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1.智能變電站繼電保護技術規范
《智能變電站繼電保護技術規范》頒布于2010年4月,重點規范了繼電保護配置原則、技術要求、信息交互原則以及電子式互感器、合并單元等相關設備配置原則及技術要求,適用于110(66)kV及以上電壓等級的新建、改(擴)建智能變電站。除了強調常規變電站中繼電保護的“四性”要求、220KV及以上電壓等級繼電保護系統的雙重化配置要求等常規功能外,該規范指出110KV及以上電壓等級的過程層SV網、GOOSE網、站控層MMS網絡應完全獨立;繼保裝置接入不同網絡時,應采用相互獨立的數據接口控制器;保護應直接采樣,對于單間隔的保護應直接跳閘,涉及多間隔的保護(母線保護)宜直接跳閘;繼電保護設備與本間隔智能終端應通過GOOSE點對點通信。
該規范還對不同電壓等級的線路保護、變壓器保護、母線保護、高壓并列電抗器保護,斷路器及短引線保護,母聯(分段)保護、故障錄波及網絡報文記錄分析裝置、安全自動裝置、過程層網絡、智能終端、電子式互感器及相關設備的配置原則與設備技術要求進行了說明;界定了繼電保護設備信息交互的要求、交互信息的內容,以及繼電保護裝置就地化的實施原則。
規范的附錄部分分別對3/2接線型式、220kV及以上變電站雙母線接線形式、110KV變電站接線形式中的繼電保護實施方案進行了詳細圖例說明,增強了現場變電站智能化建設和改造中繼電保護環節的可操作性。
2.110KV大侶數字化變電站保護配置情況
110KV大侶變為內橋接線,站內主開關選用常規開關。目前,站內雖然配置了電子式互感器(110KV線路和內橋間隔配置羅氏電子式電流互感器,主變110KV側套管配置全光纖式電子式電流互感器,10kV間隔配置模擬小信號互感器),沒有配置一體化平臺和智能變電站的高級應用功能,所以從嚴格意義上講,該站目前還只能算數字化變電站, 但在站內自動化系統結構、保護裝置及合并單元的配置、網絡方式可為智能化變電站的建設提供參考。
大侶變自動化系統采用三層側設備兩級網絡的結構,與智能變電站的要求一致。站內過程層采用SV網絡和GOOSE網絡合并組網方案,站內保護配置有線路縱差保護、母差保護、故障錄波器等,110KV母差、主變及110KV智能終端,合并單元按雙重化配置。110KV及主變10kV側相關間隔的過程層GOOSE命令、SV數據和IEEE1588V2對時報文均通過網絡傳送。
雙重化配置的第一套智能電子設備(IED)及單套配置的110KV線路保護、母聯保護等保護裝置接入過程層A網,雙重化配置的第二套IED接入過程層B網,110KV單套配置的智能終端同時接入過程層A網、B網。
作為數字化變電站的試點,大侶變在過程層網絡組網和繼電保護跳閘信號傳輸等方面與智能變電站存在一定差異:1)智能變電站相關規程要求過程層GOOSE網和SV網獨立,而該變電站采用的是合并組網方式;2)規程要求過程層保護采取“直采直跳”的原則,而該變電站采取的是網絡跳閘的方式,雖然網絡跳閘方式接線簡單,易于第三方監視,但會導致保護性能對網絡可靠性的依賴,且網絡延時的不確定性也會對保護性能產生影響。對于數字化變電站的智能化改造,可參照國家電網公司相關指導性技術文件執行。
3.站內各設備的保護配置
3.1線路保護
對于110KV智能變電站,站內保護、測控功能宜一體化,按間隔單套配置。線路保護直接采樣、直接跳斷路器;經GOOSE網絡啟動斷路器失靈、重合閘等功能。
3.2變壓器保護
按照規程要求,110KV變壓器電量保護宜按雙套進行配置,且應采用主、后備保護一體化配置。若主、后備保護分開配置,后備保護宜與測控裝置一體化。
當保護采用雙套配置時,各側合并單元(MU)、各側智能終端均宜采用雙套配置;中性點電流、間隙電流并入相應側MU。
3.3母聯(分段)保護
分段保護的實施方案與圖1所示的線路保護類似,而且結構更為簡單。分段保護裝置直接與合并單元和智能終端連接,分別實現不通過網絡數據交換的直接采樣和直接跳閘功能;同時,保護裝置、合并單元和智能終端等設備,均通過相互獨立的GOOSE網絡和SV網絡,實現信號的跨間隔傳輸。按照規程要求,110KV分段保護按單套配置,宜實現保護、測控的一體化。110KV分段保護跳閘采用點對點直跳,其他保護(主變保護)跳分段采用GOOSE網絡方式;母聯(分段)保護啟動母線失靈可采樣GOOSE網絡傳輸。
4.站內繼電保護的測試檢驗
繼電保護是電網安全穩定運行的第一道防線,必須遵循可靠性、選擇性、速動性、靈敏性的原則。隨著電網規模的不斷擴大和電壓等級的不斷提高,對繼電保護“四性”的要求不僅沒有降低,反而提出了更高的要求。智能變電站應在保證繼電保護功能不變的基礎上,改進繼電保護信息共享、互操作的方式,即設備間交換信息的方式。
由于智能變電站中,電磁式互感器被電子式互感器代替,變壓器、斷路器等一次設備也加裝了智能單元,使得原來保護裝置與外界的連接介質全由光纖取代,信息全由網絡化的設備傳遞。針對這樣的變化必須提出智能變電站保護設備的測試方案。由于保護裝置沒有發生變化,變化的只是信息的傳遞方式,因此保護的邏輯功能檢驗和原來一致,可以沿用原來成熟的檢驗標準。針對變化的部分提出新的測試方法,主要有如下幾點。
(1)原來輸入保護裝置的電壓、電流模擬量由來自合并器的光數字信號代替。傳統的保護測試儀只能輸出模擬量,而目前已有光數字保護測試儀,可以用光數字保護測試儀直接從保護裝置的光纖以太網口輸入測試。這樣的數字信號是沒有誤差的,以前的零漂、采樣精度檢驗步驟可以省略。但必須考慮有跨間隔數據要求的保護裝置(如變壓器差動保護、母線保護)在不同間隔間傳輸數據時,到達時間的同步性,如不確定或差距校大,將很難滿足保護裝置的要求。
(2)在相同的一二次設備條件下,與傳統保護接點直接跳閘方式相比,智能變電站繼電保護采用GOOSE報文發信經通信網絡給智能終端發跳閘命令(如果有了智能開關則沒有這個環節)。采用GOOSE網絡,繼電保護通過網絡傳輸跳閘和相互之間的啟動閉鎖信號,與傳統回路方式相比,其可靠性主要體現在網絡的可靠性和運行檢修擴建的安全性上。
(3)原來保護裝置輸出的各種信號由基于GOOSE協議的網絡傳輸實現。傳統的開入、開出量不再是24V或者220V的直流電信號,代之以優先級別有差異的GOOSE報文??赏ㄟ^整組傳動試驗來驗證保護裝置輸入、輸出信號的正確性與實時性?!?/p>
【關鍵詞】 智能變電站 繼電保護 問題分析
1 智能變電站繼電保護技術規范
《智能變電站繼電保護技術規范》規范了繼電保護技術要求、配置原則、信息交互原則以及合并單元、電子式互感器等相關設備配置原則及技術要求,用于110kV以上電壓等級的新建。規范明確指出110kV及以上電壓等級的過程層GOOSE網、SV網、站控層MMS網絡應完全獨立;繼保裝置應采用相互獨立的數據接口控制器,繼電保護設備與智能終端通過GOOSE點對點通信,規范還對不同電壓等級的母線保護、變壓器保護、線路保護、斷路器及短引線保護,母聯(分段)保護、過程層網絡、安全自動裝置、智能終端、電子式互感器及相關設備的配置原則與設備技術要求進行了說明。規范界定了繼電保護設備信息交互的內容和要求以及繼電保護裝置的實施原則。規范對3/2接線型式、220kV及及以雙母線接線形式、110kV變電站接線形式中的繼電保護方案做了詳細說明,增強了變電站智能化建設。
2 110kV數字化變電站保護配置情況
目前,變電站雖然配置了110kV電子式互感器,但是一體化平臺和智能變電站的高級應用功能沒有配置,目前還只能算數字化變電站,站內保護裝置及合并單元的配置、自動化系統結構、網絡方式可為智能化變電站的建設提供參考。自動化系統采用三層側設備兩級網絡的結構,采用GOOSE網絡和SV網絡合并組網方案,保護配置有故障錄波器、線路母差保護、縱差保護等。110kV及主變10kV側相關間隔的過程層GOOSE命令、SV數據和IEEE1588V2對時報文均通過網絡傳送。雙重化配置的智能電子設備及單套配置的110kV線路保護、母聯保護等保護裝置接入過程層A網,雙重化配置的第二套IED接入過程層B網,110kV單套配置的智能終端同時接入過程層A網、B網。作為數字化變電站的試點,在過程層網絡組網和繼電保護跳閘信號傳輸等方面與智能變電站存在一定差異。對于數字化變電站的智能化改造,可參照國家電網公司相關指導性技術文件執行。
3 站內各設備的保護配置
3.1 線路保護
對于110kV智能變電站,站內保護、測控功能宜一體化,按間隔單套配置。線路保護直接采樣、直接跳斷路器;經GOOSE網絡啟動斷路器失靈、重合閘等功能。保護實施方案:線路間隔內保護測控裝置除了與GOOSE網交換信息外,均采用點對點連接和傳輸方式直接與合并單元、智能終端相連;保護測控裝置與合并單元的連接和數據傳輸,實現直接采樣功能,與智能終端的連接實現直接跳閘功能,均不通過GOOSE網絡實現;安裝在線路和母線上的電子式互感器獲得電流電壓信號后,先接入合并單元,數據打包后再經過光纖送至SV網絡和保護測控裝置;跨間隔信息接入保護測控裝置時,采用GOOSE網絡傳輸方式。
3.2 變壓器保護
按照規程要求,110kV變壓器電量保護宜按雙套進行配置,且應采用主、后備保護一體化配置。若主、后備保護分開配置,后備保護宜與測控裝置一體化。當保護采用雙套配置時,各側合并單元(MU)、各側智能終端均宜采用雙套配置;中性點電流、間隙電流并入相應側MU。變壓器保護直接采樣,直接跳各側斷路器;變壓器保護跳母聯、分段斷路器及閉鎖備自投、啟動失靈等可采用GOOSE網絡傳輸。變壓器保護可通過GOOSE網絡接受失靈保護跳閘命令,并實現失靈跳變壓器各側斷路器。如圖2所示,與前述線路保護類似,變壓器高、中、低壓側合并單元得到的電流電壓信號直接送至SV網絡和變壓器保護裝置,變壓器保護裝置不從SV網絡取數據,進而實現了信號的直接采樣功能;主變高中低壓側智能終端宜冗余配置,主變本體智能終端宜單套配置;主變本體智能終端宜具有主變本體/有載開關非電量保護、上傳本體各種非電量信號等功能。
3.3 母聯(分段)保護
分段保護的實施方案與線路保護類似,而且結構更為簡單。分段保護裝置直接與合并單元和智能終端連接,分別實現不通過網絡數據交換的直接采樣和直接跳閘功能;同時,保護裝置、合并單元和智能終端等設備,均通過相互獨立的GOOSE網絡和SV網絡,實現信號的跨間隔傳輸。按照規程要求,110kV分段保護按單套配置,宜實現保護、測控的一體化。110kV分段保護跳閘采用點對點直跳,其他保護(主變保護)跳分段采用GOOSE網絡方式;母聯(分段)保護啟動母線失靈可采樣GOOSE網絡傳輸。
4 站內繼電保護的測試檢驗
原來輸入保護裝置的電壓、電流模擬量由來自合并器的光數字信號代替.傳統的保護測試儀只能輸出模擬量,而目前已有光數字保護測試儀,可以用光數字保護測試儀直接從保護裝置的光纖以太網口輸入測試。這樣的數字信號是沒有誤差的,以前的零漂、采樣精度檢驗步驟可以省略。
在相同的一二次設備條件下,與傳統保護接點直接跳閘方式相比,智能變電站繼電保護采用GOOSE報文發信經通信網絡給智能終端發跳閘命令。采用GOOSE網絡,繼電保護通過網絡傳輸跳閘和相互之間的啟動閉鎖信號,與傳統回路方式相比,其可靠性主要體現在網絡的可靠性和運行檢修擴建的安全性上。
保護裝置與外界聯系的光纖以太網性能的測試。這一部分的測試項目能開展的是光纖以太網通道的誤碼率測試和光收發器件的功率測試,以驗證光纖以太網的物理連接的正確性和可靠性。
參考文獻:
[1]楊超.110KV智能變電站的繼電保護分析[J].數字技術與應用,2012(8):56-57.
[2]夏勇軍,陳宏,陶騫,胡剛.110kV智能變電站的繼電保護配置[J].湖北電力,2010(12):78-79.
[3]徐曉菊.數字化繼電保護在110kV智能變電站中的應用研究[J].數字技術與應用,2011(10):157-158.
關鍵詞:35 kV變電站;繼電保護;自動化系統;配置方案;策略分析
中圖分類號:TM772 文獻標識碼:A 文章編號:1006-8937(2016)17-0109-02
隨著自動化技術的不斷推廣與應用,自動化技術已在電力行業得到了廣泛應用,尤其是變電站。在自動化系統應用于變電站過程中,自動化繼電保護成為了電力企業關注的焦點。繼電保護是變電站的重要組成部分,直接影響著變電站的可靠性與安全性,以自動化系統為核心,展開繼電保護配置與改進,有助于變電站的安全運行,能夠推動電力行業的發展。
1 繼電保護的內涵及配置方案
1.1 繼電保護的內涵
繼電保護是一種自動裝置,當變電站電力系統運行異常或發生事故時,可確保變電站與電氣設備安全運行[1]。繼電保護能夠有效保證供電系統的穩定性以及電氣設備的安全性,是非常重要的保護手段。與此同時,繼電保護還是一種應對措施,能夠對電力系統進行檢測,并且發出報警信號,直接將故障自動排除;繼電保護還是一種設備,能夠對電力系統的運行狀況進行管理與監測,若發現事故,則自動將電氣設備元件斷開,對電路及電氣設備進行保護。繼電保護的主要作用就是反映變電站電氣設備運行異常狀態進行監測,然后有選擇、自動迅速斷開特定的斷路器。繼電保護的的基礎構造是電氣設備物理量的變化,基本要求為可靠性、靈敏性、選擇性以及速動性。
1.2 配置方案
繼電保護的配置方案主要有兩種,即常規保護配置方案和集中式保護配置方案。
常規保護配置方案是根據對象進行配置的,其中常規保護包括變壓器保護、饋線保護、母線保護、電容器保護以及其他的保護測控設備[2]。
常規保護配置對原來保護裝置的交流量輸入插件、CPU插件的模擬量處理以及I/O接口插件進行更換,分別改為數據采集光纖通信接口、通信接口處理以及GOOSE光纖通信接口,該方案使變電站繼電保護實現了向數字化的過渡。常規保護配置方案的結構圖,如圖1所示。
集中式保護配置方案是一種新型保護概念,以光纖以外網為基礎,基于IEC61850規約等一系列現代數字通信研發的。集中式保護配置方案是保護控制一體化裝置,將變電站的所有信息集于一個計算機系統中,具有靈活性、可靠性以及互補性,不僅可以同時保護變電站中的多個獨立設備,而且還具有控制作用[3]。具體的結構圖,如圖2所示。
2 35 kV變電站自動化繼電保護配置分析
35 kV變電站自動化繼電保護配置進行優化與改進時,其中關鍵環節是設備選型,設備選型的質量對整個自動化繼電保護配置的可靠性有著極其重要的影響。繼電保護配置在進行選型時應遵循的原則為:基于保護、監控與測控等多個方面,對系統內的冗余設備進行合理控制,保證功能能夠合理分布[4]。具體包括以下內容。
2.1 采用先進主變壓器保護裝置
繼電保護配置選型時,應對主保護與后保護被控裝置進行綜合考慮,所選設備應該具備遙控、遙信以及遙測主變壓器兩側位置斷路器的功能,并在變電站自動化運行時,能夠發生一系列保護動作,如差動速斷、重瓦斯與過流等。
2.2 選用保護進線開關與聯絡開關的線路保護裝置
繼電保護裝置不僅要具有一般性的遙信、遙控與遙測功能,而且還要具備接地保護、限過流保護以及過負載功能。
2.3 采用保護電容器的保護裝置
電容器保護是保護重點,測控裝置應以其為主,采用集中補償的方式,而且還應過電壓保護以及饋線保護著手,確保電容器能夠可靠、安全運行。
3 35 kV變電站的自動化繼電保護策略
3.1 以質量為主,對設備質量進行嚴格控制,使裝置的使 用性得到有效提高
在設計裝置時,應該對各種外在環境的變化進行充分考慮,確保裝置即使處于嚴寒、潮濕或高溫環境下,也能保持正常工作。一方面,確定裝置安全系數,即適應濕度、溫度、超負荷運行結果預測以及振動系統等,且必須保證其準確性;另一方面,在進行設計時,使設備趨向標準化與簡單化,即在確??煽啃缘幕A上,零部件越少,產品構造越簡單,系統出現故障的概率就越小。
3.2 對于冗余技術,應該科學、合理運用,使安全性與可 靠性不斷提升
冗余技術,又被稱之為儲備技術,是一種提高系統可靠性的有效手段,主要通過利用系統的并聯模型來發揮作用[5]。在繼電保護裝置中,應該對軟件、硬件、信息以及時間的冗余資源加以充分利用,使雙系統保障技術得以實現,尤其針對電力系統的關鍵環節以及薄弱環節,必須科學、合理運用冗余技術。對于軟件系統,可以正確采用信息保護技術、系統容錯技術以及防火墻技術等冗余技術,從而使相關設備裝置的可靠性得到保障;在設計硬件時,需要對組建級冗余結構加以正確應用;信息冗余即有效利用復雜的編碼和檢錯與增加信息位數,從而采用奇偶檢驗、多重模塊以及階段表決等方式對錯誤進行自動糾正;時間冗余主要對裝置的預測性加以有效利用,對于出現的故障,可提前發現,進行檢測,使故障的恢復率得以提升。只有軟件冗余、硬件冗余、信息冗余以及時間冗余相互協調、共同發展時,裝置的可靠性才可得到有效保障。
3.3 對于軟件給予足夠的重視,不斷提升軟件設計的水 平,確保軟件能夠正常運行
軟件產品在特定的時間內以及特定的條件下完成特定功能的能力,被稱之為軟件可靠性。在設計繼電保護系統軟件時,需對用戶個性化需求進行綜合考慮,以滿足用戶個性化需求為核心,設計時應遵循的原則主要包括兩點,一方面應該簡單,容易操作;另一方面能夠有效提高運行效率,在遵循原則的基礎上,正確設計算法以及處理結構。在編寫代碼時,應該確??茖W性以及合理性,及時發現測試時出現的問題,確保數據輸入與輸出的一致性, 與此同時,建立并健全軟件系統的自查自修功能,使軟件系統的可靠性以及完整性得到保障。
3.4 加強培訓,不斷提高技術人員的綜合素質,同時定期 展開安全檢查工作
由于繼電保護裝置在不斷發展,且更新速度很快,此外對技術有較高的要求,因此,加大對員工的培訓力度,不僅要展開專業技能方面的培訓,而且還要增強素質培訓,在提高員工專業技術水平的同時,不斷提升員工的綜合素質,調動員工的工作熱情,增強其工作使命感以及責任心,不斷提升員工及時發現問題并解決問題的能力。
在35 kV變電站自動化繼電保護時,常出現的問題是臨時性停電,從而影響繼電保護的正常工作,因此,維護工作者應根據臨時性定點的具體情況,對整個運行系統展開定期性檢查,通常定期性檢查工作應至少每年進行一次。
此外,在1~2年間隔區間需要展開一次整組性試驗,使繼電保護運行性能能夠穩定發揮出來;然后在3-4年間隔區間,對出口回路、數據采樣回路等相關部分的運行性能展開檢查,便于及時發現安全隱患。
4 結 語
在35 kV變電站中,提高自動化繼電保護裝置的可靠性以及安全性具有非常重要的意義,本文對自動化繼電保護策略展開了分析,希望有助于提高繼電保護裝置的安全性、高效性以及可靠性。
參考文獻:
[1] 李蓉.35 kV變電站的自動化繼電保護對策論述[J].中國高新技術企業, 2016,(4).
[2] 李世保,劉兵.探析35 kV變電站的自動化繼電保護策略[J].技術與市 場,2016,(2).
[3] 楊革民.35 kV變電站自動化的繼電保護對策的討論[J].電子制作, 2013,(18).
[關鍵詞] 110kV;數字化;繼電保護;智能變電站;測試檢驗
1智能變電站繼電保護技術規范
《智能變電站繼電保護技術規范》重點規范了繼電保護配置原則、技術要求、信息交互原則以及電子式互感器、合并單元等相關設備配置原則及技術要求,適用于110(66)kV及以上電壓等級的新建、改(擴)建智能變電站。
除了強調常規變電站中繼電保護的“四性”要求、220kV及以上電壓等級繼電保護系統的雙重化配置要求等常規功能外,該規范指出110kV及以上電壓等級的過程層SV網、GOOSE網、站控層MMS網絡應完全獨立;繼保裝置接入不同網絡時,應采用相互獨立的數據接口控制器;保護應直接采樣,對于單間隔的保護應直接跳閘,涉及多間隔的保護(母線保護)宜直接跳閘;繼電保護設備與本間隔智能終端應通過GOOSE點對點通信。
該規范還對不同電壓等級的線路保護、變壓器保護、母線保護、高壓并列電抗器保護,斷路器及短引線保護,母聯(分段)保護、故障錄波及網絡報文記錄分析裝置、安全自動裝置、過程層網絡、智能終端、電子式互感器及相關設備的配置原則與設備技術要求進行了說明;界定了繼電保護設備信息交互的要求、交互信息的內容,以及繼電保護裝置就地化的實施原則。
規范的附錄部分分別對3/2接線型式、220kV及以上變電站雙母線接線形式、110kV變電站接線形式中的繼電保護實施方案進行了詳細圖例說明,增強了現場變電站智能化建設和改造中繼電保護環節的可操作性。
2110kV數字化變電站保護配置情況
110kV變電站內主開關選用常規開關。目前,站內雖然配置了電子式互感器,沒有配置一體化平臺和智能變電站的高級應用功能,所以從嚴格意義上講,該站目前還只能算數字化變電站,但在站內自動化系統結構、保護裝置及合并單元的配置、網絡方式可為智能化變電站的建設提供參考。
采用三層側設備兩級網絡的結構,與智能變電站的要求一致。站內過程層采用SV網絡和GOOSE網絡合并組網方案,站內保護配置有線路縱差保護、母差保護、故障錄波器等,110kV母差、主變及110kV智能終端,合并單元按雙重化配置。
110kV及主變10kV側相關間隔的過程層GOOSE命令、SV數據和IEEE1588V2對時報文均通過網絡傳送。
雙重化配置的第一套智能電子設備(IED)及單套配置的110kV線路保護、母聯保護等保護裝置接入過程層A網,雙重化配置的第二套IED接入過程層B網,110kV單套配置的智能終端同時接入過程層A網、B網。
作為數字化變電站的試點,大侶變在過程層網絡組網和繼電保護跳閘信號傳輸等方面與智能變電站存在一定差異:1)智能變電站相關規程要求過程層GOOSE網和SV網獨立,而該變電站采用的是合并組網方式;2)規程要求過程層保護采取“直采直跳”的原則,而該變電站采取的是網絡跳閘的方式,雖然網絡跳閘方式接線簡單,易于第三方監視,但會導致保護性能對網絡可靠性的依賴,且網絡延時的不確定性也會對保護性能產生影響。
3站內各設備的保護配置
3.1線路保護
對于110kV智能變電站,站內保護、測控功能宜一體化,按間隔單套配置。線路保護直接采樣、直接跳斷路器;經GOOSE網絡啟動斷路器失靈、重合閘等功能。
保護實施方案如圖1所示:線路間隔內保護測控裝置除了與GOOSE網交換信息外,均采用點對點連接和傳輸方式直接與合并單元、智能終端相連;保護測控裝置與合并單元的連接和數據傳輸,實現直接采樣功能,與智能終端的連接實現直接跳閘功能,均不通過GOOSE網絡實現;安裝在線路和母線上的電子式互感器獲得電流電壓信號后,先接入合并單元,數據打包后再經過光纖送至SV網絡和保護測控裝置;跨間隔信息接入保護測控裝置時,采用GOOSE網絡傳輸方式。
圖1線路保護實施方案圖
3.2變壓器保護
按照規程要求,110kV變壓器電量保護宜按雙套進行配置,且應采用主、后備保護一體化配置。若主、后備保護分開配置,后備保護宜與測控裝置一體化。
當保護采用雙套配置時,各側合并單元(MU)、各側智能終端均宜采用雙套配置;中性點電流、間隙電流并入相應側MU。
變壓器保護直接采樣,直接跳各側斷路器;變壓器保護跳母聯、分段斷路器及閉鎖備自投、啟動失靈等可采用GOOSE網絡傳輸。變壓器保護可通過GOOSE網絡接受失靈保護跳閘命令,并實現失靈跳變壓器各側斷路器。
如圖2所示,與前述線路保護類似,變壓器高、中、低壓側合并單元得到的電流電壓信號直接送至SV網絡和變壓器保護裝置,變壓器保護裝置不從SV網絡取數據,進而實現了信號的直接采樣功能;變壓器高、中、低壓側的智能終端除了連接GOOSE網絡外,直接與變壓器保護裝置相連,實現方案上,保護裝置直接通過智能終端跳閘。
圖2變壓器保護實施方案圖
主變高中低壓側智能終端宜冗余配置,主變本體智能終端宜單套配置;主變本體智能終端宜具有主變本體/有載開關非電量保護、上傳本體各種非電量信號等功能。
按照規程給出如圖2的保護實施方案示意圖,變壓器非電量保護應就地直接電纜跳閘,現場配置本體智能終端,通過GOOSE網傳輸非電量動作報文以及調檔、接地刀閘控制信息。
3.3母聯(分段)保護
分段保護的實施方案與圖1所示的線路保護類似,而且結構更為簡單。分段保護裝置直接與合并單元和智能終端連接,分別實現不通過網絡數據交換的直接采樣和直接跳閘功能;同時,保護裝置、合并單元和智能終端等設備,均通過相互獨立的GOOSE網絡和SV網絡,實現信號的跨間隔傳輸。
按照規程要求,110kV分段保護按單套配置,宜實現保護、測控的一體化。110kV分段保護跳閘采用點對點直跳,其他保護(主變保護)跳分段采用GOOSE網絡方式;母聯(分段)保護啟動母線失靈可采樣GOOSE網絡傳輸。
4站內繼電保護的測試檢驗
繼電保護是電網安全穩定運行的第一道防線,必須遵循可靠性、選擇性、速動性、靈敏性的原則。隨著電網規模的不斷擴大和電壓等級的不斷提高,對繼電保護“四性”的要求不僅沒有降低,反而提出了更高的要求。智能變電站應在保證繼電保護功能不變的基礎上,改進繼電保護信息共享、互操作的方式,即設備間交換信息的方式。
由于智能變電站中,電磁式互感器被電子式互感器代替,變壓器、斷路器等一次設備也加裝了智能單元,使得原來保護裝置與外界的連接介質全由光纖取代,信息全由網絡化的設備傳遞。針對這樣的變化必須提出智能變電站保護設備的測試方案。由于保護裝置沒有發生變化,變化的只是信息的傳遞方式,因此保護的邏輯功能檢驗和原來一致,可以沿用原來成熟的檢驗標準。針對變化的部分提出新的測試方法,主要有如下幾點。
1)原來輸入保護裝置的電壓、電流模擬量由來自合并器的光數字信號代替。傳統的保護測試儀只能輸出模擬量,而目前已有光數字保護測試儀,可以用光數字保護測試儀直接從保護裝置的光纖以太網口輸入測試。這樣的數字信號是沒有誤差的,以前的零漂、采樣精度檢驗步驟可以省略。但必須考慮有跨間隔數據要求的保護裝置(如變壓器差動保護、母線保護)在不同間隔間傳輸數據時,到達時間的同步性,如不確定或差距校大,將很難滿足保護裝置的要求。
2)在相同的一二次設備條件下,與傳統保護接點直接跳閘方式相比,智能變電站繼電保護采用GOOSE報文發信經通信網絡給智能終端發跳閘命令(如果有了智能開關則沒有這個環節)。采用GOOSE網絡,繼電保護通過網絡傳輸跳閘和相互之間的啟動閉鎖信號,與傳統回路方式相比,其可靠性主要體現在網絡的可靠性和運行檢修擴建的安全性上。
3)原來保護裝置輸出的各種信號由基于GOOSE協議的網絡傳輸實現。傳統的開入、開出量不再是24V或者220V的直流電信號,代之以優先級別有差異的GOOSE報文。可通過整組傳動試驗來驗證保護裝置輸入、輸出信號的正確性與實時性。
4)光數字電壓、電流信號的輸入方式使得跨間隔數據同步性的測試顯得尤為重要,如變壓器差動保護和母線差動保護,應驗證不同間隔的數據的同步性。
5)保護裝置與外界聯系的光纖以太網性能的測試。這一部分的測試項目能開展的是光纖以太網通道的誤碼率測試和光收發器件的功率測試,以驗證光纖以太網的物理連接的正確性和可靠性。網絡性能的測試應借助網絡分析儀、網絡負載模擬器或是網絡仿真分析軟件來實現。
6)合并單元與智能單元本身性能的測試。這部分的測試主要驗證合并單元能否正確、有效地發送相應一次電壓、電流數字信號;智能單元能否正確、有效地上傳與下達各種控制與保護報文,以提供各種保護與控制設備相應的一次設備狀態信息,根據保護與控制命令對一次設備做出相應的操作(如斷路器跳閘、變壓器檔位調節等)。
參考文獻:1、劉念;變電站自動化訪問安全體系及其應用研究;湘潭大學;2009年
Abstract: In the part of intelligent substation, relay protection is a very important part. Under the premise of relay protection configuration meeting the selective, reliability, mobility and sensitivity, the entire relay protection configuration is divided into two layers of substation and process. The analysis and investigation of the relay protection configuration of intelligent substation have practical significance.
關鍵詞: 智能變電站;繼電保護;分析;探討
Key words: intelligent substation;relay protection;analysis;investigation
中圖分類號:TM774 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2014)08-0083-02
0 引言
在變電站不斷發展和改革的情況之下,電網系統建設的重要內容已經變成了智能化變電站的建設,也使得我國的變電站工程走上了自動化和智能化的道路。智能化變電站能夠很好的保證整個電力系統的安全性以及穩定性,同時智能化變電站還可以很好的提高電力系統供電的效率和質量。在科學技術不斷發展和進行的時候,智能化變電站的繼電保護配置的重要性也受到了更多的關注,所以對智能變電站的繼電保護配置進行仔細的分析和探討具有非常重要的意義。
1 對智能變電站繼電保護配置的分析和探討
和以前傳統的變電站保護進行比較的話,智能變電站在整體架構上的體系依然沒有發生什么本質上的變化,主要還是采用的“三層兩網”的架構體系,而通過很多的實踐也可以證實,繼電保護配置的方式和這種“三層兩網”的架構體系,能夠很好的確保變電站的整個電網系統可靠、穩定以及安全。而且“三層兩網”的架構體系也能夠非常有效的去保證當前一次以及二次系統的連續性。但是在智能變電站當中,那種傳統的電纜已經完全被跳閘和采樣所代替,轉變成為了使用光纜;而數字光信號也代替了傳統的開關量以及傳輸模擬量的電信號。所以,在智能變電站當中,已經能夠很好的對跳閘回路以及采樣回路等實施比較實時的監視和控制。而且,在智能變電站當中的繼電保護配置,也很好的繼承了原來繼電保護配置的特點,那就是對系統當中的每一個元件,都配置了多階段的配合后備保護的措施以及快速跳閘的主保護措施。
通過很多的實踐過程來看的話,在智能變電站當中的繼電保護配置當中,一般可以分為變電站層和過程層兩個層次。在這兩個層次當中,過程層主要就是用來針對智能變電站當中繼電保護的一次設備進行的相對比較獨立的配置,在智能變電站當中繼電保護的一次設備主要就是那些智能設備,而這些智能設備一般情況都是安裝在設備的里面,如果對于那些退役即將需要更換的設備,就可以將那些測控和保護設備以及合并器按照就近的原則安裝在那些智能設備的附近,也就是安裝在匯控柜當中,這樣的話要對那些智能設備進行檢修和維護的話就會很方便。而在這個過程當中,在進行繼電保護操作的時候,可以通過全站以太網來對采樣值進行非常有效的傳輸,但是在傳輸的過程當中,需要值得注意的問題就是那些分布式的保護數據在進行同步的時候是不能依靠全站的對時系統。在實際的工作當中,經常需要用全站的配置方案來對全站的保護方案進行相應的簡化,這樣的話就不會因為采樣或者是跳閘等一些問題來使得整個通信鏈路變得不可靠,最終的結果就會使得繼電保護功能失去原本應該有的作用和效果。正常情況之下,智能變電站中的整個網絡數據的信息量都是集中在網絡的錄波、測控的消耗以及監控的過程當中,而在繼電保護的過程當中,只需要消耗非常小的網絡數據的信息量。
2 對繼電保護配置過程當中變電站層的分析和探討
在智能變電站當中,繼電保護配置當中的變電站層主要就是采用的集中的后備保護模式,智能變電站的電壓等級全部都是采用的集中配置的方法,從實際的工作當中來看的話,在智能變電站當中的集中式的后備保護模式,采用的管理技術主要就是實時、在線的整定以及自我適應的技術,另外加上集中式的后備保護模式的接口是具有廣域保護的,所以集中式的后備保護模式可以非常有效的完成廣域保護的功能,同時也可以使得雙重保護配置的目標能夠很好的實現。集中式的后備保護模式,可以很好的保護智能變電站當中的所有元件,而且它還可以為相鄰的智能變電站當中的元件提供一個后備的保護措施。由此可以發現,其實在每一個相鄰的智能變電站在進行保護功能的時候,都是有一定范圍的,而且這個一定的范圍主要包含了兩個部分,首先第一個部分就是近的后備保護,它保護的主要范圍就是智能變電站當中直接出線以及所有的母線;其次第二個部分就是遠的后備保護,它保護的主要范圍就是直接出線對端母線以及與這個對端母線相連接的全部線路。從具體的工作當中可以知道,在進行獨立的后備保護采集的時候,采集的主要是這個智能變電站當中主保護的信息數據、斷路設備狀態的信息數據以及所有的元件電流與電壓的信息數據等,同時在進行獨立的后備保護采集時候,還要接收相鄰的智能變電站當中主保護的信息數據、斷路設備狀態的信息數據以及所有元件的故障信息數據等,在收集完成之后,在對這些信息數據進行實時的分析,就可以非常準確和及時的判斷出在遠的后備保護范圍當中,有哪些的元件是存在故障問題的,而且在選擇跳閘處理的最佳方案的時候,也是根據這個實時的分析結果來進行選擇的。而且,在整定計算方法的時候還應該要與智能變電站的離線定值相結合來進行,應該要根據不同的運行模式,提前來確定定值整定方案和策略,在變電站當中的集中保護設備,在確定電網整個系統的運行狀況的時候,應該要根據電網的實時參數來進行確定。在選定了運行的方式以后,智能變電站的繼電保護就會自動的切換到以及選定好了的定值范圍當中,從而來達到優化保護的主要目的。
3 對繼電保護配置過程當中過程層的分析和探討
在智能變電站當中,過程層的主要保護配置就是快速跳閘的主保護措施,如線路當中母線上的差動、變壓器的差動以及縱聯保護等,而在繼電保護當中的后備保護就會轉到變電站層當中的集中式保護的設備當中,通過實際的工作可以知道,這樣的處理方式,可以使得過程層在進行保護設計的時候更加的簡單,主要就是要考慮到主保護的功能,而后備保護就可以在配置上面進行一些適當的簡化,從而使得硬件的設計更加的簡單。過程層在繼電保護的過程當中,在整體主保護的定值的時候是比較固定的,不會因為電網運行模式的改變而去發生任何的改變。在實際的工作當中,過程層的繼電保護因為會受到保護獨立的限制,所以當智能變電的保護功能在集成了一次設備之后,如果在保護的過程當中出現了同時保護母線和對應線路的情況,那么硬件就會相互分開和獨立。
3.1 對過程層線路的繼電保護。過程層的線路保護配置主要就是縱聯距離或者是差動來作為主保護,后備的保護則是放置在集中式的保護設備當中。對應那些單斷路器主接線路來說的話,線路的保護設備主要就是通過主保護當中的光纖的通信口來對測線路的保護設備進行通信,并且用這個來作為它縱聯保護的功能。
3.2 對變壓器的保護。對應那些在變壓器保護當中過程層來說的話,它所采用的配置方式主要就是分布式的,這樣的話就可以很好的實現差動的保護功能,而在后備保護的時候,主要采用的還是集中式。對應智能變電站來說的話,對應內部的母線和變壓器的保護,都可以將它們看成是多段線路,然后再采取相應的保護措施進行保護。
4 結束語
在我國智能變電站不斷發展的過程當中,給繼電保護的發展也帶來了新的機遇,同時還不可避免的會出現新的挑戰。在智能變電站的繼電保護過程當中,應該要積極的利用智能變電站當中的一些新的技術,在繼電保護系統當中也應該要引入最新的技術,然后要對繼電保護的配置進行重新的審視,這樣就可以使得繼電保護的工作不會受到系統的影響,同時還可以快速的發現問題并解決問題。在我國電力企業快速發展的時候,智能變電站的快速建設和使用,將使得繼電保護配置在智能變電站當中發揮更加重要的作用。
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關鍵詞:汽輪發電機;繼電保護;雙重化改造;整定計算
汽輪發電機在電力系統中占據重要的地位,對系統運行的穩定性和安全性起著舉足輕重的影響。但是由于大型發電機的造價較高且結構復雜,一旦在運行過程中遭到破壞,就會造成很大的經濟損失,此外對發電機故障維修需要耗費較長的時間,因此加大了維修的難度。可見,需要對未實現保護雙重化的發電機繼電保護進行雙重化改造,并綜合考慮各個因素的影響,提高繼電保護和自動裝置運行的準確性和可靠性。
1 300MW汽輪發電機繼電保護系統概述
1.1 系統構成
300MW汽輪發電機的繼電保護系統主要分為三個部分,即微機運動裝置、上位機系統以及線路保護裝置。這三個部分共同牽制著發電機繼電保護的性能,進而對整個電力系統的運行起著至關重要的影響。
微機運動裝置是該系統的核心部件,主要是以CPU分布處理技術為指導,并且每一個模片都是在自己單片機的作用下完成自己的工作。其系統圖如下:
在串行總線的作用下,主CPU實現對各個功能模件的管理,并實現與上位機監控系統的連接。模件負責對數據的采集、輸入以及輸出控制,并將數據傳送給主CPU,同時通訊模件在多口的RAM總線的支持下,將現場的運行情況傳送給相應的調度端,實現對現場工作運行情況的遙控和遙調。
上位機是借助工業控制機對系統進行統一的管理,主要包括事故打印機、報表打印機以及顯示器等,主要是完成系統運行的數據顯示、調整發電機的運行負荷、召喚歷史曲線、事故越限報警以及報表打印等工作。
線路保護裝置分為硬件和軟件兩大部分,其中發電機保護系統是獨立于線路保護裝置的系統,有著非常重要的作用,具有多重保護功能。
1.2 系統特點
300MW汽輪發電機繼電保護系統在電力系統發揮了重要的作用,主要是因為該系統具有明顯的優勢:首先,軟件和硬件結構呈現模塊化,這樣提高了總線的兼容性,形成了檔次不同和容量不同的裝置,不僅降低了設計的難度,還為系統的維護提供了便利,特別是中斷式工作方式的應用,極大了提高了電力系統的運行效率;其次,大大的提高了系統運行的可靠性,特別是在分布處理技術的指導下,單個模片發生故障不會對整個系統造成影響,并且在軟件系統的支持下,可以對出現的故障進行自動回復,獨立性和可靠性強;此外,系統具有實時監控功能和事故記錄功能,可以實現對故障的詳細記錄,并且故障處理程序可以在故障發生時,發出跳閘的命令,大大的減少了人為因素對故障分析的干擾。
1.3 進行雙重化改造的必要性
華能井岡山電廠#1機組于2000年投運,其#1發變組繼電保護配置為許繼集團有限公司生產的WFB-100微機型發變組成套保護裝置,由于該發變組保護裝置運行時間已達12年,設備硬件故障不斷發生,廠家設備已升級換代,無法滿足現場安全需求,給發電機的安全穩定運行帶來風險,現有的發變組保護無法再維持正常運行;而且根據繼電保護技術監督要求,發變組保護需要雙重化配置,但該套保護目前為單套配置。因此,為了對電力系統的運行提供安全穩定的工作環境,實現對于該300MW汽輪發電機的有效保護,準確的消除故障,有必要對#1發變組保護系統進行換型改造。
2 300MW汽輪發電機繼電保護雙重化改造方案
2.1 300MW汽輪發電機繼電保護雙重化改造原則
在對300MW汽輪發電機繼電保護雙重化改造的過程中,要按照國家電網調度的要求,遵循相應的原則,進行雙重化的改造配置。
第一,將發電機變壓器所有的電氣量保護都進行雙重化配置,第二,各個配置的保護裝置之間不用電氣聯系,第三,要將非電量的保護裝置設置為獨立的電源網絡,特別低出口的跳閘回路要做到完全獨立,并將保護柜上的安裝位置保持獨立,第四,每一套保護裝置要設置獨立的電壓互感器和電流互感器為交流電壓和交流電流的繞組,實現保護范圍的交叉和重疊,避免保護死區的出現,實現對發電機的有效保護,第五,差動和后備保護是不可缺少的,二者可以實現對被保護設備各種故障的及時反映,在故障發生時,自動的做出跳閘或者是發出信號的反應,第六,兩套完整的電氣量和非電量保護跳閘回路都能同時作用于斷路器的兩個跳閘線圈,第七,為了更好適應汽輪發電機的雙重保護裝置,需要將每一臺機組的斷路器選擇雙跳閘線圈,可以有效的配合相關回路,這都是遵循了雙重化保護相互獨立原則,第八,在雙重化改造的過程中,要綜合考慮設備運行和檢修的安全性,當一套保護出現異常需要檢修時,不會對其他保護產生阻礙。
總之,在對300MW汽輪發電機繼電保護進行雙重化改造時,要避免保護裝置拒動對故障設備造成進一步的損害,同時也要避免出現為了實現保護而導致設備停運,這就需要在進行雙重化改造時,要結合發電機的實際情況,最大限度的降低經濟損失,提高電廠的經濟效益。
2.2 300MW汽輪發電機繼電保護配置
在對300MW汽輪發電機繼電保護的改造過程中,要結合實際情況以及保護動作的性能,在滿足繼電保護基本要求的基礎上,最大限度的簡化保護程序且提高保護性能,選擇經濟有效的配置保護進行雙重化改造。
首先,要對短路保護配置進行改造。在電力系統的運行中,短路保護配置與接線形式的聯系密切,對于300MW的汽輪發電機繼電保護中,主要采用的接線方式是單元接線,這就需要結合繼電保護技術規程,對發電機-變壓器組進行雙重快速保護。通過差動保護的雙重化改造,可以有效的降低拒動的幾率,實現對裝置的閉鎖,有效的減少了誤動,提高了系統運行的安全性和可靠性。變壓器縱差保護,可以正確反應變壓器外部短路故障,為了正確、及時的反應變壓器內部短路故障,選擇裝設瓦斯保護。瓦斯保護分為輕瓦斯保護和重瓦斯保護,分別利用開口杯和擋板式原理,反應變壓器內部的故障程度,確定發出信號還是將變壓器從系統中切除。
其次,要對接地保護裝置進行雙重化改造。電機最常見的故障之一是定子繞組的單相接地(定子繞組與鐵芯間絕緣破壞)。由于發電機中性點是不接地或經高阻接地,所以定子單相接地故障并不引起大的故障電流。但由于大型發電機在系統中的重要地位,造價昂貴,而且結構復雜、檢修困難,所以對大型發電機的定子接地電流大小和保護性能提出了嚴格的要求,特裝設發電機定子一點接地保護,根據接地電流的大小,分別動作于信號或停機。
2.3 300MW汽輪發電機繼電保護雙重化改造方案
在對300MW汽輪發電機繼電保護雙重化改造的過程中,需要選擇合適的方案,這就需要結合發電機的性能和工作環境進行綜合的選擇。經過考察,井岡山電廠#1發電機新繼電保護選擇了由南京南瑞繼保電氣有限公司生產的RCS-985B型發電機變壓器成套保護裝置,該發變組保護由發變組保護Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ屏配置組成。發變組保護Ⅰ、Ⅱ屏各配置RCS-985B裝置作為發電機、主變壓器、高廠變的電量保護;Ⅲ屏配置兩套RCS-974AG2作為發變組非電量保護裝置,所有保護屏均配置一臺打印機。
利用2012年#1機組大修的機會對#1發變組保護成功的進行了換型。本次改造范圍為#1發變組保護裝置(A屏、B屏、C屏及操作繼電器屏),本改造工程A屏、B屏、C屏屏柜整體更換,原有操作繼電器屏不變;大部分利用了原柜體上的外部電纜,長度不夠的電纜采用了轉接方式延長,新發變組保護實現了雙重化的配置,
首先,對發變組差動保護進行雙重化改造。本廠的300MW汽輪發電機屬于微機型發變組保護裝置,為了保證回路或者是裝置異常時有效的進行繼電保護,需要對兩個屏配置發電機的差動保護、主變差動保護以及發變組差動保護,確保在一套保護裝置出現故障時,另一套還可以正常運作,滿足發電機各項保護的雙重化配置。雙重化改造綜合考慮了現場的實際情況,主變高壓側斷路器采用兩組跳閘回路,這樣兩個屏可以同時啟動跳閘線圈。
其次,對TV進行雙重化改造。在發電機的機端配置中,有兩組TV,分別接入到兩個屏中,這樣在一組的TV斷線時,繼電器會及時的發出斷線的信號。在對TV進行雙重化改造時,先進行斷線判別,主要是借助電壓平衡進行判定,在某一個TV回去電壓時,繼電器會及時的發出斷線信號。然后可以借助信號進行定值整定計算,進而為實現閉鎖保護提供重要的依據。當電壓是無零序電壓時,可以對單組的電壓互感器進行TV斷線判別。
再次,對TA雙重化改造。裝置設有TA飽和判據,以防止在主變、高廠變區外發生故障等狀態下的TA飽和所引起的比率制動式差動保護動作。保護采用虛擬制動量的TA飽和識別專利技術,既能有效防止區外故障保護動作,又能保證區內故障及區外故障發展成為區內故障時保護的快速動作。對于TA的異常進行判定時,需要以相差流為依據,當本側的三相電流中有一相的電流不變或者是最大相的電流小于1.2倍的額定電流以及一相中電流的值為零時,這就說明TA出現異常。對TA的雙重化改造,需要在出現異常時,及時的發出異常信號,并且對其異常閉鎖差動進行定值,可以進行相應的保護。當閉鎖差動整定值為零時,能夠判定出異常但是不會進行閉鎖差動保護,當整定值為1時,可以判定出TA異常且進行相應的閉鎖差動保護。
此外,還需要對發電機的匝間保護進行雙重化改造和轉子接地保護改造。轉子接地保護原理包括外加電源及采樣切換原理等,由于測量回路本身內阻的影響,不能兩套同時投入,運行時只能投入一套運行,但保護配置可以按雙重化配置,其中一套正常運行時投入,另一套退出,當運行的一套轉子接地保護退出時,可以投入另一套轉子接地保護。
井岡山電廠#1發變組保護2012年改造后至今,運行情況穩定,未出現硬件及軟件問題;證明對該300MW汽輪發電機繼電保護雙重化改造取得了顯著的成效。通過雙重化改造,避免了故障死區的出現,能夠及時對出現的故障進行消除,進而維持整個系統的運行創造了安全穩定的工作環境,大大的提高了系統運行的效率,為電廠經濟效益的提高做出了突出的貢獻。
3 結束語
電力行業的發展使得機組的容量不斷增加,這就要求對電網的繼電保護工作加強重視,對300MW汽輪發電機繼電保護雙重化改造已經成為電力系統發展的必然,對發電機運行故障的維修創造了有利的條件,為電力系統的運行提供了穩定安全的環境,大大的提高了電力部門的經濟效益,為我國電力行業的發展指明了方向。
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關鍵詞:電力系統;繼電保護;設計與配置
中圖分類號:TM77 文獻標識碼:A
當今社會,電力系統已成為保障人民群眾生活質量的有力因素,同時隨著社會的發展,社會更加需要投入大量的電力資源來滿足需要。為有效提高電力系統的整體質量,就必須對繼電保護的設計與配置進行深入地研究工作。首先就要有效排除其他影響因素,明確繼電保護的設計與配置的要求和存在的問題,嚴格遵循實際情況,按照相關規定進行對電力系統繼電保護的設計與配置的應用工作,以達到電力系統的整體要求。促進電力系統系統正常運行,有力推動社會經濟發展以及保證人民生活水平持續不斷進步。
1.繼電保護的作用
1.1 保護電器元件作用
保護電器元件可避免電路運行時會產生的電路異?,F象,可及時地進行處理工作,有效避免波動電流對電器件造成一定的破壞。而運用繼電保護裝置進行對電器元件的保護工作,在出現電路異常現象時,可有效地對電路和電器元件的鏈接進行終止,避免電路出現異常現象時不會造成較大的不利影響。
1.2 檢測電路的作用
電力系統是由存在感應裝置和傳輸裝置等一系列部分構成,完成了電力系統的整體性,而在其中進行繼電保護工作,有利于有效地進行調節工作,對電路直接地進行作用,另外還可使用繼電保護裝置進行檢查電路的功效,對于臨時出現的電路異常情況,繼電保護裝置可及時地進行反饋作業,保證其電力系統的處理中心及時下達命令,有效避免電力系統的損失,及時切斷電力系統的電路關聯,保證電路整體安全。
2.繼電保護的設計要點
電力自動化繼電保護現如今在我國的應用推廣范圍較大,其主要功能有檢測功能以及預告功能,在另外的一些方面還沒有得到完整的開發工作,電力自動化繼電保護的整體并不完善,暫時可滿足現階段的自動化需求??赏ㄟ^完善繼電保護裝置設計,有效提高其便利性,節約時間以外,有效地減少工作人員在作業中所產生的失誤。繼電保護可隨著電力系統的發展而進步。這也促使對繼電保護功能提高的要求,對于計算機技術等一系列高科技融入到繼電保護設計中,使其可對其性能進行有效提升,保證繼電保護裝置可有效地進行防干擾性能,以及防御雷電的功能。另外,還要保證繼電保護裝置的質量,保證保護裝置的質量過關,只有經過檢驗工作并且合格的保護裝置最終才能投入使用,保證最終保護設備的可靠性和穩定性。從根本上對機電保護設計的安全性進行重視,根據電力系統的實際情況,進行差異性設計的原則進行設計工作。另外,完成的設計圖紙還要交由電力系統設計師進行詳細審核。在進行施工之前,對于繼電保護設計圖紙以及與施工相關的規范文件進行收取工作,再進行專業設計圖紙的審查。設計圖紙最終應符合經濟性和便利性。最后在審查完成之后,還要再次組織相關人員進行電力系統圖紙會審工作,找出設計圖紙中的漏項與錯誤,加以鞏固和解決。
3.電力系統繼電保護的配置
3.1 縱聯保護
縱聯保護,是指利用通信通道把輸電線路兩端所安裝的繼電保護裝置進行縱向聯結,從而通過比較傳輸的電力系統量,來進行判斷是否符合線路的要求。進而對保護線路的切除工作進行判斷,決定是否要進行切除工作。另外,如果出現通道異常的情況,那么縱聯保護裝置便需要及時地自動進行閉鎖保護工作,并同時顯示告警信號。恢復正常時,也應自動解除閉鎖保護功能。
3.2 斷路器輔助保護
斷路器輔助保護是對主保護和后備保護的補充工作,出現單母線接線方式和雙母線接線方式的失靈保護與母線保護在同一裝置的情況時,輔助保護不可出現。但是在主保護以及后備保護退出運行工作之后,斷路器輔助保護就會承擔首要作用。
3.3 審核繼電保護設備
繼電保護裝置作為電力系統中的核心內容,加強對于繼電保護設備的安全管理工作已刻不容緩,其可靠性的特點可促使機電保護裝置可根據指令完成一系列相關的有關工作,保證在繼電保護設備在無指令的情況下,暫處于停滯狀態,因為繼電保護裝置只能在指令下進行相應的運作動作,在沒有指令時不能有動作的產生,一旦出現不必要的運作動作,就有可能會引發嚴重的電力事故,產生負面影響。只有繼電保護裝置具有較高的產品質量才能,促使其根據指令進行運行動作,保證不對后期造成不良影響。所以工作人員在進行裝置的選擇和采購的時候,首先就有裝置本身的質量問題,對其進行嚴格的審核工作,并且檢查裝置的生產合格證明。
3.4 保證配置質量
要想對于配置質量進行保證,首先就要在保護裝置的購置環節進行嚴格的控制工作,保證保護裝置的質量過關,在進行后期配置工作時也要嚴格地按照配置計劃進行設備的工作。只有如此才能有效保證系統質量,只有保證最終繼電保護裝置的質量合格,才能有利于后期繼電保護裝置的使用工作。所以,要求按照國家以及行業的相關標準進行施工作業,保證電力自動化繼電保護的安全有效,同時便利其安全管理工作,達到前期的預期。
3.5 加強后期維護
在整體繼電保護工作中,其后期維護工作不容忽視,在電力系統繼電保護設備進行配置工作之后,還需要相關工作人員進行檢查和驗收工作,從而提升安全管理問題。首先工作人員要嚴格按照國家相關規定進行竣工驗收工作,確保電力自動化繼電保護的安全質量,有效提高工程整體的安全性。這就需要首先對于相關的專業維護人員進行專業的培訓工作,不僅要提高其對相關行業的專業素養,也要對維護管理人員的業務能力進行有效提高。保證工作人員熟悉電力設備,并且能夠熟練應用電力系統的主接線技術,保證在后期維護工作中能夠準確判斷電力系統中出現的故障,不因為人為造成失誤。
3.6 逐漸提高技術
當今時代是高科技的時代,是技術的時代,只有有效提高繼電保護配置的技術含量,才能使繼電保護配置越來越先進,這還需要對于相關操作人員的技術水平逐漸提高,保證工作人員可以熟練地進行技術操作工作,保證電力系統可正常作業,提高繼電保護配置對電力自動化整體的有利影響,并且可對其企業產生一定的利益。所以,在今后的運用繼電保護配置中,保證持續提高繼電保護配置的應用技術。提高社會各階層對于繼電保護的技術要求,其企業也加強對其的重視性,才能保證相關工作人員和管理人員的水平逐漸提高,以及電力自動化繼電保護的安全性和先進性也不斷提高。
結語
21世紀我國將會面臨更多的挑戰與競爭,為了使電力系統繼電保護的設計與配置問題不成為我國電力系統發展的阻力,我們更需要積極地去認真地做好繼電保護設計和配置工作,并且要虛心學習國內外有關的先進的設計方法,制定安全合理的電力系統繼電保護的設計方案。另外,現階段為保證電力系統的安全與質量,國家已針對電力系統繼電保護的設計與配置工作頒布了一系列的相關規范。從設計到技術再到配置應有盡有。國家對電力系統電力系統繼電保護設計和配置標準提出明令準則和政策要求。需要電力工作人員始終以高標準嚴要求,提高電力系統繼電保護的設計與配置的可靠性,從而保證電力系統能夠達到最高質量,避免質量隱患。所以在進行電力系統繼電保護的設計與配置工作的過程中,設計和配置工作人員要按照國家標準,以相關準則為基礎,保證繼電保護的設計與配置工作能夠促進電力系統用電安全的提高。
參考文獻
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關鍵詞:數字化;變電站;繼電保護;技術分析
中圖分類號:TM63 文獻標識碼:A
0.概述
在目前電力系統出現異常時,采用繼電保護技術可以切除系統故障或者發出信號,減少供電系統的損失,縮小故障發生的范圍,進一步確保供電系統的安全。在實際的應用中,繼電保護技術可以滿足測量、執行等條件,具有一定的靈敏度、選擇性強、安全可靠等特點,在保障電力系統安全運行,防止重大事故方面越來越多地被使用。而隨著科技的不斷進步和供電需求的增加,數字化在變電站繼電保護技術中的應用也得到了很大的關注,可以實現收集、傳輸、分析處理以及輸出的全部過程,并由過去的模擬信息全部轉換為數字信息,建立與之相適應的通信網絡和系統。
1.數字化變電站繼電保護應用原理
數字化變電站繼電保護在應用中是指按照IEC61850標準和通信規范的基礎建立,由智能化一次設備和網絡化二次設備分層構建的裝置。在變電站繼電保護中通過電子互感器進行數據采集,在互感器中數據利用光纖使用光數字信號再把數據傳輸到低壓的一端,進行處理后完成得出滿足標準的數字量的輸出,可以實現變電站的所有范圍,包含一次設備的變壓器、互感器,二次設備的控制、保護,以及數據應用、軟件開發等。其中,智能化一次設備包括光電互感器、電子互感器和智能化開關等,網絡化二次設備分層包括間隔層、過程層和站控層。
2.數字化變電站繼電保護應用特點
在數字化變電站繼電保護中,根據實際的應用效果來看,它的特點重點體現在具有可靠性、完整性、實時性的高質量信息,具有統一的數據模型、功能模型;在數據傳輸方面可以實現無縫交換,在變電站傳輸和處理上可以實現信息全數字化;各種設備和功能可以共享統一的信息平臺,同時過程層設備智能化。
3.數字化變電站繼電保護應用技術
數字化變電站繼電保護技術的應用應該本著對未來技術發展、應用需求以及先進性、繼承性、經濟性的原則,通過確立分階段建設目標以及規劃設計目標等的戰略決策加以實現。
3.1 數字化變電站繼電保護硬件框架圖。在實際應用中數字化變電站繼電保護的硬件結構圖一般包括光接收單元、開入單元、中央處理單元以及出口單元等組成。
3.2 數字化變電站繼電保護配置設置?,F在在電力系統的配置設置方面,一方面絕大多數是采用光纖接口形式的插件;另一方面是尋找GOOE光纖通信接口代替I/O接口插件;第三就是把CPU插件的模擬量處理統一更換為通信接口處理。這些改進和傳統的繼電保護配置相比較而言有了很大的改進,在實際的工作應用中提高了效率。另外在變壓器的配置設置方面,也有了很大的突破。每一臺變壓器都可以應用一個MU合并單元進行采集母線電壓、主變壓器各側電流。在主變壓器上采取的是差動保護、高低側電能表措施,并由MU合并單元。
3.3 數字化變電站繼電保護網絡選型。數字化變電站繼電保護網絡上多個CPU協同完成全信息的采樣、保護算法與控制命令的形成;兩級網絡則全部采用100MHz以太網技術。同時在應用中,適合網絡運行最適宜的環境條件就是滿足采樣的同步進行和確保命令的最快輸出,在一定程度上給網絡提出了更價嚴格的通信速度,以及合適的通信協議。
3.4 數字化變電站繼電保護測試平臺。數字化變電站繼電保護的應用是由測試平成的,它是由數字化繼電保護測試儀,網絡負載模擬儀、網絡分析儀等組成,具體如圖1所示。
簡單分析網絡負載模擬儀的作用是把模擬網絡負載較重或網絡風暴發生的情況網絡性能下降對被測保護裝置功能的影響;而網絡分析儀則是把保護裝置測試的結果異常出現時對SMV等報文的事后分析。
結語
根據上面的綜合闡述分析得知,數字化變電站繼電保護在實際應用中著重體現出了它自身的優點,實現了電力系統中光纖取代電纜,電磁兼容性能優越的性能,功能共用統一的信息平臺,避免設備重復投入;達到了測量精度高和無飽和等狀態,實現了信息傳輸通道的自檢,管理自動化。但是隨著信息技術的飛速發展,為了應對數字化變電站繼電保護技術將來有序發展、并滿足應用需求,保持一定的先進性、繼承性、科學性等,電力系統中這一核心技術還需要進行深入研究,以便滿足各種生產、生活需要。
一、智能繼電器的機會
隨著時代的發展,智能電網,缺乏的繼電器保護傳統,逐漸顯現:傳統的繼電器,統一的合同,而不是相匹配,只有特定的參數值之間不同配置。為了確保調試各種繼電保護裝置的選擇性一定的保護作用,彼此難免互相影響。然而,逆分布在中國,電力供需形勢是需求遙遠的西部和北部,功率大,而供應集中在南部和東部沿海地區,需要特高壓輸變電使用遙控器。高壓是如何實現供給和需求之間的平衡主要是在兩個電廠。像這樣的現代化綜合交通運輸網絡,將無法依靠的參考價值,能夠修復,已被分割的保護,以確保運行可靠的選擇性和長途運輸,每個變化分部值和每個設備發揮最大效應是不能浪費的。出現的全球信息技術的互動,同時提供智能繼電器,智能電網時代的發展潛力,有必要建立保護智能匹配。
保護的信息共享平臺:其他SDH系統變電站LAN以太網和高壓變電站的建立,應用程序發現和技術,鑒于目前的點之間鋪設的光纖網絡。為了實現實時的網絡監控多個點在IEC61085通信標準的智能變電站和變電站建成,互聯網應用程序全球定位系統,數字化的工作,所有的數據所要做的。這些應用程序的智能保護,需要提供技術援助。
二、智能繼電器配置主要內容
智能電網的快速發展,是主要以硬件和軟件兩個方面為主,硬件智能設置智能繼電器軟件組件設置繼電保護是指為了加強智能變電站繼電保護,研究的挑戰和機遇,受保護區域的保護系統的配置。
(一)智能繼電器設置元件保護
1.保護的主要設備
校準電壓靈敏度準確深度:繼電保護設備,通過設置中的公式之間的絕緣轉,轉來轉去,要特別注意,以防止內部短路發電機,保護發電機,一定要注意保護變壓器和發電機,實施電流限制器。實現后備保護的統一,價格實惠,是研究的重點仍然是變壓器保護主設備的浪涌電流的變壓器故障保護的新原則計算將仍集中在識別和發現研究。
2.線路保護
(1)電流增大。短路時故障點與電源之間的電氣設備和輸電線路上的電流將由負荷電流增大至大大超過負荷電流。
(2)電壓降低。當發生相間短路和接地短路故障時,系統各點的相間電壓或相電壓值下降,且越靠近短路點,電壓越低。
(3)電流與電壓之間的相位角改變。正常運行時電流與電壓間的相位角是負荷的功率因數角,一般約為20°,三相短路時,電流與電壓之間的相位角是由線路的阻抗角決定的,一般為60°~85°,而在保護反方向三相短路時,電流與電壓之間的相位角則是180°+(60°~85°)。
(二)配置智能保護繼電器WAN
基于數字信息技術,信息交換技術廣域網WAN風格閃耀在智能繼電器配置繪制電網保護。整個廣域網絡保護,對電網的前提下,可以看出,作為一個整體,一個配置數字化智能變電站,技術和其他決定,進行全球定位。網絡通信,監測,分析裝置內配置網絡實施,使用方法,允許控制設備全自動的選擇最好的隔離開來。
1.廣域網的網絡保護內容
廣域繼電保護系統可定義為:依賴電力系統多點的信息,對故障點進行快速、可靠、精確地切除(包括主保護和后備保護),同時分析故障切除對系統安全穩定運行的影響,并采取相應的措施,能同時實現繼電保護和自動控制功能的系統稱為廣域保護系統。
2. 廣域保護系統的一般結構
廣域保護系統由各個變電站或發電廠的廣域保護裝置組成,經路由、光纖環網相連接. 以集中式廣域保護裝置為例,每個變電站設置中央處理單元(IED)和若干個終端設備,經以太網相連接.對應于每臺斷路器設置終端設備,用以采集安裝點的模擬量和開關量信息,對信息進行簡單處理,與本變電站的IED連接,上傳、下傳信息與命令,按命令執行跳、合閘操作.變電站的IED接收來自各個終端設備的信息,并與其他變電站的IED交換信息,做出保護與控制決策后下傳至終端設備執行.變電站的所有廣域保護算法都集中在IED中。
三、設置智能繼電器
三種類型的保護,包括保護廣域網,局域網格,不同時間面對不同保護范圍時,智能保護系統的三種方法的組合物之間的相互配合,可以分為保護是就地保護,要保護的對象有不同保護特點。
3.1廣域網絡,包括保護中心的保護,在變電站十幾站。中心站使用的決定寄主的收集,通過判斷和分析收集的信息用于故障保護,作為保護的主要目的,車站信息,包括保護單元的元素。這是最高的可靠性要求最強的地區,故障檢測的角度判斷主機的處理能力最全面的保護。
3.2站域電網保護作為主要備份變電站的保護范圍的保護,并且是一個本地傳輸網絡的保護下,為了確定是否存在充分的保護,對變電站的各個組成部分的信息的不良分析是用來收集的主要區域。局電網保護域的主機的運算能力來處理廣域電網保護能力要求較低。
3.3相應的保護部分,主要是為了保護一個特定的設備。根據散圍繞主接線,匯豐GIS智能控制機柜或機柜和電壓電平,每隔一個特定的裝置,保護裝置安裝在機柜中的其他具體方案。坐落在附近收集當地信息交換和他們的其他信息,以完成每個分析保護措施和保護裝置和設備的保護。能夠依賴于一個單一的小領域的靈活決策的時間間隔,然而,疊加速度和糟糕的交互信息是復雜的。
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