断发展奠定良好的基础。标准化的设计,进一步完善继电保护的配置、选型,做好标准化设计,为今后的保护设计(包括厂家的制造)、运行、检修、管理打好基础。但同时我们也要看到,由于电网的结构越来越复杂,有些线路有串补,有些线路没串补;有些是可控串补,有些是固定串补;有些是和直流很近的交流线路,还有些是高压海缆等等,如果保护简简单单的搞全网统一,可能会出现问题。做标准化设计时,建议要求统一保护的屏标准、端子标准、二次回路标准,但是保护功能搭配要灵活,以满足电网发展的需要。
6结束语
随着科学技术的飞速发展,继电保护在变电站中的作用也越来越重要,它不仅保护着设备本身的安全,而且还保障了生产的正常进行,因此,做好继电保护的整定对于保障设备安全和生产的正常进行是十分重要的。加强继电保护管理,健全沟通渠道,及加强继电保护定值整
定档案管理等工作是提高继电保护定值整定的必要措施。
参考文献
关键词:电力系统;县级电网;继电保护;整定计算
1 县级电网接线形势与继电保护自动化工作的矛盾
1.1 缺少继电保护的计算机辅助整定软件,短路电流和保护定值的计算依赖于上级运行管理部门,或者主要靠手工计算,或者是凭经验。
1.2 缺少整定工作的计算管理系统,故障计算、整定、定值管理等各项工作未能在连贯的工作流程下进行管理和维护。
1.3 从事继电保护工作的人员往往负责多项工作,任务负担重,亟需继电保护整定系统来保证整定工作的正确性。
上述现状,与县级电网接线形式日趋复杂、所辖线路逐渐增多、运行方式灵活多变、运行安全性要求提高的生产实际形成了矛盾。为了提高继电保护工作的自动化水平,保证继电保护整定的正确性和工作效率,我们总结了县级电网继电保护整定软件的功能需求,合作开发了适用性较强的整定软件,实现了整定计算、定值校核、定值单管理等工作的自动化与一体化,提升了继电保护运行管理水平,为电网的安全运
行提供了可靠的保障。
2 县级电网继电保护整定软件功能需求
2.1 县级电网的运行具有如下特点:
1)接线形式复杂,具有辐射型及llOkY环网(双侧电源)并存网络结构,存在一定数量的T接线。
2)辖区一般有多个小型水电站上网供电,这些电站的运行方式变化较大。
3)一次设备与保护设备型号繁多,参数计算和设备管理工作的复杂性高。
4)难以获得上级电网的计算参数。
2.2 为了满足安全生产的要求,考虑到县级电网的特点,继电保护整定软件应具有如下功能特点:
1)充分考虑地区电网的特点。如电网多为单一辐射状开环运行:不规则接线较多,含多重T接线路;不同保护类型可能需要配合;低压网络中需要考虑综合等值阻抗的电阻部分等。
2)数据充分共享。应用功能集成于数据库平台统一开发,实现各功能块的有机结合和无缝连接,个体类和公共类分别管理,减少数据冗余,简化数据关系,使用方便。
3) 全图形化人机交互界面。
用户可以在图形界面上启动几乎所有的功能,无需记忆大量的操作命令,只需通过其熟悉的网络接线图即可进行数据的录入、修改、查询,进行整定计算、短路计算、断点调整、定值调整等。软件实现了整个电网拓扑结构图形的编辑、缩放、漫游和图元的放大、缩小、编辑、旋转等功能,大大缩短了电网拓扑图形的绘制时间,提高了工作效率。
4)结果输出形式丰富,查询手段多样。
用户既能通过我们提供的表格以传统的模式输出计算结果,又能随时在网络拓扑上对结果进行查看
并能自动形成各种运行方式下系统正序、零序阻抗图,保护配置图,保护定值图等。
5)系统维护和升级方便。能够适应线路型号和继电保护保护型号增加的需要。
3软件实现
3.1 系统管理模块:对电网接线图以及电网中所有一次,二次设备的固有信息进行管理。
1)图形管理:用户可根据选定的电力系统,以图形方式表达电力系统的拓扑连接关系,进行图档管理;可以生成各种常用图形,方便信息的表达和查询。
2)设备参数管理:管理电力系统中各种设备的计算用参数。如一次设备的各种电气参数,保护设备定值参数等。提供常用线路电气元件参数库,电气元件参数输入简便,提供变压器铭牌参数与计算参数的自动转化计算功能,各元件参数采用图形结合表格等各种灵活的输入方式;可方便输入设计参数、实测参数并形成计算参数,自动进行有名值/标幺值转换;各元件的名称可由用户灵活设置。
3)系统运行方式管理:管理电力系统的运行方式和运行约束条件信息。可以设置电网的多个运行方式,提供方式的新建、继承、删除和编辑功能
4)用户管理:对用户权限分级、分类,控制不同用户对数据的访问。
3.2 整定计算模块:整定计算模块主要完成对管辖范围内现有的和即将接入的继电保护装置进行整定计算,包括线路保护、变压器保护、母线保护、断路器失灵保护等;编制整定方案和形成定值通知单;对整定计算的历史记录和基础资料进行有效管理。其功能包括:
1)实现县级电网各电压等级(3― 110kV)供、配电线路各种类型保护的整定计算,包括差动保护、零序电流保护、阶段电流保护和后备保护的配合,并自动完成各种常见保护装置的整定。对于新的保护装置和整定算法,能进行插件式升级。
2)整定计算过程的高度自动化。系统在没有人工干预的情况下自动完成整定计算全过程的工作,给出完整的定值结果,供整定计算人员参考。
3)提供丰富的人工干预手段。由于整定计算中网络的复杂性、整定规则特别是配合关系的复杂性,计算机自动整定的定值有时不能完全满足实际工作的要求,因此系统提供给用户在整定计算的各个阶段灵活干预计算过程的功能,并在用户手工设定计算条件的基础上继续进行计算。
4)全面、准确的运行方式组合功能。能够快速准确地确定对于待整定保护的定值影响较大的厂站和元件,自动进行这些元件方式变化的组合,从而确定故障预备量的最极端运行方式。
5)对整定原则的考虑全面、灵活、方便。整定计算程序以部颁整定计算规程为基本规则,同时又综合考虑不同地区的多样化整定规则要求,整定计算中给出各种整定原则下的整定结果,供选择和校核。
6)能够处理各种特殊接线形式,包括多重T接线路/变压器等。
7)整定计算完成后,自动形成清晰易读的整定计算方案书。
3.3 故障计算模块:提供了强大的故障计算功能,既能为保护整定过程提供保护预备量计算,又能提供独立的故障计算功能,完成用户要求的故障计算;能够批处理各种类型的简单故障、任意重复故障;此外,还应提供网络等值计算、短路曲线计算以及整定预备量计算等功能。该模块还可以完成继电保护定值的校核。该模块界面如图所示。
3.4 定值单管理模块:该模块的主要功能是根据整定计算的结果,对需要更改定值的保护,自动形成定值审核表和通知单,处理和控制定值审核和下发通知单的工作流程,管理和维护各继电保护设备的定值通知
单库。值得一提的是,该模块实现了保护装置模扳定义以及定值通知单模板定义功能,新的保护装置及其定值通知单可以在图形界面上进行简单的定值即可,实现了保护装置型号的插件式升级,极大的降低了软件的维护成本,特别适用于保护型号繁杂的县级电网。
4整定工作流程管理
4.1 整定软件的应用需要各种基础资料,包括电气一次接线图、保护原理图、电器设备参数等,可以在推广应用整定软件时对上述基础资料进行整理和归档,为进行规范化的技术管理提供素材。
4.2 对新、改(扩)建设备,整定计算人员根据相关部门提供的资料,修改整定计算用网络图,计算参数,同时对网络变化情况及参数计算结果进行校核,报相关部门进行审核和归档。
4.3 整定计算过程符合各项规程、规定、制度及继电保护装置技术规范,可以通过整定软件的设置来保证这项要求的贯彻实施。
4.4 由于本整定软件能够自动形成配合定值计算书和保护装置定值计算书,避免了人工出错的可能,同时文档可以通过MIS系统进行审核、签名、执行和归档。
4.5 通过本整定软件定值单管理模块,可以实现定值单流程管理的自动化。计算人员按软件规定格式创建定值单,计算人员确认该定值单编制无误后签名,并和计算书一起提交定值校核人员,定值校核人员对
定值单进行全面校核,确认无误后进行电子签名,连同计算书一并提交给审核人员。审核并执行后,可以对定值单进行分类管理、查询、打印。
5总结与展望
县级电网的发展对继电保护工作提出了更高的要求。以往手工计算、校核的方式,已经不能保证计算的正确性和定值的合理性。为此,我们在总结县级电网继电保护工作特点的基础上,归纳了继电保护整定软件的功能需求,基于.Net平台开发了该系统,实现了系统管理、整定计算、定值校核及定值单管理的全面自动化,极大的提高了继电保护的管理和运行水平。
随着该系统的逐步推广和应用,县级电网的继电保护的运行管理水平必然会进一步提升,为县级电网的安全生产和经济运行发挥重要作用。
参考文献:
[1]朱浩骏,蔡泽祥,侯汝峰.面向对象的图形化地区电网继电保护整定软件研究【J】.电网技术,2004,28(22):20.25.
[2]周鼎,段理,石东源.基于混合模式的继电保护整定计算一体化系统【J】.电力系统及其自动化学报,2007,l9(3):109-l12.
[3]吕霞,曾克娥,李银红.基于组件技术的继电保护整定软件研究【J】.继电器,2003,31(2):31―33.
【关键词】继电保护;整定计算;主保护;管理
1.继电保护人员配备问题
继电保护人员是完成继电保护整定工作的主体,整定人员的水平、经验、工作态度及工作时的精神状态,都会影响整定工作完成的效果。对继电保护工作的管理,首先应从整定人员管理入手,当前主要存在以下几方面的问题。
①专职继电保护整定人员人数不足,整定计算人员专业技能水平不一,不能保证继电保护整定工作整体水平的持续提高。改进措施:合理配置继电保护整定人员,提前培养后备力量。②整定计算原则及整定计算过程中的问题。不同的整定人员按规程进行整定计算,在此过程中由于选择的整定方案及整定原则的不同,可能造成整定结果有差异。改进措施:编写制定电网保护整定规则,针对不同厂家的保护装置具体说明,对继电保护人员培训、整定人员计算核查都有较强的指导意义,且可为保护整定人员提供学习参考和整定核查依据。
2.基础资料问题
基础资料涉及面比较广,包括整定计算所用的各类资料。
①二次设备档案不能及时更新,缺、漏、错现象普遍存在。如新建项目部分设计修改无设计更改通知单,改、扩建项目竣工资料不齐全,所存图纸及说明书等资料不是当前有效版本等,对工程项目竣工移交资料环节的管理缺乏有效监管。②没有建立完善的设备缺陷归档管理机制。在保护装置验收、保护专项检查中,可能发现不少保护装置或二次回路本身固有的缺陷,如装置显示的跳闸矩阵控制字与现场试验结果不一致,个别回路功能不正常甚至没有接线等,只是简单地向有关人员口头传达或报告,而没有形成书面材料存档。③由于保护装置更新换代及版本升级速度不断加快,累积的旧保护装置版本越来越多,继电保护人员在保护功能调试或整定计算工作中容易受习惯性思维束缚。④新建、改扩建工程中,项目负责人或工程管理部门未按要求及时向整定计算部门提供有关资料,或者相关资料错误而重新提供.造成定值计算时间太仓促。导致整定计算考虑不周的概率变大.同时也影响了定值单的正常发放工作,这极易埋下事故隐患。
改进措施:制定相应的整定计算资料的规范及上报与考核制度。明确各单位继电保护相关部门(如工程管理部门、施工单位、设计单位、调度部门等)的分工,确保资料的及时报送和定值单的及时下发。利用各种专项检查机会。现场核实校对所有保护装置定值单:将检查中发现的问题或缺陷形成书面材料,以方便调度运行、整定人员查阅整改。
3.加强主保护建设
在实际运行中,特别是2008年发生的大面积冰灾中,在非常短的时间、电网破坏非常严重的情况下,主保护发挥了巨大的作用。因此,加强主保护的配置、整定计算、运行维护都成为了大家的共识。
3.1 全线速动的主保护配置
目前,220kV及以上电压等级均按双套全线速动主保护原则配置。面对复杂多变、方式灵活的110kV电网,为确保故障快速切除,保证电网安全稳定,必须实现至少一套全线速动主保护的配置。
3.2 构成主保护的通道形式
由于光纤通道的抗干扰性能好,通道传输质量稳定可靠,近年来广泛被继电保护采用。
①光缆路由通道至少采用一路点对点路由。②逐步采用载波机替代保护专用收发信机方式,且采用相相耦合方式。③为防止由于光纤通道接线错误造成保护装置的不正确动作,对于光纤电流差动保护装置建议增加地址编码功能,以确保不同保护装置在电网中的唯一性。
4.合理简化后备保护
现今,随着继电保护技术的发展以及微机保护的全面普及,在实际整定计算中,在主保护加强的情况下,有关规程允许对后备保护进行一些合理的简化,以改善方式安排的灵活性及提高继电保护整定计算效率。
4.1 取消零序I段
①取消零序I段的可行性。零序I段保护受系统运行方式的影响较大,正常方式下,零序I段保护范围可以达到全线的70%-80%,但当系统方式变化较大时,零序I段保护范围也会变化,严重时要远远小于70%,甚至只有不到10%。而接地距离I段可以保护线路的70%,这个范围比较稳定,基本不受系统方式变化的影响。在整定计算中,需要使用实测参数,但是由于种种原因,基建时实测参数往往不能及时得到,而为了不影响基建工程的投运,只能提前计算。而且大部分老线路没有实测数据,因此只能使用设计的标准参数来进行布点计算。这些因素将可能会造成零序电流的计算存在较大的误差。为了防止零序保护误动或拒动,只能用调整可靠系数的方法,而可靠系数的取值过大或过小都会使零序保护过于灵敏或灵敏度不够。②整定计算中取消零序I段从以上三点分析可以看出,如配置主保护并有完善的接地距离后备保护,则可以不使用零序电流I段保护。
4.2 改善距离Ⅱ段的配合
在整定计算中,原则规定距离Ⅱ段的定值按本线路末端发生金属性短路故障有灵敏度并与相邻线距离I段配合,若无法配合,再与相邻线距离Ⅱ段配合。在目前电网加强主保护且每一套全线速动保护的功能完整的条件下,带延时的相间和接地距离Ⅱ段保护,在与相邻线距离I段配合不了的情况下,可以先与相邻线路的纵联保护配合,从而简化了动作时间的配合整定,有利于改善整定计算的配合条件。
5.做好继电保护的标准化工作
做好继电保护端子、压板的标准化设计工作,并及时在电网内推广、应用,不仅能提高继电保护的运行维护水平,而且为继电保护的不断发展奠定良好的基础。标准化的设计,进一步完善继电保护的配置、选型,做好标准化设计,为今后的保护设计(包括厂家的制造)、运行、检修、管理打好基础。但同时我们也要看到,由于电网的结构越来越复杂,如果保护简简单单的搞全网统一,可能会出现问题。做标准化设计时,建议要求统一保护的屏标准、端子标准、二次回路标准,但是保护功能搭配要灵活,以满足电网发展的需要。
6.结语
综上所述,无论是继电保护整定计算中的原则问题还是实际配置与运行的情况分析,按照加强主保护,简化后备保护的基本原则配置和整定,并做到标准化管理,将会提高工作效率,更好的保证电网的安全运行。
【关键词】广域继电保护;故障元件;判别机制;原理分析
继电保护作为电网安全运行的重要防线,广泛应用于电网建设中。随着电网建设规模的不断扩大,传统的继电保护依靠离线整定的固定定值工作方式,已不能满足现在电网系统的建设需求,尤其在电网运行方式变化时难以满足各继电保护装置之间相互配合。为了保障电网安全运行,研究快速识别与隔离故障,简化保护整定计算的广域保护原理及配置方案,成为重要内容。
1.传统继电保护应用于现代电网中面临的难题
继电保护以切除电网故障为己任,但在现代复杂的电网保护过程中往往因其动作不当而导致事故扩大。其主要表现为:
1.1定值整定与配合困难
对于现在高速发展的大电网而言,结构和运行方式复杂多变,各个相关后备保护之间动作整定值的配合非常复杂,且通过就地检测量和延时实现配合的方式在很多情况下难以确保选择性,致使人们愿意形成采取“加强主保护,简化后备保护”措施的趋向。例如:取消保护Ⅱ段、简化保护Ⅲ段定值等。值得注意的是,在大电网发生高阻故障的时候,即便采用双套主保护也不能完全杜绝其拒动发生。当主保护因灵敏度不足等原因发生拒动时,容易造成延时过长及扩大范围的跳闸,增加紧急状态下发生局部电网瘫痪的风险。
1.2远后备保护延时过长
多级阶梯延时配合可能导致远后备保护延时过长,对于电网系统安全极其不利。
1.3缺乏自适应应变能力
传统的后备保护整定配合运行方式有限,缺乏自适应应变能力,在电网网架结构及运行方式因故障而发生频繁和大幅改变时,易导致后备保护动作的性能失配而可能造成误动或事故扩大。
1.4存在潜在的误动风险
在电网结构或运行工况突发非预性改变而出现大范围的大负荷潮流转移时,极易造成距离保护Ⅲ段非预期连锁跳闸,甚至导致系统解列或大范围停电事故。出现这种问题的主要原因在于传统继电保护的动作依据仅仅是靠保护安装处设备本身的信息。若后备保护可以获取当前系统运行方式变化及远方被保护设备相关区域的信息,就能产生更加有效的故障判断和动作,那么基于广域信息有可能解决传统继电保护的一些难题,从而对电网运行进行更有效的全面保护。
2.广域继电保护原理分析
2.1广域电流差动保护和广域方向比较式保护
电流差动保护和方向比较式保护是传统继电保护中最常用的保护原理,被广泛应用于各种电力主设备和输电线路的主保护中;而方向比较式保护动作速度快、选择性好、灵敏度高,也是输电线路常用的主保护。然而这两种保护方式性能虽然优越,但只能作为主保护,无法提供后备保护,一旦主保护误动,就只能依靠延时长、选择性差的其它原理后备保护来切除故障,这对电力系统的稳定运行产生不利影响。随着电网系统环网和短线路大量出现,造成后备保护之间的整定配合非常困难。当短暂的通信数据不正确或者中断后,差动保护闭锁较长时间才能重新运行。此时如果发生区内故障保护拒动,方向比较原理的广域继电保护在通信短暂中断恢复后仍能正确判别故障。因此,在实际的广域继电保护装置中应同时配置这两种保护原理,并根据实际情况进行实时切换,实现最佳保护。
2.2基于广域信息的自适应继电保护
广域电流差动保护和广域方向比较式保护,只能提高后备保护的性能,但是对于电网系统安影响最大的还是主保护的性能。为了满足系统选择性和灵敏性的要求,必须对最不利的运行方式进行定值整定和定值校验,并采取各种措施防止继电保护在极端运行状态下拒动或误动,使保护装置的逻辑变得复杂,且降低了保护动作速度、动作可靠性等。传统电网保护一套定值要适用于多种运行方式,很难同时满足系统对保护选择性、速动性、灵敏性和可靠性的要求。利用广域信息进行自适应优化整定,在电网运行方式发生变化的情况下,保护系统能够及时更正与其不相适应的保护定值,重新优化整定从而提高保护适应电网运行方式变化的能力。例如保护定值在线预警系统能通过广域信息获得电网的实时运行方式,实现定值校核功能,对不正确的保护定值进行预警。
3.故障元件判别机制
实现故障元件判别原理(FEI)的广域继电保护的关键是故障元件判别机制。主要表现为以下三种形式:
3.1基于故障电压分布实现故障元件判别
利用一侧的电压故障分量的测量值对另一侧的电压故障分量进行估算,可以同时获得线路两侧的电压故障分量的测量值和估算值。线路发生外部故障时,任意一侧的电压故障分量的测量值和估算值是一致的,若发生内部故障,至少一侧的测量值和估算值会产生较大差异,通过这种差异构成故障元件的识别判据。结合零序分量、正序分量、和负序分量三种判别元件,综合利用线路两侧的元件形成组合判据,实现对接地故障、不对称相间故障和三相短路故障的判断。
3.2基于广域综合阻抗实现故障元件判别
基于综合阻抗的纵联保护能克服分布电容的影响,灵敏度较高,利用综合阻抗实现故障元件判别,克服广域电流差动保护的缺陷。该原理利用区域多端电压和电流构造综合阻抗,定义公式为:
Z==
式中M、N分别广域继电保护区域边界母线数及进出线路数。当N=M=2时为两端输电系统,当N=M=3时为三端输电系统。
3.3基于遗传信息融合技术实现故障元件判别
该方法基于故障方向的广域继电保护原理,利用遗传算法的信息融合数学模型求解各保护状态的期望函数。根据状态值与期望值之间的差异构造适应度函数。通过遗传算法的种群建立快速搜索运算寻找最优解,达到故障方向决策和故障元件判别。
4.总结
自上世纪80年代以来,广域继电保护是我国电力系统一直研究的重点课题,本文提出几种通过故障元件判别原理实现继电保护的方法,从不同角度解决了传统继电保护中所面临的难题,为我国电力系统的发展奠定了基础,促进我国大电网的发展与完善。 [科]
【参考文献】
[1]丁伟,何奔腾,王慧芳.广域继电保护系统研究综述[J].电力系统保护与控制,2012,40(1):145-146.
[2]苏盛,段献忠,曾祥军.基于多Agent的广域电流差动保护系统[J]. 电网技术,2005,29(14):15-19.