繼電保護(hù)技術(shù)在電氣主設(shè)備中的應(yīng)用

劉仕前

摘 要：隨著電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展，社會(huì)對(duì)繼電保護(hù)提出了更高的要求，也對(duì)電氣主設(shè)備中應(yīng)用繼電保護(hù)技術(shù)的要求日益提升。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；繼電保護(hù)；電氣主設(shè)備；仿真系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TM771 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.08.158

作為當(dāng)前社會(huì)穩(wěn)定發(fā)展中的重要基礎(chǔ)設(shè)施，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行是我國(guó)社會(huì)各行各業(yè)穩(wěn)定發(fā)展的前提條件，同時(shí)，也是實(shí)現(xiàn)社會(huì)穩(wěn)定的重要措施。隨著當(dāng)前社會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)應(yīng)用的要求不斷提高，各項(xiàng)技術(shù)和設(shè)備在電力系統(tǒng)中得到了更多的應(yīng)用，而繼電保護(hù)技術(shù)正是電力輸送過(guò)程中的基礎(chǔ)和電力良好發(fā)展的前提。本文主要在對(duì)電氣主設(shè)備保護(hù)現(xiàn)狀分析的基礎(chǔ)上，探討繼電保護(hù)技術(shù)在電氣主設(shè)備中的應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)。

1 電氣主設(shè)備保護(hù)現(xiàn)狀

在當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科技水平不斷發(fā)展的社會(huì)環(huán)境下，電力系統(tǒng)有了較為迅速的發(fā)展，同時(shí)，進(jìn)一步提升了對(duì)繼電保護(hù)技術(shù)的要求。在此過(guò)程中，各種計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展帶動(dòng)了繼電保護(hù)技術(shù)新發(fā)展模式和發(fā)展理念的創(chuàng)新，為電力系統(tǒng)的發(fā)展奠定了良好的前提條件。近年來(lái)，電氣主設(shè)備保護(hù)分析取得了一定的成就，比如多回路法在發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障計(jì)算中的應(yīng)用，為主設(shè)備內(nèi)部故障保護(hù)奠定了理論基礎(chǔ)，并通過(guò)動(dòng)模系統(tǒng)和仿真系統(tǒng)對(duì)主設(shè)備保護(hù)進(jìn)行檢驗(yàn)，大大提升了各項(xiàng)新原理和新技術(shù)的驗(yàn)證水平。

1.1 雙重化配置與主后一體化

在電氣設(shè)備繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展的過(guò)程中，雙主雙后保護(hù)配置方案逐漸在電氣主設(shè)備繼電保護(hù)領(lǐng)域中得到了應(yīng)用，且在繼電保護(hù)實(shí)施細(xì)則中對(duì)主設(shè)備的保護(hù)作了雙重化規(guī)定，最終使雙主雙后保護(hù)方案轉(zhuǎn)變成了電氣主設(shè)備研制和設(shè)計(jì)過(guò)程中的指導(dǎo)準(zhǔn)則，提升了現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行效率。

1.2 主設(shè)備保護(hù)的新原理

目前，對(duì)電氣主設(shè)備故障過(guò)程中的電磁暫態(tài)過(guò)程、TA飽和特性和內(nèi)部故障理論進(jìn)行了深入研究，并在充分與實(shí)際動(dòng)模、數(shù)字仿真相結(jié)合的基礎(chǔ)上，形成了新的應(yīng)用原理。

1.2.1 差動(dòng)保護(hù)

對(duì)于應(yīng)差動(dòng)保護(hù)原理而言，較為常用的為兩折線比率差動(dòng)、三折線比率顫動(dòng)、采樣值差動(dòng)和標(biāo)積制動(dòng)式差動(dòng)，以上差動(dòng)保護(hù)原理在電氣主設(shè)備繼電保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)已經(jīng)得到了較為廣泛的應(yīng)用。

1.2.2 勵(lì)磁涌流

在電力系統(tǒng)工程中對(duì)勵(lì)磁涌流原理的判斷大多是以涌流波形與短路電流波形之間特征的不同分析的，并對(duì)勵(lì)磁涌流和短路情況進(jìn)行有效區(qū)分。此外，對(duì)于不同的涌流判別原理而言，其有一個(gè)共同的特點(diǎn)為當(dāng)前出現(xiàn)故障合閘時(shí)，保護(hù)動(dòng)作時(shí)間較長(zhǎng)或保護(hù)動(dòng)作的時(shí)間離散度較大。

1.2.3 TA飽和

TA飽和問題是電力工程各電氣主設(shè)備繼電保護(hù)中需要共同面對(duì)的問題，其主要是因?yàn)楦鞔笮桶l(fā)電機(jī)變壓器組容量較大，造成電氣主設(shè)備的故障電流分周期分量衰減時(shí)間常數(shù)增大，進(jìn)而造成差動(dòng)保護(hù)各側(cè)TA傳變暫態(tài)出現(xiàn)不一致或不飽和的現(xiàn)象。對(duì)于變壓器而言，如果各側(cè)的TA特性存在一定程度的差異，則會(huì)更易引起TA飽和，比如會(huì)引發(fā)區(qū)外故障，差動(dòng)保護(hù)裝置發(fā)生誤動(dòng)，進(jìn)而引發(fā)母線近端區(qū)外故障，造成TA飽和。因此，差動(dòng)保護(hù)需要相應(yīng)穩(wěn)定、可靠的TA飽和判斷依據(jù)。

2 電氣主設(shè)備繼電保護(hù)的應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)

2.1 保護(hù)裝置一體化趨勢(shì)

保護(hù)裝置一體化趨勢(shì)有以下3點(diǎn)：①在充分的資源共享環(huán)境下，同一個(gè)裝置包含了被保護(hù)元件所有的模擬性，而在該種情況下可以利用電氣量對(duì)保護(hù)邏輯進(jìn)行判斷和確定，使之更加完善和可靠，判據(jù)更具靈活使用性；②主后一體化裝置的廣泛應(yīng)用給故障錄波和后臺(tái)分析帶來(lái)了便利，對(duì)于任何一個(gè)故障啟動(dòng)或動(dòng)作保護(hù)裝置而言，其都能有效地對(duì)整個(gè)單元的所有模擬量進(jìn)行記錄，從而使現(xiàn)場(chǎng)故障的認(rèn)定和分析更具便利性；③主后一體化裝置的發(fā)展和應(yīng)用便于電氣主設(shè)備保護(hù)雙重化的進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)，在主后共用一組TA的情況下，TA的斷線概率會(huì)相應(yīng)下降，且裝置數(shù)量越少，其產(chǎn)生差動(dòng)誤動(dòng)的概率則越低。

2.2 新型互感器的應(yīng)用

相比于傳統(tǒng)的電磁式TA非線性電流互感器而言，各類新型光電流互感器和光電壓互感器的絕緣結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)化、動(dòng)態(tài)范圍和使用頻帶更大、銅材使用量較低，且在遠(yuǎn)距離傳輸?shù)那闆r下不會(huì)發(fā)生相應(yīng)的電位升高現(xiàn)象。

2.3 信息網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展

變電站監(jiān)控和發(fā)電廠的電氣監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)主設(shè)備的通信功能有著較高的要求，在監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)保護(hù)動(dòng)作的各項(xiàng)報(bào)文管理、數(shù)據(jù)處理和定值遠(yuǎn)方整定等，有利于電氣智能設(shè)備運(yùn)行深層次管理。在采用了大容量和高速度的微處理器和高速總線設(shè)計(jì)后，繼電保護(hù)裝置的各項(xiàng)數(shù)據(jù)處理功能和通信功能均有了較大程度的完善和提升，有利于保護(hù)信息化、網(wǎng)絡(luò)化和動(dòng)作化的實(shí)現(xiàn)。

2.4 故障分析技術(shù)

對(duì)于未來(lái)新一代的電氣主設(shè)備而言，需要具有較為強(qiáng)大的故障錄波功能。繼電保護(hù)裝置在報(bào)文和故障數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)上，還應(yīng)可對(duì)故障發(fā)生前、后的各項(xiàng)模擬量、開關(guān)量、裝置啟動(dòng)量和中間量的變化進(jìn)行記錄，并在將其上傳至電氣監(jiān)控系統(tǒng)或保護(hù)信息管理系統(tǒng)后，通過(guò)應(yīng)用軟件對(duì)其保護(hù)動(dòng)作進(jìn)行分析。從本質(zhì)上而言，其是通過(guò)故障再現(xiàn)的方式進(jìn)行的保護(hù)性能的完善和改進(jìn)。

2.5 自適應(yīng)技術(shù)、智能技術(shù)和數(shù)字技術(shù)

對(duì)于自適應(yīng)繼電保護(hù)而言，基本思想是在與電力系統(tǒng)各種變化相互適應(yīng)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)保護(hù)性能的進(jìn)一步改善。對(duì)于電氣主設(shè)備保護(hù)而言，它與保護(hù)的定值和系統(tǒng)的變化是相互關(guān)聯(lián)的，比如發(fā)電機(jī)失步保護(hù)和變壓器零序保護(hù)等。目前，部分保護(hù)功能已初步具備了自適應(yīng)能力，隨著與微機(jī)保護(hù)技術(shù)相互關(guān)聯(lián)的其他科技領(lǐng)域的技術(shù)和理論、自適應(yīng)控制理論和通信技術(shù)等的應(yīng)用，勢(shì)必會(huì)大力促進(jìn)自適應(yīng)保護(hù)的快速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：張思楠〕