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[摘 要] 随着微机保护装置的研究逐步深入和成熟,微机保护硬件及软件等方面也取得了很多实质性的理论成果,并广泛应用与实际电力系统中。本文针对此,对当前电力系统中微机继电保护技术的应用进行了初步探讨。
[关键词] 电力系统 继电保护 微机
电力系统的发展对继电保护也提出了更高的要求,电子技术、计算机技术与通信技术飞速发展又为继电保护技术发展提供了很好的工具,继电保护在我国的研究要追溯到上世纪70年代末,那时已开始了计算机继电保护的研究。不同原理和机型的微机线路和主设备保护都各具特色,为电力系统提供了性能优良,并且工作可靠性高的继电保护自动化装置。随着微机保护装置的研究逐步深入和成熟,微机保护硬件及软件等方面也取得了很多实质性的理论成果,并广泛应用与实际电力系统中。基于上述继电保护技术的发展,从上世纪90年代开始,我国的电力系统继电保护技术就进入了微机保护的时代。
一、微机继电保护系统的工作原理
随着微机型继电保护装置的广泛应用,变电站的综合自动化水平也不断提高。电网继电保护综合自动化系统运用客户/服务器的工作模式,由客户机和服务器协调工作来完成电网保护自动化,以提高系统运行的可行性和可靠性。
一是客户机设在变电站。主要实现的功能:管理与保护及故障录波器的接口,实现对不同厂家的保护及故障录波器的数据采集及转换功能。在正常情况下巡检保护的运行状态,接收保护的异常报告。在电网发生故障后接收保护和故障录波器的事故报告;管理与监控系统主站的接口,查询现场值班人员投退保护的操作;管理与远动主站的接口,将装置异常、保护投退及其它关键信息通过远动主站实时上送调度端;执行数据处理、筛选、分析功能。
二是服务器设在调度端,可由一台或多台高性能计算机组成。主要实现的功能:向客户机发送指令,接收并回答客户机的请求;接收客户机传送的事故报告;控制对EMS系统共享数据库的存取。获得一次设备状态、输送潮流及客户机通过远动主站上送调度端的信息;通过调度运行管理信息系统获得调度员对保护的投退命令、设备检修计划等信息;与继电保护管理信息系统交换保护配置、定值、服役时间、各种保护装置的正动率及异常率等信息,实现继电保护装置的可靠性分析;执行故障计算程序、继电保护定值综合分析程序、事故分析程序、保护运行状态监测程序、稳定分析程序等应用软件。
二、电力系统中继电保护的应用功能
电网继电保护系统的主要功能是配合继电保护提高供电的可靠性如自动重合闸、备用电源自动投入装置等,保证电能质量,提高系统经济运行水平,同时减轻运行人员的劳动强度如自动调节励磁装置、自动并列装置等,自动记录故障过程以利于分析处理事故如故障录波装置等。
(1)当电力系统发生故障或异常时,利用电气自动化装置将故障部分从系统中迅速切除,或在发生异常时发出信号、跳闸等,以缩小故障影响范围,减少故障损失,保证系统安全稳健运行。继电保护由测量部分、逻辑部分和执行部分三部分组成。
继电保护的作用:1)当电力系统的元件发生故障时,继电保护装置能自动将故障元件从电力系统中切除,以保证系统其它无故障部分恢复正常运行,并使故障件免遭损害;2)当被保护元件出现异常状态时,继电保护应能及时反应,发出信号、减负荷或跳闸等;3)根据对电力系统元件的危害程度可有一定的延时,以免由于干扰而引起的不必要的动作。
(2)继电保护的基本要求。1)可靠性,指保护自动化装置动作时应可靠保护,不该动作时不动作,造成损失,自动保护装置如果不能保证可靠性,反而会成为扩大事故或造成直接和巨大故障的原因。继电保护的可靠性主要靠以下措施保证:由配置合理,质量及性能优良的继电保护装置和良好的运行维护管理来保证;确保自动保护装置的设计原理,整定计算和安装调试等均正确无误;要求组成自动保护装置的各元件的质量可靠。发生故障时,自动保护装置应该能够可靠的动作,避免由于本身的可靠性差而误动或拒动。2)选择性,指供电系统发生故障时,继电保护装置选择性地将故障切除。首先,断开距离故障点最近的断路器,以保证其它非故障部分及元件继续运行,为保证对同一保护内配合要求的两元件的进行选择,其灵敏性和速动性也要配合。3)灵敏度,指在设备或线路的被保护范围内发生短路时,保护装备应有必要的灵敏性,一般用灵敏系数来衡量,不管短路点的位置和性质,保护装置均不能拒绝动作。4)速动性,指自动保护装置应尽快地切除短路故障。如果切除故障的时间较短,可以减轻电流对设备的损坏程度,提高系统的稳定性,从而为设备的自启动创造条件。目前,快速保护装置动作时间一般是0.02~0.05s。
(3)继电保护的措施
三、电力系统中继电保护的应用发展
随着电力系统和计算机技术结合技术的进一步发展,继电保护技术的发展趋势必然会在计算机网络化和保护、测量、控制及网络通讯一体化装置设计的基础上有更新、更大的突破,这对继电保护工作领域提供了新的挑战和机遇。
一是实现对系统运行状态的自适应。电网继电保护的整定计算十分复杂,在调度端的服务器安装故障计算及继电保护定值综合分析程序,依靠从EMS系统获得的系统一次设备的运行状态,可以迅速准确的判断出当前继电保护装置整定值的可靠性,如出现部分后备保护定值不配合时,根据从调度管理系统获得的线路纵联保护及母差保护的投入情况,确定是否需要调整定值。如需要调整,可通过调度端服务器向变电站的客户机下达指令,由客户机动态修改保护定值,从而实现继电保护装置对系统运行状态的自适应。
二是实现对复杂故障的准确故障定位。目前的保护和故障录波器的故障测距算法,一般分为故障分析法和行波法两类。其中行波法由于存在行波信号的提取和故障产生行波的不确定性等问题而难以在电力生产中得到较好的运用。而故障分析法如果想要准确进行故障定位,必须得到故障前线路两端综合阻抗、相邻线运行方式、与相邻线的互感等信息,很显然,仅利用保护或故障录波器自己采集的数据,很难实现准确的故障定位。
三是完成事故分析及事故恢复的继电保护辅助决策。系统发生事故后,往往有可能伴随着其它保护的误动作。传统的事故分析由人完成,受经验和水平的影响,易出现偏差。由于电网继电保护综合自动化系统搜集了故障前后系统一次设备的运行状态和变电站保护和故录的故障报告,可以综合线路两端保护动作信息及同一端的其它保护动作信息进行模糊分析,并依靠保护和故录的采样数据精确计算,从而能够迅速准确的做出判断,实现事故恢复的继电保护辅助决策。
四是实现继电保护装置的状态检修。根据以往的统计分析数据,设计存在缺陷、二次回路维护不良、厂家制造质量不良往往是继电保护装置误动作的主要原因。由于微机型继电保护装置具有自检及存储故障报告的能力,因此,可以通过电网继电保护综合自动化系统实现继电保护装置的状态检修。
五是对线路纵联保护退出引起的系统稳定问题分析与解决方案提供。随着电网的发展,系统稳定问题日益突出。故障能否快速切除成为系统保持稳定的首要条件,这就对线路纵联保护的投入提出较高要求。但是,在目前情况下,由于通道或其它因素的影响,导致线路双套纵联保护退出时,只能断开线路以保证系统稳定和后备保护的配合。
六是对进行可靠性分析。通过与继电保护管理信息系统交换保护配置、服役时间、各种保护装置的正动率及异常率等信息,电网继电保护综合自动化系统可以实现对继电保护装置的可靠性分析。特别是当某种保护或保护信号传输装置出现问题,并暂时无法解决时,通过将此类装置的可靠性评价降低,减轻系统对此类保护的依赖,通过远程调整定值等手段,实现周围系统保护的配合,防止因此类保护的拒动而扩大事故。
参 考 文 献
[1] 屈志鹏.电力系统继电保护现状和发展趋势理性探讨[J].工业技术.2009(14)
[2] 张云.电力系统继电保护技术的发展历程和前景展望[J].工程技术. 2009(17)
[3] 陈静.电力系统继电保护现状与对策思考[J].理论科学.2001(7)■
[关键词] 电力系统 继电保护 微机
电力系统的发展对继电保护也提出了更高的要求,电子技术、计算机技术与通信技术飞速发展又为继电保护技术发展提供了很好的工具,继电保护在我国的研究要追溯到上世纪70年代末,那时已开始了计算机继电保护的研究。不同原理和机型的微机线路和主设备保护都各具特色,为电力系统提供了性能优良,并且工作可靠性高的继电保护自动化装置。随着微机保护装置的研究逐步深入和成熟,微机保护硬件及软件等方面也取得了很多实质性的理论成果,并广泛应用与实际电力系统中。基于上述继电保护技术的发展,从上世纪90年代开始,我国的电力系统继电保护技术就进入了微机保护的时代。
一、微机继电保护系统的工作原理
随着微机型继电保护装置的广泛应用,变电站的综合自动化水平也不断提高。电网继电保护综合自动化系统运用客户/服务器的工作模式,由客户机和服务器协调工作来完成电网保护自动化,以提高系统运行的可行性和可靠性。
一是客户机设在变电站。主要实现的功能:管理与保护及故障录波器的接口,实现对不同厂家的保护及故障录波器的数据采集及转换功能。在正常情况下巡检保护的运行状态,接收保护的异常报告。在电网发生故障后接收保护和故障录波器的事故报告;管理与监控系统主站的接口,查询现场值班人员投退保护的操作;管理与远动主站的接口,将装置异常、保护投退及其它关键信息通过远动主站实时上送调度端;执行数据处理、筛选、分析功能。
二是服务器设在调度端,可由一台或多台高性能计算机组成。主要实现的功能:向客户机发送指令,接收并回答客户机的请求;接收客户机传送的事故报告;控制对EMS系统共享数据库的存取。获得一次设备状态、输送潮流及客户机通过远动主站上送调度端的信息;通过调度运行管理信息系统获得调度员对保护的投退命令、设备检修计划等信息;与继电保护管理信息系统交换保护配置、定值、服役时间、各种保护装置的正动率及异常率等信息,实现继电保护装置的可靠性分析;执行故障计算程序、继电保护定值综合分析程序、事故分析程序、保护运行状态监测程序、稳定分析程序等应用软件。
二、电力系统中继电保护的应用功能
电网继电保护系统的主要功能是配合继电保护提高供电的可靠性如自动重合闸、备用电源自动投入装置等,保证电能质量,提高系统经济运行水平,同时减轻运行人员的劳动强度如自动调节励磁装置、自动并列装置等,自动记录故障过程以利于分析处理事故如故障录波装置等。
(1)当电力系统发生故障或异常时,利用电气自动化装置将故障部分从系统中迅速切除,或在发生异常时发出信号、跳闸等,以缩小故障影响范围,减少故障损失,保证系统安全稳健运行。继电保护由测量部分、逻辑部分和执行部分三部分组成。
继电保护的作用:1)当电力系统的元件发生故障时,继电保护装置能自动将故障元件从电力系统中切除,以保证系统其它无故障部分恢复正常运行,并使故障件免遭损害;2)当被保护元件出现异常状态时,继电保护应能及时反应,发出信号、减负荷或跳闸等;3)根据对电力系统元件的危害程度可有一定的延时,以免由于干扰而引起的不必要的动作。
(2)继电保护的基本要求。1)可靠性,指保护自动化装置动作时应可靠保护,不该动作时不动作,造成损失,自动保护装置如果不能保证可靠性,反而会成为扩大事故或造成直接和巨大故障的原因。继电保护的可靠性主要靠以下措施保证:由配置合理,质量及性能优良的继电保护装置和良好的运行维护管理来保证;确保自动保护装置的设计原理,整定计算和安装调试等均正确无误;要求组成自动保护装置的各元件的质量可靠。发生故障时,自动保护装置应该能够可靠的动作,避免由于本身的可靠性差而误动或拒动。2)选择性,指供电系统发生故障时,继电保护装置选择性地将故障切除。首先,断开距离故障点最近的断路器,以保证其它非故障部分及元件继续运行,为保证对同一保护内配合要求的两元件的进行选择,其灵敏性和速动性也要配合。3)灵敏度,指在设备或线路的被保护范围内发生短路时,保护装备应有必要的灵敏性,一般用灵敏系数来衡量,不管短路点的位置和性质,保护装置均不能拒绝动作。4)速动性,指自动保护装置应尽快地切除短路故障。如果切除故障的时间较短,可以减轻电流对设备的损坏程度,提高系统的稳定性,从而为设备的自启动创造条件。目前,快速保护装置动作时间一般是0.02~0.05s。
(3)继电保护的措施
三、电力系统中继电保护的应用发展
随着电力系统和计算机技术结合技术的进一步发展,继电保护技术的发展趋势必然会在计算机网络化和保护、测量、控制及网络通讯一体化装置设计的基础上有更新、更大的突破,这对继电保护工作领域提供了新的挑战和机遇。
一是实现对系统运行状态的自适应。电网继电保护的整定计算十分复杂,在调度端的服务器安装故障计算及继电保护定值综合分析程序,依靠从EMS系统获得的系统一次设备的运行状态,可以迅速准确的判断出当前继电保护装置整定值的可靠性,如出现部分后备保护定值不配合时,根据从调度管理系统获得的线路纵联保护及母差保护的投入情况,确定是否需要调整定值。如需要调整,可通过调度端服务器向变电站的客户机下达指令,由客户机动态修改保护定值,从而实现继电保护装置对系统运行状态的自适应。
二是实现对复杂故障的准确故障定位。目前的保护和故障录波器的故障测距算法,一般分为故障分析法和行波法两类。其中行波法由于存在行波信号的提取和故障产生行波的不确定性等问题而难以在电力生产中得到较好的运用。而故障分析法如果想要准确进行故障定位,必须得到故障前线路两端综合阻抗、相邻线运行方式、与相邻线的互感等信息,很显然,仅利用保护或故障录波器自己采集的数据,很难实现准确的故障定位。
三是完成事故分析及事故恢复的继电保护辅助决策。系统发生事故后,往往有可能伴随着其它保护的误动作。传统的事故分析由人完成,受经验和水平的影响,易出现偏差。由于电网继电保护综合自动化系统搜集了故障前后系统一次设备的运行状态和变电站保护和故录的故障报告,可以综合线路两端保护动作信息及同一端的其它保护动作信息进行模糊分析,并依靠保护和故录的采样数据精确计算,从而能够迅速准确的做出判断,实现事故恢复的继电保护辅助决策。
四是实现继电保护装置的状态检修。根据以往的统计分析数据,设计存在缺陷、二次回路维护不良、厂家制造质量不良往往是继电保护装置误动作的主要原因。由于微机型继电保护装置具有自检及存储故障报告的能力,因此,可以通过电网继电保护综合自动化系统实现继电保护装置的状态检修。
五是对线路纵联保护退出引起的系统稳定问题分析与解决方案提供。随着电网的发展,系统稳定问题日益突出。故障能否快速切除成为系统保持稳定的首要条件,这就对线路纵联保护的投入提出较高要求。但是,在目前情况下,由于通道或其它因素的影响,导致线路双套纵联保护退出时,只能断开线路以保证系统稳定和后备保护的配合。
六是对进行可靠性分析。通过与继电保护管理信息系统交换保护配置、服役时间、各种保护装置的正动率及异常率等信息,电网继电保护综合自动化系统可以实现对继电保护装置的可靠性分析。特别是当某种保护或保护信号传输装置出现问题,并暂时无法解决时,通过将此类装置的可靠性评价降低,减轻系统对此类保护的依赖,通过远程调整定值等手段,实现周围系统保护的配合,防止因此类保护的拒动而扩大事故。
参 考 文 献
[1] 屈志鹏.电力系统继电保护现状和发展趋势理性探讨[J].工业技术.2009(14)
[2] 张云.电力系统继电保护技术的发展历程和前景展望[J].工程技术. 2009(17)
[3] 陈静.电力系统继电保护现状与对策思考[J].理论科学.2001(7)■