继电保护论文范文10篇

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继电保护论文

继电保护论文范文篇1

电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求,电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力,因此,继电保护技术得天独厚,在40余年的时间里完成了发展的4个历史阶段。

建国后,我国继电保护学科、继电保护设计、继电器制造工业和继电保护技术队伍从无到有。在大约10年的时间里走过了先进国家半个世纪走过的道路。上世纪50年代,我国工程技术人员创造性地吸收、消化、掌握了国外先进的继电保护设备性能和运行技术,建成了一支具有深厚继电保护理论造诣和丰富运行经验的继电保护技术队伍。对全国继电保护技术队伍的建立和成长起了指导作用。阿城继电器厂引进消化了当时国外先进的继电器制造技术,建立了我国自己的继电器制造业。因而在60年代中我国己建成了继电保护研究、设计、制造、运行和教学的完整体系。这是机电式继电保护繁荣的时代,为我国继电保护技术的发展奠定了坚实基础。

2、电力系统中继电保护的配置与应用

2.1继电保护装置的任务

继电保护主要利用电力系统中原件发生短路或异常情况时电气量(电流、电压、功率等)的变化来构成继电保护动作。继电保护装置的任务在于:在供电系统运行正常时,安全地。完整地监视各种设备的运行状况,为值班人员提供可靠的运行依据;供电系统发生故障时,自动地、迅速地、并有选择地切除故障部分,保证非故障部分继续运行;当供电系统中出现异常运行工作状况时,它应能及时准确地发出信号或警报,通知值班人员尽快做出处理。

2.2继电保护装置的基本要求

1)选择性:当供电系统中发生故障时,继电保护除。首先断开距离故障点最近的断路器,以保证系统中其它非故障部分能继续正常运行。

2)灵敏性:保护装置灵敏与否一般用灵敏系数来衡量。在继电保护装置的保护范围内,不管短路点的位置如何、不论短路的性质怎样,保护装置均不应产生拒绝动作;但在保护区外发生故障时,又不应该产生错误动作。

3)速动性:是指保护装置应尽可能快地切除短路故障。缩短切除故障的时间以减轻短路电流对电气设备的损坏程度,加快系统电压的恢复,从而为电气设备的自启动创造了有利条件,同时还提高了发电机并列运行的稳定眭。

4)可靠性:保护装置如能满足可靠性的要求,反而会成为扩大事故或直接造成故障的根源。为确保保护装置动作的可靠性,必须确保保护装置的设计原理、整定训算、安装调试正确无误;同时要求组成保护装置的各元件的质量可靠、运行维护得当、系统简化有效,以提高保护的可靠性。

2.3保护装置的应用

继电保护装置广泛应用于工厂企业高压供电系统、变电站等,用于高压供电系统线路保护、主变保护、电容器保护等。高压供电系统分母线继电保护装置的应用,对于不并列运行的分段母线装设电流速断保护,但仅在断路器合闸的瞬间投入,合闸后自动解除。另外,还应装设过电流保护,对于负荷等级较低的配电所则可不装设保护。变电站继电保护装置的应用包括:

①线路保护:一般采用二段式或三段式电流保护,其中一段为电流速断保护,二段为限时电流速断保护,三段为过电流保护。

②母联保护:需同时装设限时电流速断保护和过电流保护。

③主变保护:主变保护包括主保护和后备保护,主保护一般为重瓦斯保护、差动保护,后备保护为复合电压过流保护、过负荷保护。

④电容器保护:对电容器的保护包括过流保护、零序电压保护、过压保护及失压保护。

随着继电保护技术的飞速发展,微机保护的装置逐渐投入使用,由于生产厂家的不同、开发时间的先后,微机保护呈现丰富多彩、各显神通的局面,但基本原理及要达到的目的基本一致。

3、继电保护装置的维护

值班人员定时对继电保护装置巡视和检查,并做好各仪表的运行记录。在继电保护运行过程中,发现异常现象时,应加强监视并向主管部门报告。建立岗位责任制,做到每个盘柜有值班人员负责。做到人人有岗、每岗有人。值班人员对保护装置的操作,一般只允许接通或断开压板,切换开关及卸装熔丝等工作,工作过程中应严格遵守电业安全工作规定。

做好继电保护装置的清扫工作。清扫工作必须由两人进行,防止误碰运行设备,注意与带电设备保持安全距离,避免人身触电和造成二次回路短路、接地事故。对微机保护的电流、电压采样值每周记录一次,每月对微机保护的打印机进行定期检查并打印。定期对继电保护装置检修及没备查评:

①检查二次设备各元件标志、名称是否齐全;

②检查转换开关、各种按钮、动作是否灵活无卡涉,动作灵活。接点接触有无足够压力和烧伤;

③检查控制室光字牌、红绿指示灯泡是否完好;

④检查各盘柜上表计、继电器及接线端子螺钉有无松动;

⑤检查电压互感器、电流互感器二次引线端子是否完好;

⑥配线是否整齐,固定卡子有无脱落;

⑦检查断路器的操作机构动作是否正常。

根据每年对继电保护装置的定期查评,按情节将设备分为三类:经过运行检验,技术状况良好无缺陷,能保证安全、经济运行的设备为一类设备;设备基本完好、个别零件虽有一般缺陷,但尚能安全运行,不危及人身、设备安全为二类设备。有重大缺陷的设备,危及安全运行,出力降低,“三漏”情况严重的设备为三类。如发现继电保护有缺陷必须及时处理,严禁其存在隐患运行。对有缺陷经处理好的继电保护装置建立设备缺陷台帐,有利于今后对其检修工作。

随着电力系统的告诉发展和计算机通信技术的进步,继电保护技术的发展向计算机化、网络化、—体化、智能化方向发展,这对继电保护工作者提出了新的挑战。只有对继电保护装置进行定期检查和维护,按时巡检其运行状况,及时发现故障并做好处理,保证系统无故障设备正常运行,提高供电可靠性。

参考文献:

[1]王翠平.继电保护装置的维护及试验[J].科苑论坛.

[2]严兴畴.继电保护技术极其应用[J].科技资讯,2007.

继电保护论文范文篇2

论文摘要:通过对我国电力系统继电保护技术发展现状的分析,探讨继电保护的任务和基本要求。从分析当前继电保护装置的广泛应用,提出保护装置维护的几点建议,结合实际情况,探讨继电保护发展的趋势。

1前言

电力作为当今社会的主要能源,对国民经济的发展和人民生活水平的提高起着极其重要的作用。现代电力系统是一个由电能产生、输送、分配和用电环节组成的大系统。电力系统的飞速发展对电力系统的继电保护不断提出新的要求,近年来,电子技术及计算机通信技术的飞速发展为继电保护技术的发展注入了新的活力。如何正确应用继电保护技术来遏制电气故障,提高电力系统的运行效率及运行质量已成为迫切需要解决的技术问题。

2继电保护发展的现状

上世纪60年代到80年代是晶体管继电保护技术蓬勃发展和广泛应用的时期。70年代中期起,基于集成运算放大器的集成电路保护投入研究,到80年代末集成电路保护技术已形成完整系列,并逐渐取代晶体管保护技术,集成电路保护技术的研制、生产、应用的主导地位持续到90年代初。与此同时,我国从70年代末即已开始了计算机继电保护的研究,高等院校和科研院所起着先导的作用,相继研制了不同原理、不同型式的微机保护装置。1984年原东北电力学院研制的输电线路微机保护装置首先通过鉴定,并在系统中获得应用,揭开了我国继电保护发展史上新的一页,为微机保护的推广开辟了道路。在主设备保护方面,关于发电机失磁保护、发电机保护和发电机-变压器组保护、微机线路保护装置、微机相电压补偿方式高频保护、正序故障分量方向高频保护等也相继通过鉴定,至此,不同原理、不同机型的微机线路保护装置为电力系统提供了新一代性能优良、功能齐全、工作可靠的继电保护装置。随着微机保护装置的研究,在微机保护软件、算法等方面也取得了很多理论成果,此时,我国继电保护技术进入了微机保护的时代。

目前,继电保护向计算机化、网络化方向发展,保护、控制、测量、数据通信一体化和人工智能化对继电保护提出了艰巨的任务,也开辟了研究开发的新天地。随着改革开放的不断深入、国民经济的快速发展,电力系统继电保护技术将为我国经济的大发展做出贡献。

3电力系统中继电保护的配置与应用

3.1继电保护装置的任务

继电保护主要利用电力系统中原件发生短路或异常情况时电气量(电流、电压、功率等)的变化来构成继电保护动作。继电保护装置的任务在于:在供电系统运行正常时,安全地。完整地监视各种设备的运行状况,为值班人员提供可靠的运行依据;供电系统发生故障时,自动地、迅速地、并有选择地切除故障部分,保证非故障部分继续运行;当供电系统中出现异常运行工作状况时,它应能及时、准确地发出信号或警报,通知值班人员尽快做出处理。

3.2继电保护装置的基本要求

选择性。当供电系统中发生故障时,继电保护装置应能选择性地将故障部分切除。首先断开距离故障点最近的断路器,以保证系统中其它非故障部分能继续正常运行。

灵敏性。保护装置灵敏与否一般用灵敏系数来衡量。在继电保护装置的保护范围内,不管短路点的位置如何、不论短路的性质怎样,保护装置均不应产生拒绝动作;但在保护区外发生故障时,又不应该产生错误动作。

速动性。是指保护装置应尽可能快地切除短路故障。缩短切除故障的时间以减轻短路电流对电气设备的损坏程度,加快系统电压的恢复,从而为电气设备的自启动创造了有利条件,同时还提高了发电机并列运行的稳定性。

可靠性。保护装置如不能满足可靠性的要求,反而会成为扩大事故或直接造成故障的根源。为确保保护装置动作的可靠性,必须确保保护装置的设计原理、整定计算、安装调试正确无误;同时要求组成保护装置的各元件的质量可靠、运行维护得当、系统简化有效,以提高保护的可靠性。

3.3保护装置的应用

继电保护装置广泛应用于工厂企业高压供电系统、变电站等,用于高压供电系统线路保护、主变保护、电容器保护等。高压供电系统分母线继电保护装置的应用,对于不并列运行的分段母线装设电流速断保护,但仅在断路器合闸的瞬间投入,合闸后自动解除。另外,还应装设过电流保护,对于负荷等级较低的配电所则可不装设保护。变电站继电保护装置的应用包括:①线路保护:一般采用二段式或三段式电流保护,其中一段为电流速断保护,二段为限时电流速断保护,三段为过电流保护。②母联保护:需同时装设限时电流速断保护和过电流保护。③主变保护:主变保护包括主保护和后备保护,主保护一般为重瓦斯保护、差动保护,后备保护为复合电压过流保护、过负荷保护。④电容器保护:对电容器的保护包括过流保护、零序电压保护、过压保护及失压保护。随着继电保护技术的飞速发展,微机保护的装置逐渐投入使用,由于生产厂家的不同、开发时间的先后,微机保护呈现丰富多彩、各显神通的局面,但基本原理及要达到的目的基本一致。4继电保护装置的维护

值班人员定时对继电保护装置巡视和检查,并做好各仪表的运行记录。在继电保护运行过程中,发现异常现象时,应加强监视并向主管部门报告。

建立岗位责任制,做到每个盘柜有值班人员负责。做到人人有岗、每岗有人。值班人员对保护装置的操作,一般只允许接通或断开压板,切换开关及卸装熔丝等工作,工作过程中应严格遵守电业安全工作规定。

做好继电保护装置的清扫工作。清扫工作必须由两人进行,防止误碰运行设备,注意与带电设备保持安全距离,避免人身触电和造成二次回路短路、接地事故。对微机保护的电流、电压采样值每周记录一次,每月对微机保护的打印机进行定期检查并打印。

定期对继电保护装置检修及设备查评:①检查二次设备各元件标志、名称是否齐全;②检查转换开关、各种按钮、动作是否灵活无卡涉,动作灵活。接点接触有无足够压力和烧伤;③检查控制室光字牌、红绿指示灯泡是否完好;④检查各盘柜上表计、继电器及接线端子螺钉有无松动;⑤检查电压互感器、电流互感器二次引线端子是否完好;⑥配线是否整齐,固定卡子有无脱落;⑦检查断路器的操作机构动作是否正常。

根据每年对继电保护装置的定期查评,按情节将设备分为三类:经过运行检验,技术状况良好无缺陷,能保证安全、经济运行的设备为一类设备;设备基本完好、个别零件虽有一般缺陷,但尚能安全运行,不危及人身、设备安全为二类设备。有重大缺陷的设备,危及安全运行,出力降低,"三漏"情况严重的设备为三类。如发现继电保护有缺陷必须及时处理,严禁其存在隐患运行。对有缺陷经处理好的继电保护装置建立设备缺陷台帐,有利于今后对其检修工作。

5电力系统继电保护发展趋势

继电保护技术向计算机化、网络化、智能化、保护、控制、测量和数据通信一体化方向发展。随着计算机硬件的飞速发展,电力系统对微机保护的要求也在不断提高,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,与其他保护、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,使微机保护装置具备一台PC的功能。为保证系统的安全运行,各个保护单元与重合装置必须协调工作,因此,必须实现微机保护装置的网络化,这在当前的技术条件下是完全可行的。在实现继电保护的计算机化和网络化的条件下,保护装置实际上是一台高性能,为了测量、保护和控制的需要,室外变电站的所有设备,如变压器、线路等的二次电压、电流都必须用控制电缆引到主控室。所敷设的大量控制电缆投资大,且使得二次回路非常复杂。但是如果将上述的保护、控制、测量、数据通信一体化的计算机装置,就地安装在室外变电站的被保护设备旁,将被保护设备的电压、电流量在此装置内转换成数字量后,通过计算机网络送到主控室,则可免除大量的控制电缆。

结论。随着电力系统的告诉发展和计算机通信技术的进步,继电保护技术的发展向计算机化、网络化、一体化、智能化方向发展,这对继电保护工作者提出了新的挑战。只有对继电保护装置进行定期检查和维护,按时巡检其运行状况,及时发现故障并做好处理,保证系统无故障设备正常运行,提高供电可靠性。

参考文献

[1]王翠平.继电保护装置的维护及试验[J].科苑论坛.

继电保护论文范文篇3

【论文摘要】:继电保护装置在电力系统中发挥着重要作用,其正常工作与否将对电力系统的运行造成重大影响,因此如何提高继电保护装置的可靠性也就成为人们日益关注的重要课题。文章分析了继电保护装置状态检修的时机,以及如何利用状态检修提高继电装置的安全性。

继电保护装置在电力系统中发挥着重要作用,其正常工作与否将对电力系统的运行造成重大影响,如何提高继电保护装置的可靠性也就成为人们日益关注的重要课题。因此,有必要对电力系统"状态检修"进行梳理和分析,以期对今后的工作有所助益。

一、状态检修定义

状态检修,也叫预知性维修,顾名思义就是根据设备运行状态的好坏来确定是否对设备进行检修。状态检修是根据设备的状态而进行的预防性作业。状态检修的目标是减少设备停运时间,提高设备可靠性和可用系数,延长设备寿命,降低运行检修费用,改善设备运行性能,提高经济效益。

二、继电保护装置的"状态"识别

1.重视设备初始状态的全面了解

设备的初始状态如何,对其今后的安全运行有着决定性的影响。设备良好的初始状态是减少设备检修维护工作量的关键,也是状态检修工作的关键环节。因此,实现状态检修首先要做好设备的基础管理工作。需要特别关注的有两个方面的工作,一方面是保证设备在初始时是处于健康的状态,不应在投入运行前具有先天性的不足。另一方面,在设备运行之前,对设备就应有比较清晰的了解,掌握尽可能多的''''指纹''''信息。包括设备的铭牌数据、型式试验及特殊试验数据、出厂试验数据、各部件的出厂试验数据及交接试验数据和施工记录等信息。

2.注重设备运行状态数据的统计分析

要实行状态检修,必须要有能描述设备状态的准确数据。也就是说,要有大量的有效信息用于分析与决策。设备部件在载荷和环境条件下产生的磨损、腐蚀、应力、蠕变、疲劳和老化等原因,最后失效造成设备损坏而停止运行。这些损坏是逐渐发展的,一般是有一定规律的,在不同状态下,有的是物理量的变化,有的是化学量的变化,有的是电气参数的变化,另外,还有设备的运转时间、启停次数、负荷的变化、越限数据与时间、环境条件等。因此要加强对继电保护装置历史运行状态的数据分析。

3.应用新的技术对设备进行监测和试验

开展状态检修工作,大量地采用新技术是必然的。在目前在线监测技术还不够成熟得足以满足状态检修需要的情况下,只有在线数据与离线数据相结合,进行多因素地综合分析评价,才有可能得到更准确、可信的结论。此外,还可以充分利用成熟的离线监测装置和技术,如红外热成像技术、变压器绕组变形测试等,对设备进行测试,以便分析设备的状态,保证设备和系统的安全。

三、开展继电保护状态检修应注意的问题

1.要严格遵循状态检修的原则

实施状态检修应当依据以下原则:一是保证设备的安全运行。在实施设备状态检修的过程中,以保证设备的安全运行为首要原则,加强设备状态的监测和分析,科学、合理地调整检修间隔、检修项目,同时制定相应的管理制度。二是总体规划,分步实施,先行试点,逐步推进。实施设备状态检修是对现行检修管理体制的改革,是一项复杂的系统工程,而我国又尚处于探索阶段,因此,实施设备状态检修既要有长远目标、总体构想,又要扎实稳妥、分步实施,在试点取得一定成功经验的基础上,逐步推广。三是充分运用现有的技术手段,适当配置监测设备。

2.重视状态检修的技术管理要求

状态检修需要科学的管理来支撑。继电保护装置在电力系统中通常是处于静态的,但在电力系统中,需要了解的恰巧是继电保护装置在电力系统故障时是否能快速准确地动作,即要把握继电保护装置动态的"状态"。因此,根据对继电保护装置静态特性的认识,对其动态特性进行判断显然是不合适的。因此,通过模拟继电保护装置在电力事故和异常情况下感受的参数,使继电保护装置启动和动作,检查继电保护装置应具有的逻辑功能和动作特性,从而了解和把握继电保护装置状况,这种继电保护装置的检验,对于电力系统是很有必要的和必须的。

3.开展继电保护装置的定期检验

实行状态检验以后,为了确保继电保护和自动装置的安全运行,要加强定期测试,所有集成、微机和晶体管保护要每半年进行一次定期测试,测试项目包括:微机保护要打印采样报告、定值报告、零漂值,并要对报告进行综合分析,做出结论;晶体管保护要测试电源和逻辑工作点电位,现场发现问题要找出原因,及时处理。

4.高素质检修人员的培养

高素质检修人员是状态检修能否取得成功的关键。在传统的检修模式中,运行人员是不参与检修工作的。状态检修要求运行人员与检修有更多联系,因为运行人员对设备的状态变化非常了解,他们直接参与检修决策和检修工作对提高检修效率和质量有积极意义。其优点是可以加强运行部门的责任感;取消不必要的环节,节约管理费用;迅速采取检修措施,消除设备缺陷。

综上所述,状态检修是根据设备运行状况而适时进行的预知性检修,"应修必修"是状态检修的精髓。状态检修既不是出了问题才检修,也不是想什么时候检修才检修。实行状态检修仍然要贯彻"预防为主"的方针,通过适时检修,提高保护装置运行的安全可靠性,提高继电保护装置的正确动作率。因此,实行"状态检修"的单位一定要把电力设备的"状态"搞清楚,对设备"状态"把握不准时,一定要慎用"状态检修"。

参考文献

[1]陈维荣,宋永华,孙锦鑫.电力系统设备状态监测的概念及现状[J].电网技术,2000(11).

[2]张国峰,梁文丽,李玉龙.电力系统继电保护技术的未来发展[J].中国科技信息,2005(02).

[3]郭伟.论继电保护装置的"状态检修"[J].水利电力机械,2007年9月.

[4]李万宝.浅议继电保护信息化管理[J].大众科技,2004(12).

[5]李永丽,李致中,杨维.继电保护装置可靠性及其最佳检修周期的研究[J].中国电机工程学报,2001年6月.

[6]陈德树.继电保护运行状况评价方法的探讨[J].电网技术,2000(3).

[7]李彤.从状态监测实践探讨状态检修工作的开展[J].农村电气化,2005(2).

[8]陈三运.输变电设备的状态检修[M].北京:中国电力出版社,2004年.

[9]张锋.关于供电设备状态检修的思考[J].中国资源综合利用,2008年第1期.

[10]倪强冰.探讨继电保护的状态检修及实施[J].广东科技,2007年第2期.

继电保护论文范文篇4

论文摘要:介绍了光纤通道的特点和工作原理,以及目前在电力光纤网络中光纤保护装置与光纤通道的连接方式和主要特点,讨论了光纤保护在实际应用中可能遇到的问题及其解决办法。

随着通信技术的发展,在纵联保护通道的使用上,已经由原来的单一的载波通道变为现在的载波、微波、光纤等多种通道方式。由于光纤通道所具有的先天优势,使它与继电保护的结合,在电网中会得到越来越广泛的应用。

1光纤通道作为纵联保护通道的优势

光纤通道首先在通信技术中得到广泛的应用,它是基于用光导纤维作为传输介质的一种通信手段。光纤通道相对于其他传统通道(如:电缆、微波等)具有如下特点:

1.1传输质量高,误码率低,一般在10-10以下。这种特点使得光纤通道很容易满足继电保护对通道所要求的"透明度"。即发端保护装置发送的信息,经通道传输后到达收端,使收端保护装置所看到的信息与发端原始发送信息完全一致,没有增加或减少任何细节。

1.2光的频率高,所以频带宽,传输的信息量大。这样可以使线路两端保护装置尽可能多的交换信息,从而可以大大加强继电保护动作的正确性和可靠性。

1.3抗干扰能力强。由于光信号的特点,可以有效的防止雷电、系统故障时产生的电磁方面的干扰,因此,光纤通道最适合应用于继电保护通道。

以上光纤通道的三个特点,是继电保护所采用的常规通道形式所无法比拟的。在通道选择上应为首选。但是由于光缆的特点,抗外力破坏能力较差,当采用直埋或空中架设时,易于受到外力破坏,造成机械损伤。若采用OPGW,则可以有效的防止类似事件的发生。

2光纤通道与光纤保护装置的配合方式

目前,纵联保护采用光纤通道的方式,得到了越来越广泛的应用,在现场运行设备中,主要有以下几种方式:

2.1专用光纤保护:

光纤与纵联保护(如:WXB-11C、LFP-901A)配合构成专用光纤纵联保护。采用允许式,在光纤通道上传输允许信号和直跳信号。此种方式,需要专用光纤接口(如:FOX-40),使用单独的专用光芯。优点是:避免了与其他装置的联系(包括通信专业的设备),减少了信号的传输环节,增加了使用的可靠性。缺点是:光芯利用率降低(与复用比较),保护人员维护通道设备没有优势。而且,在带路操作时,需进行本路保护与带路保护光芯的切换,操作不便,而且光接头经多次的拔插,易造成损坏。

2.2复用光纤保护:

光纤与纵联保护(如:7SL32、WXH-11、CSL101、WXH-11C保护)配合构成复用光纤纵联保护。采用允许式,保护装置发出的允许信号和直跳信号需要经音频接口传送给复用设备,然后经复用设备上光纤通道。优点是:接线简单,利于运行维护。带路进行电信号切换,利于实施。提高了光芯的利用率。缺点是:中间环节增加,而且带路切换设备在通信室,不利于运行人员巡视检查,通信设备有问题要影响保护装置的运行。

2.3光纤纵联电流差动保护:

光纤电流差动保护是在电流差动保护的基础上演化而来的,基本保护原理也是基于克希霍夫基本电流定律,它能够理想地使保护实现单元化,原理简单,不受运行方式变化的影响,而且由于两侧的保护装置没有电联系,提高了运行的可靠性。目前电流差动保护在电力系统的主变压器、线路和母线上大量使用,其灵敏度高、动作简单可靠快速、能适应电力系统震荡、非全相运行等优点是其他保护形式所无法比拟的。光纤电流差动保护在继承了电流差动保护的这些优点的同时,以其可靠稳定的光纤传输通道保证了传送电流的幅值和相位正确可靠地传送到对侧。时间同步和误码校验问题是光纤电流差动保护面临的主要技术问题。在复用通道的光纤保护上,保护与复用装置时间同步的问题对于光纤电流差动保护的正确运行起到关键的作用,因此目前光纤差动电流保护都采用主从方式,以保证时钟的同步;由于目前光纤均采用64Kbit数字通道,电流差动保护通道中既要传送电流的幅值,又要传送时间同步信号,通道资源紧张,要求数据的误码校验位不能过长,这样就影响了误码校验的精度。目前部分厂家推出的2Mbit数字接口的光纤电流差动保护能很好地解决误码校验精度的问题。3光纤保护实际应用中存在的问题

3.1施工工艺问题

光纤保护是超高压线路的主保护,通道的安全可靠对电力系统的安全、稳定运行起到重要的作用。由于光缆传输需要经过转接端子箱、光缆机、电缆层和高压线路等连接环节,并且光纤的施工工艺复杂、施工质量要求高,因此如果在保护装置投入运行前的施工、测试中存在误差,则会导致保护装置的误动作,进而影响全网的安全稳定运行。

3.2通道双重化问题

光纤保护用于220kV及以上电网时,按照220kV及以上线路主保护双重化原则的要求,纵联保护的信号通道也要求双重化,高频保护由于是在不同的相别上耦合,因此能满足双通道的要求,如果使用2套光纤保护作为线路的主保护,通道双重化的问题则一直限制着光纤保护的大规模推广应用。

3.3光纤保护管理界面的划分问题

随着保护与通信衔接的日益紧密,继电保护专业与通信专业管理界面日益难以区分,如不从制度上解决这一问题,将直接影响到光纤保护的可靠运行。对于独立纤芯的保护,通信专业与继电保护专业管理的分界点在通信机房的光纤配线架上。配线架以上包括保护装置的那段尾纤,属于继电保护专业维护,这就要求继电保护专业人员具备一定的光纤校验维护技能。

3.4光纤保护在旁路代路上的问题

线路光纤保护在旁路代路时不方便操作,由于光纤活接头不能随便拔插,每次拔插都需要重新作衰耗测试,而且经常性拔插也容易造成活接头的损坏,因此不宜使用拔插活接头的办法实现光纤通道的切换。对于电网中没有单独的旁路保护,旁路代路时是切换交流回路,因此不存在通道切换问题,但对电网有独立的旁路保护,对于光纤闭锁式、允许式纵联保护暂时可以采用切换二次回路的方式,但对于光纤差动电流保护则无法代路,目前都是采取旁路保护单独增设一套光纤差动保护的方法解决。已有部分厂家在谋求解决光纤保护切换问题的办法,如使用光开关来实现光纤通道切换。

结束语

尽管目前光纤保护在长距离和超高压输电线路上的应用还有一定的局限性,在施工和管理应用上仍存在不足,但是从长远看,随着光纤网络的逐步完善、施工工艺和保护产品技术的不断提高,光纤保护将占据线路保护的主导地位。

参考文献

继电保护论文范文篇5

1.1定值问题①整定计算的误差②人为整定错误③装置定值的漂移a元器件老化及损坏b温度与湿度的影响c定值漂移问题

1.2电源问题①逆变稳压电源问题a纹波系数过高b输出功率不足或稳定性差②直流熔丝的配置问题③带直流电源操作插件

1.3TA饱和问题作为继电保护测量TA对二次系统的运行起关键作用,随着系统短路电流急剧增加,在中低压系统中电流互感器的饱和问题日益突出,已影响到继电保护装置动作的正确性。现场因馈线保护因电流互感器饱和而拒动,主变后备保护越跳主变三侧开关的事故时有发生。由于数字式继电器采用微型计算机实现,其主要工作电源仅有5V左右,数据采集部分的有效电平范围也仅有10V左右,因此能有效处理的信号范围更小,电流互感器的饱和对数字式继电器的影响将更大。①对辅助判据的影响②对基于工频分量算法的影响③对不同的数据采集方法的影响④防止TA饱和的方法与对策。

1.4抗干扰问题运行经验表明:微机保护的抗干扰性能较差,对讲机和其他无线通讯设备在保护屏附近的使用会导致一些逻辑元件误动作。现场曾发生过电焊机在进行氩弧焊接时,高频信号感应到保护电缆上使微机保护误跳闸的事故发生。新安装、基建、技改都要严格执行有关反事故技术措施。尽可能避免操作干扰、冲击负荷干扰、直流回路接地干扰等问题的发生。

1.5保护性能问题保护性能问题主要包括两方面,即装置的功能和特性缺陷。有些保护装置在投入直流电源时出现误动;高频闭所保护存在频拍现象时会误动;有些微机保护的动态特性偏离静态特性很远也会导致动作结果的错误。在事故分析时应充分考虑到上述两者性能之间的偏差。

1.6插件绝缘问题微机保护装置的集成度高,布线紧密。长期运行后,由于静电作用使插件的接线焊点周围聚集大量静电尘埃,在外界条件允许时,两焊点之间形成了导电通道,从而引起装置故障或者事故的发生。

1.7软件版本问题由于装置自身的质量或程序漏洞问题只有在现场运行过相当一段时间后才能发现。因此,继电保护人员在保护调试、检验、故障分析中发现的不正常或不可靠现象应及时向上级或厂商反馈情况。

1.8高频收发信机问题在220kV线路保护运行中,属于收发信机问题仍然是造成纵联保护不正确动作的主要因素,主要问题是元器件损坏、抗干扰性能差等,出问题的收发信机基本上都包括了目前各制造厂生产的收发信机。因此,收发信机的生产质量一定要重视起来。应注意校核继电保护通信设备(光纤、微波、载波)传输信号的可靠性和冗余度,防止因通信设备的问题而引起保护不正确动作。另外,高频保护的收发信机的不正常工作,也是高频保护不正确动作的原因之一。如:收发信机元件损坏,收发信机起动发信信号产生缺口,高频通道受强干扰误发信,收发信机故障,收发信机内连线错误,忘投收发信机电源,收发信机不能起到闭锁作用,区外故障时误动等。

2继电保护事故处理的思路

2.1正确充分利用微机提供的故障信息对经常发生的简单事故是容易排除的,但对少数故障仅凭经验是难以解决的,应采取正确的方法和步骤进行。

2.1.1正确对待人为事故有些继电保护事故发生后,按照现场的信号指示无法找到故障原因,或者断路器跳闸后没有信号指示,无法界定是人为事故或是设备事故,这种情况的发生往往与工作人员的重视程度不够、措施不力、等原因造成。人为事故必须如实反映,以便分析和避免浪费时间。

2.1.2充分利用故障录波和时间记录微机事件记录、故障录波图形、装置灯光显示信号是事故处理的重要依据,根据有用信息作出正确判断是解决问题的关键。若通过一、二次系统的全面检查发现一次系统故障使继电保护正确动作,则不存在继电保护事故处理的问题;若判断故障出在继电保护上,应尽量维持原状,做好记录,做出故障处理计划后再开展工作,以避免原始状况的破坏给事故处理带来不必要的麻烦。

2.2运用正确的检查方法

2.2.1逆序检查法如果利用微机事件记录和故障录波不能在短时间内找到事故发生的根源时,应注意从事故发生的结果出发,一极一级往前查找,直到找到根源为止。这种方法常应用在保护出现误动时。

2.2.2顺序检查法该方法是利用检验调试的手段来寻找故障的根源。按外部检查、绝缘检测、定值检查、电源性能测试、保护性能检查等顺序进行。这种方法主要应用于微机保护出现拒动或者逻辑出现问题的事故处理中。

2.2.3运用整组试验法此方法的主要目的是检查保护装置的动作逻辑、动作时间是否正常,往往可以用很短的时间再现故障,并判明问题的根源。如出现异常,再结合其他方法进行检查。

2.3事故处理的注意事项

2.3.1对试验电源的要求在进行微机保护试验事要求使用单独的供电电源,并核实用电试验电源是否满足三相为正序和对称的电压,并检查其正弦波及中性线是否良好,电源容量是否足够等要素。

2.3.2对仪器仪表的要求万用表、电压表、示波器等取电压信号的仪器必须选用具有高输入阻抗者。继电保护测试仪、移相器、三相调压器应注意其性能稳定。

3如何提高继电保护技术

掌握和了解继电保护故障和事故处理的基本类型和思路是提高继电保护故障和事故处理水平的重要条件,同时要加强下述几个问题。

3.1掌握足够必要的理论知识

3.1.1电子技术知识由于电网中微机保护的使用越来越多,作为一名继电保护工作者,学好电子技术及微机保护知识是当务之急。

3.1.2微机保护的原理和组成为了根据保护及自动装置产生的现象分析故障或事故发生的原因,迅速确定故障部位,工作人员必须具备微机保护的基本知识,必须全面掌握和了解保护的基本原理和性能,熟记微机保护的逻辑框图,熟悉电路原理和元件功能。

3.2具备相关技术资料要顺利进行继电保护事故处理,离不开诸如检修规程、装置使用与技术说明书、调试大纲和调试记录、定值通知单、整组调试记录,二次回路接线图等资料。

3.3运用正确的检查方法一般继电保护事故往往经过简单的检查就能够被查出,如果经过一些常规的检查仍未发现故障元件,说明该故障较为隐蔽,应当引起充分重视,此时可采用逐级逆向检查法,即从故障现象的暴露点入手去分析原因,由故障原因判别故障范围。如果仍不能确定故障原因,就采用顺序检查法,对装置进行全面的检查。

3.4掌握微机保护事故处理技巧在微机保护的事故处理中,以往的经验是非常宝贵的,它能帮助工作人员快速消除重复发生的故障,但技能更为重要,现针对微机保护的特点总结如下。

3.4.1替代法该方法是指用规格相同、功能相同、性能良好的插件或元件替代被怀疑而不便测量的插件或元件。

3.4.2对比法该方法是将故障装置的各种参数或以前的检验报告进行比较,差别较大的部位就是故障点。

3.4.3模拟检查法该方法是指在良好的装置上根据原理图(一般由厂家配合)对其部位进行脱焊、开路或改变相应元件参数,观察装置有无相同的故障现象出现,若有相同的故障现象出现,则故障部位或损坏的元件被确认。

4小结

本文从微机保护自身特点和现场实际经验出发,结合长期处理继电保护事故和故障的经验和方法,对微机保护发生事故或故障的共性原因进行了一般性分类,并在一定范围内总结了处理事故的思路及方法,介绍了提高处理事故和故障能力的基本途径。实践表明,上述思路和方法具备一定的实用性和可操作性。

继电保护论文范文篇6

论文摘要:文章分析了目前变电所存在的各类电磁干扰,讨论了高频保护应采取的抗干扰措施。

高频保护是以输电线载波通道作为通信通道的线路纵联保护。当前随着电网容量的增大、电压的升高,各类电磁干扰现象比较严重。由于输电线路是高频通道的一部分,所以高压的断路器操作、短路故障和遭受雷击等引起的电压,就可能对高频收发讯机产生干扰,导致高频保护误动作。所以,了解各类干扰源,采取相应的抗干扰措施至关重要。

一、干扰源

1、高压隔离开关和断路器的操作。这些操作可能在母线或线路上引起含有多种频率分量的衰减震荡波,母线(或电气设备间的连线)相当于天线,将暂态电磁场的能量向周围空间辐射,同时通过连接在母线或线路上的测量设备直接耦合至二次回路。断路器操作产生的电磁干扰频率一般为0.1~80mhz,每串电磁干扰波的持续时间为10μs~10ms。

由理论分析和实测数据可得出如下规律:①暂态电磁场的幅值随电压等级的增高而增高,主导频率随电压等级增高而降低。②与隔离开关操作相比,断路器操作所引起暂态电磁场的幅值小,主导频率高、脉冲总数少。③快速隔离开关比慢速隔离开关产生的暂态重复频率低、持续时间短。慢速隔离开关一次操作中可能产生上万个脉冲,而快速隔离开关只产生几十个脉冲。

2、雷击线路、构架和控制楼。直接雷击到户外线路或构架,会有大电流流入接地网,二次电缆的屏蔽层在不同的接地点接地时,就会因地网电阻的存在而产生流过屏蔽层的暂态电流,从而在二次电缆的心线中感应出干扰电压,线路感应的过电压也会通过测量设备引入二次回路。由雷击变电所在二次回路中产生的干扰电压可高达30kv,其频率可达几兆赫。

3、短路故障。短路故障与雷击构架一样会引起地网电位的升高,从而在二次电缆中引起干扰电压。变电所内高压母线单相接地时,在二次电缆心线上产生的干扰电压可以从几十伏到近万伏,暂态干扰电压的频率约千赫到几百千赫。

4、靠近高压线路受其工频电磁场作用。这对于电子束类的显示设备产生电磁干扰是十分明显的。在户外变电所中,高压线路或汇流排会产生工频电磁场。一般而言,电压等级越高,产生的电场也越大,但磁场相反减小。

5、局部放电产生频率较高的电磁辐射,可能在电子设备的线路中引起电磁干扰。

6、二次回路中的开关操作。由于感性负载的存在,在二次回路的信号电源端口以及控制端口产生快速瞬变的脉冲干扰。由于电磁电器的大量使用,在二次回路自身工作时会产生中等频率的振荡暂态电压。

二、抗干扰措施

1、通道入口处加装串联电容。高频闭锁式保护的原理是线路本侧收到对侧信号且对侧停信时,由“收讯输出”给出保护动作的一对接点信号,该过程中高频信号存在大约5ms的间断,此间断将作为出口动作的判据。在广州白云供电局所属的某220kv线路曾发生过区外故障时,由于干扰产生间断导致保护误动作的事故,为防止类似情况的发生,应在通道入口处电缆心线内串接0.1μf电容,可有效地起到抗间断作用,取消ybx系列收发讯机线路滤波器输出中的放电管。

2、装置可靠接地。由于变电所的接地网并非实际的等电位面,因而在不同点之间会出现电位差,当较大的接地电流注入接地网时,各点之间可能有较大的电位差,如果同一个连接的回路在变电所的不同点同时接地,地网地电位差将窜入该连通地回路,造成不应有的分流。在有些情况下,还可能将其在一次系统并不存在的地电压引入继电保护装置的检测回路中,或者因分流引起保护装置在故障过程中拒动或者误动,所以对于微机保护装置来说,保护屏必须要求可靠接地,而高频保护也应按部颁要求加装接地铜排或铜绞线(线径不小于100mm2),以保证装置在故障情况下的可靠判断。

3、限制过电压对装置的影响。为防止雷击时产生过电压,可在通道入口处并联适当的电容,由于电容具有两端电压不能突变的性质,当静电感应产生的过电压出现时,首先要向并联电容充电。随着充电过程的进行,副边电压才会慢慢升起来,由于静电感应过电压一般出现的时间都很短,并联电容两端电压(即副边电压)还没有升到足够高时,过电压已消失,这样就能大大限制地电压对高频收发讯机的侵害。

4、高频位置停信加装手合继电器延时闭合接点。当空载线路手动合闸时,由于线路的分布电容,将产生较大的电容电流,此电流有时会达到高频保护的启动值,此时会造成高频保护误动,导致线路合不上断路器。为防止此类现象的发生,可在送电侧断路器保护装置对位置停信略带延时,使位置停信延时停信,所以应将手合继电器的一对常闭接点(延时断开,瞬时闭合)串入装置的位置停信回路中,对装置进行高频保护闭锁。

继电保护论文范文篇7

【关键词】继电保护现状发展

1继电保护发展现状

电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求,电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力,因此,继电保护技术得天独厚,在40余年的时间里完成了发展的4个历史阶段。

建国后,我国继电保护学科、继电保护设计、继电器制造工业和继电保护技术队伍从无到有,在大约10年的时间里走过了先进国家半个世纪走过的道路。50年代,我国工程技术人员创造性地吸收、消化、掌握了国外先进的继电保护设备性能和运行技术[1],建成了一支具有深厚继电保护理论造诣和丰富运行经验的继电保护技术队伍,对全国继电保护技术队伍的建立和成长起了指导作用。阿城继电器厂引进消化了当时国外先进的继电器制造技术,建立了我国自己的继电器制造业。因而在60年代中我国已建成了继电保护研究、设计、制造、运行和教学的完整体系。这是机电式继电保护繁荣的时代,为我国继电保护技术的发展奠定了坚实基础。

自50年代末,晶体管继电保护已在开始研究。60年代中到80年代中是晶体管继电保护蓬勃发展和广泛采用的时代。其中天津大学与南京电力自动化设备厂合作研究的500kV晶体管方向高频保护和南京电力自动化研究院研制的晶体管高频闭锁距离保护,运行于葛洲坝500kV线路上[2],结束了500kV线路保护完全依靠从国外进口的时代。

在此期间,从70年代中,基于集成运算放大器的集成电路保护已开始研究。到80年代末集成电路保护已形成完整系列,逐渐取代晶体管保护。到90年代初集成电路保护的研制、生产、应用仍处于主导地位,这是集成电路保护时代。在这方面南京电力自动化研究院研制的集成电路工频变化量方向高频保护起了重要作用[3],天津大学与南京电力自动化设备厂合作研制的集成电路相电压补偿式方向高频保护也在多条220kV和500kV线路上运行。

我国从70年代末即已开始了计算机继电保护的研究[4],高等院校和科研院所起着先导的作用。华中理工大学、东南大学、华北电力学院、西安交通大学、天津大学、上海交通大学、重庆大学和南京电力自动化研究院都相继研制了不同原理、不同型式的微机保护装置。1984年原华北电力学院研制的输电线路微机保护装置首先通过鉴定,并在系统中获得应用[5],揭开了我国继电保护发展史上新的一页,为微机保护的推广开辟了道路。在主设备保护方面,东南大学和华中理工大学研制的发电机失磁保护、发电机保护和发电机?变压器组保护也相继于1989、1994年通过鉴定,投入运行。南京电力自动化研究院研制的微机线路保护装置也于1991年通过鉴定。天津大学与南京电力自动化设备厂合作研制的微机相电压补偿式方向高频保护,西安交通大学与许昌继电器厂合作研制的正序故障分量方向高频保护也相继于1993、1996年通过鉴定。至此,不同原理、不同机型的微机线路和主设备保护各具特色,为电力系统提供了一批新一代性能优良、功能齐全、工作可靠的继电保护装置。随着微机保护装置的研究,在微机保护软件、算法等方面也取得了很多理论成果。可以说从90年代开始我国继电保护技术已进入了微机保护的时代。

2继电保护的未来发展

继电保护技术未来趋势是向计算机化,网络化,智能化,保护、控制、测量和数据通信一体化发展。

2.1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。原华北电力学院研制的微机线路保护硬件已经历了3个发展阶段:从8位单CPU结构的微机保护问世,不到5年时间就发展到多CPU结构,后又发展到总线不出模块的大模块结构,性能大大提高,得到了广泛应用。华中理工大学研制的微机保护也是从8位CPU,发展到以工控机核心部分为基础的32位微机保护。

南京电力自动化研究院一开始就研制了16位CPU为基础的微机线路保护,已得到大面积推广,目前也在研究32位保护硬件系统。东南大学研制的微机主设备保护的硬件也经过了多次改进和提高。天津大学一开始即研制以16位多CPU为基础的微机线路保护,1988年即开始研究以32位数字信号处理器(DSP)为基础的保护、控制、测量一体化微机装置,目前已与珠海晋电自动化设备公司合作研制成一种功能齐全的32位大模块,一个模块就是一个小型计算机。采用32位微机芯片并非只着眼于精度,因为精度受A/D转换器分辨率的限制,超过16位时在转换速度和成本方面都是难以接受的;更重要的是32位微机芯片具有很高的集成度,很高的工作频率和计算速度,很大的寻址空间,丰富的指令系统和较多的输入输出口。CPU的寄存器、数据总线、地址总线都是32位的,具有存储器管理功能、存储器保护功能和任务转换功能,并将高速缓存(Cache)和浮点数部件都集成在CPU内。

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相当于一台PC机的功能。在计算机保护发展初期,曾设想过用一台小型计算机作成继电保护装置。由于当时小型机体积大、成本高、可靠性差,这个设想是不现实的。现在,同微机保护装置大小相似的工控机的功能、速度、存储容量大大超过了当年的小型机,因此,用成套工控机作成继电保护的时机已经成熟,这将是微机保护的发展方向之一。天津大学已研制成用同微机保护装置结构完全相同的一种工控机加以改造作成的继电保护装置。这种装置的优点有:(1)具有486PC机的全部功能,能满足对当前和未来微机保护的各种功能要求。(2)尺寸和结构与目前的微机保护装置相似,工艺精良、防震、防过热、防电磁干扰能力强,可运行于非常恶劣的工作环境,成本可接受。(3)采用STD总线或PC总线,硬件模块化,对于不同的保护可任意选用不同模块,配置灵活、容易扩展。

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,尚须进行具体深入的研究。\

2.2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,使人类生产和社会生活的面貌发生了根本变化。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。到目前为止,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。继电保护的作用也只限于切除故障元件,缩小事故影响范围。这主要是由于缺乏强有力的数据通信手段。国外早已提出过系统保护的概念,这在当时主要指安全自动装置。因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(这是首要任务),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。显然,实现这种系统保护的基本条件是将全系统各主要设备的保护装置用计算机网络联接起来,亦即实现微机保护装置的网络化。这在当前的技术条件下是完全可能的。

对于一般的非系统保护,实现保护装置的计算机联网也有很大的好处。继电保护装置能够得到的系统故障信息愈多,则对故障性质、故障位置的判断和故障距离的检测愈准确。对自适应保护原理的研究已经过很长的时间,也取得了一定的成果,但要真正实现保护对系统运行方式和故障状态的自适应,必须获得更多的系统运行和故障信息,只有实现保护的计算机网络化,才能做到这一点。

对于某些保护装置实现计算机联网,也能提高保护的可靠性。天津大学1993年针对未来三峡水电站500kV超高压多回路母线提出了一种分布式母线保护的原理[6],初步研制成功了这种装置。其原理是将传统的集中式母线保护分散成若干个(与被保护母线的回路数相同)母线保护单元,分散装设在各回路保护屏上,各保护单元用计算机网络联接起来,每个保护单元只输入本回路的电流量,将其转换成数字量后,通过计算机网络传送给其它所有回路的保护单元,各保护单元根据本回路的电流量和从计算机网络上获得的其它所有回路的电流量,进行母线差动保护的计算,如果计算结果证明是母线内部故障则只跳开本回路断路器,将故障的母线隔离。在母线区外故障时,各保护单元都计算为外部故障均不动作。这种用计算机网络实现的分布式母线保护原理,比传统的集中式母线保护原理有较高的可靠性。因为如果一个保护单元受到干扰或计算错误而误动时,只能错误地跳开本回路,不会造成使母线整个被切除的恶性事故,这对于象三峡电站具有超高压母线的系统枢纽非常重要。

由上述可知,微机保护装置网络化可大大提高保护性能和可靠性,这是微机保护发展的必然趋势。

2.3保护、控制、测量、数据通信一体化

在实现继电保护的计算机化和网络化的条件下,保护装置实际上就是一台高性能、多功能的计算机,是整个电力系统计算机网络上的一个智能终端。它可从网上获取电力系统运行和故障的任何信息和数据,也可将它所获得的被保护元件的任何信息和数据传送给网络控制中心或任一终端。因此,每个微机保护装置不但可完成继电保护功能,而且在无故障正常运行情况下还可完成测量、控制、数据通信功能,亦即实现保护、控制、测量、数据通信一体化。

目前,为了测量、保护和控制的需要,室外变电站的所有设备,如变压器、线路等的二次电压、电流都必须用控制电缆引到主控室。所敷设的大量控制电缆不但要大量投资,而且使二次回路非常复杂。但是如果将上述的保护、控制、测量、数据通信一体化的计算机装置,就地安装在室外变电站的被保护设备旁,将被保护设备的电压、电流量在此装置内转换成数字量后,通过计算机网络送到主控室,则可免除大量的控制电缆。如果用光纤作为网络的传输介质,还可免除电磁干扰。现在光电流互感器(OTA)和光电压互感器(OTV)已在研究试验阶段,将来必然在电力系统中得到应用。在采用OTA和OTV的情况下,保护装置应放在距OTA和OTV最近的地方,亦即应放在被保护设备附近。OTA和OTV的光信号输入到此一体化装置中并转换成电信号后,一方面用作保护的计算判断;另一方面作为测量量,通过网络送到主控室。从主控室通过网络可将对被保护设备的操作控制命令送到此一体化装置,由此一体化装置执行断路器的操作。1992年天津大学提出了保护、控制、测量、通信一体化问题,并研制了以TMS320C25数字信号处理器(DSP)为基础的一个保护、控制、测量、数据通信一体化装置。

2.4智能化

近年来,人工智能技术如神经网络、遗传算法、进化规划、模糊逻辑等在电力系统各个领域都得到了应用,在继电保护领域应用的研究也已开始[7]。神经网络是一种非线性映射的方法,很多难以列出方程式或难以求解的复杂的非线性问题,应用神经网络方法则可迎刃而解。例如在输电线两侧系统电势角度摆开情况下发生经过渡电阻的短路就是一非线性问题,距离保护很难正确作出故障位置的判别,从而造成误动或拒动;如果用神经网络方法,经过大量故障样本的训练,只要样本集中充分考虑了各种情况,则在发生任何故障时都可正确判别。其它如遗传算法、进化规划等也都有其独特的求解复杂问题的能力。将这些人工智能方法适当结合可使求解速度更快。天津大学从1996年起进行神经网络式继电保护的研究,已取得初步成果[8]。可以预见,人工智能技术在继电保护领域必会得到应用,以解决用常规方法难以解决的问题。

3结束语

建国以来,我国电力系统继电保护技术经历了4个时代。随着电力系统的高速发展和计算机技术、通信技术的进步,继电保护技术面临着进一步发展的趋势。国内外继电保护技术发展的趋势为:计算机化,网络化,保护、控制、测量、数据通信一体化和人工智能化,这对继电保护工作者提出了艰巨的任务,也开辟了活动的广阔天地。

作者单位:天津市电力学会(天津300072)

参考文献

1王梅义.高压电网继电保护运行技术.北京:电力工业出版社,1981

2HeJiali,ZhangYuanhui,YangNianci.NewTypePowerLineCarrierRelayingSystemwith

DirectionalComparisonforEHVTransmissionLines.IEEETransactionsPAS-103,1984(2)

3沈国荣.工频变化量方向继电器原理的研究.电力系统自动化,1983(1)

4葛耀中.数字计算机在继电保护中的应用.继电器,1978(3)

5杨奇逊.微型机继电保护基础.北京:水利电力出版社,1988

6HeJiali,Luoshanshan,WangGang,etal.ImplementationofaDigitalDistributedBus

Protection.IEEETransactionsonPowerDelivery,1997,12(4)

继电保护论文范文篇8

可靠性是指一个元件、设备或系统在预定时间内,在规定的条件下完成规定功能的能力。可靠性工程涉及到元件失效数据的统计和处理,系统可靠性的定量评定,运行维护,可靠性和经济性的协调等各方面。具体到继电保护装置,其可靠性是指在该装置规定的范围内发生了它应该动作的故障时,它不应该拒动作,而在任何其它该保护不应动作的情况下,它不应误动作。

继电保护装置的拒动和误动都会给电力系统造成严重危害。但提高其不拒动和提高其不误动作的可靠性的措施往往是互相矛盾的。由于电力系统的结构和负荷性质的不同,拒动和误动所造成的危害往往不同。例如当系统中有充足的旋转备用容量,输电线路很多,各系统之间和电源与负荷之间联系很紧密时由于继电保护装置的误动作,使发电机变压器或输电线路切除而给电力系统造成的影响可能很小;但如果发电机变压器或输电线路故障时继电保护装置拒动作,将会造成设备的损坏或系统稳定的破坏,损失是巨大的。在此情况下提高继电保护装置不拒动的可靠性比提高其不误动的可靠性更为重要。但在系统中旋转备用容量很少及各系统之间和负荷和电源之间联系比较薄弱的情况下,继电保护装置的误动作使发电机变压器或输电线切除时,将会引起对负荷供电的中断甚至造成系统稳定的破坏,损失是巨大的。而当某一保护装置拒动时,其后备保护仍可以动作而切除故障,因此在这种情况下提高继电保护装置不误动的可靠性比提高其不拒动的可靠性更为重要。

2保护装置评价指标

2.1继电保护装置属于可修复元件,在分析其可靠性时,应该先正确划分其状态,常见的状态有:①正常运行状态。这是保护装置的正常状态。②检修状态。为使保护装置能够长期稳定运行,应定期对其进行检修,检修时保护装置退出运行。③正常动作状态。这是指被保护元件发生故障时,保护装置正确动作于跳闸的状态。④误动作状态。是指保护装置不应动作时,它错误动作的状态。例如,由于整定错误,发生区外故障时,保护装置错误动作于跳闸。⑤拒动作状态。是指保护装置应该动作时,它拒绝动作的状态。例如,由于整定错误或内部机械故障而导致保护装置拒动。⑥故障维修状态。保护装置发生故障后对其进行维修时所处的状态。

2.2目前常用的评价统计指标有

2.2.1正确动作率即一定期限内(例如一年)被统计的继电保护装置的正确动作次数与总动作次数之比。用公式表示为:

正确动作率=(正确动作次数,总动作次数)×100

用正确动作率可以观测该继电保护系统每年的变化趋势,也可以反映不同的继电保护系统(如220kv与500kv)之间的对比情况,从中找出薄弱环节。

2.2.2可靠度r(t)是指元件在起始时刻正常的条件下,在时间区间(0,t)不发生故障的概率。对于继电保护装置,注意力主要集中在从起始时刻到首次故障的时间。

2.2.3可用率a(t)是指元件在起始时刻正常工作的条件下,时刻t正常工作的概率。可靠度与可用率的不同在于,可靠度中的定义要求元件在时间区间(0,t)连续的处于正常状态,而可用率则无此要求。

2.2.4故障率是指元件从起始时刻直到时刻t完好条件下,在时刻t以后单位时间里发生故障的概率。

2.2.5平均无故障工作时间建设从修复到首次故障之间的时间间隔为无故障工作时间,则其数学期望值为平均无故障工作时间。

2.2.6修复率m(t)是指元件自起始时刻直到时刻t故障的条件下,自时刻t以后每单位时间里修复的概率

2.2.7平均修复时间mttr平均修复时间是修复时间的数学期望值。310kv供电系统继电保护

10KV供电系统是电力系统的一部分。它能否安全、稳定、可靠地运行,不但直接关系到企业用电的畅通,而且涉及到电力系统能否正常的运行。

3.110KV供电系统的几种运行状况

3.1.1供电系统的正常运行这种状况系指系统中各种设备或线路均在其额定状态下进行工作;各种信号、指示和仪表均工作在允许范围内的运行状况;

3.1.2供电系统的故障这种状况系指某些设备或线路出现了危及其本身或系统的安全运行,并有可能使事态进一步扩大的运行状况:

3.1.3供电系统的异常运行这种状况系指系统的正常运行遭到了破坏,但尚未构成故障时的运行状况。

3.210KV供电系统继电保护装置的任务

3.2.1在供电系统中运行正常时,它应能完整地、安全地监视各种设备的运行状况,为值班人员提供可靠的运行依据:

3.2.2如供电系统中发生故障时,它应能自动地、迅速地、有选择性地切除故障部分,保证非故障部分继续运行:

3.2.3当供电系统中出现异常运行工作状况时,它应能及时地、准确地发出信号或警报,通知值班人员尽快做出处理。

3.3几种常用电流保护的分析

3.3.1反时限过电流保护继电保护的动作时间与短路电流的大小有关,短路电流越大,动作时间越短;短路电流越小,动作时间越长,这种保护就叫做反时限过电流保护。反时限过电流保护虽外部接线简单,但内部结构十分复杂,调试比较困难;在灵敏度和动作的准确性、速动性等方面也远不如电磁式继电器构成的继电保护装置。

3.3.2定时限过电流保护继电保护的动作时间与短路电流的大小无关,时间是恒定的,时间是靠时间继电器的整定来获得的。时间继电器在一定范围内是连续可调的,这种保护方式就称为定时限过电流保护。

继电器的构成。定时限过电流保护是由电磁式时间继电器(作为时限元件)、电磁式中间继电器(作为出口元件)、电磁式电流继电器(作为起动元件)、电磁式信号继电器(作为信号元件)构成的。它一般采用直流操作,须设置直流屏。

定时限过电流保护的基本原理。在10kV中性点不接地系统中,广泛采用的两相两继电器的定时限过电流保护。它是由两只电流互感器和两只电流继电器、一只时间继电器和一只信号继电器构成。保护装置的动作时间只决定于时间继电器的预先整定的时间,而与被保护回路的短路电流大小无关,所以这种过电流保护称为定时限过电流保护。

动作电流的整定计算。过流保护装置中的电流继电器动作电流的整定原则,是按照躲过被保护线路中可能出现的最大负荷电流来考虑的。也就是只有在被保护线路故障时才启动,而在最大负荷电流出现时不应动作。

继电保护论文范文篇9

关键词:变配电站继电保护综合自动化

1.电力系统电压等级与变电站种类

电力系统电压等级有220/380V(0.4kV),3kV、6kV、10kV、20kV、35kV、66kV、110kV、220kV、330kV、500kV。随着电机制造工艺的提高,10kV电动机已批量生产,所以3kV、6kV已较少使用,20kV、66kV也很少使用。供电系统以10kV、35kV为主。输配电系统以110kV以上为主。发电厂发电机有6kV与10kV两种,现在以10kV为主,用户均为220/380V(0.4kV)低压系统。

根据《城市电力网规定设计规则》规定:输电网为500kV、330kV、220kV、110kV,高压配电网为110kV、66kV,中压配电网为20kV、10kV、6kV,低压配电网为0.4kV(220V/380V)。

发电厂发出6kV或10kV电,除发电厂自己用(厂用电)之外,也可以用10kV电压送给发电厂附近用户,10kV供电范围为10Km、35kV为20~50Km、66kV为30~100Km、110kV为50~150Km、220kV为100~300Km、330kV为200~600Km、500kV为150~850Km。

2.变配电站种类

电力系统各种电压等级均通过电力变压器来转换,电压升高为升压变压器(变电站为升压站),电压降低为降压变压器(变电站为降压站)。一种电压变为另一种电压的选用两个线圈(绕组)的双圈变压器,一种电压变为两种电压的选用三个线圈(绕组)的三圈变压器。

变电站除升压与降压之分外,还以规模大小分为枢纽站,区域站与终端站。枢纽站电压等级一般为三个(三圈变压器),550kV/220kV/110kV。区域站一般也有三个电压等级(三圈变压器),220kV/110kV/35kV或110kV/35kV/10kV。终端站一般直接接到用户,大多数为两个电压等级(两圈变压器)110kV/10kV或35kV/10kV。用户本身的变电站一般只有两个电压等级(双圈变压器)110kV/10kV、35kV/0.4kV、10kV/0.4kV,其中以10kV/0.4kV为最多。

3.变电站一次回路接线方案

1)一次接线种类

变电站一次回路接线是指输电线路进入变电站之后,所有电力设备(变压器及进出线开关等)的相互连接方式。其接线方案有:线路变压器组,桥形接线,单母线,单母线分段,双母线,双母线分段,环网供电等。

2)线路变压器组

变电站只有一路进线与一台变压器,而且再无发展的情况下采用线路变压器组接线。

3)桥形接线

有两路进线、两台变压器,而且再没有发展的情况下,采用桥形接线。针对变压器,联络断路器在两个进线断路器之内为内桥接线,联络断路器在两个进线断路器之外为外桥接线。

4)单母线

变电站进出线较多时,采用单母线,有两路进线时,一般一路供电、一路备用(不同时供电),二者可设备用电源互自投,多路出线均由一段母线引出。

5)单母线分段

有两路以上进线,多路出线时,选用单母线分段,两路进线分别接到两段母线上,两段母线用母联开关连接起来。出线分别接到两段母线上。

单母线分段运行方式比较多。一般为一路主供,一路备用(不合闸),母联合上,当主供断电时,备用合上,主供、备用与母联互锁。备用电源容量较小时,备用电源合上后,要断开一些出线。这是比较常用的一种运行方式。

对于特别重要的负荷,两路进线均为主供,母联开关断开,当一路进线断电时,母联合上,来电后断开母联再合上进线开关。

单母线分段也有利于变电站内部检修,检修时可以停掉一段母线,如果是单母线不分段,检修时就要全站停电,利用旁路母线可以不停电,旁路母线只用于电力系统变电站。

6)双母线

双母线主要用于发电厂及大型变电站,每路线路都由一个断路器经过两个隔离开关分别接到两条母线上,这样在母线检修时,就可以利用隔离开关将线路倒在一条件母线上。双母线也有分段与不分段两种,双母线分段再加旁路断路器,接线方式复杂,但检修就非常方便了,停电范围可减少。

4.变配电站二次回路

1)二次回路种类

变配电站二次回路包括:测量、保护、控制与信号回路部分。测量回路包括:计量测量与保护测量。控制回路包括:就地手动合分闸、防跳联锁、试验、互投联锁、保护跳闸以及合分闸执行部分。信号回路包括开关运行状态信号、事故跳闸信号与事故预告信号。

2)测量回路

测量回路分为电流回路与电压回路。电流回路各种设备串联于电流互感器二次侧(5A),电流互感器是将原边负荷电流统一变为5A测量电流。计量与保护分别用各自的互感器(计量用互感器精度要求高),计量测量串接于电流表以及电度表,功率表与功率因数表电流端子。保护测量串接于保护继电器的电流端子。微机保护一般将计量及保护集中于一体,分别有计量电流端子与保护电流端子。

电压测量回路,220/380V低压系统直接接220V或380V,3KV以上高压系统全部经过电压互感器将各种等级的高电压变为统一的100V电压,电压表以及电度表、功率表与功率因数表的电压线圈经其端子并接在100V电压母线上。微机保护单元计量电压与保护电压统一为一种电压端子。

3)控制回路

(1)合分闸回路

合分闸通过合分闸转换开关进行操作,常规保护为提示操作人员及事故跳闸报警需要,转换开关选用预合-合闸-合后及预分-分闸-分后的多档转换开关。以使利用不对应接线进行合分闸提示与事故跳闸报警,国家已有标准图设计。采用微机保护以后,要进行远分合闸操作后,还要到就地进行转换开关对位操作,这就失去了远分操作的意义,所以应取消不对应接线,选用中间自复位的只有合闸与分闸的三档转换开关。

(2)防跳回路

当合闸回路出现故障时进行分闸,或短路事故未排除,又进行合闸(误操作),这时就会出现断路器反复合分闸,不仅容易引起或扩大事故,还会引起设备损坏或人身事故,所以高压开关控制回路应设计防跳。防跳一般选用电流启动,电压保持的双线圈继电器。电流线圈串接于分闸回路作为启动线圈。电压线圈接于合闸回路,作为保持线圈,当分闸时,电流线圈经分闸回路起动。如果合闸回路有故障,或处于手动合闸位置,电压线圈起启动并通过其常开接点自保持,其常闭接点马上断开合闸回路,保证断路器在分闸过程中不能马上再合闸。防跳继电器的电流回路还可以通过其常开接点将电流线圈自保持,这样可以减轻保护继电器的出口接点断开负荷,也减少了保护继电器的保持时间要求。

有些微机保护装置自己已具有防跳功能,这样就可以不再设计防跳回路。断路器操作机构选用弹簧储能时,如果选用储能后可以进行一次合闸与分闸的弹簧储能操作机构(也有用于重合闸的储能后可以进行二次合闸与分闸的弹簧储能操作机构),因为储能一般都要求10秒左右,当储能开关经常处于断开位置时,储一次能,合完之后,将储能开关再处于断开位置,可以跳一次闸;跳闸之后,要手动储能之后才能进行合闸,此时,也可以不再设计防跳回路。

(3)试验与互投联锁与控制

对于手车开关柜,手车推出后要进行断路器合分闸试验,应设计合分闸试验按钮。进线与母联断路,一般应根据要求进行互投联锁或控制。

(4)保护跳闸

保护跳闸出口经过连接片接于跳闸回路,连接片用于保护调试,或运行过程中解除某些保护功能。

(5)合分闸回路

合分闸回路为经合分闸母线为操作机构提供电源,以及其控制回路,一般都应单独画出。

4)信号回路

(1)开关运行状态信号由合闸与分闸指示两个装于开关柜上的信号灯组成:经过操作转换开关不对应接线后接到正电源上。采用微机保护后,转换开关取消了不对应接线,所以信号灯正极可以直接接到正电源上。

(2)事故信号有事故跳闸与事故预告两种信号,事故跳闸报警也要通过转化开关不对应后,接到事故跳闸信号母线上,再引到中央信号系统。事故预告信号通过信号继电器接点引到中央信号系统。采用微机保护后,将断路器操作机构辅助接点与信号继电器的接点分别接到微机保护单元的开关量输入端子,需要有中央信号系统时,如果微机保护单元可以提供事故跳闸与事故预告输出接点,可将其引到中央信号系统。否则,应利用信号继电器的另一对接点引到中央信号系统。

(3)中央信号系统为安装于值班室内的集中报警系统,由事故跳闸与事故预告两套声光报警组成,光报警用光字牌,不用信号灯,光字牌分集中与分散两种。采用变电站综合自动化系统后,可以不再设计中央信号系统,或将其简化,只设计集中报警作为计算机报警的后备报警。

5.变配电站继电保护

1)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。

2)变配电站继电保护的基本工作原理

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。

可靠系数为一个经验数据,计算继电器保护动作值时,要将计算结果再乘以可靠系数,以保证继电保护动作的准确与可靠,其范围为1.3~1.5。

发生故障时的最小值与保护的动作值之比为继电保护的灵敏系数,一般为1.2~2,应根据设计规范要进行选择。

3)变配电站继电保护按保护性质分类

(1)电流速断保护:故障电流超过保护整定值无时限(整定时间为零),立即发出跳闸命令。

(2)电流延时速断保护:故障电流超过速断保护整定值时,带一定延时后发出跳闸命令。

(3)过电流保护:故障电流超过过流保护整定值,故障出现时间超过保护整定时间后发出跳闸命令。

(4)过电压保护:故障电压超过保护整定值时,发出跳闸命令或过电压信号。

(5)低电压保护:故障电压低于保护整定值时,发出跳闸命令或低电压信号。

(6)低周波减载:当电网频率低于整定值时,有选择性跳开规定好的不重要负荷。

(7)单相接地保护:当一相发生接地后对于接地系统,发出跳闸命令,对于中性点不接地系统,发出接地报警信号。

(8)差动保护:当流过变压器、中性点线路或电动机绕组,线路两端电流之差变化超过整定值时,发出跳闸命令称为纵差动保护,两条并列运行的线路或两个绕组之间电流差变化超过整定值时,发出跳闸命令称横差动保护。

(9)距离保护:根据故障点到保护安装处的距离(阻抗)发出跳闸命令称为距离保护。

(10)方向保护:根据故障电流的方向,有选择性的发出跳闸命令称为方向保护。

(11)高频保护:利用弱电高频信号传递故障信号来进行选择性跳闸的保护称为高频保护。

(12)过负荷:运行电流超过过负荷整定值(一般按最大负荷或设备额定功率来整定)时,发出过负荷信号。

(13)瓦斯保护:对于油浸变压器,当变压器内部发生匝间短路出现电气火花,变压器油被击穿出现瓦斯气体冲击安装在油枕通道管中的瓦斯继电器,故障严重,瓦斯气体多,冲击力大,重瓦斯动作于跳闸,故障不严重,瓦斯气体少,冲击力小,轻瓦斯动作于信号。

(14)温度保护:变压器、电动机或发电机过负荷或内部短路故障,出现设备本体温度升高,超过整定值发出跳闸命令或超温报警信号。

(15)主保护:满足电力系统稳定和设备安全要求,出现故障后能以最快速度有选择性的切除被保护设备或线路的保护。

(16)后备保护:主保护或断路器拒动时,用来切除除故障的保护。主保护拒动,本电力系统或线路的另一套保护发出跳闸命令的为近后备保护。当主保护或断路器拒动由相邻(上一级)电力设备或线路的保护来切除故障的后备保护为远后备保护。

(17)辅助保护:为补充主保护和后备保护的性能,或当主保护和后备保护检修退出时而增加的简单保护。

(18)互感器二次线路断线报警:电流互感器或电压互感器二次侧断线会引起保护误动作,所以在其发生断线后应发出断线信号。

(19)跳闸回路断线:断路器跳闸回路断线后,继电保护发出跳闸命令断路器也不能跳开,所以跳闸回路断线时应发出报警信号。

(20)自动重合闸:对于一些瞬时性故障(雷击、架空线闪路等)故障迅速切除后,不会发生永久性故障,此时再进行合闸,可以继续保证供电。继电保护发出跳闸命令断路器跳开后马上再发出合闸命令,称为重合闸。

重合闸一次后不允许再重合的称为一次重合闸,允许再重合一次的称为二次重合闸(一般很少使用)。有了重合闸功能之后,在发生故障后,继电保护先不考虑保护整定时间,马上进行跳闸,跳闸后,再进行重合闸,重合后故障不能切除,然后再根据继电保护整定时间进行跳闸,此种重合闸为前加速重合闸。

发生事故后继电保护先根据保护整定时间进行保护跳闸,然后进行重合闸,重合闸不成功无延时迅速发出跳闸命令,此种重合闸称为后加速重合闸。

(21)备用电源互投:两路或多路电源进线供电时,当一路断电,其供电负荷可由其它电源供电,也就是要进行电源切换,人工进行切换的称为手动互投。自动进行切换的称为自动互投。互投有利用母联断路器进行互投的(用于多路电源进行同时运行)和进线电源互投(一路电源为主供,其它路电源为热备用)等多种形式。对于不允供电电源并列运行的还应加互投闭锁。

(22)同期并列与解列:对于多电源供电的变电站或发电厂要联网或上网时必须满足同期并列条件后才能并网或上网,并网或上网有手动与自动两种。

4)变电站继电保护按被保护对象分类

(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)电力变压器保护

电力变压器保护有绕组及其引出线相间短路,中性点直接接地侧单相短路,绕组匝间短路,外部短路引起的过电流,中性点直接接地电力网中外部接地短路引起的过电流及中性点过电压、过负荷,油面降低,变压器温度升高,油箱压力升高或冷却系统故障。

(3)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。

(4)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。

(5)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。

(6)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。

6.微机保护装置

1)微机保护的优点

(1)可靠性高:一种微机保护单元可以完成多种保护与监测功能。代替了多种保护继电器和测量仪表,简化了开关柜与控制屏的接线,从而减少了相关设备的故障环节,提高了可靠性。微机保护单元采用高集成度的芯片,软件有自动检测与自动纠错功能,也有提高了保护的可靠性。

(2)精度高,速度快,功能多。测量部分数字化大大提高其精度。CPU速度提高可以使各种事件以ms来计时,软件功能的提高可以通过各种复杂的算法完成多种保护功能。

(3)灵活性大,通过软件可以很方便的改变保护与控制特性,利用逻辑判断实现各种互锁,一种类型硬件利用不同软件,可构成不同类型的保护。

(4)维护调试方便,硬件种类少,线路统一,外部接线简单,大大减少了维护工作量,保护调试与整定利用输入按键或上方计算机下传来进行,调试简单方便。

(5)经济性好,性能价格比高,由于微机保护的多功能性,使变配电站测量、控制与保护部分的综合造价降低。高可靠性与高速度,可以减少停电时间,节省人力,提高了经济效益。

2)微机保护装置的特点

微机保护装置除了具有上述微机保护的优点之外,与同类产品比较具有以下特点:

(1)品种齐全:微机保护装置,品种特别齐全,可以满足各种类型变配电站的各种设备的各种保护要求,这就给变配电站设计及计算机联网提供了很大方便。

(2)硬件采用最新的芯片提高了技术上的先进性,CPU采用80C196KB,测量为14位A/D转换,模拟量输入回路多达24路,采到的数据用DSP信号处理芯片进行处理,利用高速傅氏变换,得到基波到8次的谐波,特殊的软件自动校正,确保了测量的高精度。利用双口RAM与CPU变换数据,就构成一个多CPU系统,通信采用CAN总线。具有通信速率高(可达100MHZ,一般运行在80或60MHZ)抗干扰能力强等特点。通过键盘与液晶显示单元可以方便的进行现场观察与各种保护方式与保护参数的设定。

(3)硬件设计在供电电源,模拟量输入,开关量输入与输出,通信接口等采用了特殊的隔离与抗干扰措施,抗干扰能力强,除集中组屏外,可以直接安装于开关柜上。

(4)软件功能丰富,除完成各种测量与保护功能外,通过与上位处理计算机配合,可以完成故障录波(1秒高速故障记录与9秒故障动态记录),谐波分析与小电流接地选线等功能。

(5)可选用RS232和CAN通信方式,支持多种远动传输规约,方便与各种计算机管理系统联网。

(6)采用宽温带背景240×128大屏幕LCD液晶显示器,操作方便、显示美观。

(7)集成度高、体积小、重量轻,便于集中组屏安装和分散安装于开关柜上。

3)微机保护装置的使用范围

(1)中小型发电厂及其升压变电站。

(2)110kV/35kV/10kV区域变电站。

(3)城市10kV电网10kV开闭所

(4)用户110kV/10kV或35kV/10kV总降压站。

(5)用户10kV变配电站

4)微机保护装置的种类

(1)微机保护装置共有四大类。

(2)线路保护装置

微机线路保护装置微机电容保护装置微机方向线路保护装置

微机零序距离线路保护装置微机横差电流方向线路保护装置

(3)主设备保护装置

微机双绕组变压器差动保护装置微机三绕组变压器差动保护装置

微机变压器后备保护装置微机发电机差动保护装置微机发电机后备保护装置

微机发电机后备保护装置微机电动机差动保护装置微机电动机保护装置

微机厂(站)用变保护装置

(4)测控装置

微机遥测遥控装置微机遥信遥控装置微机遥调装置微机自动准同期装置

微机备自投装置微机PT切换装置微机脉冲电度测量装置

微机多功能变送测量装置微机解列装置

(5)管理装置单元

通信单元管理单元双机管理单元

5)微机保护装置功能

微机保护装置的通用技术要求和指标(工作环境、电源、技术参数、装置结构)以及主要功能(保护性能指标、主要保护功能、保护原理、定值与参数设定,以及外部接线端子与二次图)详见相关产品说明书。

7.220/380V低压配电系统微机监控系统

1)220/380V低压配电系统特点

(1)应用范围广,现在工业与民用用电除矿井、医疗、危险品库等外,均为220/380V,所以应用范围非常广泛。

(2)低压配电系统一般均为TN—S,或TN—C—S系统。TN—C系统为三个相线(A、B、C)与一个中性线(N),N线在变压器中性点接地或在建筑物进户处重复接地。输电线为四根线,电缆为四芯,没有保护地线(PE),少一根线。设备外壳,金属导电部分保护接地接在中性线(N)上,称为接零系统,接零系统安全性较差,对电子设备干扰大,设计规范已规定不再采用。

TN—S系统为三个相线,一个中性线(N)与一个保护地线(PE)。N线与PE线在变压器中性点集中接地或在建筑物进户线处重复接地。输电线为五根,电缆为五芯。中性线(N)与保护地线(PE)在接地点处连接在一起后,再不能有任何连接,因此中性线(N)也必须用绝缘线。中性线(N)引出后如果不用绝缘对地绝缘,或引出后又与保护地线有连接,虽然用了五根线,也为TN—C系统,这一点应特别引起注意。TN—S或TN—C—S系统安全性好,对电子设备干扰小,可以共用接地线(CPE),,采用等电位连接后安全性更好,干扰更小。所以设计规范规定除特殊场所外,均采用TN—S或TN—C—S系统。

(3)220/380V低压配电系统的保护现在仍采用低压断路器或熔断器。所以220/380V只有监控没有保护。监控包括电流、电压、电度、频率、功率、功率因数、温度等测量(遥测),开关运行状态,事故跳闸,报警与事故预告(过负荷、超温等)报警(遥信)与电动开关远方合分闸操作(遥控)等三个内容(简称三遥),而没有保护。

(4)220/380V低压配电系统一次回路一般均为单母线或单母线分段,两台以上变压器均为单母线分段,有几台变压器就分几段,这是因为用户变电站变压器一般不采用并列运行,这是为了减小短路电流,降低短路容量,否则,低压断路器的断开容量就要加大。

(5)220/380V低压配电系统进线、母联、大负荷出线与低压联络线因容量较大,一般一路(1个断路器)占用一个低压柜。根据供电负荷电流大小不同,一个低压开关柜内有两路出线(安装两个断路器),四路出线(安装四个断路器),以及五、六、八与十路出线,不象高压配电系统一个断路器占用一个开关柜。因此低压监控单元就要有用于一路、两路或多路之分,设计时要根据每个低压开关的出线回路数与低压监控单元的规格来进行设计。

(6)低压断路器除手动操作外,还可以选用电动操作。大容量低压断路器一般均有手动与电动操作,设计时应选用带遥控的低压监控单元,小容量低压断路器,设计时,大多数都选用只有手动操作的断路器,这样低压监控单元的遥控出口就可以不接线,或选用不带遥控的低压监控单元。

2)220/380V低压配电系统微机监控系统的设计

(1)220/380V低压配电系统微机监控系统首先根据一次系统及用户要求进行遥测、遥信及遥控设计。

(2)测量回路设计

A测量部分的二次接线与高压一样,电流回路串联于电压互感器二次回路,电压回路并联于电压测量回路。由于220/380V低压配电系统没有电压互感器,电压测量可以直接接到220/380V母线上,和电度表电压回路一样一般可以不加熔断器保护,但柜内接线应尽量短,有条件时最好加熔断器保护,以便于检修。

B电度测量可选用自带电源有脉冲输出的脉冲电度表,对于有计算功率与电度功能的低压监控单元,只作为内部计费时,可以不再选用脉冲电度表。

C选用有显示功能的低压监控单元,可以不再设计电流、电压表,选用不带显示功能的低压监控单元时还应设计电流或电压表,不应两种都设计。

(3)信号回路设计

设计时,低压断路器要增加一对常开接点接到低压监控单元开关状态输入端子上。有事故跳闸报警输出接点的,再将其接到低压监控单元事故预告端子上。

(4)遥控回路设计

低压监控系统的遥控设计比较简单,电动操作的低压断路器都有一对合分闸按钮,只要将低压监控单元合分闸输出端子分别并在合分闸按钮上即可,必要时,可设计一个就地与遥控操作转换开关,防止就地检修开关时,遥控操作引起事故。

(5)供电电源与通信电缆设计

低压监控单元电源为交流220V供电,耗电量一般只有几瓦,设计时将其电源由端子上引到一个220V/5A两极低压断路器上,再引到开关柜端子上,然后统一用KVV—3×1.0电缆集中引到低压柜一路小容量出线上。需要时可加一个UPS电源。

通信电缆一般距离不超过200米可选用KVV—3×1.0普通屏蔽控制电缆,超过200米时应选用屏蔽双绞线(最好选带护套型)或计算机用通信电缆。

8.变配电站综合自动化系统

1)系统组成

高压采用微机保护,低压采用监控单元,再用通信电缆将其与计算机联网之后就可以组成一个现代化变配电站管理系统——变配电站综合自动化系统。

2)变配电站综合自动化系统设计内容

A高压微机保护单元(组屏或安装在开关柜上)选型及二次图设计。

B低压微机监控单元(安装在开关柜上)选型及二次图设计。

C管理计算机(放在值班室,无人值班时可放在动力调度室)选型。

D模拟盘(放在值班室或调度室)设计。

E上位机(与工厂计算机或电力部门调度联网)联网方案设计。

F通信电缆设计(包括管理计算机与上位机)。

3)管理计算机

管理计算机可根据系统要求进行配置。

4)模拟盘

用户要求有模拟盘时,可以设计模拟盘,小系统可以用挂墙式,大系统用落地式,模拟盘尺寸根据供电系统一次图及值班室面积来决定。模拟盘采用专用控制单元,将其通信电缆引到管理计算机处。模拟盘还需要一路交流220V电源,容量只有几十瓦,设计时应与管理计算机电源一起考虑。

5)变配电站综合自动化系统主要功能

继电保护论文范文篇10

【关键词】继电保护现状发展

1继电保护发展现状

电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求,电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力,因此,继电保护技术得天独厚,在40余年的时间里完成了发展的4个历史阶段。

建国后,我国继电保护学科、继电保护设计、继电器制造工业和继电保护技术队伍从无到有,在大约10年的时间里走过了先进国家半个世纪走过的道路。50年代,我国工程技术人员创造性地吸收、消化、掌握了国外先进的继电保护设备性能和运行技术[1],建成了一支具有深厚继电保护理论造诣和丰富运行经验的继电保护技术队伍,对全国继电保护技术队伍的建立和成长起了指导作用。阿城继电器厂引进消化了当时国外先进的继电器制造技术,建立了我国自己的继电器制造业。因而在60年代中我国已建成了继电保护研究、设计、制造、运行和教学的完整体系。这是机电式继电保护繁荣的时代,为我国继电保护技术的发展奠定了坚实基础。

自50年代末,晶体管继电保护已在开始研究。60年代中到80年代中是晶体管继电保护蓬勃发展和广泛采用的时代。其中天津大学与南京电力自动化设备厂合作研究的500kV晶体管方向高频保护和南京电力自动化研究院研制的晶体管高频闭锁距离保护,运行于葛洲坝500kV线路上[2],结束了500kV线路保护完全依靠从国外进口的时代。

在此期间,从70年代中,基于集成运算放大器的集成电路保护已开始研究。到80年代末集成电路保护已形成完整系列,逐渐取代晶体管保护。到90年代初集成电路保护的研制、生产、应用仍处于主导地位,这是集成电路保护时代。在这方面南京电力自动化研究院研制的集成电路工频变化量方向高频保护起了重要作用[3],天津大学与南京电力自动化设备厂合作研制的集成电路相电压补偿式方向高频保护也在多条220kV和500kV线路上运行。

我国从70年代末即已开始了计算机继电保护的研究[4],高等院校和科研院所起着先导的作用。华中理工大学、东南大学、华北电力学院、西安交通大学、天津大学、上海交通大学、重庆大学和南京电力自动化研究院都相继研制了不同原理、不同型式的微机保护装置。1984年原华北电力学院研制的输电线路微机保护装置首先通过鉴定,并在系统中获得应用[5],揭开了我国继电保护发展史上新的一页,为微机保护的推广开辟了道路。在主设备保护方面,东南大学和华中理工大学研制的发电机失磁保护、发电机保护和发电机?变压器组保护也相继于1989、1994年通过鉴定,投入运行。南京电力自动化研究院研制的微机线路保护装置也于1991年通过鉴定。天津大学与南京电力自动化设备厂合作研制的微机相电压补偿式方向高频保护,西安交通大学与许昌继电器厂合作研制的正序故障分量方向高频保护也相继于1993、1996年通过鉴定。至此,不同原理、不同机型的微机线路和主设备保护各具特色,为电力系统提供了一批新一代性能优良、功能齐全、工作可靠的继电保护装置。随着微机保护装置的研究,在微机保护软件、算法等方面也取得了很多理论成果。可以说从90年代开始我国继电保护技术已进入了微机保护的时代。

2继电保护的未来发展

继电保护技术未来趋势是向计算机化,网络化,智能化,保护、控制、测量和数据通信一体化发展。

2.1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。原华北电力学院研制的微机线路保护硬件已经历了3个发展阶段:从8位单CPU结构的微机保护问世,不到5年时间就发展到多CPU结构,后又发展到总线不出模块的大模块结构,性能大大提高,得到了广泛应用。华中理工大学研制的微机保护也是从8位CPU,发展到以工控机核心部分为基础的32位微机保护。

南京电力自动化研究院一开始就研制了16位CPU为基础的微机线路保护,已得到大面积推广,目前也在研究32位保护硬件系统。东南大学研制的微机主设备保护的硬件也经过了多次改进和提高。天津大学一开始即研制以16位多CPU为基础的微机线路保护,1988年即开始研究以32位数字信号处理器(DSP)为基础的保护、控制、测量一体化微机装置,目前已与珠海晋电自动化设备公司合作研制成一种功能齐全的32位大模块,一个模块就是一个小型计算机。采用32位微机芯片并非只着眼于精度,因为精度受A/D转换器分辨率的限制,超过16位时在转换速度和成本方面都是难以接受的;更重要的是32位微机芯片具有很高的集成度,很高的工作频率和计算速度,很大的寻址空间,丰富的指令系统和较多的输入输出口。CPU的寄存器、数据总线、地址总线都是32位的,具有存储器管理功能、存储器保护功能和任务转换功能,并将高速缓存(Cache)和浮点数部件都集成在CPU内。

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相当于一台PC机的功能。在计算机保护发展初期,曾设想过用一台小型计算机作成继电保护装置。由于当时小型机体积大、成本高、可靠性差,这个设想是不现实的。现在,同微机保护装置大小相似的工控机的功能、速度、存储容量大大超过了当年的小型机,因此,用成套工控机作成继电保护的时机已经成熟,这将是微机保护的发展方向之一。天津大学已研制成用同微机保护装置结构完全相同的一种工控机加以改造作成的继电保护装置。这种装置的优点有:(1)具有486PC机的全部功能,能满足对当前和未来微机保护的各种功能要求。(2)尺寸和结构与目前的微机保护装置相似,工艺精良、防震、防过热、防电磁干扰能力强,可运行于非常恶劣的工作环境,成本可接受。(3)采用STD总线或PC总线,硬件模块化,对于不同的保护可任意选用不同模块,配置灵活、容易扩展。

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,尚须进行具体深入的研究。\

2.2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,使人类生产和社会生活的面貌发生了根本变化。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。到目前为止,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。继电保护的作用也只限于切除故障元件,缩小事故影响范围。这主要是由于缺乏强有力的数据通信手段。国外早已提出过系统保护的概念,这在当时主要指安全自动装置。因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(这是首要任务),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。显然,实现这种系统保护的基本条件是将全系统各主要设备的保护装置用计算机网络联接起来,亦即实现微机保护装置的网络化。这在当前的技术条件下是完全可能的。

对于一般的非系统保护,实现保护装置的计算机联网也有很大的好处。继电保护装置能够得到的系统故障信息愈多,则对故障性质、故障位置的判断和故障距离的检测愈准确。对自适应保护原理的研究已经过很长的时间,也取得了一定的成果,但要真正实现保护对系统运行方式和故障状态的自适应,必须获得更多的系统运行和故障信息,只有实现保护的计算机网络化,才能做到这一点。

对于某些保护装置实现计算机联网,也能提高保护的可靠性。天津大学1993年针对未来三峡水电站500kV超高压多回路母线提出了一种分布式母线保护的原理[6],初步研制成功了这种装置。其原理是将传统的集中式母线保护分散成若干个(与被保护母线的回路数相同)母线保护单元,分散装设在各回路保护屏上,各保护单元用计算机网络联接起来,每个保护单元只输入本回路的电流量,将其转换成数字量后,通过计算机网络传送给其它所有回路的保护单元,各保护单元根据本回路的电流量和从计算机网络上获得的其它所有回路的电流量,进行母线差动保护的计算,如果计算结果证明是母线内部故障则只跳开本回路断路器,将故障的母线隔离。在母线区外故障时,各保护单元都计算为外部故障均不动作。这种用计算机网络实现的分布式母线保护原理,比传统的集中式母线保护原理有较高的可靠性。因为如果一个保护单元受到干扰或计算错误而误动时,只能错误地跳开本回路,不会造成使母线整个被切除的恶性事故,这对于象三峡电站具有超高压母线的系统枢纽非常重要。

由上述可知,微机保护装置网络化可大大提高保护性能和可靠性,这是微机保护发展的必然趋势。

2.3保护、控制、测量、数据通信一体化

在实现继电保护的计算机化和网络化的条件下,保护装置实际上就是一台高性能、多功能的计算机,是整个电力系统计算机网络上的一个智能终端。它可从网上获取电力系统运行和故障的任何信息和数据,也可将它所获得的被保护元件的任何信息和数据传送给网络控制中心或任一终端。因此,每个微机保护装置不但可完成继电保护功能,而且在无故障正常运行情况下还可完成测量、控制、数据通信功能,亦即实现保护、控制、测量、数据通信一体化。

目前,为了测量、保护和控制的需要,室外变电站的所有设备,如变压器、线路等的二次电压、电流都必须用控制电缆引到主控室。所敷设的大量控制电缆不但要大量投资,而且使二次回路非常复杂。但是如果将上述的保护、控制、测量、数据通信一体化的计算机装置,就地安装在室外变电站的被保护设备旁,将被保护设备的电压、电流量在此装置内转换成数字量后,通过计算机网络送到主控室,则可免除大量的控制电缆。如果用光纤作为网络的传输介质,还可免除电磁干扰。现在光电流互感器(OTA)和光电压互感器(OTV)已在研究试验阶段,将来必然在电力系统中得到应用。在采用OTA和OTV的情况下,保护装置应放在距OTA和OTV最近的地方,亦即应放在被保护设备附近。OTA和OTV的光信号输入到此一体化装置中并转换成电信号后,一方面用作保护的计算判断;另一方面作为测量量,通过网络送到主控室。从主控室通过网络可将对被保护设备的操作控制命令送到此一体化装置,由此一体化装置执行断路器的操作。1992年天津大学提出了保护、控制、测量、通信一体化问题,并研制了以TMS320C25数字信号处理器(DSP)为基础的一个保护、控制、测量、数据通信一体化装置。

2.4智能化

近年来,人工智能技术如神经网络、遗传算法、进化规划、模糊逻辑等在电力系统各个领域都得到了应用,在继电保护领域应用的研究也已开始[7]。神经网络是一种非线性映射的方法,很多难以列出方程式或难以求解的复杂的非线性问题,应用神经网络方法则可迎刃而解。例如在输电线两侧系统电势角度摆开情况下发生经过渡电阻的短路就是一非线性问题,距离保护很难正确作出故障位置的判别,从而造成误动或拒动;如果用神经网络方法,经过大量故障样本的训练,只要样本集中充分考虑了各种情况,则在发生任何故障时都可正确判别。其它如遗传算法、进化规划等也都有其独特的求解复杂问题的能力。将这些人工智能方法适当结合可使求解速度更快。天津大学从1996年起进行神经网络式继电保护的研究,已取得初步成果[8]。可以预见,人工智能技术在继电保护领域必会得到应用,以解决用常规方法难以解决的问题。

3结束语

建国以来,我国电力系统继电保护技术经历了4个时代。随着电力系统的高速发展和计算机技术、通信技术的进步,继电保护技术面临着进一步发展的趋势。国内外继电保护技术发展的趋势为:计算机化,网络化,保护、控制、测量、数据通信一体化和人工智能化,这对继电保护工作者提出了艰巨的任务,也开辟了活动的广阔天地。

作者单位:天津市电力学会(天津300072)

参考文献

1王梅义.高压电网继电保护运行技术.北京:电力工业出版社,1981

2HeJiali,ZhangYuanhui,YangNianci.NewTypePowerLineCarrierRelayingSystemwithDirectionalComparisonforEHVTransmissionLines.IEEETransactionsPAS-103,1984(2)

3沈国荣.工频变化量方向继电器原理的研究.电力系统自动化,1983(1)

4葛耀中.数字计算机在继电保护中的应用.继电器,1978(3)

5杨奇逊.微型机继电保护基础.北京:水利电力出版社,1988

6HeJiali,Luoshanshan,WangGang,etal.ImplementationofaDigitalDistributedBusProtection.IEEETransactionsonPowerDelivery,1997,12(4)