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電力系統保護技術的發展和多功能一體化

發布時間:2018-02-01 11:22所屬分類:電力瀏覽:1加入收藏

這篇電力工程師論文發表了電力系統保護技術的發展和多功能一體化,論文探討了繼電保護技術的發展現狀,探討了其發展趨勢,更好地滿足電力系統要求

  這篇電力工程師論文發表了電力系統保護技術的發展和多功能一體化,論文探討了繼電保護技術的發展現狀,探討了其發展趨勢,更好地滿足電力系統要求,通過多功能一體化實現實現保護、控制、測量、數據,從而滿足電力系統不斷發展的需求。我國電力系統保護正向高層次科學領域前行。

新疆電力技術

  關鍵詞:電力工程師論文,電力系統,繼電保護技術

  1繼電保護技術發展現狀

  我國建國初期時,科學與工業能力遠遠落后于國際平均水平,盡管如此,我國的工業經過不懈的努力還是取得了驚人的成績,繼電保護技術研發進展得非常迅速。在1990年左右,我國的繼電保護技術的研發主要集中在集成電路的保護上。不同機型、不同原理的主設備保護、微機線路各有千秋,微機保護裝置取得了重大的研究突破,一批新一代功能齊全、性能優良、工作可靠的繼電保護裝置應用在電力系統中。

  進入21世紀,隨著計算機技術的快速發展,計算機技術在電力系統繼電保護領域中得到了廣泛地應用,新的現代控制原理被廣泛應用到微機繼電保護中來,從而將微機繼電保護的發展推向了更高的層面;目前,繼電保護技術主要向計算機數字化、網絡化、一體化以及智能化等趨勢發展。

  2繼電保護技術的發展趨勢

  2.1數字化

  隨著電力系統設備技術的發展及進步,微機保護技術也受到了很大的挑戰,微機繼電保護技術需要滿足電力技術進步提出的更高要求,除了保護的基本功能外,還應具有快速的數據處理功能、大容量故障信息和數據的長期存放空間以及強大的通信能力。類似DigiProII、Protech、WisPRO等數字化綜合保護及自動裝置,均提供了保護、測量、控制及監視輸電線路、電容器、變壓器、電動機等主設備的功能,通過規范的現場總線接口實現了后臺信息共享和綜合系統管理,可以多個節點協同工作。此方面的技術代表了未來發展方向,包括了以下幾個特點:

  (1)豐富的自檢功能,使裝置的工作情況能夠被運行管理人員準確地把握。可以做到監視操作回路,存儲元件,整定參數,測量回路等情況的異常。

  (2)強大的運算處理能力。采用超大規模集成電路芯片(VLSI)和高性能數字信號處理器(DSP)。

  (3)故障查詢和分析簡易化,能夠記錄故障時間、故障峰值、故障類型。

  (4)模擬量通道精度高,測量響應迅速。

  (5)故障錄波通道的啟動條件可選。故障時的電流和電壓波形均可記錄,記錄量大。

  (6)豐富的通信接口,除傳輸正常數據之外,還可傳輸物理數據塊、實時波形等,增強的通信協議。

  (7)抗干擾性好,主要信號回路配有電磁干擾吸收元件,適用于惡劣的電磁環境,裝置具備了優良的電磁兼容特性。

  (8)權限管理可分為的工程級—調試級—用戶級三級編程模式,元件參數現場/遠方均可設定。

  綜上,繼電保護裝置的未來發展趨勢是計算機化、微機化。可是怎樣取得更大的經濟效益和社會效益,如何進一步提高繼電保護的可靠性,如何更好地滿足電力系統要求還需要進一步的分析。

  2.2多功能一體化

  電力系統運行和故障的任何信息和數據都可以由保護裝置從網上獲取,網絡控制中心或任一個終端都可接收到它所獲得的被保護元件的任何信息和數據。所以,每個微機保護裝置不僅要具備繼電保護功能,還可以實現保護、控制、測量、數據通信一體化,也可以在無故障正常運行情況下完成控制、測量、數據通信功能。

  它是整個電力系統計算機網絡上的一個多功能終端,也可以說實際上就是一臺多功能、高性能的計算機。比如變電站監控系統中的JCS(JointCollaborationServices)綜合保護系統可以集測量、保護、通信、控制、數據采集、故障錄波及分析、報警及處理、調度等功能為一體。該系統有效結合了現場總線技術、繼電保護技術及計算機網絡技術。系統具有非常靈活的配置方式。

  分層分布式結構是系統在總體上所采用的結構,主要由數據通信系統、主站系統、現場設備層、子站系統等構成。地理跨度站信息管理系統可由多節點網絡連接方式構成。Linux或MS—Windows是系統的軟件的主要構成,VisualC++等為其編程語言,結合模塊化、開放性、安全性、標準化、易維護性等原則并按照SQLServer數據系統設計而成,使系統工作簡便,性能強勁,可以靈活的開展,能夠穩定地運作。具有動態的單元組態和圖元組態功能;與其他廠家的智能設備或自動化系統進行互聯;用戶可快速地掌握軟件操作,良好的人機界面,嚴格、靈活的權限管理,工作起來簡單便捷。

  2.3網絡化

  保護裝置實現網絡化是未來的趨勢,網絡化可以自動化采集并傳輸設備的各種信息,增強系統的便捷化及智能化,因此其應用范圍極廣。靈活運用現場總線技術可以保障裝置產品的網絡化。一個企業的生產、管理和經營等各方面全都離不開網絡化,基于現場總線的FCS(現場總線控制系統)將是控制系統的主要組成因素。保護裝置利用光纖、PLC及互聯網來實現異地瀏覽和交換信息,網絡化能幫助用戶進行及時的反饋故障信息,對于保護裝置的問題進行準確判斷,對軟件進行更新等工作,能直接與異地用戶交流。

  在河北西合營500kV升壓站中,采用應用了智能網絡化技術的繼電保護設備,可以直接在遠方利用調度平臺后臺對各項數據實時監控,這樣不僅及時了解電力系統線路的運行情況,同時幫助運行維護人員對線路上出現的故障及異常現象,如短路或接地等情況進行準確判斷,從而及時進行停電檢修、維護工作。同時,該成熟的應用系統,還能夠實現繼電保護裝置的遠方控制,例如修改定值投退重合閘及安穩裝置等,使得工作效率大大提升。目前全世界都在研究新型的網絡化、智能化保護設備,網絡化可以極大地加強微機保護裝置的便捷性和穩定性。

  2.4智能化

  人工智能技術和微處理器的進步與使用極大地促進了繼電保護產品智能化。繼電保護產品由于微電子技術的進步可以進一步與微控制器、微處理器、DSP芯片級嵌入式系統和嵌入式軟件相結合,數字化儀器儀表得以實現,不斷加強其智能化進步。目前現代繼電保護產品中人機交互、多媒體技術、人工神經元、模糊控制網絡等新技術得到了廣泛應用。尤其是近年來電力系統中逐漸應用的模糊邏輯、人工神經網絡、小波理論、遺傳算法以及專家系統等,這都是智能化發展的標志,不但提高了電力系統的智能化水平,同時推動了繼電保護的智能化發展,使得智能繼電保護產品在測量速度、靈敏度、精確度、性能價格比和自動化程度等方面都具有遠遠超過傳統產品的優點。

  此類系列智能保護裝置,可以控制、保護與監視線路、變壓器、電動機、電容器等回路及主設備。單元化的設計使其可集中組屏,也能方便地配備于一次設備(高壓開關柜等)。多個節點協同工作得到了規范的現場總線接口支持,實現綜合信息共享和系統級管理。此系列智能保護裝置的特點為:運用精煉的硬件設計,采用超大規模集成電路芯片和高性能處理器,裝置復雜程度得以減輕;使本裝置保護功能可靠,運行穩定。

  減少了現場人員的工作量,可自動將測量值全部換算成一次值。抑制噪聲與偏移能夠通過改進的測量算法得到減輕。與其他設備的聯鎖和閉鎖可以實現,故障類型、故障時間、故障峰值的保護動作事件可以獲得記錄,便于故障分析。可靈活地運行于各種工況;并且裝置無論是連接在模擬信號屏環境下,還是在計算機網絡環境下,大量的現場信息均可顯示。在不遠的將來,繼電保護領域必會廣泛采用人工智能技術處理各種難題。

  3結語

  繼電保護技術這種以網絡、計算機、系統、圖像顯示、通信、自動控制理論作為關鍵技術,以計算機和微處理器作為核心技術目前已經在向智能化等更深的研究方向發展,雖然面向市場投入還有許多困難待解決,而且需要比較長的一段時間,但對于我國電力繼電保護技術的未來發展具有著深遠及重要的意義;此外,不斷發展的繼保技術,對我們電力系統相關工作人員提出了更高的要求,需要不斷提高自身的知識和業務水平,從而滿足電力系統不斷發展的需求。

  參考文獻:

  [1]朱云龍.電力系統繼電保護技術的現狀與發展趨勢淺析[J].科研,2015(17):28.

  [2]范洪偉.電力系統繼電保護技術的現狀與發展趨勢探析[J].華東科技:學術版,2015(1):339.

  [3]張健康.電力系統繼電保護技術的現狀及發展趨勢[J].裝備制造技術,2011(2):109-110.

  作者:胡宇光 單位:中國能源建設集團華北電力試驗研究院有限公司

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