談?wù)勛龊秒娏^電保護(hù)防護(hù)的必要性

謝克快

摘要:隨著電力系統(tǒng)的快速發(fā)展,供電可靠性的要求不斷提高,電力系統(tǒng)對繼電保護(hù)技術(shù)要求也在不斷提高,文章主要通過分析繼電保護(hù)的作用、組成、基本要求及干擾因素,對繼電保護(hù)防護(hù),提出了建議。

關(guān)鍵詞:電力系統(tǒng)繼電保護(hù)組成因素措施

引言

隨著電力系統(tǒng)的快速發(fā)展,供電可靠性的要求不斷的提高,電力系統(tǒng)對繼電保護(hù)技術(shù)的要求也在不斷提高,而現(xiàn)今計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)與數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的飛速發(fā)展又為繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展不斷地注入了新的活力,隨著微機(jī)保護(hù)裝置的應(yīng)用普及,繼電保護(hù)二次系統(tǒng)的自動(dòng)化水平得到不斷提高,打破了繼電保護(hù)的傳統(tǒng)格局。電網(wǎng)是一個(gè)不可分割的整體,對整個(gè)電網(wǎng)的一、二次設(shè)備信息進(jìn)行綜合利用,對保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重大的意義,從而要求繼電保護(hù)及防護(hù)裝置必需具有很高的可靠性。本文在通過分析繼電保護(hù)的作用、組成、基本要求及干擾因素,對如何做好繼電保護(hù)的防護(hù),提出了建議,為今后進(jìn)一步深人開展繼電保護(hù)研究,確定繼電保護(hù)的可靠性奠定了基礎(chǔ)。

1. 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)

繼電保護(hù)對電力系統(tǒng)發(fā)揮重要作用,而要達(dá)到準(zhǔn)確、及時(shí)的保護(hù)目的,繼電保護(hù)裝置及技術(shù)也需要達(dá)到一定的基本要求。

1.1繼電保護(hù)的作用與組成

在電力系統(tǒng)的被保護(hù)元件發(fā)生故障時(shí),繼電保護(hù)裝置應(yīng)能自動(dòng)、迅速、有選擇地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除,以保證無故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行,并使故障元件免于繼續(xù)遭受損害,減少停電范圍;當(dāng)電力系統(tǒng)的被保護(hù)元件出現(xiàn)異常運(yùn)行狀態(tài)時(shí),繼電保護(hù)應(yīng)能及時(shí)反應(yīng),并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)條件,發(fā)出信號(hào)、減負(fù)荷或跳閘動(dòng)作指令。此時(shí)一般不要求保護(hù)迅速動(dòng)作,而是根據(jù)對電力系統(tǒng)及其元件的危害程度規(guī)定一定的延時(shí),以免不必要的動(dòng)作和由于干擾而引起的誤動(dòng)作。繼電保護(hù)的組成一般由測量部分、邏輯部分和執(zhí)行部分組成。繼電保護(hù)在過去的40余年的時(shí)間里完成了發(fā)展的4個(gè)歷史階段。自上世紀(jì)60年代末,晶體管繼電保護(hù)已在開始研究。60年代中到80年代中是晶體管繼電保護(hù)蓬勃發(fā)展和廣泛采用的時(shí)代。到90年代初集成電路及大規(guī)模集成電路保護(hù)的研制、生產(chǎn)、應(yīng)用處于主導(dǎo)地位,目前正在研究面向智能信息處理的計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)時(shí)代。

1.2繼電保護(hù)的基本要求

繼電保護(hù)應(yīng)滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動(dòng)性的要求?？煽啃允侵咐^電保護(hù)裝置在保護(hù)范圍內(nèi)該動(dòng)作時(shí)應(yīng)可靠動(dòng)作,在正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí),不該動(dòng)作時(shí)應(yīng)可靠不動(dòng)作。任何電力設(shè)備(線路、母線、變壓器等)都不允許在無繼電保護(hù)的狀態(tài)下運(yùn)行,可靠性是對繼電保護(hù)裝置性能的最根本的要求,主要由配置合理、性能優(yōu)良的裝置以及正常的維護(hù)和管理來保證;選擇性指首先由故障設(shè)備或線路本身的保護(hù)切除故障,當(dāng)故障設(shè)備或線路本身的保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí),才允許由相鄰設(shè)備保護(hù)、線路保護(hù)或斷路器失靈保護(hù)來切除故障。上、下級(jí)電網(wǎng)(包括同級(jí))繼電保護(hù)之間的整定,應(yīng)遵循逐級(jí)配合的原則,以保證電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)有選擇性地切除故障。切斷系統(tǒng)中的故障部分,而其它非故障部分仍然繼續(xù)供電;靈敏性是指設(shè)備或線路在被保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生金屬性短路時(shí),保護(hù)裝置應(yīng)具有必要的靈敏系數(shù);速動(dòng)性是指保護(hù)裝置應(yīng)盡快地切除短路故障,以減輕損壞程度,指保護(hù)裝置應(yīng)盡快切除短路故障,其目的是提高系統(tǒng)穩(wěn)定性,減輕故障設(shè)備和線路的損壞程度,縮小故障波及范圍,提高自動(dòng)重合閘和備用設(shè)備自動(dòng)投入的效果。

1.3繼電保護(hù)的干擾因素

1.3.1雷擊

當(dāng)變電站的接地部件或避雷器遭受雷擊時(shí),由于變電站的地網(wǎng)為高阻抗或從設(shè)備到地網(wǎng)的接地線為高阻抗,都將因雷擊產(chǎn)生的高頻電流在變電站的地網(wǎng)系統(tǒng)中引起暫態(tài)電位的升高,就可能導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)作或損壞靈敏設(shè)備與控制回路。

1.3.2高頻干擾

如果電力系統(tǒng)在隔離開關(guān)的操作速度緩慢,操作時(shí)在隔離開關(guān)的兩個(gè)觸點(diǎn)間就會(huì)產(chǎn)生電弧閃絡(luò),從而產(chǎn)生操作過電壓,出現(xiàn)高頻電流,高頻電流通過母線時(shí),將在母線周圍產(chǎn)生很強(qiáng)的電場和磁場,從而對相關(guān)二次回路和二次設(shè)備產(chǎn)生干擾,當(dāng)干擾水平超過裝置邏輯元件允許的干擾水平時(shí),將引起繼電保護(hù)裝置的不正常工作,從而使整個(gè)裝置的工作邏輯或出口邏輯異常,對系統(tǒng)的穩(wěn)定造成很大的破壞。高頻電流通過接地電容設(shè)備流人地網(wǎng),將引起地電位的升高。

1.3.3輻射干擾

在新時(shí)期,電力系統(tǒng)周圍經(jīng)常會(huì)步話機(jī)和移動(dòng)通信等工具,那么它的周圍將產(chǎn)生強(qiáng)輻射電場和相應(yīng)的磁場。變化的磁場耦合到附近的弱電子設(shè)備的回路中,回路將感應(yīng)出高頻電壓,形成一個(gè)假信號(hào)源,從而導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置不正確動(dòng)作。

1.3.4靜電放電干擾

在干燥的環(huán)境下,工作人員的衣物上可能會(huì)帶有高電壓,在穿絕緣靴的情況下,他們可以將電荷帶到很遠(yuǎn)的地方,所以當(dāng)工作人員接觸電子設(shè)備時(shí)會(huì)對其放電,放電的程度依設(shè)備的接地情況,環(huán)境不同而不同,嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒毀電子元件,破壞繼電保護(hù)系統(tǒng)。

1.3.5直流電源干擾

當(dāng)變電所內(nèi)發(fā)生接地故障時(shí),在變電站地網(wǎng)中和大地中流過接地故障電流,通過地網(wǎng)的接地電阻,使接地故障后的變電站地網(wǎng)電位高于大地電位,該電位的幅值決定于地網(wǎng)接地電阻及入地電流的大小,按我國有關(guān)規(guī)程規(guī)定其最大值可達(dá)每千安故障電10V。對于直流回路上發(fā)生故障或其它原因產(chǎn)生的短時(shí)電源中斷接電源的干擾主要是直流與恢復(fù),因?yàn)榭垢蓴_電容與分布電容的影響,直流的恢復(fù)可能極短,也可能較長,在直流電壓的恢復(fù)過程中,電子設(shè)備內(nèi)部的邏輯回路會(huì)發(fā)生畸變,造成繼電的暫態(tài)電位差,從而影響整個(gè)保護(hù)系統(tǒng)。

2. 加強(qiáng)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)

2 .1協(xié)調(diào)配置保護(hù)人員

在繼電保護(hù)中,調(diào)度、繼保、運(yùn)行人員都會(huì)參與到其中。三方必須做到步調(diào)一致,思想統(tǒng)一。使三方人員合作意識(shí)與新型保護(hù)一道跟上去。擺好自己的位置,要明確繼保人員與電網(wǎng)調(diào)度和基層運(yùn)行人員一樣,是電網(wǎng)生產(chǎn)的第一線人員,工作一樣,目標(biāo)一樣。

2.2完善規(guī)章制度

根據(jù)繼電保護(hù)的特點(diǎn),健全和完善保護(hù)裝置運(yùn)行管理的規(guī)章制度是十分必要的。繼電保護(hù)設(shè)備臺(tái)賬、運(yùn)行維護(hù)、事故分析、定期校驗(yàn)、缺陷處理等檔案應(yīng)逐步采用計(jì)算機(jī)管理跟蹤檢查、嚴(yán)格考核、實(shí)行獎(jiǎng)懲,有效促進(jìn)繼電保護(hù)工作的開展。同時(shí)電力系統(tǒng)在管理中應(yīng)加強(qiáng)對繼電保護(hù)工作的獎(jiǎng)懲力度,建議設(shè)立年度繼電保護(hù)專業(yè)勞動(dòng)競賽獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng),并制定獎(jiǎng)勵(lì)辦法進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì),從而增強(qiáng)繼電保護(hù)人員的榮譽(yù)感和責(zé)任心。

2.3對二次設(shè)備實(shí)行狀態(tài)監(jiān)測方法

隨著微機(jī)保護(hù)和微機(jī)自動(dòng)裝置的自診斷技術(shù)的發(fā)展,變電站繼電保護(hù)故障診斷系統(tǒng)的完善為電氣二次設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。對綜合自動(dòng)化變電站而言容易實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)狀態(tài)監(jiān)測,保護(hù)裝置內(nèi)各模塊具有自診斷功能,對裝置的電源、CPU、I/0接口、A/D轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)器等插件進(jìn)行巡查診斷?？梢圆捎帽容^法、編碼法、校驗(yàn)法、監(jiān)視定時(shí)器法、特征字法等故障測試的方法。對保護(hù)裝置可通過加載在線監(jiān)測程序,自動(dòng)測試每一臺(tái)設(shè)備和部件。但是一些常規(guī)繼電保護(hù)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測較難實(shí)現(xiàn),比如二次回路是由若干繼電器和連接各個(gè)設(shè)備的電纜所組成,點(diǎn)多、分散,要通過在線監(jiān)測繼電器觸點(diǎn)的狀況和接線的正確性等既難也不經(jīng)濟(jì)。一方面應(yīng)從設(shè)備管理環(huán)節(jié)人手,如設(shè)備的驗(yàn)收管理,離線檢修資料管理,結(jié)合在線監(jiān)測來診斷其狀態(tài)。另一方面在不增加新的投入的情況下,應(yīng)充分利用現(xiàn)有的測量手段。

2.4注重低壓配電線路保護(hù)

在我國,無論是城市內(nèi)配網(wǎng)線路,還是農(nóng)村配網(wǎng)線路,一般都以10kV電壓等級(jí)為主,但是10kV配電線路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是一致性差。如有的為用戶專線,類似于輸電線路;有的呈放射狀,幾十臺(tái)變壓器T接于同一條線路的各個(gè)分支上。因此對于低壓配電線路的繼電保護(hù)特別重要?，F(xiàn)階段10kV配電線路的保護(hù),一般采用電流速斷、過流及三相一次重合閘構(gòu)成。不能滿足要求時(shí),我們建議可考慮增加其它保護(hù),如保護(hù)Ⅱ段、電壓閉鎖等。進(jìn)行整定計(jì)算的過程中,應(yīng)該考慮特殊情況和常規(guī)情況,并進(jìn)行靈敏度校驗(yàn)。同時(shí)還要根據(jù)一般電網(wǎng)保護(hù)配置情況及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),利用規(guī)范的保護(hù)整定計(jì)算方法,各種情況均可計(jì)算,一般均可滿足要求。

2.5實(shí)行繼電保護(hù)智能化與網(wǎng)絡(luò)

近年來,人工智能技術(shù)如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、進(jìn)化規(guī)劃、模糊邏輯等在電力系統(tǒng)各個(gè)領(lǐng)域都得到了應(yīng)用,在繼電保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用也逐步開始。例如在居民線兩側(cè)系統(tǒng)電勢角度擺開情況下發(fā)生經(jīng)過渡電阻的短路屬于非線性問題,距離保護(hù)很難正確作出故障位置的判別,從而造成誤動(dòng)或拒動(dòng),如果用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法,經(jīng)過大量故障樣本分析,只要樣本集中充分考慮了各種情況,則在發(fā)生任何故障時(shí)都可正確判別,其它如遺傳算法,進(jìn)化規(guī)劃等也都有其獨(dú)特的求解復(fù)雜問題的能力。將這些人工智能方法適當(dāng)結(jié)合可使求解速度更快。在新時(shí)期,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作為信息和數(shù)據(jù)通信工具已成為信息時(shí)代的技術(shù)支柱,它深刻影響著各工業(yè)領(lǐng)域,也為各工業(yè)領(lǐng)域提供了強(qiáng)有力的通信手段。到目前為止,除了差動(dòng)保護(hù)外,所有繼電器保護(hù)裝置只能反應(yīng)保護(hù)安裝處的電氣量。繼電保護(hù)的作用也只限于切除故障元件,縮小事故影響范圍。這主要是由于缺乏強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)通信手段。國外早已提出過系統(tǒng)保護(hù)的概念,這要求每個(gè)保護(hù)單元都能共享系統(tǒng)的運(yùn)行和故障信息數(shù)據(jù),各保護(hù)單元與重合閘裝置在分析這些信息數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上協(xié)調(diào)動(dòng)作,確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。顯然,實(shí)現(xiàn)這種系統(tǒng)保護(hù)的基本條件是將全系統(tǒng)各主要設(shè)備的保護(hù)裝置用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接起來,亦即使現(xiàn)微機(jī)保護(hù)的網(wǎng)絡(luò)化,這在當(dāng)前的技術(shù)條件是完全可能的。

3. 結(jié)束語

綜上所述,在進(jìn)行繼電保護(hù)時(shí),一定要按原則將各種因素充分考慮,以保證繼電保護(hù)動(dòng)作不失配、不越級(jí)。在運(yùn)行過程中出現(xiàn)問題后,要系統(tǒng)進(jìn)行全面、仔細(xì)的分析。

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