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关键词:继电保护;教学方法;教学质量;研究
作者简介:杨兰(1962-),女,湖南岳阳人,长沙理工大学电气与信息工程学院,副教授;杨廷方(1975-),男,湖南吉首人,长沙理工大学电气与信息工程学院,副教授。(湖南 长沙 410004)
基金项目:本文系2011年长沙理工大学教改项目(项目编号:JG1117)的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)08-0024-01
“电力系统继电保护原理”是高等学校电气工程及其自动化专业一门很重要的专业课程,它以各电专业基础课为基础,与多门电专业课知识紧密相关。继电保护技术强调理论与实践并重,是反映新技术发展最敏锐、综合性很强的学科。继电保护知识系统地、有效地学习对培养电力专业技能型、应用型、研究型、创新型的各类人才有着极为重要的作用。随着计算机与电子技术的飞速发展,继电保护新技术、新原理、新装置不断出现,面对继电保护理论与技术日新月异的今天,如何对继电保护课程的教学内容进行优化组合,如何用现代教育技术提高教学效率和教学质量,以在有限的课堂教学时间内既能让学生很好地掌握电力系统继电保护中最重要、最复杂、较难学习的专业各知识点,并获得应用所学知识进行综合分析问题、解决问题的能力,又能使学生及时了解继电保护新技术的发展动态,是培养竞争力强的优秀人才的重要环节。
基于继电保护的重要性,人们对继电保护专业课教研教改的研究很多,[1-7]但大都是从教学模式、课程体系、教学手段、课群优化等大的框架进行探讨。如文献[1]从教材的选择、教学内容、实验教学、教学方法和教学手段等几个方面对继电保护课程的教学改革进行了探讨;文献[3]强调了继电保护课群的优化建设对继电保护知识系统学习的重要性;文献[4]介绍了JiTT在继电保护课程教学中的应用;文献[6]则分析了如何将系统论和信息论的知识运用于继电保护教学中。本文仅从课堂教学的具体实施出发,探讨如何通过课堂教学提高学生对继电保护学习的主动性、积极性和求知欲。
一、充分调动学生学习的主动性和积极性,激发学生对继电保护的求知欲
继电保护第一次课的教学效果对调动学生学习继电保护专业课的主动性和积极性有着很重要的作用。要讲好第一次课,教师要充分掌握继电保护的基本理论及新技术知识,要对与本课程相关的电力系统分析、电气设备、自动控制技术等相关的专业课程和专业基础课程充分了解,要对电力系统的事故案例及现场图片充分收集,这样才能高屋建瓴、理论联系实际、生动活泼地在电力系统继电保护的作用、基本原理、基本要求、工作特点及发展趋势等问题的阐述中充分调动学生学习的主动性和积极性。
例如,在讲继电保护作用时一定要把电力系统短路的后果讲透。如故障点的电弧对设备的损坏要用图片展示,对人身的危害要用活生生的事例,这样可教育学生学好专业知识,遵守职业规则,避免事故发生;讲到短路可能破坏电力系统运行的稳定性时,一定要结合功角特性及一些电网崩溃瓦解的实例进行分析,使学生真正理解继电保护在电力系统中的重要作用,并由此简要介绍提高电力系统运行稳定性的一些综合措施,使学生能将继电保护与其他各电专业课知识有机地联系起来。在讲继电保护的基本原理时,要能做到由厚到薄的阐述,并引导学生进行由薄到厚的思考,由此充分激发学生对继电保护知识的探索欲。
二、优化教学内容,并以之引发学生发散性的思维,提高课堂教学效率
继电保护是一门理论与实践并重的专业课,学生普遍感觉起点高、难度大、较难以掌握。课堂教学作为传授知识的载体,一定要在有限的时间内把本课程最基本的知识点、最精髓的理论体系传授给学生,使他们掌握进入继电保护领域的金钥匙,为今后有的放矢地深入发展打下基础。
三段式电流保护是教学的重点。三段式保护是继电保护的精髓所在,通过三段式保护原理的学习使学生了解由单端测量电气量实现的保护方案的优势及局限,为后面复杂保护的教学做好铺垫。为检验学习效果,用一个预设的事故时三段式保护动作的动画案例要求学生根据保护的不同动作行为进行分析,既检验学生对三段式保护的掌握情况又初步训练学生应用所学知识分析问题、解决问题的能力,进一步激发他们的学习动力。
距离保护是教学的难点,阻抗继电器是距离保护的核心元件。为帮助学生理解各种阻抗继电器动作特性,在复数阻抗平面分析的基础上应从距离保护的构成实质上进行深入分析,以帮助学生加强理解。以相位比较式阻抗继电器构成为例,其实质就是用极化电压作为参考来检测补偿电压(保护区末端电压)相位的变化。用线路上某一点电压作极化电压,则动作特
性为一个圆,保护范围为两比较电压点之间的距离(圆的直径),改变极化电压可改变圆的位置,改变比相的动作角度范围可改变圆的形状。当动作角度范围为1800时,动作特性为圆,小于1800时为椭圆,大于1800时为苹果圆。同样也可分析各种直线特性阻抗继电器的构成,并用MATLAB/SIMULINK进行仿真演示,这样能帮助学生掌握并可随心所欲地实现各种动作特性的阻抗继电器,激发他们的创造性。[8]
差动保护是设备的主要保护,也是从元件两端同时测量电气量实现全线速动保护的基础。通过差动基本原理的学习应使学生了解线路差动与变压器差动的异同,各自实现的技术方案特点;了解单端测量与双端测量实现保护的性能比较、各自发展趋势,引发他们对新型行波保护技术发展的关注。
零序保护是电力系统接地故障的主要保护,也是故障分量保护的典范。通过零序保护的学习应使学生了解故障分量保护的优点,建立故障稳态分量和故障暂态分量的概念,了解故障分量的检测及当下研究的热点问题,使他们能将课堂学习与保护的创新发展结合起来,以之作为自己未来发展方向的思考基础。
将上述四大板块作为课堂教学的优化内容讲好、讲深、讲透,并由此引导学生进行发散性的思索,可使课堂教学效率最优化。
三、结语
课堂教学是教学质量系统工程最核心的环节。理论来源于实际,理论高于实际,又可指导实际,这在继电保护领域体现得尤为深刻。因此,继电保护课堂教学质量的好坏关系到学院的教学质量,关系到电力专业人才培养的质量,应把继电保护课堂教学质量的不断提高作为长沙理工大学电气与信息工程学院“电气工程及其自动化”国家特设专业建设的重点之一抓紧抓好。
参考文献:
[1]梁振锋,康小宁,杨军晟.《电力系统继电保护原理》课程教学改革研究[J].电力系统及其自动化学报,2007,19(4):125-128.
[2]张瑛,王胜辉,梁国艳.《电力系统继电保护》精品课程的研究与实践[J].中国电力教育,2008, (7):112-113.
[3]梁志坚,李啸嗯.继电保护课群的优化与改进[J].中国电力教育,2008, (7):114-115.
[4]梁国艳,张瑛,王丽君.继电保护专业课程教学改革实践[J].中国电力教育,2008, (10):112-113.
[5]刘青,李红梅.基于JiTT的电力系统继电保护课程的教学研究[J].中国电力教育,2007,(7):80-81.
[6]迟正刚.系统论和信息论在继电保护教学中的应用[J].中国电力教育,2007,(1):92-94.
【关键词】电力系统;继电保护及自动装置;异常运行;处理策略
近年来,随着我国社会经济的迅速发展,人们的生活水平不断提高,人们对于电力的使用要求也不断提高,用电安全不仅关系到了人们的生活,同样也关系到了社会生产的稳定进行。其电力系统继电保护及自动装置是保障系统可靠运行的重要手段,现代电力系统规模迅速发展的同时,也带来了更多更复杂的安全隐患问题。研究和应用好的技术和方法,及时发现继电保护及自动装置的异常运行状况,缩短分析故障所需要的时间,快速恢复装置的正常运行,是电力系统安全运行的迫切要求。
1 继电保护及自动装置异常处理中存在的困难
随着我国社会经济的不断快速发展,电网结构得到了空前加强,而继电保护及自动装置也从老的电磁型保护装置发展到现在的全微机保护装置。铜山电网处于矿产、能源、化工较为密集的地区,从平时的经验来看,继电保护装置发生异常后难以处理,主要表现在两个方面:
首先,当继电保护装置出现异常的时候,其表现为非连续性的异常情况;同时,在出现的在时间上来说,间断性也时常伴随着,随机性也可能发生。尤其是后者尤为明显,加大了运行管理人员在进行装置异常现象的分析查找工作,增加了麻烦,导致问题根源不能及时被发现,也就不能被迅速处理了,问题不小心就被忽略了。
其次,继电保护及自动装置的异常现象在消失后,往往装置又恢复正常。这就给装置的运行埋下了隐患,在未能准确判断异常现象原因的情况下将装置投入运行,往往会导致各种事故,影响电网的安全稳定运行,严重的还会造成巨大的经济损失和社会影响。
2 加强继电保护及自动装置的运行管理
只有加强继电保护及安全自动装置的全过程管理,才能有效防止继电保护及自动装置异常情况的出现,确保电力系统可靠、安全地运行。
2.1 充实继电保护专业队伍,提高业务技能和职业素质
应加强继电保护工作人员专业技能和职业素质的培训,高度重视继电保护工作,充实配备技术力量,保持继电保护队伍的稳定。专业性强,技术要求高,继电保护工作具有以上两个特点,每位继电保护工作人员都必须经过系统的专业技能培训,特别是职业素质方面的培训,有效建立一支敬业爱岗的专业队伍。
2.2 认真落实电力系统继电保护及自动装置反事故措施
2000 年,国家电力公司以 [2000]589 号文了《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》,在厂网分开后,新成立的电网公司又陆续出台了很多反事故措施。其中很多措施都对防止继电保护事故作出了明确要求,各单位必须认真落实反事故措施,对各项反措的落实情况进行全面的检查总结,防止继电保护“三误”事故的发生。同时还要严格执行《继电保护及安全自动装置反事故措施要点实施细则》中有关保护及二次回路抗干扰的规定,保证继电保护操作电源的可靠性,防止出现二次寄生回路,提高继电保护装置抗干扰能力。
2.3 认真执行继电保护及自动装置运行规程和有关制度
要进一步加强管理,及时编制、修订继电保护运行规程和典型操作票。各级调度人员应进一步合理安排电网运行方式,加强电网继电保护运行管理工作,提高电网安全稳定运行水平,充分发挥继电保护效能,防止由于保护拒动、误动引起系统稳定破坏和电网瓦解、大面积停电事故的发生。继电保护专业人员在检修工作中必须执行电气工作票及二次安全措施单制度,逐步推广完善作业文件包制度。在电压切换及电压闭锁回路、断路器失灵保护、母线差动保护、远跳、远切、联切回路以及“和电流”接线方式等涉及运行的二次回路上工作时,应认真做好安全隔离措施。
2.4 加强继电保护及自动装置安装、调试与定期检验管理
应配置专用的继电保护调试设备,合理使用继电保护仪器、仪表,正确进行试验接线。对试验数据进行分析,得出符合实际的正确结论。一旦试验数据发生疑问,要详细分析,找出原因,及时更正。经继电保护公用出口跳闸的非电量保护,如瓦斯保护、同期合间装置、站用电切换装置等有关的二次回路上工作时,更应做好安全隔离措施。应根据本单位的实际情况编制继电保护安装、调试与定期检验的工艺流程和二次回路验收条例(大纲),确保二次回路的正确性和可靠性。
2.5 加强日常的巡视、检查和维护
运行人员必须对保护装置及其二次回路进行定期巡视。如发现异常,应及时汇报电力调度员和有关人员;按保护装置整定所规定的允许负荷电流或允许负荷曲线,对电气设备或线路的负荷潮流进行监视。如发现可能使保护装置误动的异常情况时,应及时与继电保护部门联系,并按管辖范围的划分向有关人员汇报。紧急情况下,可先行将保护装置停用,事后立即汇报。
3 继电保护及自动装置典型异常的处理策略
3.1 双套保护装置当中的一套出现异常时
发生一套保护装置出现故障、异常不能正常运行时(还保留有一套保护装置可运行)时,应及时通知继电保护科日常运行管理专责或继电保护科负责人,并按《现场运行规程》退出异常保护。
3.2 电气设备无主保护或电网安全稳定装置异常不能正常运行时
电气设备无主保护或电网安全稳定装置异常不能正常运行时,应立即通知继电保护科负责人,并迅速向中心主管调度运行领导汇报。
3.3 多条线路同时失去一套主保护时
厂站端的一组直流电源(包括通信电源)故障、异常,致使全厂(站)所有设备的一套保护不能正常运行,致使多条线路失去一套主保护时,应立即通知继电保护科负责人,并迅速向中心主管调度运行领导汇报,并按《现场运行规程》退出不能正常运行的保护。
3.4 多条线路同时失去一套主保护时
厂站端的全部保护直流电源或通信电源同时失去或不能正常供电,致使全站保护不能正常运行时,立即向中心领导汇报,并通知继电保护科负责人并启动相应事故应急预案。
3.5 大面积保护动作跳闸或保护装置不正确动作时
如遇大面积保护动作跳闸或保护装置不正确动作时,应立即通知继电保护科负责人,继电保护科负责人应立即组织本专业人员收集保护动作和录波信息,分析保护动作行为。
4 对继电保护及自动装置异常信息分析处理的展望
继电保护故障处理,可以建立一个行之有效的信息分析处理系统,通过这个系统,将系统发生故障后的所有信息,能够及时有效完整的传送到相关继电保护部门,使得所有工作人员都能够及时准确地掌握电网的故障情况,提高事故的分析处理水平。同时,继电保护故障系统,也实现了管理人员在日常运行中对全网微机型保护和录波装置运行状况的动态、实时监测。
还应加强 GPS 装置的运用管理。一方面可以精确各装置的时间点,提高系统故障分析的准确性,有效的减小了因为时间不一致导致的误差。另一方面,通过这些装置,继电保护部门也能够在系统故障时可以及时准确有效的进行分析并且做出调整。
5 结束语
总之,继电保护及安全自动装置是电力系统不可缺少的重要组成部分,如何防止继电保护及自动装置的异常运行是一个综合性的研究课题,需要厂家、调度、保护、运行等各部门和工种的人员共同去努力。只有研究和应用计算机、通信、电子以及现代控制理论等最新技术和方法,开发和生产先进和可靠的继电保护及安全自动装置,并做好运行维护等工作,才能保证电力系统的安全稳定运行,创造更大的价值。
参考文献:
[1]郭建培.微机继电保护装置运行及故障处理[J].城市建设理论研究,2011(8).
[2]崔大林.继电保护间断性频发异常问题探讨[J].新疆电力技术,2008(72).
对于我来说,2010年3月8日,是我职业生涯中最难忘的一天。因为在这一天,我结束了岗前培训和轮岗工作,背着行囊来到变电管理一所继电保护班报到,正式成为一名光荣的继电保护工作人员。我知道,这将是一个新的开始。
作为一名继保新兵,我很自豪。因为,这个岗位同我在大学及研究生时期所学的专业是对口的,这也就是说,我可以在这个自己所熟悉的专业上继续发挥聪明才智,让知识变成能量。来继电保护班报到之前,我曾有过小小的忐忑:新兵会不会被老兵欺负?很快我就体会到了,有种感觉叫做幸福。班组里的气氛非常融洽,老师傅们热情友好,年轻师傅们则热情向上,在这样一个充满正能量的班组里,我那仅有的一丝忐忑和陌生感也随之烟消云散。我就像鱼儿入水,很快就融入到了紧张的学习和紧凑的工作当中。
让我记忆最深刻的,是在继保班的第一个星期。我记得很清楚,当时班长安排给新员工的学习任务就是熟悉各种继电器的工作原理和保护接线。班长要求,每个人都能够独立动手接线,亲自去设计一个过流经复压闭锁的继电保护回路以及启动断路器的操作回路,然后再完成相应的调试。通过第一次动手打印电缆胶套以及端子排接线,我感到自己还是有一些生疏,于是倔劲上来了,在下班时一个人留下来“加练”。忙碌中时间总是过得很快,我是被福哥从“加练”状态中叫“醒”的。
原来,继保班老师傅福哥路过继保实验室时,发现房间的门还开着,灯还亮着。他以为是哪位班员粗心大意忘记了关灯关门,于是就走进实验室,结果发现了我的窘态。事后他打趣我说,当时他发现一个满脸通红、额头渗出汗珠的小姑娘正在“笨手笨脚”地摆弄继电器,惊呆了,不由自主地过来指导。其实我知道,在继保班,好学的年轻人总是能够得到老师傅们的耐心指导。福哥知道我是新兵,随后就传授给我几招接线的技巧。经过他的一番点拨,我这个新兵很快就上手学会了一些继电保护工作的基本功。
这期间,班长还不辞辛劳地加班给我们新人上课,通过讲解变电站的整个二次回路组成,以及主变、线路的保护配置和原理,让我们对继保这个概念有了更全面的了解。知识如粮食,我们几个新人拼命啃食着粮食,希望自己能够快些成长起来。在给我们上课的同时,班长提出了四点要求:第一,工作笔记天天记;第二,主动去看,主动去想;第三,多想想细节问题;第四,当天问题当天解决。一直到现在,这四点要求我仍然铭记于心,走哪儿笔记本就跟到哪儿,脑子里总是装着工作问题,从不拖沓。这些习惯,为我后来的快速成长铺平了道路。
成长:新站验收让我破茧成蝶
初入继保班的学习任务结束之后,我觉得可以策马驰骋疆场了。但是,班长似乎还没有“放过”我们的意思,留给我们新员工的任务还是学习。只是这次,学习的教室转移到了设备现场。在110千伏双子变电站,我第一次接触到了变电站的现场验收。虽然这次的学习仅停留在观摩阶段,但还是让我大开眼界,一幅广阔的继保蓝图在我心中渐渐展开。就在我感觉到自己开始对变电站的整个二次回路组成,以及主变、线路的保护配置和原理有了更全面的认识之后,“大决战”悄悄来了,那就是2010年亚运会保供电和2011年大运会保供电。
结束继保新兵营训练,马上投入攻坚战斗,从新兵到尖兵,我几乎没有任何停留,便跟着师傅们参加了这两场保供电的大规模会战。实战,往往是最能够锻炼人的手段。在马不停蹄的奔波中,我终于体会到了继保班大强度、高密度的工作压力。我跟着老师傅们出入各个变电站,像一个高速旋转的陀螺,忘了困难,忘了疲惫,心里只想着工作,还是工作。当然,在工作中我成长了。
在繁忙的工作当中,我已经记不清参与了多少次定检维护工作,多少次抢修、缺陷处理和新站验收工作。在工作中我总是会有收获,这其中让我感觉收获最大的是参与变电站的验收工作。
在新棠下站的验收现场,我参与了220千伏母差保护的传动工作。在传动工作中,我发现传动步骤非常繁琐,前前后后要跳几十次开关,这让我非常不解。于是,我请教了带队的老师傅。老师傅听后一言不发,只是拿起一支笔在纸上熟练地勾勒出一些错误接线的要点,然后告诉我220千伏母差是重要的保护设备,一旦误动将会导致整个220千伏站全站失压,后果不堪设想。他郑重地告诫我,在验收时要牢牢把关,不可有侥幸思想,坚决做到不留隐患,为了查出每种错误接线,这样频繁地传动开关,校验压板、电源的唯一性是十分必要的!
经验的价值永远不可估量,老师傅的教授让我深刻感受到了继电保护工作的“严、细、实、勤”。同时,我被这位前辈一丝不苟的工作态度所感染,因此受到启发。我根据他勾勒出来的错误接线示意图,重新整理了传动方法,利用最少的步骤验证出整个回路的完整性,并在班组加以推广,提升了工作效率。这次小小的成功大大鼓舞了我,随后,我在实践的基础上,还总结了220千伏执行站稳控验收方法、主变保护RCS-978G2调试方法等。这些勤于思考善于总结的好习惯,让我的技能得到了极大地提升和快速的成长。
师傅们说,“知识都是从解决问题中得到积累的”,这话一点也不假。在新棠下站,我的确遇到了不少问题,但我也知道,这对新人来说未尝不是好事,只有发现问题才会去解决问题,并在解决问题的过程中积累经验。我经常会想:我当时是怎样找到问题根源的?如果没有发现问题会有怎样的恶果?那样会不会在下次遇到同类问题时手忙脚乱?这样一回头想,我不寒而栗,看来干继保没有经验是万万不行的啊!而积累经验最快最有效的方法,则是跟着师傅们慢慢学习。所以验收棠下站时,我每天都会把当天的工作内容及发现的问题记录下来。这样,等到验收工作接近尾声的时候可以通观一下整个验收进度,还可以仔细核对一下是否有剩余的工作还没有完成。这些文字记录,有助于我回顾整个验收流程,是一笔很宝贵的财富。
除了新站验收,我还参与了继保班日常的定检工作,这其中包括220千伏主变,220千伏线路;110千伏主变,110千伏线路定检等等。定检工作虽然没有新站验收工作的要求精细,但是在运行中的变电站作业,要考虑到安全问题,特别是做二次安全措施时,要想的细致、全面,把作业风险降到最低。所以,对整个定检工作熟悉是做好这项工作的基础。在工作中,我尽量按照负责人的心态来参与工作,主动去想哪些点危险,该如何去避免等等。认真、细致、投入、主动的工作,为我以后更好地成为一名工作负责人奠定了坚实的基础。
继保工作有苦也有甜,我经历了很多困难,但也收获了扎实的专业技能。不断的学习与实践,使我对变电站继电保护和自动控制系统有了更深入的认识,慢慢将理论体系与工程实际对应、融合起来。2011年7月至9月,我参与了500千伏增城站#1变扩建工程验收。当时班长跟我说,这次验收就当是对我的审核考试,并让我负责主变35千伏侧的保护验收。对于我来说,这是一个考验。于是我白天参与验收,晚上则加班看图纸和保护说明书,反复研读,详尽了解每个开关机构的二次回路原理,主变各侧电气回路的接线等等。付出终有回报,我终于顺利完成了主变的验收工作。
2011年9月,通过专业技能考核与民主评议,我顺利晋升为继保工作负责人,完成了从工作班成员到工作负责人的职位转换。成长的辛苦终于换来了丰硕的果实,我能走到这一步,源于自身扎实的基本功、严谨的工作作风和求实的学习态度。我相信,每个人都可以做到这些。
收获:苦尽甘来炼成继保金牌
能够独立带队之后,我作为项目负责人带队完成了500千伏增城变电站220千伏增庙甲乙线的扩建验收项目。做继保工作不容易,做项目负责人更不容易,因为身上的担子更重了。在工作过程中,我亲力亲为,对所有环节和步骤都做到全程跟进。虽然期间也遇到了很多困难,但我还是能够冷静地面对,认真找出解决问题的方法。
实战永远是最好的锻造基地,这个项目的顺利完成,使我收获了满满的经验。在这之后,我接连啃下一连串硬骨头,包括:500千伏增城变电站四台主变中性点加装小电抗工程、220千伏赤沙变电站#3变保护更换工程、500千伏增城变电站和500千伏广南变电站安稳子站升级调试及与各执行站联调等工作。在此基础上,我还开始接触110千伏尖峰数字化变电站的运行与维护,力求让自己的继电保护技术更加全面。
在工作中学习,在学习中成长。随着能力的逐渐增强,在经过组织的认真考核之后,我通过岗位竞聘成为了副班长,开始承担更重要的安全生产重任。我的继电保护道路,开始越走越宽。
2013年9月16日,南方电网公司“创先杯”继电保护专业技能竞赛在广州南沙举行。其中,72名参赛选手是从全网2000多名从事继电保护专业的一线职工中层层选拔产生。我很荣幸能够代表广州供电局、变电管理一所参加这次比赛。
如果说在预选赛中,这些来自全南网的一流继保高手还有所保留的话,那么在决赛赛场,大家就都卯足了劲儿,开始全力以赴了。我们虽然有信心,但却还是有些底气不足,看着别的省局代表队那一张张沉稳的面孔,我们知道他们都是工作年限比我们长的老师傅,我们几个年轻人行吗?比赛的前一天晚上,系统运行部副主任王莉特地从市区驱车来到南沙给我们打气。她似乎看出了我们心中的不安,语重心长地安慰我们,说像这种大型比赛,越是年轻人就越有成为黑马的潜质,因为我们就像一张白纸,没有背负那么多荣誉,轻装上阵反而能取得好成绩。我如释重负,似乎没那么紧张了,做好自己,调整好心态,发挥出正常水平就可以了。
比赛为期两天,分为理论和实操两个环节,分值各占60%和40%。在比赛中,各省选手理论分值相差较小,相比而言,实操成绩就显得尤为重要。稳定的心理素质给我带来了好运,使我能够在45分钟的实操考试时间里游刃有余地发挥。结果,我轻松地将8个故障点全部排查,并提前5分钟完成所有项目,取得了99分的好成绩。
回顾我的继保金牌之路,我发现似乎没有什么值得炫耀或者出奇的地方。我最大的成长动力,来自于对本职岗位的热爱。正是由于这种对岗位工作的热爱,才最大限度地激发了我钻研继保专业的兴趣,使我全身心投入到继保事业中,不断在学习和工作过程中获得提升和成长,最终在普通的工作岗位上勾勒出精彩的职业轨迹。
感悟:基层是我人生的转折点
基层的工作经验很宝贵。成长的经历使我懂得,要趁着年轻吸收知识能力强、效率高时,多多地汲取营养,强化自己,不能浪费了大好时光。
随着国网公司“三集五大”改革的深入,很多岗位和业务流程都进行了调整,在这种“大运行”“大检修”格局下,电网类技术人员岗位和职责分工带来的变化更为突出。为了帮助员工尽快的适应岗位,相应的课程开发及培训也急需建立和开展起来。
如今的电网类技术培训,在强化理论的同时,更加注重现场实际操作水平的锻炼,电网类实训室是目前电力技能培训的主要载体,也是开展专业实训教学的重要途径。实训室设备及场地投入资金较大,但利用率确不理想,如何更好的利用现有资源,开发实训室教学任务、研究实训室设备新的培训功能,满足培训所需,是我们的当务之急。通过本文的研究,将对电网类实训室建设及应用前景具有指导意义。
国内电网类实训教学现状
电力系统的生产设备具有高电压、大容量、高度自动化、连续运行、价格昂贵等特点,为了保证电力生产的连续性、安全性、可靠性,生产现场很难安排电网类专业人员进行实地的实训教学。但是,得益于计算机、多媒体教学技术的迅速发展,仿真技术越来越多地应用在培训教学领域,它的出现,解决了现场人员实操技能培训的难题。目前,电网仿真一般采取软件和硬件混合模式仿真系统,软件仿真可以通过计算机工作站,进行全站一二次系统及监控系统的仿真,硬件仿真则利用现场较为典型的继保等二次设备进行实物仿真。
现阶段,特高压输电线路、可控串补变电站、智能化变电站、智能化配电系统、调控一体化中心等高新技术及设备在电力系统得到广泛应用。但电网类专业实训教学发展却略显缓慢,其现状已不能满足现场实际的需求,主要体现在以下几个方面。
实训教学应用范围较窄
通过对国内电网类开展仿真实训教学项目的调研情况来看,仿真技术主要应用在各电压等级的变电站仿真实训教学中,而在特高压、智能电网、直流输电等电网类专业实训教学中的应用较少,随着电网技术的发展,这方面的实际需求将会越来越多,但相关培训的开展还没有做到同步跟进。
实训教学模式单一
目前,大部分仿真实训教学均以上机实操训练为主要教学方式,教学模式比较单一。仿真实训教学应根据教学的目标、内容、条件和对象的不同,有针对性地设计多样化的教学模式。
实训教学资源不完善
目前,电网类专业仿真实训教学资源仍不完善。电力系统技术革新,“三集五大”后人员素质提升要求,促使我们必须综合利用计算机技术、多媒体教学技术、计算机图形学和仿真技术,开发适合现场实际的仿真实训教学设备,模拟实际的电力生产过程中的设备或系统及其运行、检修、故障状态,实现人机交互、教学互动的虚拟或真实的教学环境,为培养电力类专业高端技能型专门人才创造条件。
电网类实训教学需求及课程开发模式研究
从上面分析可知,电网类实训室教学已不能满足现场培训需求,如何解决这个问题,本文分别从以下三个方面进行分析。
实训室教学需求研究
随着“三集五大”后机构的重新编制改革,电网公司的许多专业技能人员从事的岗位或工作职责发生变化,特别是500KV及以下电压等级变电站已逐步实现无人值守,原运行值班员岗位取缔重新组建运维部,甚至有部分值班员充实到调度控制中心,这种岗位的变化急需开展新岗位的技能培训;另外随着电力生产的突飞猛进发展,技术改造,设备更新,这也要求生产技能人员不断适应新变化,与时俱进。再有新毕业的大学生,虽然他们的理论知识比较扎实,但经验积累少,所以他们对熟悉现场设备以及对实际操作技能的培训有迫切需要。现场的实训教学需求大致分为以下四类:
(1)省检修公司及各供电公司的检修分公司(运维部)的变电运维人员,他们负责变电站的巡视、操作及事故处理,他们需要熟练的掌握所辖地区的所有变电站的系统接线及事故操作,希望实操培训能更真实的反映操作流程。
(2)各个供电公司的调度控制中心机构扩编,有部分变电值班员充实过来,他们新岗位职责是需要调度或监控整个地区电网,所以目前需要迫切的熟悉地区电网的接线、掌握事故处理的操作方法等。
(3)各个供电公司的部分管理人员,也有需要了解本地区电网专业知识的意愿,他们只需简单的熟悉所辖设备及其运行状况,便于管理和提高运行绩效。
(4)新毕业大学生,他们对现场设备及操作流程接触的少,需要对相关的岗位职责的实际技能操作进行比较系统的培训,从最简单的认知开始,进行全方位、全过程的细致培训。
通过上述培训需求调研分析可知,不同的培训对象培训需求不同,我们可以把仿真培训划分成不同的培训模块,在培训过程中由学员根据自己所需选取模块,进行菜单式培训模式。
中心实训室功能开发及完善
实训类教学顺利开展,实训室利用率的提高,在一定程度上取决于对实训室现有功能的开发和完善。根据现在电力企业培训中心的一般情况,研究认为,实训室可以进行以下六方面的功能开发:
(1)电网前沿技术培训开发。现阶段,电网技术正在向特高压、智能电网、直流输电等领域发展,与之相关的仿真培训项目开展还比较少。相关培训仿真,可以通过现有实训室的软件升级实现,结合本地区电网企业及培训中心的实际需求,开发新的培训功能。这些电网前言技术领域的仿真,可以为电网技术人员提供一个拓展了解的平台,也能通过培训为相关领域的进行人才储备。
(2)继电保护培训开发。在现有仿真实训室中,变电运行类仿真实训室一般采用软硬混仿系统,硬件上具备各个电压等级、厂家的继电保护设备,可以对继电保护专业人员,进行各种继电保护装置及二次回路控制原理相关的培训。利用现有资源为学员更快上手设备提供便利条件。
(3)远程培训功能开发。目前实训室教学基本具备屏幕信息采集,网络传输,音频信号收集,或视频录像等设备,这些设备经联网及调试后,可以实现几个实训室共同联网授课和远程授课,以开发实训室的远程培训功能。由于电网运行特点及培训经费问题,电网企业更倾向于送培或者网络培训。这样,实操类培训可以采用远程教学或播放录制课件等方式进行培训,这样,不仅使培训方式更加灵活方便,也更能迎合企业的培训需求。
(4)实训室多功能化拓展开发。实训室软仿系统由微机组成,可以考虑充分利用实训室的计算机资源,在其他需要微机培训的场合也加以利用,以拓展实训室使用的范围。如今,在电网企业,诸如PMS等生产管理软件越来越多的运用到生产管理当中来,由于是新上线的系统,相关人员对这方面的操作还有待熟悉,这方面的培训需求还比较急缺。这样,实训室可以利用自有的微机资源,加装PMS等软件,满足这部分人员的实操培训需求。
(5)电网同步培训功能开发。在保证电网安全运行的前提下,充分利用网络通讯手段,实现仿真系统与运行电网实时连接,实现仿真系统数据更新和实时监视,提高仿真培训的真实性,同时可以利用仿真系统为运行现场提供调试、试验、科学验证等。尤其在变电运行、地区电网调度、调度自动化等培训环节中,监控界面和现场一致,实时数据更能增强运维操作的真实性,让学员能根据现场实际进行处理和操作。
(6)情景培训模式开发。扩充现有仿真实训室的功能,实现情景模拟教学。对仿真系统硬件、软件改造升级,以变电站情景仿真培训为例,可以利用实训室程控电话实现监控人员与调度人员的沟通模拟,在监控端可以利用服务器声光系统实现电网故障的告警信号仿真,利用继电保护屏柜实现二次操作的情景模拟操作,利用安监实训室安全工器具实现操作时的工器具准备模拟,利用大屏可以进行主接线显示及三维一次场景的巡视等模拟。使培训人员仿佛身临工作现场,而不仅仅只是坐在微机前进行模拟操作,让他们真正“行动”了起来,操作及事故处理更具真实性,增加了培训的体验感。
实训室课程开发模式研究
从上面的分析可知,随着“三集五大”改革的持续深入,电力系统职工培训呈现出了新特点,现场对实训室教学有了新要求,不同类型的培训人员、不同类型的培训班,有着不同的实训培训需求。针对这种情况,本文提出六种实训室的课程开发模式:
(1)管理认知类培训课程开发模式。这类培训可以结合现有培训品牌来开发,如班组长或青干班培训等,他们也偏向于知识面的拓宽。这样,可以充分利用实训室现有资源,增加电网类的内容。比如智能电网、特高压等通用高新尖技术的了解,利用实训室三维全模拟技术,让受培者可以更直观的感知其运行特点。
(2)组合式培训课程开发模式。三集五大改革后,岗位和职责发生了合并,很多单一工种的培训不能满足要求,这时候,我们可以在电网类现有培训的基础上,通过增加培训功能,或者多套仿真培训系统组合培训的方式,来解决这个问题。比如三集五大改革后的“调控一体化”,这样,可以让调控人员在学习调控一体化的基础上,增加调度自动化,变电运行的仿真培训内容,深挖培训项目。
(3)岗位技能类培训课程开发模式。这种培训更注重于生产技能的锻炼,从培训需求调研结果来看,他们更加注重事故处理的练习,全情景模拟操作的训练。所以,这部分课程开发,应做好典型操作和事故演练的储备。而一般的仿真培训比较教条,没有现场操作的真实感,培训效果往往不理想。这样,结合实训室功能,开发全情景培训模块,让学员操作和事故处理就像在工作现场一样,使培训更贴近工作实际,增强学员的培训真实感和体验感。
(4)新入职岗位员工培训课程开发模式。目前的入职大学生培训基本以理论为主操作为辅,上岗后,岗位适应时间较长。因此,此类人员可以采用多媒体讲解,增加监控界面的使用、操作步骤的熟悉、三维一次场景设备的了解、保护屏柜的熟知等学习内容。
(5)新培训项目开发模式。比如远程培训,继电保护培训等。由于电网运行特点及培训经费问题,企业更倾向于送培或网络培训。我们可以组建实训室培训网络通道,采用远程教学或者课件播放等方式来进行培训。比如厂站设备介绍、新技术、新工艺讲解等培训,通过网络媒体教学的方式实现容易,效果好。继电保护培训也能充分利用实训室的现有硬件,在厂家调试培训或者继电保护工培训及运维人员二次接线培训中,能得到很好的运用。
(6)季节培训项目开发模式。由于电网企业的生产运行特点,培训项目在全年的分布,往往不均衡。我们在制定培训计划的时候,可以有针对性的进行电网类培训开发,比如在培训旺季时,网省公司的相关培训也较多,可以根据培训班的特点,适当的加入一些实训室学习内容,帮助学员增加电网知识的了解。在培训淡季时,开发些电网技能调考及竞赛类辅导培训。这样,不仅可以利用旺季的学员资源,而且可以解决淡季培训少的问题。
关键词:失磁保护 静稳阻抗圆 异步边界阻抗圆
中图分类号:TM312 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2014)10(b)-0052-04
1 失磁保护原理
发电机励磁系统故障使励磁降低或全失磁,从而导致发电机与系统间失步,对机组本身及电力系统的安全造成重大的危害。因此,大、中型机组装设失磁保护,其主判据可由下述判据组成。
1.1 静稳极限励磁电压Ufd(P)主判据
该判据的优点是:凡是能导致失步的失磁初始阶段,由于Ufd(励磁电压)快速降低,Ufd(P判据可快速动作;在通常工况下失磁,Ufd(P)判据动作大约比静稳边界阻抗判据动作提前1S以上,有预测失磁失步的功能。
Ufd(P)判据的动作方程为:Ufd≤Kset(P-Pt)
1.2 定励磁低电压辅助判据
为了保证在机组空载运行及P
1.3 静稳边界阻抗主判据
阻抗扇形圆动作判据匹配发电机静稳边界圆,采用0°接线方式,动作特性见下图,发电机失磁后,机端测量阻抗轨迹由图中第I象限随时间进入第Ⅳ象限,达静稳边界附近进入圆内。
静稳边界阻抗判据满足后,至少延时1~1.5 s发失磁信号、压出力或跳闸,延时1~1.5 s的原因是躲开系统振荡。扇形与R轴的夹角10°~15°为了躲开发电机出口经过渡电阻的相间短路,以及躲开发电机正常进相运行。静稳边界阻抗判据动作特性如图2所示。
2 失磁保护逻辑方案
某电厂的发电机保护采用许继电气股份有限公司生产的WFB-801A/F型发电机保护装置(内含励磁变保护)。WFB-801A/F装置提供三种失磁保护方案,电厂选择方案一,逻辑框图如图3所示。
保护“静稳阻抗Z1
某电厂1号机于2013年6月投运,单机容量为360 MW,失磁保护由三个动作元件组成:静稳阻抗元件、机端低电压元件、励磁低电压元件。动作判据为静稳阻抗和机端低电压同时满足整定值,或静稳阻抗和励磁低电压同时满足整定值,失磁二段出口解列机组。失磁保护方案为:
(1)静稳阻抗元件动作,失磁一段出口发信号;
(2)静稳阻抗元件和机端低电压元件动作,失磁二段出口解列机组;
(3)稳态异步阻抗元件动作,失磁二段出口解列机组;增加保护动作的可靠性,保护稳态异步边界圆的动作区远小于静稳边界扇形动作区。
(4)如果失磁二段动作仅切换励磁(或减出力)并发失磁信号,经延时后,若切换励磁(或减出力)失败,则保护三段出口跳闸。
3 1号发电机失磁保护动作情况
2013年07月28日,1号机带有功功率290 MW,无功功率40 MVar运行正常,01时37分53秒,线路主一、主二保护纵联差动保护、C相分相差动保护动作,5333、5332断路器保护跳闸,5333断路器延时976毫秒重合闸动作,5332断路器延时1478毫秒重合闸动作。
7月28日1时37分53秒,500 kV线路C相单瞬故障重合闸动作成功。在线路C相跳闸后重合闸动作前的非全相运行期间,01时37分54秒,1号发电机保护A柜:失磁二段保护动作,机组与系统解列;01时37分54秒,1号发电机保护B柜:失磁二段保护动作、机端三次谐波发信,机组与系统解列。
4 保护动作原因分析
4.1 保护动作行为分析
事故时失磁一段没有动作信号(需延时t1=1 s),只有失磁二段动作,说明失磁二段动作时的判据为静稳阻抗Z1(不经延时)和励磁低电压判据相与后经过0.2 s延时出口。
装置动作报告分析:
1号机A套失磁保护二段动作时间为:故障时间:2013-07-28 01:37:54.466, 动作时间:38 ms其中“故障时间:2013-07-28 01:37:54.466”为失磁保护逻辑延时0.2 s后,保护启动时刻,“动作时间:38 ms”为失磁逻辑静稳阻抗和励磁低电压条件满足,延时0.2 s后的出口时间,保护总的动作时间为0.238 s。
从保护动作报告可知,1号机失磁保护Ⅱ段动作出口跳闸,其中定子接地三次谐波保护(仅B柜配置)动作发信为发电机与系统解列后发出的信号,与失磁保护动作没有关联。机组失磁保护动作后,电厂立即对发电机保护装置进行全面检查,其中对失磁保护的相关二次回路进行了重点检查,发现发电机的励磁电压并未接入保护装置。从发变组的故障录波图可以看出,失磁保护是在500 kV龙仁线C相故障跳闸后的非全相运行期间动作跳闸的。失磁Ⅱ段动作时刻,保护装置采样各电流、电压大小如图4所示。
保护动作时,机端测量阻抗Z=Uab/Iab=53.62∠217.78(Ω),在静稳阻抗圆Z1圆内,励磁电压0.025 V,有功功率为-108.280 W,动作点落在第三相象限,满足装置动作条件。但区外故障,线路非全相运行,发电机功率落在第三象限,这种现象是不正确的。为此,对发电机保护装置的故障录波数据进行了进一步分析,保护装置启动前后的故障录波图如图5所示。
图5中黄线时刻为线路C相故障时刻,红线为故障前某一时刻,从红线处的计算值可以看出A相电压超前A相电流(5.842-(-179.134)184.972度,故障前机组处于正常发电状态,A相电压超前A相电流184.972度肯定是不对的,B、C相电压同样超前电流185度和186.2度,由此可以判断机端失磁保护用电流互感器(与发电机差动保护共用)极性接反,而发电机运行期间的差流为零,表明发电机中性点的电流互感器极性同样接反。
由于机端失磁保护用电流互感器极性接反,导致发电机机端测量阻抗在区外500 kV线路C相故障跳闸后的非全相运行期间,其测量阻抗落入了失磁保护的静稳阻抗圆(见图6、7)。
从保护装置动作录波图可以看出,装置失磁保护测量阻抗变化轨迹基本不变,且处于第三象限,位于静稳阻抗圆内。根据失磁保护的动作逻辑,事故时失磁Ⅰ段没有动作信号(需延时t1=1 s),只有失磁Ⅱ段动作,说明失磁Ⅱ段动作时的判据为静稳阻抗Z1(不经延时)和励磁低电压判据相与后经过0.2 s延时出口(其中保护动作报告中的失磁保护动作时间38 ms为经过0.2 s延时满足动作条件后的延时,总的动作时间0.238 s)。由于没有将发电机励磁电压接入保护装置,因此“发电机转子低电压”的判据一直满足,加之发电机保护CT极性接反,导致500 kV线路C相故障跳闸后的非全相运行期间,“机端测量阻抗”进入了“机端静稳阻抗圆”的动作区,满足失磁保护Ⅱ段的动作条件而出口跳闸。
4.2 造成保护误动的直接原因
4.2.1 设计错误
由于设计院与保护厂家在设计上存在脱节,保护厂家的失磁保护方案要求引入发电机励磁电压,而设计院在设计上又未将发电机励磁电压设计引入,造成失磁保护设计方案存在问题。导致设计上没有将机组励磁系统电压引入发电机保护装置,致使失磁保护中“发电机转子低电压”判据一直开放。
4.2.2 CT极性错误
由于CT极性错误,造成机端测量阻抗方向错误,导致在500 kV线路C相单相故障跳闸后的非全相运行期间,发电机机端测量阻抗落入失磁保护的“静稳阻抗圆”,从而开放失磁保护Ⅱ段。
4.3 造成保护误动的间接原因
电厂机组保护在设计、安装调试、试验验收等各个环节上均存在管控不到位的问题,在保护装置的安装调试和试验验收期间,对保护装置的相关二次回路、保护动作逻辑没有逐项检查和试验验证,导致发电机励磁电压未接入保护装置的隐患没有被及时发现,在机组带负荷检测CT极性试验中,也未能检查出CT极性接反的问题。
5 解决措施
(1)按发电机失磁保护方案一的要求,将励磁电压接入发电机A、B套保护装置,作为发电机失磁保护动作判据,并进行相关保护逻辑功能及装置采样试验,测试结果满足失磁保护要求。
(2)将发电机失磁保护(差动、失步、误上电、逆功率)用机端CT极性改接,同时机组中性点侧CT极性也做相应调整,以满足失磁保护极性要求,并对改接后的CT、PT相量图进行了测量、验证,测试结果正确。机端及中性点侧CT极性调整前后的变化如图8所示。
(3)对1号发电机失磁保护进行检验,并在发电机保护电流回路整改后,通过带负荷试验验证交流回路的正确性,确保发电机失磁保护功能正常,满足要求。
5.1 失磁保护检验
5.1.1 采样精度检查(见表1)
5.1.2 阻抗判据定值校验
定值:Z1A=22.09,Z1B=73.73
(1)最大灵敏角测试:
动作范围:-10°至-168°,最大灵敏角为-89°;
(2)动作边界测试(见表2)。
5.1.3 机端低电压判据定值校验
机端低电压定值:80 V。
试验时在机端电压通道加入三相电压,然后逐渐减小机端电压至79.92 V,机端低电压判据动作。
5.1.4 励磁低电压判据定值校验
励磁低电压定值:132.8 V。
试验时在励磁电压通道加入电压,然后逐渐减小励磁电压至132.76 V,系统低电压判据动作。
5.1.5 动作时间校验
失磁保护Ⅰ段时间定值:1 s,动作于报警;失磁保护Ⅱ段动作于跳闸;失磁保护Ⅲ段时间定值:2.5 s,动作于跳闸。
模拟静稳阻抗圆动作,实测失磁保护I段报警延时:1.02 s;
模拟静稳阻抗圆动作,励磁低电压判据满足,实测失磁保护Ⅱ段跳闸延时:0.201 s(励磁低电压判据有0.2s固定延时)。
模拟静稳阻抗圆动作,机端低电压判据满足,实测失磁保护Ⅲ段跳闸延时2.44 s。
5.1.6 整组试验
模拟发电机失磁保护动作,信号及出口接点均正常闭合。
5.2 二次回路整改情况
(1)电厂按定值要求,将发电机励磁电压接入了1号发电机保护装置。
(2)电厂完成1号机的机端(主变低压侧)CT及发电机中性点侧1分支、2分支CT极性调整工作。如图9所示,发电机保护用CT二次绕组分别为BA1/BA11a/BA11b,BA2/BA12a/BA12b,极性调整后,二次接线均从近发电机侧的极性端引出,即BA1、BA2改为S1引出线接A、B、C回路,S2引出线接N回路,BA11a、BA11b、BA12a、BA12b改为S2引出线接A、B、C回路,S1引出线接N回路,该接线方式满足发电机保护的整体要求。
5.3 机组带负荷检查
发电机保护电流回路整改结束后,1号机组开机并网带小负荷(30 MW)进行发电机保护A/B柜CT极性验证性测试,测试结果正确,数据如下(见表3)。
通过二次回路整改以及试验检查后,1号机发电机保护各项功能正常。
6 结语
此次1号机失磁保护因CT极性错误、缺少励磁低电压动作元件造成误动作,通过及时整改,发电机组运行正常。但应从中注意以下问题:
(1)加强继电保护专业人员专业技能、业务流程等内容的培训,提升业务技能水平。
(2)加强现场管理,对设备巡检、核对运行方式等工作加强监督检查,完善继电保护定值签收、流转、执行管理制度。
(3)加强二次系统复核试验、保护回路正确性检查、反措检查等,定期开展保护定值复核工作,特别是与电力系统有关的保护定值,如静稳边界判据与系统等值电抗Xs有关。
参考文献
[1] 电气主设备继电保护原理与运用[M].中国电力出版社,1996.