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電力系統繼電保護及安全運行措施

發布時間:2012-05-24 08:25所屬分類:電力瀏覽:1加入收藏

繼電保護是保障電網可靠運行的重要組成途徑之一,繼電保護裝置廣泛使用在變電站和斷路器上,用于監測電網運行狀態,記錄故障類型,控制斷路器工作

  前言:

  現今電力系統,已經發展為跨區、跨國聯網、高度自動化運行的現代化系統。目前,我國的全國性聯網也已逐步實現。大電網互聯將對電力系統運行帶來一系列新問題。電力系統高速發展和新技術的應用,也給電力系統保護與控制帶來了新的挑戰。盡管現代電網的設計運行技術近些年取得了長足發展,但仍不能完全避免大電網瓦解事故的發生。因此,尋求電網更為有效的保護及控制措施,確保互聯電力系統的安全穩定運行是我們面臨的又一重要課題。當前分布式發電技術的發展和應用,使得電源結構和分布發生改變,電力系統將因電源原動機特性和電源分布的不同而影響其性能,要求我們進一步研究相應的系統控制策略,開發新的繼電保護與控制裝置,從而改善系統運行特性,避免電力系統事故的發生。

  在電力系統中,繼電保護的作用在于:當被保護的電力系統元件發生故障時,該元件的繼電保護裝置迅速準確地給距離故障元件最近的斷路器發出跳閘命令,使故障元件及時從電力系統中斷開,以最大限度地減少對電力元件本身的損壞,降低對電力系統安全供電的影響,從而滿足電力系統穩定性的要求,改善繼電保護裝置的性能,提高電力系統的安全運行水平。隨著電力系統規模不斷擴大和等級的不斷提高,系統的網絡結構和運行方式日趨復雜,對繼電保護的要求也越來越高。

  1 繼電保護的概念及類型

  1.1 繼電保護的基本概念

  繼電保護裝置就是在供電系統中用來對一次系統進行監視、測量、控制和保護的自動裝置。它能反應電力系統中電氣元件發生故障或不正常運行狀態,并使斷路器跳閘或發出信號。其基本任務是自動、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統中切除,使故障元件免于繼續遭到破壞,保證其它無故障部分迅速恢復正常運行。另外,它還能反映出電氣元件的不正常運行狀態,并根據運行維護的條件,發出信號、減負荷或跳閘。

  1.2 繼電保護的類型

  在電力系統中,一旦出現短路故障,就會產生電流急劇增大,電壓急劇下降,電壓與電流之間的相位角發生變化。以上述物理量的變化為基礎,利用正常運行和故障時各物理量的差別就可以構成各種不同原理和類型的繼電保護裝置,如:反映電流變化的電流繼電保護、定時限過電流保護、反時限過電流保護、電流速斷保護、過負荷保護和零序電流保護等,反映電壓變化的電壓保護,有過電壓保護和低電壓保護,既反映電流變化又反映電流與電壓之間相位角變化的方向過電流保護,用于反應系統中頻率變化的周波保護,專門反映變壓器溫度變化的溫度保護等。

  2 配電系統繼電保護的要求

  配電系統繼電保護在技術上一般應滿足四個基本要求,即可靠性、選擇性、速動性和靈敏性。這幾個特性之間緊密聯系,既矛盾又統一,必須根據具體電力系統運行的主要矛盾和矛盾的主要方面,配置、配合、整定每個電力元件的繼電保護。

  2.1 可靠性

  可靠性是對繼電保護性能的最根本要求。可靠性主要取決于保護裝置本身的制造質量、保護回路的連接和運行維護的水平。一般而言,保護裝置的組成元件質量越高、回路接線越簡單,保護的工作就越可靠。同時,正確地調試、整定,良好地運行維護以及豐富的運行經驗,對于提高保護的可靠性具有重要的作用。繼電保護的誤動和舉動都會給電力系統造成嚴重的危害。然而,提高不誤動的安全性措施與提高不拒動的信賴性的措施是相矛盾的。由于不同的電力系統結構不同,電力元件在電力系統中的位置不同,誤動和拒動的危害程度不同,因而提高保護安全性和信賴性的側重點在不同情況下有所不同。因此,要在保證防止誤動的同時,要充分防止拒動;反之亦然。

  2.2 選擇性

  繼電保護的選擇性,是指保護裝置動作時,在可能最小的區間內將故障從電力系統中斷開,最大限度地保證系統中無故障部分仍能繼續安全運行。這種選擇性的保證,除利用一定的延時使本線路的后備保護與主保護正確配合外,還必須注意相鄰元件后備保護之間的正確配合。

  2.3 速動性

  繼電保護的速動性,是指盡可能快地切除故障,其目的是提高系統穩定性,減輕故障設備和線路損壞程度,縮小故障波及范圍,提高自動重合閘和備用電源或備用設備自動投入的效果等。一般從裝置速動保護、充分發揮零序接地瞬時段保護及相間速斷保護的作用,減少繼電器固有動作時間和斷路器跳閘時間等方面入手來提高速動性。

  2.4 靈敏性

  繼電保護的靈敏性,是指對于其保護范圍內發生故障或不正常運行狀態的反應能力。滿足靈敏性要求的保護裝置應該是在規定的保護范圍內部故障時,在系統任意的運行條件下,無論短路點的位置、短路的類型如何,以及短路點是否有過渡電阻,當發生斷路時都能敏銳感覺、正確反應。以上四個基本要求是評價和研究繼電保護性能的基礎,在它們之間,既有矛盾的一面,又要根據被保護元件在電力系統中的作用,使以上四個基本要求在所配置的保護中得到統一。

  3 微機保護的特點

  傳統的電磁和電磁感應原理的保護存在動作速度慢、靈敏度低、抗震性差以及可動部分有磨損等固有缺點。晶體管繼電保護裝置也有抗干擾能力差、判據不準確、裝置本身的質量不是很穩定等明顯的缺點。隨著計算機技術和大規模集成電路技術的飛速發展,微處理器和微型計算機進入實用化的階段,微機保護開始逐漸趨于實用。

  微機保護充分利用了計算機技術上的兩個顯著優勢: 高速的運算能力和完備的存貯記憶能力,以及采用大規模集成電路和成熟的數據采集,A/D 模數變換、數字濾波和抗干擾措施等技術,使其在速動性、可靠性方面均優于以往傳統的常規保護,而顯示了強大的生命力,與傳統的繼電保護相比,微機保護有許多優勢,其主要特點如下:

  (1)改善和提高繼電保護的動作特征和性能,正確動作率高。主要表現在能得到常規保護不易獲得的特性;其很強的記憶力能更好地實現故障分量保護;可引進自動控制、新的數學理論和技術,如自適應、狀態預測、模糊控制及人工神經網絡等,其運行正確率很高,已在運行實踐中得到證明。

  (2)可以方便地擴充其它輔助功能。如故障錄波、波形分析等,可以方便地附加低頻減載、自動重合閘、故障錄波、故障測距等功能。

  (3)工藝結構條件優越。體現在硬件比較通用,間隔內部和間隔間以及間隔同站級間的通信用少量的光纖總線實現,取消傳統的硬線連接。總體來說,綜合自動化系統打破了傳統二次系統各專業界限和設備劃分原則,改變了常規保護裝置不能與調度(控制)中心通信的缺陷,給變電所自動化賦予了更新的含義和內容,代表了變電所自動化技術發展的一種潮流。隨著科學技術的發展,功能更全、智能化水平更高、系統更完善的超高壓變電所綜合自動化系統,必將在中國電網建設中不斷涌現,把電網的安全、穩定和經濟運行提高到一個新的水平。繼電保護技術的未來發展趨勢應是向微機化、網絡化、智能化,保護、控制、測量、計量、數據通訊一體和人機智能化方向發展。

  4 確保繼電保護安全運行的措施

  (1)繼電保護裝置檢驗應注意的問題:在繼電保護裝置檢驗過程中必須注意: 將整組試驗和電流回路升流試驗放在本次檢驗最后進行,這兩項工作完成后,嚴禁再拔插件、改定值、改定值區、改變二次回路接線等工作網。電流回路升流、電壓回路升壓試驗,也必須在其它試驗項目完成后最后進行。在定期檢驗中,經常在檢驗完成后或是設備進人熱備狀態,或是投入運行而暫時沒負荷,在這種情況下是不能測負荷向量和打印負荷采樣值的。

  (2)定值區問題:微機保護的一個優點是可以有多個定值區,這極大方便了電網運行方式變化情況下的定值更改問題。但是還必須注意的是定值區的錯誤對繼電工作來說是一大忌,必須采用嚴格的管理和相應的技術手段來確保定值區的正確性。采取的措施是,在修改完定值后,必須打印定值單及定值區號,注意日期、變電站、修改人員及設備名稱,并重點在繼電保護工作記錄中注明定值編號,避免定值區出錯。

  (3)一般性檢查:不論何種保護,一般性檢查都是非常重要的,但是,在現場也是容易被忽略的項目,應該認真去做。一般性檢查大致包括以下兩個方面:①清點連接件是否緊固、焊接點是否虛焊、機械特性等。現在保護屏后的端子排端子螺絲非常多,特別是新安裝的保護屏經過運輸、搬運,大部分螺絲已經松動,在現場就位以后,必須認認真真、一個不漏地緊固一遍,否則就是保護拒動、誤動的隱患。②是應該將裝置所有的插件拔下來檢查一遍,將所有的芯片按緊,螺絲擰緊并檢查虛焊點。在檢查中,還必須將各元件、保護屏、控制屏、端子箱的螺絲緊固作為一項重要工作來落實。

  (4)接地問題:繼電保護工作中接地問題是非常突出的,大致分以下兩點:

  ①保護屏的各裝置機箱、屏障等的接地問題,必須接在屏內的銅排上,一般生產廠家已做得較好,只需認真檢查。最重要的是,保護屏內的銅排是否能可靠地接入地網,應該用較大截面的銅鞭或導線可靠緊固在接地網上,并且用絕緣表測電阻是否符合規程要求。

  ②電流、電壓回路的接地也存在可靠性問題,如接地在端子箱,那么端子箱的接地是否可靠,也需要認真檢驗。

  (5)工作記錄和檢查習慣:工作記錄必須認真、詳細,真實地反映工作的一些重要環節,這樣的工作記錄應該說是一份技術檔案,在日后的工作中是非常有用的。繼電保護工作記錄應在規程限定的內容以外,認真記錄每一個工作細節、處理方法。工作完成后認真檢查一遍所接觸過的設備是一個良好的習慣,它往往會發現工作中的疏漏,對于每一位繼電保護工作人員來說都應該養成這一良好的工作習慣。

  5 結語:

  綜上所述,電力系統繼電保護裝置動作的可靠性,則要求保護裝置的設計原理、整定計算、安裝調試要正確無誤;同時要求組成保護裝置的各元件的質量要可靠、運行維護要得當、系統應盡可能的簡化有效,以提高保護的可靠性。


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