继电保护工作原理范文

时间:2023-12-19 17:44:44

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继电保护工作原理

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【关键词】变电站;继电保护;常见问题

一、前言

近年来,随着我国科学技术的不断发展,电力自动化系统及继电保护设备在变电站中得到了广泛的应用。然而,因为变电站周围的电力磁场强度非常大,在这个区域里不仅安置的有大电流与高电压的一次设备,还有电流于电压都比较小的二次较弱设备,很容易促使一次强电装置带来的强电磁给二次设备造成干扰进而产生严重的安全事故。另外供电系统里面的外干扰和大气干扰也可能影响到二次弱电设备。当前我国电网处于高速发展的阶段,变电站的自动化化程度也飞速提高,所以改善变电站电力系统安全性能也成为当前诸多变电站继电保护中的一项重要工作。

二、变电站继电保护工作原理及作用

1、基本工作原理

变配电站继电保护是根据变配电站运行过程中发生故障时出现的电流增加、电压升高或降低、频率降低、出现瓦斯、温度升高等现象超过继电保护的整定值(给定值)或超限值后,在整定时间内,有选择的发出跳闸命令或报警信号。

根据电流值来进行选择性跳闸的为反时限,电流值越大,跳闸越快。根据时间来进行选择性跳闸的称为定时限保护,定时限在故障电流超过整定值后,经过时间定值给定的时间后才出现跳闸命令。瓦斯与温度等为非电量保护。

2、变配电站继电保护的作用

变配电站继电保护能够在变配电站运行过程中发生故障(三相短路、两相短路、单相接地等)和出现不正常现象时(过负荷、过电压、低电压、低周波、瓦斯、超温、控制与测量回路断线等),迅速有选择性发出跳闸命令将故障切除或发出报警,从而减少故障造成的停电范围和电气设备的损坏程度,保证电力系统稳定运行。

3、继电保护设备状态检修的目标

(1)提高供电可靠性。对继电保护设备进行状态检修能有效提高设备的可靠性和可用系数,避免传统检修方式的弊端,有效地延长了设备的使用寿命,从而保证了用户的可靠、安全用电。

(2)保证设备安全经济运行。目前,微机继电保护及综合自动化系统等技术在电力系统中得到广泛应用,保护装置也相继具备了远距离输送的能力.可以充分利用数字式保护的技术特点,实现数字式保护系统的状态枪修。这就改变了传统的检修方式,由计划性检修方式转为预知性检修,这样就改变了定期检修的盲目性,降低了凭经验而进行的定期检修的不可靠性和设备的故障率。

三、变电站继电保护按保护的性质分类

1、发电机保护。发电机保护有定子绕组相间短路,定子绕组接地,定子绕组匝间短路,发电机外部短路,对称过负荷,定子绕组过电压,励磁回路一点及两点接地,失磁故障等。出口方式为停机,解列,缩小故障影响范围和发出信号。

2、线路保护。线路保护根据电压等级不同,电网中性点接地方式不同,输电线路以及电缆或架空线长度不同,分别有:相间短路、单相接地短路、单相接地、过负荷等。

3、母线保护。发电厂和重要变电所的母线应装设专用母线保护。

4、电力电容器保护。电力电容器有电容器内部故障及其引出线短路,电容器组和断路器之间连接线短路,电容器组中某一故障电容切除后引起的过电压、电容器组过电压,所连接的母线失压。

5、高压电动机保护。高压电动机有定子绕组相间短路、定子绕组单相接地、定子绕组过负荷、定子绕组低电压、同步电动机失步、同步电动机失磁、同步电动机出现非同步冲击电流。

四、变电站继电保护站内各设备保护配置

1、线路保护。对于110KV智能变电站,站内保护、测控功能宜一体化,按间隔单套配置。线路保护直接采样、直接跳断路器;经GOOSE网络启动断路器失灵、重合闸等功能。

2、变压器保护。按照规程要求,110KV变压器电量保护宜按双套进行配置,且应采用主、后备保护一体化配置。若主、后备保护分开配置,后备保护宜与测控装置一体化。当保护采用双套配置时,各侧合并单元(MU)、各侧智能终端均宜采用双套配置;中性点电流、间隙电流并入相应侧MU。

3、母联(分段)保护。分段保护装置直接与合并单元和智能终端连接,分别实现不通过网络数据交换的直接采样和直接跳闸功能;同时,保护装置、合并单元和智能终端等设备,均通过相互独立的GOOSE网络和SV网络,实现信号的跨间隔传输。按照规程要求,110KV分段保护按单套配置,宜实现保护、测控的一体化。110KV分段保护跳闸采用点对点直跳,其他保护(主变保护)跳分段采用GOOSE网络方式;母联(分段)保护启动母线失灵可采样GOOSE网络传输。

五、变电站站内继电保护的测试检验

继电保护是电网安全稳定运行的第一道防线,必须遵循可靠性、选择性、速动性、灵敏性的原则。随着电网规模的不断扩大和电压等级的不断提高,对继电保护“四性”的要求不仅没有降低,反而提出了更高的要求。智能变电站应在保证继电保护功能不变的基础上,改进继电保护信息共享、互操作的方式,即设备间交换信息的方式。

由于智能变电站中,电磁式互感器被电子式互感器代替,变压器、断路器等一次设备也加装了智能单元,使得原来保护装置与外界的连接介质全由光纤取代,信息全由网络化的设备传递。针对这样的变化必须提出智能变电站保护设备的测试方案。由于保护装置没有发生变化,变化的只是信息的传递方式,因此保护的逻辑功能检验和原来一致,可以沿用原来成熟的检验标准。针对变化的部分提出新的测试方法,主要有如下几点。

1、原来输入保护装置的电压、电流模拟量由来自合并器的光数字信号代替。传统的保护测试仪只能输出模拟量,而目前已有光数字保护测试仪,可以用光数字保护测试仪直接从保护装置的光纤以太网口输入测试。这样的数字信号是没有误差的,以前的零漂、采样精度检验步骤可以省略。但必须考虑有跨间隔数据要求的保护装置(如变压器差动保护、母线保护)在不同间隔间传输数据时,到达时间的同步性,如不确定或差距校大,将很难满足保护装置的要求。

2、在相同的一二次设备条件下,与传统保护接点直接跳闸方式相比,智能变电站继电保护采用GOOSE报文发信经通信网络给智能终端发跳闸命令(如果有了智能开关则没有这个环节)。采用GOOSE网络,继电保护通过网络传输跳闸和相互之间的启动闭锁信号,与传统回路方式相比,其可靠性主要体现在网络的可靠性和运行检修扩建的安全性上。

3、原来保护装置输出的各种信号由基于GOOSE协议的网络传输实现。传统的开入、开出量不再是24V或者220V的直流电信号,代之以优先级别有差异的GOOSE报文。可通过整组传动试验来验证保护装置输入、输出信号的正确性与实时性。

参考文献:

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关键词:电力系统;继电保护;发展;趋势;研究

中图分类号:TM71 文献标识码:A

继电保护技术是随着电力系统的发展而发展的,它与电力系统对运行可靠性要求的不断提高密切相关。继电保护是在电网出现事故或异常运行情况下动作,保证电力系统和电气设备安全运行的自动装置,研究继电保护技术发展趋势,可以更好地提高继电保护的技术水平,对电力系统发展意义重大。

1 电力系统继电保护概述

1.1 继电保护基本概念

在电力系统运行中,由于外界因素和内部因素都可能引起各种故障及不正常运行的状态出现,常见的故障有:单相接地;三相接地;两相接地;相间短路;短路等。电力系统非正常运行状态有:过负荷,过电压,非全相运行,振荡,次同步谐振,同步发电机短时异步运行等。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,消除不正常状况的重要自动化技术和设备。

1.2 继电保护的工作原理

继电保护的工作原理,是根据电力系统发生故障前后电气物理量变化的特征为基础来构成,电力系统发生故障后,工频电气量变化的主要特征是:(1)电流增大。短路时故障点与电源之间的电气设备和输电线路上的电流将由负荷电流增大至大大超过负荷电流。(2)电压降低。当发生相间短路和接地短路故障时,系统各点的相间电压或相电压值下降,且越靠近短路点,电压越低。(3)电流与电压之间的相位角改变。正常运行时电流与电压间的相位角是负荷的功率因数角,一般约为20°,三相短路时,电流与电压之间的相位角是由线路的阻抗角决定的,一般为60°~85°。(4)测量阻抗发生变化。测量阻抗即测量点(保护安装处)电压与电流之比值,正常运行时,测量阻抗为负荷阻抗;金属性短路时,测量阻抗转变为线路阻抗,故障后测量阻抗显著减小,而阻抗角增大。利用短路故障时电气量的变化,便可构成各种原理的继电保护。

1.3 继电保护在电力系统中的任务

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,能够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发出信号,以便值班人员进行处理,将那些继续运行会引起事故的电气设备予以切除。

1.4 继电保护装置必须具备的基本性能

继电保护装置必须具备的基本性能有:(1)安全性:在不该动作时,不误动;(2)可靠性:在该动作时,不拒动;(3)速动性:能以最短时限将故障或异常从系统中切除或隔离;(4)选择性:在自身整定的范围内切除故障,保证最大限度地向无故障部分继续供电,不越级跳闸;(5)灵敏性:反映故障的能力,通常以灵敏系数表示;不拒动不误动是关键。

2 继电保护发展历程

继电保护是随着电力系统的发展而发展起来的,最早的继电保护装置是熔断器。从20世纪50年代到90年代末,在40余年的时间里,继电保护完成了发展的4个阶段,即从电磁式保护装置到晶体管式继电保护装置、到集成电路继电保护装置、再到微机继电保护装置。随着电子技术、计算机技术、通信技术的飞速发展,智能化等先进技术相继在继电保护领域的研究应用,继电保护技术向计算机化、网络化、一体化、智能化方向发展。电力系统发展迅速,电网结构越来越复杂,短路容量不断增大,到20世纪产生了作用于断路器的电磁型继电保护装置。1928年电子器件已开始被应用于保护装置,在50年代迅速发展。静态继电器有较高的灵敏度和动作速度、维护简单、寿命长、体积小、消耗功率小等优点,但环境温度和外界干扰对继电保护的影响较大。1965年出现了应用计算机的数字式继电保护,出现了单板机继电保护装置。到了21世纪由于计算机技术发展非常快,微处理机和微型计算机的普遍应用,极大地推动了数字式继电保护技术的开发,大规模集成化数字式继电保护装置应用非常广泛。

3 电力系统继电保护的发展趋势

3.1 计算机化

随着计算机硬件的迅猛发展,微机保护硬件也在不断发展。电力系统对微机保护的要求不断提高,除了保护的基本功能外,还应具有大容量故障信息和数据的长期存放空间,快速的数据处理功能,强大的通信能力,与其它保护、控制装置和调度联网以共享全系统数据、信息和网络资源的能力,高级语言编程等。这就要求微机保护装置具有一台PC机的功能。继电保护装置的微机化、计算机化是不可逆转的发展趋势。但对如何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和社会效益,尚需进行具体深入的研究。

3.2 网络化

计算机网络作为信息和数据通信工具已成为信息时代的技术支柱,它深刻影响着各个工业领域,也为各个工业领域提供了强有力的通信手段。除了差动保护和纵联保护外,所有继电保护装置都只能反应保护安装处的电气量,继电保护的作用主要是切除故障元件,缩小事故影响范围。因为继电保护的作用不只限于切除故障元件和限制事故影响范围,还要保证全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的数据,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,确保系统的安全稳定运行。

3.3 智能化

随着通信和信息技术的快速发展,数字化技术及应用在各行各业的日益普及也为探索新的继电保护原理提供了条件,智能电网中可利用传感器对发电、输电、配电、供电等关键设备的运行状况进行实时监控,把获得的数据通过网络系统进行收集、整合和分析。利用这些信息可对运行状况进行监测,实现对保护功能和保护定值的远程动态监控和修正。

结语

综上所述,随着电力系统的发展和计算机技术、通信技术的进步,继电保护技术由数字时代跨入信息化时代,发展到一个新的水平。这对继电保护工作者提出了艰巨的任务,也开辟了技术创新的广阔天地。只有了解和掌握继电保护技术,才能解决电力系统继电保护遇到的各类问题,更好地保障电力系统的安全运行。

参考文献

[1]高亮.电力系统微机继电保护[M].北京:中国电力出版社,2007.

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【关键词】电路板;继电保护;装置

【中图分类号】TM774 【文献标识码】A 【文章编号】1672—5158(2012)08—0108-02

所谓继电保护就是通过电流等电路中的物理性质的变化,反映电流信号的强弱,根据电流信号的强弱进行相关的动作,传递信号或者停止动作,从而达到对整个电路系统进行控制和及时修复的目的。因此继电保护作为电力系统中的重要组成部分,是保障供电和输电稳定的关键。继电保护装置的类型多种多样,尤其是随着电力技术的不断革新和发展,继电保护装置的功能也在不断完善。电路板的继电保护装置是迷你的电子控制器件,因为电路板小巧的特征使得继电保护装置更加直观,这样的迷继电保护装置在优化电器的布局以及电路的简化中起着重要作用。

一、继电保护装置的基本性能

继电保护装置具有提高电力系统安全性和可靠性的优势,能够大大提高电路的使用寿命。具体来说,继电保护装置具有以下基本性能:首先,继电保护装置必须具备一定动作选择的主动性。主要是指在电路系统流通的过程中,继电保护装置必须具有一定的自主选择性和灵活性,通过自主选择能够增强继电保护装置在遇到突发故障时的应变能力,这也是对目前的继电保护装置提出的重要要求。二是要保持速动性。继电保护装置需要根据现实的情况和问题及时并且迅速地做出反应,以达到保护电路安全的目的。动作的速动性是和继电装置的灵敏性直接联系在一起的,因此,继电保护装置的另一个基本性能是动作的灵敏性。可靠性是指继电保护装置是应该在保护范围内动作,在电路系统正常运行的过程中保护系统的正常运行。继电保护装置的基本性能决定了电路的稳定性,使得电路板的继电保护发挥重要作用。

二、电路板继电保护装置的特性

电路板继电保护装置是一种基于微型电子技术的继电保护装置,能够更好地提高电路的直观性和智能化,并且使得结构得以简化,提高了继电保护的工作性能。电路板继电保护装置具有其自身的特性,首先,电路板继电保护装置具有较强的触电切换能力,从而提高了继电保护装置的性能和特性。电路板继电保护装置还有区别与其他保护装置的转换触电的模式,一组常开,一组转换,缩短转换时间,提高了继电保护装置的转换效率。另一个重要特征是其微小性。电路板继电保护装置的特性直接决定了其实际应用的广度和深度,我们在对其特性有了正确准确的分析基础上,提高继电保护装置的实际运用效率,发挥其更好地电路维稳作用。

三、电路板继电保护装置运用原理及方法

电路板继电保护装置的运用原理与方法与继电保护装置的运行原理类似,通过对电力系统发生故障时产生的频率、电流等的变化做出反应,从而起到调整和及时发现问题的作用。电路继电保护装置也是如此,通过对电路中产生的故障及时做出反应,例如对电流、电压等的数据参考和性质判断,进而做出相应的反映和处理。由此可见,电路板继电保护装置的运行原理主要是对电路板内部的电压、电流以及频率等进行实时监控和控制。运作原理和工作方法体现在以下几个方面:

(一)基本原理及工作方法

电路板继电保护装置的工作原理是对电路中的异常情况做出反应,结合电路本身的结构和构成,分析电路中物理量的变化趋势,从而发现电路中的异常。电路板继电保护装置的出现是与电路板继电器的出现相适应的,电路板继电保护装置的具体工作原理与装置内部的信号传输直接相关。

首先,在电路系统中,电力运行的基本参数,例如:电流、电压等某一部分的失误都会在电路内部发生一定的参数变化,因此在电路内部形成一定的数据和信号,当这些变量增加到一定程度时,继电保护装置就会产生相应的反应。其次从继电保护装置的具体工作流程来看,电路板继电保护装置的具体操作办法主要包括了以下几个流程:

1.电力系统本身是受到保护的,继电保护装置要获取电力系统中的信号就必须在地区之间建立一定的关联关系。通过对电力系统中的电流、电压等情况进行综合观察,一旦发现异常就做出预警反应;2.信号发出之后是信号的对比分析过程,对信号中的正常状态或者是异常状态做出调整,当电路中的电流信号达到一定的整定值时,电流继电器继续工作,通过接点向下一集单元发出让电路断电跳闸的信号;如果电流信号没有达到整定值,电流继电器不动作,从而停止跳闸,在向下一级单元传递信号的动作也随之停止。这是比较单元在处理电流信号时的处理办法。3.当处理单元接受了比较单元发送的信号时,处理单元则会按照比较鉴别单元的决策进行相关的处理,从而处理单元的行为直接受比较鉴别单元的影响。处理单元会根据时间的先后顺序进行电流的保护、中断、继电等一系列动作,最终由执行单元来进行电流的电路处理。

(二)电路板继电保护装置的重要作用

电路板继电保护装置是维护电路板电路稳定的关键和重要因素,在实际的运用中发挥着重要作用。主要体现在以下三方面:一是电路板继电保护装置在实际运用中能够监视电路板电路系统的运行情况,减轻长期磨损对电路的损害,一定程度上提高了电路的寿命。第二,通过电路板继电保护装置能够直观地反映电路板工作过程中的异常情况,并且根据具体的电路情况和发出不同的信号,从而为保护电路系统的稳定提供决策的客观依据。三是体现在电路系统的自动化发展上,电路板继电保护装置的发展能够很好地提升电路使用的安全性能,同时利用先进的电力技术,促进继电保护功能的进一步完善。电力系统的自动化发展趋势是与目前信息技术现代化不谋而合的,电路的微型化也对继电保护装置提出了新的要求,如何利用现代先进的科学技术进一步提高电路版的继电保护装置的水平,是目前电力工作者以及相关研发人员探讨的重点。

综上所述,继电保护装置有其自身发展的特性,在维护电力系统稳定发展的过程中,继电保护装置发挥着功不可没的作用。从电路板继电保护装置的应用特性和原理上来看,其应用的前景是广泛的,有利于推动电力系统的完善以及综合发展。尤其是随着计算机信息技术的快速发展,信息技术在电路板继电保护装置中的应用,将进一步加强继电保护装置的智能化水平,提高继电保护的基本功能,实现继电保护的高校、准确发展。

参考文献

[1]郭建伸、李敏;浅谈继电保护装置的事故处理方法[J];内蒙古石油化工;2010年第05期

[2]王阳春;浅谈继电保护装置的维护与试验[J];民营科技;2010年第03期

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1信息管理技术的构成。在继电保护系中如何将信息数据源有效地联系在一起?在各级用户中又怎么都能对此进行充分利用?对于这些问题可以将调度监控计算机网络系统中的数据源作为中心,利用数据仓库技术来对各类数据源进行集中起来,通过方法库让各个不同等级客户都够对此进宪应用,再通过网络功能进行数据交换,同时将MIS的数据接口开放,这些方法都可以对二次保护数据资源的进行充分利用。

2工作原理。在变电站继电保护系统中信息管理技术一般包括两方面,即软件部分与硬件部分。软件是由计算机所执行的各种程序,通过对输入的各种数据进行逻辑判断与运算处理,从而保证各电路系统可以高效运行;而硬件部分则主要是由以下几项组成:CPU主机系统、开关量输入输出、模拟量数据、通讯回路以及电源回路等。电压是衡量电能质量的一项重要指标,,当电压不稳定而且超出一定的数值时,将对电力系统造成损害并对国民的经济造成严重的损失,对于电网系统中的发电机、变压器等重要设备导致其容量严重减少;对于电动机则会由于电压过低、电流过大致使自身温度升高最终自燃烧毁。

二、信息管理技术在继电保护系统中的应用

1继电保护技术中图纸的信息技术管理。图纸管理在继电保护系统中起到非常关键的作用,由于继电保护的图纸管理还是沿用传统方法,主要还是人工进行管理或是通过手工绘图,并且在绘图过程中绘图人员的作图方式各有所异,此外图纸储存方式也有所不同,为了更好地进行管理,统一的图纸格式变得很有必要。继电保护系统中信息管理的图形文件一般只有两种:一种是位图文件,这类文件主要利用点阵的形式进行对图形描绘的一种软件;另一种是矢量类文件,它主要是通过数学方法进行对几何元素的描述,最终形象比较逼真、细致的图像,并将图纸借此进行转化,然后变成矢量图文件,在现实操作中,矢量化的图纸绘制这一种方法是非常有效的。

2继电保护技术中数据库的信息技术管理。在继电保护中所用到的图纸是非常专业的一种图纸,其种类也比较多,因此,如果不对其进行分类与整理将会变得混乱,因此需要根据数据结构去建立数据库。对于数据库中的所有元件一般会两层表的结构设计,这两层包括参数表和基本属性表,参数表指的是各个元件的参数类型,而基本属性表一般包括元件坐标以及图纸名等,并通过ID作为基本属性表的参数来进行对图纸的分析、整理,同时对进行图元的分类,最终才达能数据库建立的目的。

3继电保护技术中技术资料的信息技术管理。在继电保护中对技术资料的管理指的是通过对扫描的图片、电子文档等的资料的分类管理,从而形成的一种较为有效资源管理的模式。其中所涉及到的技术主要这几种:定值管理,通过使用保护定值代码对各种模板进行定制;班组信息管理,这在继电保护中开展的日常管理工作时对图表的创建与修改,进一步对资料管理的完善;数字签名,在进行文档的存档过程中,对用户实行电子身份认证;网页浏览,这是在继电保护技术中对常用的表格加以扫描,同时通过客户端对网页进行浏览,对技术资料进行上传。

三、继电保护中对信息数据库的完善

变电站运行的基础信息是变电站中改进各项技术和对技术进行更新的关键,并且对变电站进行新技术的应用与进行经验总结有着密切的联系。在变电站继电保护系统中进行信息管理技术的应用,要进行对继电保护中信息数据库的完善。以基础信息数据库作为基础,对于变电站继电保护中其正常运行、发生的故障等信息,一并归到信息数据库中去。在通过对运行信息的收集以及对数据库进行整理保存,为日后的工作打下基础。将继电保护系统中的故障和零部件寿命等信息归入到数据库中,为日后的检修工作提供依据,以及为预防性检修理论运用打下基础。信息数据库的建立还可以为现代变电站继电保护工作进一步的发展提供基础信息、为平时的继电保护检修工作提供有用的资料。

四、结语

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关键词:继电保护;自动化技术;电力系统;电压变化系统;发电系统;配电系统 文献标识码:A

中图分类号:TM76 文章编号:1009-2374(2016)25-0066-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2016.25.031

电力系统由电压变化系统、发电系统、配电系统、母线以及电气设备等部分组成,继电保护系统的作用是在线路出现故障时能够及时切除故障点,避免事态进一步扩大。自动化继电保护装置能够在电力系统发生故障的0.1s以内快速反应切除故障线路,对电力系统起到保护作用,提高系统运行的稳定性和安全性。

1 继电保护自动化技术

1.1 原理与类型

1.1.1 工作原理。继电保护装置有测量模块、逻辑模块以及执行模块三部分,继电器测量模块接收传入信号,并将测量值和定值比较,将比较结果传输给逻辑模块,继电器逻辑模块再根据接收装置发送来输出值的性质、次序、大小等相关参数计算获得逻辑值,根据逻辑值确定动作是否合理,再将激励动作或者静止动作信号传递给执行模块,执行模块接受到指令信号之后再做出对应的动作。

1.1.2 继电器类型。电力系统使用的继电器有多种结构形式,可以分为电磁型、静态型、感应型、整流型等,并且继电器有着多种不同的功能,具体可以细分为测量和辅助两类,测量继电器用于测量了解电气量变化,根据继电器测量电气量的种类不同,测量继电器可以进一步细分为电压、电流、频率和功率测量继电器。辅助继电器的功能是保护电力系统,有中间、事件和信号三种类别。

1.2 电力系统自动化继电保护系统的作用

继电保护自动化技术是一种电力系统中应用十分普遍的电力系统维护技术,电力系统规模大、跨度广,暴露在自然环境中,长期运行中各种精密设备容易出现故障,如果不经过及时有效的处理,故障可能进一步发展,导致线路上大量设备烧损,带来巨大的经济损失,影响正常供电。自动化继电保护系统能够在电力设备出现故障时在事态进一步扩大之前迅速切除故障点和故障线路,确保系统无故障部分能够继续工作,缩小故障点导致的停电范围,并发出告警,使维修工作人员能够在第一时间了解故障点位置和故障类型,加快维修进度。与此同时,自动继电保护系统还具有监控功能,能够自动采集电力设备各项运行参数,了解电力设备的健康状态,为电力系统的运行维护工作提供参考依据。电力元件出现故障,继电保护装置将能够根据预设逻辑正确响应,及时跳闸消除线路浪涌。

2 继电保护自动化技术在电力系统中的应用

从接地保护、变压器保护以及发电机组保护等方面,对继电保护自动化技术在电力系统中的应用进行了探讨。

2.1 接地保护

电力系统不同线路有着不同的接地方式,主要有小电流接地、大电流接地两种,小电流接地保护以发出保护信号为主要功能,接入小电流接地系统的电路在出现故障时,接地系统将发出告警信号,而线路在一定时间内将继续运行,而大电流接地系统则在线路故障时立即响应,切断线路,保护系统。其中大电流接地系统更多应用于自动化继电保护系统的执行系统,而小电流接地系统在逻辑层的应用更加广泛,电力系统正常运行过程中并没有零序电压,而且三相电压对称分布,接在三相上的电压表都可以独立显示电压,电力系统出现故障,某一相接地,电力系统就会显示出零序电压,小电流继电保护系统就会发出告警信息,观察电压表读数就能够判断是否出现了故障。零序电流是指电力系统在正常运行过程中不会出现零序电流,而系统出现故障时,零序电流值不再为零,继电保护装置将响应,切除故障电路。除此之外,还有零序功率保护。

2.2 变压器继电保护

变压器是电力系统中十分重要的核心设备,变压器的运行状态对整个电力系统运行稳定性有着巨大的影响,现阶段,变压器的继电保护主要有接地保护、瓦斯保护、短路保护三类。

2.2.1 接地保护。直接接地保护变压器采用零序电流保护方案,变压器接地线上安装零序保护装置,不接地保护的电压器可改用零序电压保护。

2.2.2 瓦斯保护。变压器油箱出现故障时,绝缘油和绝缘材料可能会在电弧作用下发生分解而产生易燃易爆的危险气体,因此瓦斯保护成为了电压器保护的重点,油箱出现闪络电弧故障时,继电保护装置能够立即切除变压器电源,并发出告警信息。

2.2.3 短路保护。变压器短路保护分为过电流保护和阻抗保护两种,过电流保护在变压器电源两侧和时间元件上安装过电路继电保护装置,电流元件运行一段时间之后将会切断电源。阻抗继电保护则使用接入电阻器代替切断电源来保护线路设备,阻抗元件运行一段时间之后将会跳闸断路。

2.3 发电机组继电保护

发电机组是电力系统的电能来源,做好发电机组的继电保护工作同样十分重要。

2.3.1 重点保护。发电机可能存在失磁故障,可以结合发电机相位、电流以及中性点,对发电机形成纵联差动保护,而发电机单相接地电流超过整定值,可以在发电机组上安装接地保护装置。发电机组定子绕组匝间短路会使发电机故障位置温度升高,破坏绝缘层,威胁发电机运行安全,因此定子绕组内需要安装匝间保护装置。

2.3.2 备用保护。发电机定子绕组负荷过低,保护装置将会响应,跳闸切除电源并告警,发电机组外部出现的故障能够及时切除,避免对机组造成影响,而过电压保护主要目的是避免发电机低负荷情况下绝缘击穿。

3 结语

从接地保护、变压器保护以及发电机组保护三方面,对继电保护自动化技术在电力系统中的应用进行了研究。继电保护自动化系统能够监控电力系统的运行情况,为电力设备维护工作提供参考依据,同时在出现故障时能够快速响应,切除故障点,避免故障范围进一步扩大,是保证电力系统能够正常运行的重要技术措施。

参考文献

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统研究[D].西南交通大学,2012.

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[4] 陈立.继电保护自动化技术在电力系统中的应用分析

[J].科技传播,2013,(5).

[5] 黄磊.浅谈电力系统继电保护自动化技术的发展与应

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【关键词】变电运行;继电保护;探讨

一、继电保护装置的基本工作原理和构成结构

(1)、工作原理

继电保护装置的作用主要对运行中的电力系统进行监测,当电力设备或电力线路在系统运行时出现故障,继电保护装置将有选择、快速地对故障电力设备或线路的断路器发出跳闸指令,指令一旦下达,出现故障的电力设备便会从电力系统中隔离开,这样出现故障的电力设备将处于一种停歇状态,大大避免了故障设备进一步损坏,使得故障电力设备寿命和性能得以保障。同时这样就能够有效的避免故障设备继续运行,冲击电力系统的安全及稳定性。避免因系统故障所造成大面积停电及电力设备损坏而造成重大的经济损失,为人们生活、生产提供安全稳定的电力资源。

此外,继电保护装置还能够在电力设备处于异常工作状况时向值班工作人员发出不同的告警信号,值班人员通过对继电保护装置告警信号的跟踪分析,可以判断出故障发生的具置,并在最短的时间内对故障隐患进行排除。在装置故障维修时,继电保护装置可以采取装置自动调整的模式,也可以切除一些正在运行而引起的事故的电气设备。能够实现电力系统的远程操作以及自动化,或者是工业生产的自动化控制,提高工作效率,增加系统运行的安全系数,降低不必要的损失。

(2)、构成结构

继电保护的主要构成部分包括:命令执行单元、功能逻辑单元及测量单元。

第一,执行单元:按照逻辑单元的分析情况,在系统非正常运行或是故障运行时,延时或是及时发送跳闸信号和报警信号。第二,逻辑单元:按照各部分输出的逻辑结构、输出顺序、性质和大小等,对系统是否需要发送报警信号和跳闸信号进行判断,并进行执行。第三,测量单元:对电流、电压等电气量等指标进行测量,并将测量结构与整定值进行比较,从而对比是否需要开启保护动作进行判断。

二、继电保护特点

(1)、可靠性

可靠性是继电保护装置的最大特点,当电力系统出现故障而产生中断电力供应现象时,继电保护装置能够快速做出反应,充分的利用其自身可靠性特点将故障发生点进行隔离,防止事故扩大化。

(2)、选择性

即是指当电力系统出现故障时,继电保护装置能够充分的利用其选择性特点,并非将所有电力设备切除,而是选择性的切除故障设备,保证其他电力设备及系统能够正常运行。

(3)、灵敏性

电力系统本身具有较高的灵敏性特点,任何一个细小的故障都可能会对整个系统的供电安全产生致命影响。因此作为电路保护装置,继电保护也需要具备较高的灵敏性,保证电力系统出现故障时能够快速反应,保证电力系统高效运行。

(4)、快速性

在电力系统发生故障时,如果不能够及时的做出故障处理,将极有可能会进一步扩大甚至影响整个电力系统的正常运行。故而继电保护装置必须应具备快速性,在出现故障时能够最短的时间做出反应并进行处理,避免故障的进一步扩大,降低故障的损害程度。

三、变电运行中存在的问题

(1)、电力系统的设备老化

随着人们生活水平的不断提高,对电器的使用越来越多,用电需要逐渐增加,用电量的不断加大,使得电荒的情况普遍存在。因此,需要对电力系统的设备进行更新以解决用电与供电之间的矛盾。电力设备经过长期的运行,负荷不断增大,设备老化,这样就使设备的使用率降低。同时,在设备的运行过程中,设备经过长时间的运行会使温度过高,当温度超过设备的承受能力时,电力设备就会出现老化的现象。因此,为了确保电力设备的安全、稳定运行,有关人员应定期的检查、养护电力设备,对电网进行改造升级,防止因设备老化而使电力系统出现安全问题。

(2)、电网结构不合理

在我国电网建设中,进行初期建设时没有很好地考虑到电网未来的扩展问题,就造成现在电网结构不合理状况的存在。目前,在用电需求持续增加,用电量不断扩大的情况下,电网的扩建成为必然。进行电网的扩建,电网线路、位置的设计难以达到要求,电网的结构布局也难以适应电力发展的需求,尤其在用电高峰期,常出现电网电负荷超荷的情况,供电部门为了确保电网的安全运行,便通过有计划人为错峰限电的方式缓解超荷问题,这样就对人们的生活、工作、工业生产造成影响。

(3)、操作不当问题

随着科技的不断进步,电力技术也随之不断发展继电保护装置自动化、信息化的同时,也相应复杂化。这对相关工作人员的具体操作提出了更高的要求。倘若在工作的过程中没有严格按照操作程序和标准进行,或者作业不规范,加上安全措施不到位,将会引发安全事故使电力企业的信誉和形象带来严重影响,进而影响企业的经济效益和社会效益。同时在变电站运行人员中,对继电保护原理熟悉不够,变电运行岗位相对较为艰苦,存在技术人才变动较大,流动性较强,使得变电站运行维护人员在继电保护专业方面存在人才断层的现象。此外,电力企业缺乏对变电基层运行人员进行培养及相关培训工作重视不够,岗位培训机制也不完善,相关工作人员的专业知识水平和操作技能得不到有效提高甚至存在一定的滞后性,这些都对变电站继电保护工作产生不同程度的影响。

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关键词 小波;继电保护;启动元件;监测方法

中图分类号TM92 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2014)111-0149-02

电力系统作为国家基础设施,其运行质量直接关乎到国民经济的发展,并影响到民生。随着近些年来用电量的不断增大,电力系统相应地扩大机组来满足用电需求,各种输电线路故障也相继产生,主要是由于输电电压有所提高,输送的容量也相应地增大所决定的。当电力系统出现故障的时候,可以将故障输电线路快速切断,能够降低由于故障而造成的损失,以保证电力系统的安全可靠运行。在继电保护装置中,启动元件是快速而有效地切断故障信息的关键。为了使继电保护的启动元件能够密切配合保护装置,对于启动元件的性能进行监测是非常必要的。

1继电保护启动元件

继电保护装置中,启动元件可以使保护装置处于故障处理状态。系统正常运行时,启动元件是闭锁保护的,一旦有异常发生,启动元件就会及时动作,切断故障程序,以保证系统正常运行。继电保护启动元件工作原理见图1。

图1 继电保护启动元件工作原理

目前常用的启动元件为稳态量启动元件和突变量启动元件。稳态量启动元件为后备保护,系统的最大负荷会对启动门槛值产生影响。突变量启动元件为快速动作主保护,其能够在短时间内对于故障做出反应。

2 基于小波方法的继电保护启动元件性能监测

2.1启动元件性能检测原理

当电力系统发生故障的时候,继电保护装置启动元件的动作越及时,元件的性能就越优,因此,启动元件的性能是由启动时间和故障时间所决定的。在实际操作中,还要将发生故障的各种扰动因素考虑在内,那么就要将启动时间差异值引入,以做出准确的评判。启动元件性能监测原理见图 2 。

图2 启动元件性能监测原理

2.2启动元件性能监测判据

保护装置启动时差公式为:

其中,

:是的启动时刻值;

:是发生故障的实际时刻。

当继电保护处于正常的启动性能状态的时候,应有:

其中,是继电保护装置启动的时候所出现的允许阈值。

2.3小波方法提取故障时刻

小波理论,是在小波基下将空间中的函数有效展开,那么,就将这种展开称为函数的连续小波变换。使用表达式,即为:

从连续小波变化的定义可以明确,其是一种积分变换形式。尺度a和时间都处于连续变化状态,信号的连续小波变化系数的信息量具有一定的重复性。

如果函数被称为基本小波,则可以表达为:

设定是尺度因子a对于的伸缩,那么

其中,a=2j,那么就被成为“二进小波”,二进小波变化即为:

3 小波的继电保护的元件性能仿真分析

关于判据的取值方法,基于整租实验的故障量和故障类型都局限在一定范围内,因此无法作为左右故障的代表。在对继电保护装置在进行测试的时候,通常要对于整组动作的时间进行关注,同时还要对于继电保护装置的启动性加以监视,并进行分析。对于仿真分析,本论文在参考取值上,继电保护装置的动作时间为一个周波以上,差异取值不足10%。继电保护装置处于高速运动状态,启动时间的差异取值不足5%。

仿真系统模型图见图3。

图3 仿真系统模型图

仿真系统模型的系统参数为:

线路的长度:

L1=43km;

L2=100km;

L3=51km;

L4=100km。

仿真系统模型的各个线路具有相同的阻抗值。

零序阻抗:Z0=0.3865+J1.2947Ω/KM;零序电容:C0=0.07749μF/KM。

正序阻抗:Z1=0.01276+J0.2867Ω/KM;正序电容:C1=0.01273μF/KM。

假设在AB相间有短路故障出现的时间设定为:t=0.1秒,采样频率f=1200赫兹。继电保护装置在母线M处获取电压电流量,所获得故障相电流为。AB短路故障M侧波形见图4。

图4 短路故障M侧波形

在dbN小波系中,对暂态信号进行进行5层小波分解,见图5。

图5 暂态信号5层小波分解

从暂态信号5层小波分解图中,从上到下分为5个尺度,其中对信号的突变情况描述最为显著的为尺度5,当0.1s处的信号发生突变的时候,在0.2s处会有边界效应,并不会涉及到原始信号。通过计算可以得到故障时间为:=0.1s。可见,采用小波的方法可以对于故障时间准确识别。

4结论

综上所述,继电保护动作的可靠性和灵敏性与启动元件存在着必然的联系。对于电力系统的故障问题,可以通过继电保护装置启动元件的监视结果来获得。本论文提出了一种基于故障录波数据和小波变换的继电保护装置起动性能监测方法,通过利用故障录波数据和继电保护信息实现对继电保护装置启动元件性能的监测。应用该方法能够对继电保护装置启动元件性能是否满足预定指标进行监测,对于完整评价继电保护性能、发现隐藏故障、积累整定数据具有参考价值。仿真分析验证了此方法的合理性。

参考文献

[1]胡昌斌,熊小伏,王胜涛.一种继电保护启动元件的在线评估方法[J].电工电气,2010(11).

[2]张海翔,吕飞鹏,廖小君.一种继电保护定值在线校核评估方法[J].电力系统自动化,2013,37(3).

[3]熊小伏,王胜涛,孙鑫,陈星田,字美荣.一种基于小波的继电保护启动元件性能监测方法[J].电力系统保护与控制,2010,38(24).

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关键词:微机;继电保护;事故处理

继电器是电子应用方面的一种电子控制器件,它具有控制系统和被控制系统,在自动控制电路中的应用很多,它的工作原理实际上是用很小的电流来控制较大电流的一种自动调制开关,在电路中的作用是自动调节、安全保护以及转换电路等。熔断器是最早的继电保护装置,随着科学技术的不断进步,相继出现了电磁型继电保护装置、电子型静态继电器和广泛应用在计算机中的数字式继电保护。在电子技术、计算机技术、通信技术的快速发展下,人工智能技术已经在继电保护领域得到了大力的研究应用。由于微机型继电保护装置在电力系统以及工业系统中的应用越来越广泛,所以需要我们对其出现的各类事故问题进行处理及研究工作,为以后的工作打下基础。

一、微机继电保护事故处理的原则

无论做什么事都要遵循一定的规律、原则,因此,在对微机继电保护的事故进行处理之前,就要对处理时候所要遵循的原则有一个十分深的了解和掌握,只有在对这些原则很好地遵循基础上,才能将出现的微机继电保护事故很好地处理。

1.1实事求是的处理态度。微机继电保护事故的处理不但和使用个人有关同时也会关联到运行单位,一旦发生拒动或者是误动的情况,一定要查清楚原因,并且要找出问题的根源所在,尽最大可能的解决问题。在进行一系列的解决处理中,一定会涉及到事故的责任者,情况严重的话将会受到非常严厉的惩罚,在事故发生之后,很多单位以及个人会修改资料信息,导致工作组的调查处理工作很难进行,这样就会对存在的问题无法解决,导致单位产生更严重的经济损失。所以针对这些情况,进行事故调查的专业人员应该本着实事求是的做事态度,严格检查事故发生的原因,对造成事故发生的单位几个人进行严厉的惩罚。

1.2理论结合实际的处理方式。继电保护的事故处理不仅仅与继电保护的原理和元器件有关,并且根据大量的现场处理继电保护事故的经验表明,多数的微机继电保护事故的发生都与基建、设备安装以及调试设备的过程息息相关。所以从事事故处理研究的工作人员掌握必要的微机继电保护基本理论分析是首要条件,其次,还应当结合事故处理现场的经验进行更全更详细的事故处理,只有两者结合才能使事故处理更加迅速准确。

二、微机继电保护事故的种类及原因

要想很好地解决微机继电保护事故,那么就要对微机继电保护出现的事故种类以及出现的原因进行一个总结:

2.1定值问题

2.1.1人为整定错误。人为整定错误顾名思义就是工作人员在进行数值整定时出现了很大的失误,比如说:看错数值、TA,TV变化计算错误、定值区使用错误等等人为失误,这些小小的错误曾经都造成过很大的事故,给相关单位造成了很大的经济损失。上述事故发生的主要原因是,工作人员工作不仔细、相关检查措施较为落后,还有的微机继电保护装置的设计不是很合理,过程太过繁琐复杂,这些都很容易造成现场操作人员的视觉错误,导致最后的事故发生。根据微机继电现场运行的情况来看,要想避免上述情况的不断发生,较好的措施是在设备送电之前至少由两名工作人员再次进行装置定值的校核,确保万无一失方可进行工作。

2.1.2整定数值计算的误差。因为设备的一些特性还没有被人们掌握透彻,很多数据依存于经验值以及估算值,微机继电保护的定值很难定准,并且电力系统的参数或者原器件参数的标准值与实际值之间有很大的出入,某些情况下两者的差别很大,以标准值算出的定值不是很准确,这就使设定的定值在某些特定的事故故障情况下失去了灵敏性和可靠性。因此,设计部门、基建部门及技改部门应该及时、准确地向保护计算机的专业人员提供有关的计算参数和设计图纸,施工部门在调试完保护设备之后也应该及时将有关资料送交给运行部门,这样就能确保整定数值计算误差降到最低。

2.2电源问题

2.2.1逆变稳压电源的问题。微机继电保护逆变电源的工作原理是将输入的220V直流电源经过开关电路变成方波交流,再经过逆变器变成需要的+5V、+24V等电压。这在现场会发生以下几个故障:纹波系数过高的故障,它是指输出中的交流电压与直流电压的比值,交流万分就属于高频范围,一旦高频幅值过高的话就会影响设备的正常寿命;输出功率不足的故障,它是因为电源的输出功率不足的话就会造成输出电压的下降,一旦电压下降过大就会导致电路基准值发生变化,充电电路时间变短等一些问题,继而影响到微机继电保护的逻辑配置。

2.2.2直流熔丝的相关配置问题。工作现场的熔丝配置原则按照从负荷到电源一级比一级熔断电流大的原则配置的,这样是为了保证在直流上发生短路或者过载时熔丝的选择性,由于不同熔丝的底座区别不是很大,并且型号混乱,这就导致运行人员很难掌握,造成的后果是回路上过流时熔丝会发生越级熔断情况,所以设计人员应该针对不同容量的熔丝选择不同的形式,方便工作人员进行区别。

三、继电保护事故处理的检查方法

3.1逆序检查法。在事故发生之后,工作人员如果利用微机的事件记录和故障记录表,在短时间内不能找到事故发生的根本原因时,就应该采取逆顺序的检查方法,从事故发生的结果出发,层层往前查找,直到找到事故发生的根源为止,一定要充分利用工作站内的设备各种信息综合判断分析,将最终的事故原因找出来,此种方法经常应用在继电保护出现误动的时候。

3.2顺序检查法。顺序检查法顾名思义就是按照微机继电保护的工作顺序,从开始层层的检查寻找事故的根源。从外部检查,绝缘检测,定值检查以及对电源性测试、继电保护性能检查的顺序进行。该方法主要被应用在微机继电保护出现拒动或者保护逻辑出现偏差的事故处理中,一定要注意微机继电装置的逻辑判断关系。

3.3采取整组的试验法。这个方法在一定程度上主要是为了检查设备的二次回路以及保护装置的动作逻辑和动作时间是否正常,往往在很短的时间内可以检查出故障,并找出问题的根源,一旦发生异常应及时结合其他方法进行检查维修。

3.4掌握继电保护技术原理。继电保护工作人员要准确掌握必要的理论知识,对电子技术、微机保护原理和组成要很熟悉,同时应该具备技术资料的阅读能力,因为进行微机继电保护事故的处理离不开很多的检修规程、装置使用及技术说明书等专业书籍,这就要求在进行日常工作中,一定要对继电保护的专业书籍进行阅读分析,从中掌握微机保护故障的处理技巧,为以后复杂的工作打下坚实的基础。

结语

计算机技术、通信电子技术在未来会有更大的发展空间,这就给微机继电保护的进一步发展带来了很大的挑战,它的发展和应用将会有很大的变革,我国在此方面的技术会平相对落后,这就要求从事继电保护的工作人员不断努力创新、迎难而上,将我国的微机继电保护水平提上一个新的高度。

参考文献:

[1]王艳芬.继电保护故障信息处理系统构成及应用[J].湖南农机.2011(03)

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关键词:继电保护装置;状态监测;电力系统

中图分类号:TM774 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2013)12-0136-02

继电保护是指当电气系统中电气部件发生故障或者不正常运行时,发出报警信号或于相应断路器跳闸的一种自动化的保护技术。继电保护装置是电力系统中的重要成分,是保证电气部件安全运行的重要装置,能够有效防止电气部件损坏、电力故障范围扩大。对继电保护装置进行状态检测和维修能够增加保护装置的可靠性。

设备的检修体制的发展主要经历了三个阶段,包括故障后检修、预防性检修以及状态检修。前两种都属于传统式检修,状态检修是新型检修方式。

故障后检修。故障后检修指设备无法正常运行后才对故障进行检修,使设备恢复到正常运行状态。这种检修模式能够提高设备利用率,避免许多非必须性的检修。有效防止浪费资源,但其弊端是没有计划性,故障已造成重大损失。

预防性检修。预防性检修中主要的检修方式是定期检修。定期维修对设备老化的规律进行统计,预先确定检修间隔、备品备件等。这种在电力系统检修中广泛应用。但其缺陷是需投入大量物力人力,且检修效率不高。

状态检修。状态检修以设备状态为根据对设备未来状态进行预测。通过对设备日常检查、在线监测和故障诊断获得设备状态信息。在设备发生故障前进行维修。这种检修模式能够提高效率,节省维修成本。

1 状态检修概述

目前我国电力系统的规模越来越大,系统的结构越来越复杂,系统中的设备种类和数量越来越多。因此相应的继电保护装置越来越多,导致设备检修的成本和难度越来越大。随着技术的发展,原来的电磁式继电保护被微机继电保护代替,保护的可靠性和性能得到提高,然而目前的检修模式仍然以定期维修为主,在一定程度上导致设备的欠修和过修,检修成本增加,可靠性降低。因此需要在设备检修中实施状态检修。

状态检修是以效益、安全为目的,通过对设备的状态评价、检修决策,使得设备运行安全可靠,且检修成本合理的一种检修策略。这种检修策略各种电力系统如发电机、输电线路、变压器中得到广泛应用。状态检修实施后,提高了检修效率,延长了大修的间隔,降低了小修的频率,防止了设备的欠修和过修,减少了事故的发生,有效降低了运行成本。

状态检修根据设备实际状态为根据,利用高科技的状态检测方法,发现故障的征兆,判断出发生故障部位、严重程度,然后确定最适合的维修方法和维修时间。设备的状态主要包括:设备的历史运行情况、在线检测的状态情况、预防性实验的结果。设备的状态检修建立在对以上状态信息的全面评价之上,客观地确定检修方案。状态检修以设备状态为基础,能够有效提高检修的针对性,避免了设备过修,减少了设备的不必要维修,提高检修的质量,有效减少了设备故障的发生。

从提出继电保护状态到现在,在状态检修的准备和方案实施两方面取得了一定的研究成果。许多状态检测的技术运用为状态检修提供更加丰富的状态量,人工智能、计算机技术在故障诊断中促进了状态检修的发展。

1.1 状态检修的准备

设备的状态评估是设备状态检修的准备阶段,对设备的最新状态进行评估,依据评估得到的状态信息,包括历史故障情况,状态监测数据、设备检修记录和设备参数,为下一步的设备检修方案决策提供依据。有研究提出状态检修应包括收集继电保护运行基础资料、保护状态检测、保护装置维修及评价。同时有研究提出利用管理信息系统对继电保护状态进行检修。

1.2 状态检修实施方案决策

目前继电保护装置状态检修主要包括马尔科夫模型计算检修间隔、专家系统和神经网络方法实现状态检修以及实现二次回路的监测。状态检修的初期主要通过专家系统和神经网络实现。神经网络能够检测因果关系不明确的故障。专家系统可以实现故障监测。专家系统结合历史故障情况,利用状态预测信息推理做出结论。

2 继电保护装置的故障及维修

2.1 继电保护装置的常见故障

(1)继电保护装置材质不合格、精度不高,导致装置的保护性能较差,引起拒动和误动现象。若电力系统运行时部件温度过高且降温不及时,继电保护装置容易烧坏,导致保护功能失效。

(2)互感器回路短路、断线、机械问题导致零序电压比增大、电流增大,造成短路。互感器的二次中性点多次接地、接触不良导致二次接地和设备电压上的电压,产生

短路。

(3)当微机继电保护装置的抗干扰能力不够强,一旦受到外界的通信器等干扰器的干扰容易造成逻辑器件判断和分析错误。

2.2 继电保护装置的维修方法

(1)直观法。直观法通过嗅觉、肉眼等直观方式来判断故障点位置,即若继电保护装置散发出烧焦气味或内部发黄,就需要及时查找出并替换已损坏的部件,从而排除故障,这种方法经常用于检修仪器无法逐点测试的情况下。

(2)替代法。替代法的维修原理是若某部件可能有故障的时候,利用相同的部件将可能故障部件替代,来判断其是否故障。这种方法经常用于微机继电保护装置内部故障,其中需注意一些保护措施如电流短接、退出电源,且注意部件内程序、跳线是否一致。

(3)参数对照法。参数对照法的工作原理是若继电保护装置的测试值和定值差异很大时,比较分析正常继电保护装置和故障继电保护装置的参数,从而发现保护装置的故障点。

(4)电路拆除法。电路拆除法的工作原理是把二次回路逐个依次拆开后,对保护装置故障进行分析和处理之后,再重新组装的方法。这种方法即是分析发生故障原因的方法,也是处理保护装置故障的重要方法。

(5)短路开路法。短路开路法的工作原理是将系统中某一部分断开或短路,判断故障发生在断路范围或短路范围内或者是其他地方,从而缩小故障范围。其中断路法主要用于检测电流回路开路、电气闭锁、刀闸操作等故障,短路法主要用于应该闭合却未闭合的触点检测。

2.3 继电保护装置的状态检修步骤

继电保护装置的状态检修主要包括三个步骤。记录和分析设备的初始状态;利用高科技的在线状态检测手段,即除加强常规监督和测试之外,利用高科技的检测手段(红外诊断等)及时获得运行设备的工作状态;对检测的状态进行分析,对设备的状态分析是状态检测盒状态检修中至关重要的一环,对设备的状态合理分析,及时进行检修从而保证电力系统中相关设备安全稳定运行。

2.4 继电保护状态检修的实现

(1)保护装置自检功能的实现。随着微机保护技术的快速发展,基于现代信息技术和微电子技术的保护装置已具有了状态自检的功能,微机型保护功能是通过程序的手段实现,因此微机保护的动作特点是确定的,能够实现逆变电源,采样数据合理性分析,电压、电流输出回路,保护的数据通信,保护的输入、输出节点,且不需要通过定期的检测手段进行调整。

(2)保护二次回路分析。继电保护除了装置自身外,还包括交流输入、直流回路、操作控制回路等,状态检修范畴应看作系统性的问题,除保护装置自身外,还应该包括直流回路、操作回路、交流输入等构成系统的所有环节。保护装置的电气二次回路是由若干的继电器和连接设备的电缆组成,因为保护系统主要由操作回路、直流回路。交流输入回路构成,所以实现状态检修必须有效地将要监视的所有环节进行合理的划分。

3 结语

目前继电保护装置在电力系统的安全运行中起到的作用越发重要。对继电保护装置的可靠的状态检修能够有效地改善保护装置的运行性能,提高电力系统的稳定性。状态检修以设备状态为依据,利用高科技技术检测设备状态,对设备状态进行分析,从而确定保护装置的检修方案,保证电力系统的安全平稳运行。

参考文献

[1] 吴杰余,张哲,尹硕根.电气二次设备状态检修研究[J].继电器,2002,30(2):20-24.

[2] 洪桂峰,林志艺.浅析变电所二次设备状态检修[J].黑龙江科技信息,2007,(1):11.

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关键词:数字化变电站;继电保护;运行水平

中图分类号:TM58 文献标识码:A

1 数字化变电站介绍

数字化变电站是指基于IEC 61850标准建立全站统一的数据模型和数据通信平台,实现站内一次设备智能化和二次设备网络化,以全站为对象统一配置保护和自动化功能的变电站。两次提到特点有:一次设备智能化;二次设备网络化;测量系统数字化;信号传输均由计算机通信技术实现;二次接线大为减少;良好的互操作性;数据易于共享;自动化水平高。

两次提到特点有也是六个方面: 一是变电站传输和处理的信息全数字化。二是过程层设备智能化。三是统一的信息模型:数据模型、功能模型。四是统一的通信协议:数据无缝交换。五是高质量信息:可靠性、完整性、实时性。六是各种设备和功能共享统一的信息平台。

2 数字化变电站的意义

数字化变电站将会给我国变电站的运行和管理带来深远的影响,无论在技术方面还是经济方面,都具有重大的意义。

从技术方面来说,数字化变电站可以减少自动化设备数量,简化二次接线,提高系统的可靠性,减少设备的检修次数和检修时间,提高设备的使用效率;方便设备的维护和更新,减少投运时间,提高工作效率。此外,还极大地方便了变电站的扩建及自动化系统的扩充。

从经济方面来说,可以减少占地面积,从而减少建设投资,减少变电站寿命周期内的总体成本,包括初期建设成本和运行维护成本;实现信息在运行系统和其它支持系统之间的共享,减少重复建设和投资等。

3 数字化变电站继电保护技术

3.1 数字化变电站继电保护装置

数字化继电保护装置原理是利用电子互感器采集数据,数据在互感器内通过光纤利用光数字信号将数据传到低压端,在MU(合并单元)处理后,得出符合标准的数字量输出。数字化保护装置由光接收、开入、中央处理、出口四个单元以及人机和通信接口等。

随着继电保护装置的不断发展,电力系统在快速、可靠、选择和灵敏性上对继电保护技术提出了新的要求。

3.2 数字化变电站提高了继电保护的运行水平

经过多年的发展,国内微机保护在原理和技术上已相当成熟,处于国际领先水平。但是,仍然存在着一些问题:

(1)二次回路设计接线错误,电缆长,执行反事故措施不到位,电缆老化后接地,造成保护误动;(2)定值项多,控制字和跳闸矩阵设置错误;(3)变电站直流电源回路故障接地引发继电保护误跳闸;(4)由于有许多季节性负荷,备自投(备用电源自动投入)、低频低压减载压板等核查、切换工作量大,易出错;(5)CT特性恶化和特性不一致引起故障延迟切除和区外故障误动;(6)保护通道问题;(7)下雨引起瓦斯继电器接线盒进水,触点接通;(8)一些配电系统无母线差动保护、备自投等,上一级保护难起后备作用,造成事故扩大,供电中断等。

如果采用基于IEC 61850标准的数字化变电站技术,由于二次电缆少,在不增加硬件设备、不重复采集交流信息的前提下,将相应功能分散到各间隔保护单元中,实现了网络化母线保护、网络化备自投和网络化低频低压减载功能,可以基本消除以上限制继电保护运行水平继续提高的瓶颈。同时,保护定值、控制字简化,保护压板、按钮和把手大大减少,也可以显著减少运行维护人员的“三误”事故(误碰、误接线、误整定引起的事故)。

而对于装置缺陷,由于直接采用数字量,能真实反映系统一次电气量信息,装置可采用更先进的原理算法,其集成度可以更高,抗干扰能力大大增强,再加上在线监测、在线检修自动化,装置运行也将更加稳定。

3.3 数字化变电站对继电保护技术提出了新的挑战

目前,继电保护装置的微机化趋势充分利用了先进的半导体处理器技术:高速的运算能力、完善的存贮能力和各种优化算法,同时采用大规模集成电路和成熟的数据采集、模数转换、数字滤波和抗干扰等技术,因而系统响应速度、可靠性方面均有显著的提升。然而,数字化变电站的不断发展,对继电保护技术提出了新的挑战:

更高的继电保护性能。具体到电力继电保护设备来说,包括:电力状态参数的快速准确监测;系统很强的存储力,能更好地实现故障分量保护;先进、优化的自动控制、算法和技术,如自适应、状态预测、模糊控制及人工智能、神经网络等,确保更高的运行准确率;在满足当前继电保护功能和性能需求的条件下,以更低的整体系统成本(包括软硬件成本和开发成本)实现。

更好的系统软硬件的扩展能力。产品方案的可扩展性是当前很多嵌入式系统产品方案选型的一个重要考虑点,对于继电保护系统来说尤其如此。

更高的可靠性。可靠性除了系统软件设计的优化和调试外,体现在数字元件的特性不易受温度变化(宽的工作温度范围)、电源波动、使用年限的影响,不易受元件更换的影响;且自检和巡检能力强,可用软件方法检测主要元件、部件的工况以及功能软件本身。

3.4 数字化变电站中新兴继保技术的应用分析

3.4.1 智能化继电保护测试仪。随着推广与应用IEC 61850标准,智能化变电站的投入运行变得越来越普遍化,数字化测试设备在电力用户和制造厂中的需求呈上升趋势。DRT-802测试仪(许继研制)支持GOOSE收发、IEC 61850-9-1/9-2、开入开出及输出小信号模拟量,实现了数字化变电站对任意电压等级的继电保护装置测试。

3.4.2 全数字化变电站的动态仿真系统。具有数字化、信息化、自动化、互动化特点的数字化变电站,是建设智能电网的重要部分。国内目前不同模式的数字化变电站,因无法有效检测继电保护二次设备的性能,全数字化变电站的设备检查和监测功能无法实现。

全数字化变电站的动态仿真系统,研究数字化变电站的通讯组网途径与电子互感器的工作原理,开发出了全数字化变电站的动态仿真系统硬件,实现故障录波器与仿真系统软件开发人性化界面操作,检测了线路、变压器及母线保护的性能技术。仿真模拟全数字化变电站的操作演习、运行方式及事故状态得以实现,为继电保护设备、自动综合测控系统、故障录波设备、智能仪表等二次设备输出了仿真模拟的信号源;实现电网测控系统动态闭环测试,对提高电网稳定安全的运行,降低电网事故具有重大意义。

结语

数字化变电站快速建设对继电保护技术提出了更高的要求,这给继电保护的工作带来新的挑战。因此,建立一支强有力的继电保护队伍,提高保护人员技术水平和工作技能,结合辖区供用电实际情况,不断创新继保技术,确保电网安全稳定是我们的责任。

参考文献