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關(guān)鍵詞:分析 繼電保護(hù) 狀態(tài)檢修
0 前言
傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置及二次回路接線是通過進(jìn)行定期檢驗(yàn)確保裝置元件完好、功能正常,確保回路接線及定值正確。若保護(hù)裝置在兩次校驗(yàn)之間出現(xiàn)故障,只有等保護(hù)裝置功能失效或等下一次校驗(yàn)才能發(fā)現(xiàn)。如果這期間電力系統(tǒng)發(fā)生故障,保護(hù)將不能正確動(dòng)作。以往的保護(hù)檢驗(yàn)規(guī)程是基于靜態(tài)型繼電器而設(shè)計(jì)的,未充分考慮到微機(jī)型保護(hù)的技術(shù)特點(diǎn),對微機(jī)型保護(hù)沿用以前規(guī)程規(guī)定實(shí)施的檢修周期、項(xiàng)目不盡合理。隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展,電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜,分布范圍日益增大,繼電保護(hù)設(shè)備的維護(hù)工作量和成本也日益增加。繼續(xù)采用以往檢修制度的負(fù)面效應(yīng)也體現(xiàn)出來,因此,很有必要根據(jù)設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)實(shí)行狀態(tài)檢修。
1 微機(jī)型保護(hù)裝置現(xiàn)場安裝試驗(yàn)的意義
繼電保護(hù)裝置的試驗(yàn)大致分為兩種:一種是制造廠和研究單位進(jìn)行的研究性和鑒定性試驗(yàn);一種是使用單位進(jìn)行的新安裝試驗(yàn)。繼電保護(hù)的現(xiàn)場檢驗(yàn)主要形式也有兩種,即例行定期檢驗(yàn)和事故后檢驗(yàn)。―般情況,研究性試驗(yàn)和鑒定性試驗(yàn)是在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的,其電磁環(huán)境和運(yùn)行現(xiàn)場的電磁環(huán)境有很大的區(qū)別。新安裝試驗(yàn)和檢驗(yàn)是在現(xiàn)場運(yùn)行條件下對繼電保護(hù)裝置的實(shí)際應(yīng)用,其具體方案的確定,既要結(jié)合電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和變電站一次主接線對保護(hù)配置及性能的要求,還要結(jié)合繼電保護(hù)裝置的具體接線和二次回路(包括交流電流回路、電壓回路、直流回路以及高頻通道回路等)的連接方式。
新安裝設(shè)備繼電保護(hù)試驗(yàn)主要是檢查保護(hù)裝置在現(xiàn)場使用條件下的性能、質(zhì)量是否滿足技術(shù)要求。檢查二次回路與保護(hù)裝置的連接,接線是否完整正確,以及進(jìn)行定值整定試驗(yàn)。研究性和鑒定性試驗(yàn)的重點(diǎn)是“試”(“試”帶有探索、了解的含義)保護(hù)裝置;新安裝試驗(yàn)既有試驗(yàn)的要求,又有檢驗(yàn)的意思,因?yàn)樗饕皇恰霸嚒倍沁M(jìn)行檢查、測定和整定。新安裝試驗(yàn)的重點(diǎn)不僅是保護(hù)裝置,還包括二次回路以及定值整定要求。尤其是對微機(jī)保護(hù)而言,不僅要求二次回路接線的正確性,而且要滿足一系列反事故措施要求,例如電流互感器、電壓互感器二次中性點(diǎn)接地問題,控制電纜的屏蔽接地問題以及高頻通道加工設(shè)備和高頻電纜的反措要求等,否則即使接線正確,保護(hù)裝置仍可能發(fā)生不正確動(dòng)作。保護(hù)裝置是通過定值整定才被賦予實(shí)際使用意義的,如果定值整定有誤或失去相互配合,在實(shí)際使用時(shí)就會(huì)發(fā)生不正確動(dòng)作。
保護(hù)裝置的檢驗(yàn),其“試”的味道更加淡化,“檢查”的要求更加突出,主要檢查保護(hù)裝置及其二次回路的工作狀態(tài)和定值是否發(fā)生變化,而判別的依據(jù)是和上一次檢驗(yàn)或試驗(yàn)的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。繼電保護(hù)裝置是保證電力元件和電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的基本裝備,任何電力元件不得在無繼電保護(hù)的狀態(tài)下運(yùn)行。繼電保護(hù)既不能在無故障或區(qū)外故障時(shí)誤動(dòng),也不能在區(qū)內(nèi)故障時(shí)拒動(dòng),在過去相當(dāng)長的一個(gè)時(shí)期內(nèi),為了保證繼電保護(hù)工作的可靠性,管理部門制定了一整套嚴(yán)格的繼電保護(hù)檢驗(yàn)制度,該制度的核心就是定期檢驗(yàn)。并詳細(xì)規(guī)定了各種繼電保護(hù)設(shè)備的檢驗(yàn)周期和檢驗(yàn)項(xiàng)目。各單位都要依據(jù)規(guī)定的檢驗(yàn)周期,制定本單位年度的繼電保護(hù)檢驗(yàn)計(jì)劃,并結(jié)合一次設(shè)備的檢修、停電情況制定月度執(zhí)行計(jì)劃。繼電保護(hù)的檢驗(yàn)完成率是―項(xiàng)重要的考核指標(biāo)。
2 繼電保護(hù)設(shè)備狀態(tài)檢修的必要性分析
繼電保護(hù)定期檢驗(yàn)對保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)揮過非常重要的作用,它較好地貫徹了“安全第一,預(yù)防為主”的方針,建立了一整套較為完善的檢修規(guī)章制度。但隨著電網(wǎng)的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步,定期檢驗(yàn)存在的問題也日益顯現(xiàn)出來。
定期檢驗(yàn)既存在檢修過度,也存在檢修不足,兩者都會(huì)造成設(shè)備老化速度加快,運(yùn)行壽命下降。隨著保護(hù)設(shè)備的技術(shù)進(jìn)步和質(zhì)量提高。多數(shù)設(shè)備到了檢修周期后并無缺陷,但按規(guī)定到期仍要檢驗(yàn),可以說不少裝置不是用壞的,而是修壞的。如一套保護(hù)裝置在運(yùn)行期間(10年左右),其動(dòng)作次數(shù)也不過幾十次,但一次檢驗(yàn)的動(dòng)作次數(shù)就達(dá)到了幾十次?,F(xiàn)代微機(jī)保護(hù)運(yùn)行可靠,保護(hù)功能通過程序來實(shí)現(xiàn),保護(hù)功能、定值都不會(huì)隨意變化,對這類設(shè)備仍采用定期檢修,必然會(huì)造成檢修過度,降低設(shè)備運(yùn)行壽命。
過度檢修停電頻繁,影響供電可靠性;檢修過多,容易引發(fā)事故。同時(shí)繼電保護(hù)年檢任務(wù)過重,擠占時(shí)間,不利于其它專業(yè)工作(例如技術(shù)管理與培訓(xùn))的開展。繼電保護(hù)設(shè)備狀態(tài)檢修的實(shí)施,將會(huì)極大地減少一次設(shè)備的停運(yùn)次數(shù).提高供電可靠性,緩解一二次設(shè)備檢修間的矛盾。
當(dāng)前電網(wǎng)配置的保護(hù)裝置中微機(jī)保護(hù)已經(jīng)占到80%以上,微機(jī)保護(hù)的工作狀態(tài)是一種“動(dòng)態(tài)”系統(tǒng),即不斷地進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、傳送、和運(yùn)算,因此微機(jī)硬件部分的任伺元件損壞,都會(huì)隨時(shí)表現(xiàn)出來。微機(jī)保護(hù)可以利用內(nèi)檢程序?qū)ρb置各部分(RAM、ROM、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和開關(guān)量開入、開出回路)進(jìn)行自檢,并能對自檢出的問題進(jìn)行自動(dòng)診斷和自動(dòng)報(bào)警,對可能引起保護(hù)裝置誤動(dòng)的嚴(yán)重故障實(shí)現(xiàn)自動(dòng)閉鎖。微機(jī)保護(hù)的遠(yuǎn)方通信能力,使它的工作狀態(tài)可以通過遠(yuǎn)方監(jiān)測得到及時(shí)掌握和判別,因此,對于保護(hù)裝置,不但可以延長其檢驗(yàn)周期,甚至應(yīng)該取消定期檢驗(yàn)。在這一問題上應(yīng)該打破習(xí)慣做法,改變舊的思維方法,因?yàn)槎ㄆ跈z驗(yàn)從電磁型保護(hù)一直延續(xù)到晶體管保護(hù)再沿用到現(xiàn)在的微機(jī)保護(hù)裝置上,是對勞動(dòng)的浪費(fèi),是有害無益的盲目行為。
微機(jī)保護(hù)裝置雖然有自檢功能,但仍然存在薄弱環(huán)節(jié),有個(gè)別部位自檢不到,例如裝置的電源部份等,因此微機(jī)保護(hù)裝置還不能完全不檢修。微機(jī)保護(hù)裝置的檢修特點(diǎn),一是“檢”的工作量較少,二是微機(jī)保護(hù)的維修是“板”級維修,“板”級維修一般只需要把維修部位定位到某個(gè)插件板。正是上述檢修特點(diǎn)決定了微機(jī)保護(hù)裝置特別適宜于開展?fàn)顟B(tài)檢修。
3 開展繼電保護(hù)狀態(tài)檢修應(yīng)注意的問題
3.1嚴(yán)格遵循狀態(tài)檢修的原則
實(shí)施狀態(tài)檢修應(yīng)當(dāng)依據(jù)以下原則:一是保證設(shè)備的安全運(yùn)行。在實(shí)施設(shè)備狀態(tài)檢修的過程中,以保證設(shè)備的安全運(yùn)行為首要原則,加強(qiáng)設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測和分析,科學(xué)、合理地調(diào)整檢修間隔、檢修項(xiàng)目,同時(shí)制定相應(yīng)的管理制度。二是總體規(guī)劃,分步實(shí)施,先行試點(diǎn),逐步推進(jìn)。實(shí)施設(shè)備狀態(tài)檢修是對現(xiàn)行檢修管理體制的改革,是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,而我國又尚處于探索階段,因此,實(shí)施設(shè)備狀態(tài)檢修既要有長遠(yuǎn)目標(biāo)、總體構(gòu)想,又要扎實(shí)穩(wěn)妥、分步實(shí)施,在試點(diǎn)取得一定成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,逐步推廣。三是充分運(yùn)用現(xiàn)有的技術(shù)手段,適當(dāng)配置監(jiān)測設(shè)備。
3.2交接性檢驗(yàn)應(yīng)注意的問題
對繼電保護(hù)及其二次回路實(shí)施狀態(tài)檢修應(yīng)明確―個(gè)前提,即保護(hù)裝置應(yīng)經(jīng)過認(rèn)真的交接性檢驗(yàn)。繼電保護(hù)檢驗(yàn)條例規(guī)定,交接性檢驗(yàn)是按全部檢驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行檢驗(yàn),可以說,交接性檢驗(yàn)是影響繼電保護(hù)正確動(dòng)作率的決定性因素。
交接性檢驗(yàn)應(yīng)達(dá)到三個(gè)目的:一是全面仔細(xì)檢查保護(hù)裝置性能和二次回路接線,熟悉保護(hù)裝置的運(yùn)行性能,保證二次問路接線正確;二是為狀態(tài)檢修建立和積累全面麗詳細(xì)的原始數(shù)據(jù);三是根據(jù)一年的運(yùn)行情況,及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除保護(hù)裝置的缺陷、隱患。
交接性檢驗(yàn)的試驗(yàn)條件、方法,使用的儀器、儀表,試驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象和試驗(yàn)結(jié)果及測試數(shù)據(jù)都要詳細(xì)、準(zhǔn)確記錄。交接性檢驗(yàn)做好了,對設(shè)備的狀態(tài)就有了清晰的概念和準(zhǔn)確的把握,開展?fàn)顟B(tài)檢修就有了基礎(chǔ)。否則就無法進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)的評估,當(dāng)然也就無法有效地開展?fàn)顟B(tài)檢修。
3.3重視狀態(tài)檢修的技術(shù)管理
狀態(tài)檢修需要科學(xué)的管理來支撐。新安裝驗(yàn)收性和交接性檢驗(yàn)盡管有許多的要求,但是這兩種檢驗(yàn)是互相區(qū)別、各有特點(diǎn)、不能取代的,首先是這兩種檢驗(yàn)的主體不同,對事故應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任不同,在責(zé)任心上會(huì)產(chǎn)生微妙的變化。我們反復(fù)強(qiáng)調(diào)要嚴(yán)把驗(yàn)收質(zhì)量關(guān),但是驗(yàn)收投運(yùn)時(shí)客觀上存在的驗(yàn)收條件不夠充分、驗(yàn)收時(shí)間的倉促,對新設(shè)備不夠熟悉等因素都會(huì)影響驗(yàn)收質(zhì)量。由于驗(yàn)收試驗(yàn)是施工單位做,最后移交的試驗(yàn)記錄對運(yùn)行單位來說不是“第一手”資料,而交接性檢驗(yàn)的記錄才是真正的“第一手”資料。尤其對第一次入網(wǎng)使用的新設(shè)備,驗(yàn)收人員往往只有從技術(shù)資料中得采的“書本”知識,缺乏由實(shí)踐得來的感性知識和理性知識,所以在驗(yàn)收試驗(yàn)時(shí)有一些試驗(yàn)項(xiàng)目還是盲目的,經(jīng)過一年的運(yùn)行實(shí)踐,會(huì)有一些新的改進(jìn),只有經(jīng)過交接性檢驗(yàn)之后,運(yùn)行人員才會(huì)對設(shè)備有比較清晰的認(rèn)識。
要搞好繼電保護(hù)設(shè)備狀態(tài)檢修,建立每套保護(hù)裝置的“設(shè)備變更記錄”是非常重要的基礎(chǔ)技術(shù)管理工作?!霸O(shè)備變更記錄”應(yīng)詳細(xì)記載設(shè)備從投運(yùn)到報(bào)廢的整個(gè)使用過程中設(shè)備軟、硬件發(fā)生的變化,包括軟件的版本升級、硬件插件的更換、二次回路的變更,反事故措施的執(zhí)行情況及檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的變化情況。這樣的“設(shè)備變更記錄”實(shí)際上就是該保護(hù)裝置所有檢修記錄的摘要和縮影,因此可以作為設(shè)備狀態(tài)評估的依據(jù)。
慎重地研究和采用先進(jìn)的檢測手段和檢測裝置,微機(jī)保護(hù)故障信息系統(tǒng)給繼電保護(hù)狀態(tài)評估帶來很多方便,應(yīng)逐步加大其建設(shè)力度。繼電保護(hù)的檢驗(yàn)不僅是對裝置的檢驗(yàn),還包括對二次回路和定值的檢驗(yàn)。值得一提的是,取消對微機(jī)保護(hù)裝置的定期檢驗(yàn),不是要取消對微機(jī)保護(hù)的所有檢驗(yàn)工作,更不是要取消對二次回路的檢驗(yàn)。確切地說,是對微機(jī)保護(hù)開展?fàn)顟B(tài)檢修,即在取消定期檢驗(yàn)的前提下,對微機(jī)保護(hù)裝置及其二次回路實(shí)施根據(jù)設(shè)備的工作狀態(tài)而確定的有針對性的適時(shí)檢修。
3.4高素質(zhì)檢修人員的培養(yǎng)
高素質(zhì)檢修人員是狀態(tài)檢修能否取得成功的關(guān)鍵。在傳統(tǒng)的檢修模式中,運(yùn)行人員是不參與檢修工作的。狀態(tài)檢修要求運(yùn)行人員與檢修有更多聯(lián)系,因?yàn)檫\(yùn)行人員對設(shè)備的狀態(tài)變化非常了解,他們直接參與檢修決策和檢修工作對提高檢修效率和質(zhì)量有積極意義。其優(yōu)點(diǎn)是可以加強(qiáng)運(yùn)行部門的責(zé)任感;取消不必要的環(huán)節(jié),節(jié)約管理費(fèi)用;迅速采取檢修措施,消除設(shè)備缺陷。
5 結(jié)束語
狀態(tài)檢修是繼電保護(hù)專業(yè)走向科學(xué)化管理的新里程碑,狀態(tài)檢修是根據(jù)設(shè)備運(yùn)行狀況而適時(shí)進(jìn)行的預(yù)知性檢修,“應(yīng)修必修”是狀態(tài)檢修的精髓。狀態(tài)檢修既不是出了問題才檢修,也不是想什么時(shí)候檢修才檢修。實(shí)行狀態(tài)檢修仍然要貫徹“預(yù)防為主”的方針,通過適時(shí)檢修,提高保護(hù)裝置運(yùn)行的安全可靠性,提高繼電保護(hù)裝置的正確動(dòng)作率。截止到目前為止,本局已經(jīng)實(shí)施了對35kV、10kV饋線保護(hù)裝置的狀態(tài)檢修,但繼電保護(hù)狀態(tài)檢修是一項(xiàng)新生事物,我們將勇于實(shí)踐,積極探索,讓繼電保護(hù)狀態(tài)檢修逐步邁向更科學(xué)的管理水平,逐步推廣所有的繼電保護(hù)設(shè)備狀態(tài)檢修。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:數(shù)字化;變電站;繼電保護(hù);調(diào)試技術(shù);電子技術(shù);光纜傳播技術(shù) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
中圖分類號:TM774 文章編號:1009-2374(2016)26-0048-03 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2016.26.023
變電站在電力系統(tǒng)中擔(dān)任著轉(zhuǎn)變電壓、控制電壓、控制電流方向、接受和分配電能任務(wù)的電力樞紐裝置角色,它是整個(gè)電力系統(tǒng)配電與輸電的控制中心。目前我國的電力信息化技術(shù)仍處于起步階段?,F(xiàn)階段,對各種信息化的變電站技術(shù)處于開發(fā)、創(chuàng)新、研究階段,并且信息化變電站與傳統(tǒng)變電站有著本質(zhì)上的區(qū)別,為了維持變電站的正常運(yùn)行,對繼電保護(hù)的研究非常有必要。
1 數(shù)字化變電站的具體內(nèi)容
1.1 數(shù)字化變電站的定義
數(shù)字化變電站是由電子式電子互感器、智能開關(guān)等構(gòu)成的人力依賴性較小的新型變電站。數(shù)字化變電站是在傳統(tǒng)變電站的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)了對信息的輸入、輸出、編譯,處理由模擬信息的向數(shù)字信息的轉(zhuǎn)變。相較于傳統(tǒng)的變電站,數(shù)字化變電站的自動(dòng)化程度更高,對信息處理的速度更快,極大地減少了信息的重復(fù)性錄入。信息在轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)處理之后,可以利用數(shù)學(xué)建模等方式,使測量的精度更高、計(jì)算速度更快。
1.2 數(shù)字化繼電保護(hù)裝置的特點(diǎn)
1.2.1 數(shù)字化變電站繼電保護(hù)裝置相較于傳統(tǒng)繼電裝置的區(qū)別。傳統(tǒng)的變電站繼電保護(hù)裝置與數(shù)字化變電站繼電保護(hù)裝置的區(qū)別體現(xiàn)在多個(gè)方面。
硬件方面與軟件方面。傳統(tǒng)的微機(jī)保護(hù)裝置,其主要部件有數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)處理單元、通信接口等。通過數(shù)據(jù)采集單元采集模擬量U、I,匯總到總線后進(jìn)行處理,可以經(jīng)過開關(guān)量輸入/輸出回路來執(zhí)行回路,以達(dá)到人機(jī)對話。傳統(tǒng)的微機(jī)保護(hù)裝置總線上接口較多,所有數(shù)據(jù)均由總線進(jìn)行處理處理較慢,容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)重復(fù)計(jì)算或者信息的遺漏。數(shù)字化保護(hù)裝置與傳統(tǒng)微機(jī)保護(hù)裝置最大的區(qū)別就在于接口。數(shù)字化保護(hù)裝置擁有主CPU處理器以及從CPU,主從CPU通過雙端口RAM進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互,主CPU上有光接收單元、開入單元接口,從CPU上人機(jī)接口以及通信接口。光纖信號取代了傳統(tǒng)的模擬量,開入量通過開入單元進(jìn)入主CPU進(jìn)行處理。通過主從處理器多接口分流處理,類似于雙核處理,相較于傳統(tǒng)的微機(jī)保護(hù)裝置,其數(shù)據(jù)處理速度較快,數(shù)據(jù)累贅率減小。
繼電保護(hù)功能的方面,由于數(shù)字化變電站中的繼電保護(hù)裝置擁有多接口以及多處理器,形成了類似于網(wǎng)絡(luò)化的結(jié)構(gòu),各種數(shù)據(jù)無需每次都經(jīng)過總線進(jìn)行處理,數(shù)據(jù)信息在經(jīng)過CPU處理器處理計(jì)算后,裝置直接將數(shù)據(jù)傳輸?shù)较鄳?yīng)的接口,從而形成了網(wǎng)絡(luò)化的保護(hù)功能,提高了繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行效率。
繼電保護(hù)裝置功能方面,由于數(shù)字化變電站的繼電保護(hù)裝置只需考慮程序處理、通信、電源等方面,所以其間隔層的功能只要能保證以上功能正常實(shí)現(xiàn)即可維持整個(gè)變電站的邏輯以及數(shù)據(jù)處理,這需要設(shè)計(jì)一個(gè)通用的間隔裝置,即可維持變電站的正常運(yùn)行,相比于傳統(tǒng)的變電站,這大大降低了數(shù)字化變電站繼電保護(hù)裝置的維護(hù)難度。
1.2.2 數(shù)字化繼電保護(hù)裝置接口的實(shí)現(xiàn)。數(shù)字化繼電保護(hù)裝置接口的實(shí)現(xiàn)方式和傳統(tǒng)繼電保護(hù)裝置接口的實(shí)現(xiàn)方式不同。在傳統(tǒng)繼電保護(hù)裝置中最具代表性的是微機(jī)繼電保護(hù)裝置,現(xiàn)在很多電力系統(tǒng)中使用的仍是微機(jī)繼電保護(hù)裝置。在微機(jī)繼電保護(hù)裝置中有微處理器,所有的電路均為數(shù)字電路,其中的接口主要有兩種類型:一種是模擬量輸入接口;另一種是開關(guān)量輸入輸出接口。在數(shù)字化變電站技術(shù)出現(xiàn)以后,新型的變電站繼電保護(hù)裝置應(yīng)運(yùn)而生。數(shù)字化變電站繼電保護(hù)裝置接口和微機(jī)繼電保護(hù)裝置不同,其中主要包括通信接口和人機(jī)接口,信息的接收和處理均通過數(shù)字信號完成。傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置數(shù)據(jù)采集主要是通過模擬信息的錄入實(shí)現(xiàn)的,處理模擬信息時(shí),需要較多的A/D變換插件以及低通濾波插件,信息處理效率低。數(shù)字化變電裝置通過光纖傳播數(shù)據(jù),減少了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間,通過電子互感器將信息轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信息,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。最后交由合并單元進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,轉(zhuǎn)換所需要的信息。對比傳統(tǒng)變電站,利用光纖傳輸轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)的信息,大大提高了傳輸效率,提高了變電裝置的穩(wěn)定性與安全性。
2 數(shù)字化變電站繼電保護(hù)的調(diào)試技術(shù)研究
2.1 數(shù)字化變電站繼電保護(hù)的調(diào)試技術(shù)
2.1.1 數(shù)字化變電站繼電保護(hù)的調(diào)試階段。數(shù)字化變電站繼電保護(hù)的調(diào)試主要分為三個(gè)階段,分別是單體調(diào)試、單間隔調(diào)試和整組聯(lián)調(diào)。以下是三者的具體內(nèi)容:
首先是單體調(diào)試。雖然我國數(shù)字化變電站繼電保護(hù)調(diào)試技術(shù)的發(fā)展取得了很大進(jìn)步,但目前我國的數(shù)字化變電站繼電保護(hù)裝置在研發(fā)水平和產(chǎn)品制造方面還處于發(fā)展完善階段,有很多裝置在現(xiàn)場運(yùn)行時(shí)還存在很多問題,而且這時(shí)候又不宜對其硬件進(jìn)行更換和對其程序進(jìn)行修改的工作。所以相關(guān)工作人員在進(jìn)行調(diào)試工作時(shí),一定要對保護(hù)裝置與廠家一起在保護(hù)裝置出廠前進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試工作。調(diào)試人員還需要重視裝置的完整性,保證裝置被送到現(xiàn)場后能夠正常運(yùn)行。另外,單體調(diào)試的項(xiàng)目很多,主要有遙信測試、模擬量測試、壓板投退測試、定值測試、保護(hù)錄波文件、保護(hù)告警、保護(hù)事件、網(wǎng)絡(luò)切換、網(wǎng)絡(luò)中斷、動(dòng)作邏輯測試和對時(shí)測試等。
其次是單間隔調(diào)試。智能終端、保護(hù)裝置以及測控裝置三者之間的通信正常對于數(shù)字化變電站繼電保護(hù)的調(diào)試工作有著極其重要的影響。單間隔調(diào)試就是確保三者通信正常的一種技術(shù)方法。除此之外,上行、下行報(bào)文的監(jiān)控也是單間隔調(diào)試的工作重點(diǎn)??偟貋碚f,單間隔調(diào)試主要的內(nèi)容有GOOSE能否實(shí)現(xiàn)間隔防誤閉鎖功能,任意選一個(gè)測控裝置和任意選兩個(gè)測控裝置在違反和滿足五防閉鎖條件下的兩種情況分別進(jìn)行相關(guān)的操作。
最后是整組聯(lián)調(diào)。聯(lián)調(diào)的測試內(nèi)容主要是GOOSE網(wǎng)檢測、保護(hù)邏輯功能的測試和遙控功能的測試,其中GOOSE網(wǎng)檢測是聯(lián)調(diào)的重點(diǎn)內(nèi)容。聯(lián)調(diào)GOOSE測試主要包括七個(gè)部分的內(nèi)容:第一,GOOSE的報(bào)文測試;第二,GOOSE的是否是正確的;第三,GOOSE的訂閱是否正確并相對應(yīng);第四,將GOOSE的參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤,檢查一下看被測裝置是否能夠及時(shí)有效處理;第五,檢查GOOSE斷鏈?zhǔn)欠衲軌蛘I蠄?bào);第六,檢查GOOSE的發(fā)送策略,比如發(fā)送間隔和發(fā)送序號是否符合標(biāo)準(zhǔn);第七,裝置固定以后,GOOSE的報(bào)文當(dāng)前的數(shù)據(jù)是正確發(fā)送的,并且沒有遺漏。
2.1.2 數(shù)字化變電站繼電保護(hù)的調(diào)試方法。數(shù)字化變電站繼電保護(hù)的測試方法不僅改善了傳統(tǒng)變電站存在的不足,還在傳統(tǒng)變電站的基礎(chǔ)上取得了突破發(fā)展。數(shù)字化變電站繼電保護(hù)裝置的測試分為采用傳統(tǒng)繼電保護(hù)測試儀和采用數(shù)字繼電保護(hù)測試儀兩種方法。對于采用傳統(tǒng)繼電保護(hù)測試儀,其原理是在電流互感器和電壓互感器模擬器中加載傳統(tǒng)繼電保護(hù)測試儀所輸出的電流和電壓,通過電流互感器和電壓互感器模擬器來把電壓和電流的模擬信號轉(zhuǎn)變成特殊的數(shù)字光信號。再把這些數(shù)字光信號送到合并單元中,并通過SMV交換機(jī)最終取得保護(hù)設(shè)備的作用。對于采用數(shù)字繼電保護(hù)測試儀,其原理是直接輸出數(shù)字化的電壓量、電流量和開入量。同時(shí)讀取出GOOSE出口報(bào)文測量保護(hù)動(dòng)作時(shí)間,直接起到保護(hù)裝置的作用。與傳統(tǒng)繼電保護(hù)測試儀相比,數(shù)字繼電保護(hù)測試儀在很大程度上簡化了測試流程,不僅提高了設(shè)備的測試效率,還精確了測試結(jié)果,是一次巨大的突破。
2.2 繼電保護(hù)技術(shù)在數(shù)字化變電站中面臨的新形勢
2.2.1 繼電保護(hù)性能加強(qiáng)。數(shù)字化變電站下的繼電保護(hù)裝置將原來的模擬信息轉(zhuǎn)換為了數(shù)據(jù)信息,大大減少了存儲信息所需的空間,存儲能力大大提高。數(shù)據(jù)信息的計(jì)算相比于模擬信息的計(jì)算更加方便準(zhǔn)確,利用數(shù)學(xué)建模、空間坐標(biāo)、參數(shù)設(shè)定能夠快速地計(jì)算測定變電站內(nèi)的信息情況,從而對狀況進(jìn)行準(zhǔn)確而快速的處理。而且在準(zhǔn)確度方面,數(shù)字化繼電保護(hù)裝置的系統(tǒng)更加優(yōu)化,模糊控制更加精準(zhǔn)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)更加完善、狀態(tài)預(yù)測更加準(zhǔn)確甚至人工智能方面也有了極大的進(jìn)步。數(shù)字化的信息處理不僅使得繼電保護(hù)性能大大提高,并且數(shù)據(jù)的計(jì)算相較于信息數(shù)據(jù)的處理成本更低,發(fā)展前景
較好。
2.2.2 繼電保護(hù)系統(tǒng)安全性提高。現(xiàn)在一般的繼電保護(hù)裝置穩(wěn)定性較差,受溫度濕度影響較大,極易遭受雷電天氣影響,這面對飛速變化的電力發(fā)展趨勢顯然是不夠的。繼電保護(hù)裝置要提高系統(tǒng)的可靠性,力求達(dá)到不受濕度、溫度及天氣變化的影響,不受小部件更換的影響,不受電源波動(dòng)以及裝置使用年限的影響。還要求裝置能夠定期對自身零件系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)檢查,排查故障,提高安全性。
2.2.3 繼電保護(hù)系統(tǒng)軟件及硬件性能提高。一個(gè)裝置的軟硬件是裝置運(yùn)行的基礎(chǔ),好的部件決定了裝置的性能,要提高繼電裝置的性能,提高其軟件及硬件的性能是必要的。在選擇一個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)品時(shí),軟硬件的可擴(kuò)展能力往往居于首位考慮。近年來,國際標(biāo)準(zhǔn)IEC6182越來越受到國人重視,國內(nèi)變電站建設(shè)逐步向國際看齊,提高軟硬件的可擴(kuò)展性越來越重要。
2.3 數(shù)字化繼電保護(hù)系統(tǒng)性能優(yōu)化
2.3.1 分布式母線保護(hù)。在繼電保護(hù)裝置中,母線的地位極其重要,但在傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置中,因?yàn)槟M信息的數(shù)據(jù)處理量過大,難以將數(shù)據(jù)分流處理,只能進(jìn)行集中處理。集中處理的效率不高且抗干擾能力較弱,對于第二次信息處理,傳統(tǒng)繼電器由于其母線抗干擾能力不強(qiáng),極易出現(xiàn)數(shù)據(jù)混亂的現(xiàn)象。數(shù)字化變電站下的繼電保護(hù)裝置將模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù),減少了數(shù)據(jù)處理量,分布式母線配合數(shù)字化繼電裝置的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu),極大地提高了繼電裝置的抗干擾性能及二次數(shù)據(jù)處理性能。
2.3.2 輸電線路保護(hù)。數(shù)字化變電站下的繼電器一般由電子互感器構(gòu)建而成,電子互感器不存在傳統(tǒng)互感器的飽和問題,因此能夠降低縱差保護(hù)方面的誤差,提高選相元件、距離阻抗元件等多種元件的性能,繼電保護(hù)能力大大提高。但電子互感器在差動(dòng)保護(hù)靈敏度這一方面不及傳統(tǒng)的互感器。
3 數(shù)字化變電站機(jī)電保護(hù)調(diào)試實(shí)例分析
本文所介紹的實(shí)例是邯鄲名府220kV數(shù)字化變電站。該變電站是我國數(shù)字化變電站的典型代表,對其進(jìn)行分析和研究具有重要意義。邯鄲名府220kV數(shù)字化變電站是以IEC61850通信規(guī)范為基礎(chǔ)的,其中的一次設(shè)備實(shí)現(xiàn)了智能化,二次設(shè)備實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化,一次設(shè)備和二次設(shè)備分層構(gòu)建。邯鄲名府220kV數(shù)字化變電站對接的是兩個(gè)常規(guī)變電站,一個(gè)是大寨220kV變電站,另一個(gè)是魏縣220kV變電站,兩個(gè)常規(guī)變電站的配置是相同的,因此只研究一個(gè)變電站即可,本文研究的是大寨220kV變電站。邯鄲名府220kV數(shù)字化變電站和大寨220kV變電站的一次系統(tǒng)簡圖和通信方式示意圖分別如圖3和圖4所示。在調(diào)制的過程中會(huì)出現(xiàn)縱差保護(hù)時(shí)間同步問題,需要解決這一問題。
在測試前要對裝置和保護(hù)通道進(jìn)行檢查,檢查結(jié)果顯示,PSL603U裝置、CSC-103D/E裝置和CSC-186裝置的通道都是正常的。在第一次測試時(shí)中采用的是單端加測試量的方法,測試數(shù)據(jù)基本正常。第二次采用的是實(shí)際帶負(fù)荷的方法,發(fā)現(xiàn)PSL603U角度偏差比較大,超過了10°,通過對PSL603U裝置的延遲時(shí)間進(jìn)行調(diào)整,實(shí)現(xiàn)交流采樣同步,解決了PSL603U裝置角度偏差的問題。
4 結(jié)語
由于數(shù)字化的繼電保護(hù)仍處于起步階段,各項(xiàng)技術(shù)都尚未達(dá)到成熟階段,建設(shè)過程中仍存在著問題尚待解決。因此在發(fā)展信息化變電站下的繼電裝置,需要不停開發(fā)探索新技術(shù),彌補(bǔ)不足,完善系統(tǒng)。將思維從傳統(tǒng)中跳脫出來,發(fā)散創(chuàng)新性思維,解決電子互感器的一些先天性不足,使信息化系統(tǒng)更加完善。
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】變電站 繼電保護(hù) 檢修
一、引言
繼電保護(hù)系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中是其重要的構(gòu)成元素。由于其發(fā)生故障的后果危險(xiǎn)性巨大,所以確保電力系統(tǒng)的安全性是減少事故發(fā)生的關(guān)鍵點(diǎn),導(dǎo)致電力系統(tǒng)發(fā)生故障的原因很多,可根據(jù)各類故障的特點(diǎn)將其分為過流或者低壓保護(hù)以及低周保護(hù)等等故障類型,如果以保護(hù)的對象來劃分,可將其分為變壓器或者母線的保護(hù)以及其他器件的保護(hù)等等,不同的劃定標(biāo)準(zhǔn)就會(huì)產(chǎn)生不同的區(qū)分,總之,變電站的要求是有一個(gè)穩(wěn)定性高和安全性好的繼電保護(hù)系統(tǒng)。
二、繼電保護(hù)狀態(tài)檢修的必要性
社會(huì)在進(jìn)步,變電站的建設(shè)勢必也會(huì)更加完善 ,在電網(wǎng)規(guī)模日益擴(kuò)大的情況下,其設(shè)備在數(shù)量上也會(huì)不斷變多。傳統(tǒng)是以預(yù)防性為原則的繼電保護(hù)狀態(tài)檢修方式,現(xiàn)今已經(jīng)不能滿足設(shè)備過多所進(jìn)行的操控了,如果進(jìn)行大量的檢驗(yàn),電網(wǎng)的安全秩序就會(huì)被打亂,所以繼電保護(hù)狀態(tài)的檢修存在必要性。首先,傳統(tǒng)類型的繼電保護(hù)是以定期檢驗(yàn)的模式來操作的 ,他不太注重設(shè)備的實(shí)際情況,到時(shí)間了就盲目的檢驗(yàn)完全沒有針對性的對象,這樣不僅會(huì)使企業(yè)投入大幅度的資金。在檢修技術(shù)不斷提高的前提下 ,如果在繼電保護(hù)過程中不進(jìn)行對應(yīng)的裝置與技術(shù)的匹配 ,就會(huì)使電網(wǎng)狀態(tài)不能正常的運(yùn)行,這樣子會(huì)使電網(wǎng)運(yùn)行的安全性降低,傳統(tǒng)的電網(wǎng)比較復(fù)雜的操作會(huì)加大工作人員的工作量。因?yàn)槊恳淮卫^電保護(hù)的檢驗(yàn)中 ,設(shè)備的運(yùn)行會(huì)被停止 ,這就會(huì)導(dǎo)致供電的停止,人們的利益就會(huì)受損,而且會(huì)還大幅度的調(diào)動(dòng)人員并且工作量很大,作業(yè)人員的安全也會(huì)受到威脅。所以合理加大對變電站繼電保護(hù)狀態(tài)檢修非常重要。
三、繼電安全設(shè)備檢修的目標(biāo)分析
一個(gè)安全的電力系統(tǒng)對繼電保護(hù)的各個(gè)設(shè)備狀態(tài)方面上檢修有著一定的目標(biāo),這是基礎(chǔ)性的要求,在繼電保護(hù)設(shè)備上采取一定時(shí)間段的檢測和維修,可以產(chǎn)生很多正面的作用,如能保障供電系統(tǒng)的可靠性和提高設(shè)備利用率等作用[1]。
其一,對繼電的設(shè)備采取定期的檢測和維修,可以真正的保證其保護(hù)設(shè)備安全程度的可靠,有關(guān)的工作人員可以時(shí)刻的掌握繼電保護(hù)設(shè)備的各項(xiàng)數(shù)據(jù)和狀態(tài),進(jìn)而可以對繼電保護(hù)的老化的設(shè)備進(jìn)行維修保養(yǎng)甚至可以更新?lián)Q代。經(jīng)過維修或者更換到裝備配備在繼電保護(hù)系統(tǒng)上,不僅可以確保繼電保護(hù)各裝置工作的正常合理的運(yùn)作,真正的減少因故障產(chǎn)生事故的可能性,而且增加保護(hù)設(shè)備的運(yùn)行年限。使變電站的安全得到了一定的保障,又能節(jié)省了經(jīng)濟(jì)上的支出,達(dá)到了雙贏的目的[2]。這些要求實(shí)現(xiàn)了就可以使設(shè)備的利用率上也達(dá)到一定程度的提高。保障電網(wǎng)供電的可靠性;
其二,隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步,科學(xué)技術(shù)也在發(fā)生突飛猛進(jìn)的變化,在有關(guān)的繼電保護(hù)的檢修的質(zhì)量方面上,更是引進(jìn)了數(shù)字式的保護(hù)的技術(shù),將其應(yīng)用到檢測和維修設(shè)備上,進(jìn)行數(shù)字化的準(zhǔn)確的判斷,可以在短時(shí)間內(nèi)解決設(shè)備的檢修質(zhì)量的問題,同時(shí)相當(dāng)于智能化的操作檢修的各項(xiàng)程序。這項(xiàng)技術(shù)的投入在進(jìn)行定期的檢測變電站繼電保護(hù),使得操作更加準(zhǔn)確和專業(yè),進(jìn)而保證了繼電設(shè)備在安全經(jīng)濟(jì)的條件下運(yùn)行[3]。所以廣泛應(yīng)用數(shù)字化成為了目標(biāo);
四、如何實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)狀態(tài)檢修
首先可以利用繼電器保護(hù)的自動(dòng)檢測功能,現(xiàn)在微機(jī)保護(hù)的應(yīng)用廣泛,很多保護(hù)裝置本身就配備了非常強(qiáng)的自動(dòng)檢測的功能,微機(jī)保護(hù)的原理是運(yùn)用編程來做到其功能。所以可以通過多種現(xiàn)代的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)原理,利用軟件的內(nèi)在邏輯來編程微機(jī)保護(hù)的各種動(dòng)作特點(diǎn),最終實(shí)現(xiàn)其應(yīng)有的功能,這是利用繼電器的自檢功能來實(shí)現(xiàn)其自身的保護(hù)。其次, 還可以通過對保護(hù)二次的回路進(jìn)行結(jié)構(gòu)功能的分析。在數(shù)字式類型的裝置上,很多此類型裝置本身都配備著可以自行監(jiān)控的特點(diǎn),繼電的保護(hù)裝置排除本身的配置外,其中還有像直流回路和控制回路等等類型功能的回路。因?yàn)榇死^電保護(hù)裝置內(nèi)在的局限性,它只能做到保護(hù)一些基礎(chǔ)性的裝備的功能,這些原因?qū)е缕洳蝗菀淄茝V下去,因此就不能廣泛的應(yīng)用到實(shí)際中。關(guān)于保護(hù)裝置中由不同類型的電器和電纜組成的電氣二次回路。二次回路由于其本身在繼電器中的處理的功能,導(dǎo)致較多的操作回路都沒有自動(dòng)檢測或者在線形式上的數(shù)據(jù)線控和向外傳輸?shù)墓δ埽鶎?dǎo)致保護(hù)設(shè)備在運(yùn)行狀態(tài)的檢修時(shí)候,二次控制的回路不能達(dá)到規(guī)定的基本要求,所以很多工作就很難開展,機(jī)器也較難運(yùn)行。然后在繼電器處于斷路器的情況下也可以采取一定的方法措施來解決,那就是在斷路情況下進(jìn)行監(jiān)視,如果要想完成對電力設(shè)備進(jìn)行保護(hù),那么除了保護(hù)裝置的本身要求外還應(yīng)該留意各條電路和每個(gè)細(xì)節(jié)的問題。就比如斷路器在跳閘時(shí)的監(jiān)視首要對象是較為關(guān)鍵的保護(hù)狀態(tài)的裝置。這就要求了需要對跳閘或者合閘回路的接法結(jié)構(gòu)必須正確,每個(gè)基本的機(jī)構(gòu)都要正常,很多因素類似溫度和速度要符合系統(tǒng)的本身特點(diǎn)。要做到這種程度的修檢可能會(huì)導(dǎo)致過度性的檢測。但是如果可以記錄下整個(gè)斷路器的任何動(dòng)態(tài)過程,進(jìn)行取樣分析和研究,必然可以很快地判斷出斷路器的各種狀況,方便去進(jìn)行檢修和維護(hù)。
不同的情況,根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分析就會(huì)有實(shí)際性的解決方案,在繼電保護(hù)狀態(tài)檢修方面上,應(yīng)將現(xiàn)在較為先進(jìn)的科技和繼電保護(hù)技術(shù)融合起來,這樣才能真正提高變電站的安全性。
五、結(jié)論
現(xiàn)代科技的不斷進(jìn)步,電力系統(tǒng)在繼電保護(hù)方面上也在不斷的迅速發(fā)展?,F(xiàn)今的系統(tǒng)已經(jīng)可以區(qū)別于以前的較為傳統(tǒng)的系統(tǒng),不管是硬件還是技術(shù)都有一定層次的提高,更快速的保護(hù)速度和其高集成度導(dǎo)致其強(qiáng)大的功能,展望未來,我們堅(jiān)信隨著繼電保護(hù)技術(shù)和現(xiàn)代的各項(xiàng)高科技的融合與發(fā)展,將會(huì)研究出一個(gè)具有控制、檢測并且結(jié)合數(shù)據(jù)通信各種先進(jìn)功能的新一代繼電保護(hù)裝置,變電站繼電保護(hù)裝置的各項(xiàng)水平又將提高到一個(gè)新的層次。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:繼電保護(hù) 運(yùn)行現(xiàn)狀 發(fā)展前景
1、我國電力系統(tǒng)
繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀繼電保護(hù)技術(shù)是隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展而發(fā)展的,它與電力系統(tǒng)對運(yùn)行可靠性要求的不斷提高密切相關(guān)。熔斷器就是最初出現(xiàn)的簡單過電流保護(hù),時(shí)至今日仍廣泛應(yīng)用于低壓線路和用電設(shè)備。由于電力系統(tǒng)的發(fā)展,用電設(shè)備的功率、發(fā)電機(jī)的容量不斷增大,發(fā)電廠、變電站和供電網(wǎng)的結(jié)線不斷復(fù)雜化,電力系統(tǒng)中正常工作電流和短路電流都不斷增大,熔斷器已不能滿足選擇性和快速性的要求,于是出現(xiàn)了作用于專門的斷流裝置的過電流繼電器。本世紀(jì)初隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展,繼電器才開始廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的保護(hù)。這個(gè)時(shí)期可認(rèn)為是繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展的開端。
自本世紀(jì)初第一代機(jī)電型感應(yīng)式過流繼電器(1901年)在電力系統(tǒng)應(yīng)用以來,繼電保護(hù)已經(jīng)經(jīng)歷了一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展。在最初的二十多年里,各種新的繼電保護(hù)原理相繼出現(xiàn),如差動(dòng)保護(hù)(1908年)、電流方向保護(hù)(1910年)、距離保護(hù)(1923年)、高頻保護(hù)(1927年),這些保護(hù)原理都是通過測量故障發(fā)生后的穩(wěn)態(tài)工頻量來檢測故障的。盡管以后的研究工作不斷發(fā)展和完善了電力系統(tǒng)的保護(hù),但是這些保護(hù)的基本原理并沒有變,至今仍然在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域中起主導(dǎo)作用。
繼電保護(hù)裝置是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要設(shè)備。滿足電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的要求是繼電保護(hù)發(fā)展的基本動(dòng)力??焖傩浴㈧`敏性、選擇性和可靠性是對繼電保護(hù)的四項(xiàng)基本要求。為達(dá)到這個(gè)目標(biāo),繼電保護(hù)專業(yè)技術(shù)人員借助各種先進(jìn)科學(xué)技術(shù)手段作出不懈的努力。經(jīng)過近百年的發(fā)展,在繼電保護(hù)原理完善的同時(shí),構(gòu)成繼電保護(hù)裝置的元件、材料等也發(fā)生了巨大的變革。繼電保護(hù)裝置經(jīng)歷了機(jī)電式、整流式、晶體管式、集成電路式、微處理機(jī)式等不同的發(fā)展階段。
50年代,我國工程技術(shù)人員創(chuàng)造性地吸收、消化、掌握了國外先進(jìn)的繼電保護(hù)設(shè)備性能和運(yùn)行技術(shù),建成了一支具有深厚繼電保護(hù)理論造詣和豐富運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍,對全國繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍的建立和成長起了指導(dǎo)作用。阿城繼電器廠引進(jìn)消化了當(dāng)時(shí)國外先進(jìn)的繼電器制造技術(shù),建立了我國自己的繼電器制造業(yè)。因而60年代是我國機(jī)電式繼電保護(hù)繁榮的時(shí)代,為我國繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
自50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。在此期間,從70年代中,基于集成運(yùn)算放大器的集成電路保護(hù)已開始研究。到80年代末集成電路保護(hù)已形成完整系列,逐漸取代晶體管保護(hù)。到90年代初集成電路保護(hù)的研制、生產(chǎn)、應(yīng)用仍處于主導(dǎo)地位,這是集成電路保護(hù)時(shí)代。
國內(nèi)微機(jī)保護(hù)的研究開始于70年代末期,起步較晚,但發(fā)展很快。1984年我國第一套微機(jī)距離保護(hù)樣機(jī)在試運(yùn)行后通過鑒定并批量生產(chǎn),以后每年都有新產(chǎn)品問世;1990年第二代微機(jī)線路保護(hù)裝置正式投入運(yùn)行。目前,高壓線路、低壓網(wǎng)絡(luò)、各種主電氣設(shè)備都有相應(yīng)的微機(jī)保護(hù)裝置在系統(tǒng)中運(yùn)行,特別是線路保護(hù)已形成系列產(chǎn)品,并得到廣泛應(yīng)用。我國在2000年220kV及以上系統(tǒng)的微機(jī)保護(hù)率為43.99%,線路微機(jī)保護(hù)占86%,到2003年底,220kV以上系統(tǒng)的微機(jī)保護(hù)已占到70.29%,線路的微機(jī)化率達(dá)到97.6%。實(shí)際運(yùn)行中,微機(jī)保護(hù)的正確動(dòng)作率要明顯高于其他保護(hù),一般比平均正常動(dòng)作率高0.2~0.3個(gè)百分點(diǎn)。國產(chǎn)微機(jī)保護(hù)經(jīng)過多年的實(shí)際運(yùn)行,依靠先進(jìn)的原理和技術(shù)及良好的工藝已全面超越進(jìn)口保護(hù)。從80年代220KV及以上電壓等級的電力系統(tǒng)全部采用進(jìn)口保護(hù),到現(xiàn)在220KV系統(tǒng)繼電保護(hù)基本國產(chǎn)化,反映了繼電保護(hù)技術(shù)在我國的長足發(fā)展和國產(chǎn)繼電保護(hù)設(shè)備的明顯優(yōu)勢。
微機(jī)繼電保護(hù)技術(shù)的成熟與發(fā)展是近三十年來繼電保護(hù)領(lǐng)域最顯著的進(jìn)展。經(jīng)過長期的研究和實(shí)踐,現(xiàn)在人們已普遍認(rèn)可了微機(jī)保護(hù)在電網(wǎng)中無可替代的優(yōu)勢。微機(jī)保護(hù)具有自檢功能,有強(qiáng)大的邏輯處理能力、數(shù)值計(jì)算能力和記憶能力,并且具備很強(qiáng)的數(shù)字通信能力,這一切都是電磁繼電器、晶體管繼電器所難以匹敵的。計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步,更高性能、更高精度的數(shù)字外圍器件的采用,一直是微機(jī)繼電保護(hù)不斷發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力。
2、微機(jī)繼電保護(hù)的主要特點(diǎn)
微機(jī)保護(hù)充分利用了計(jì)算機(jī)技術(shù)上的兩個(gè)顯著優(yōu)勢:高速的運(yùn)算能力和完備的存貯記憶能力,以及采用大規(guī)模集成電路和成熟的數(shù)據(jù)采集,A/D模數(shù)變換、數(shù)字濾波和抗干擾措施等技術(shù),使其在速動(dòng)性、可靠性方面均優(yōu)于以往傳統(tǒng)的常規(guī)保護(hù),而顯示了強(qiáng)大生命力,與傳統(tǒng)的繼電保護(hù)相比,微機(jī)保護(hù)有許多優(yōu)點(diǎn),其主要特點(diǎn)如下:
1)改善和提高繼電保護(hù)的動(dòng)作特征和性能,正確動(dòng)作率高。主要表現(xiàn)在能得到常規(guī)保護(hù)不易獲得的特性;其很強(qiáng)的記憶力能更好地實(shí)現(xiàn)故障分量保護(hù);可引進(jìn)自動(dòng)控制、新的數(shù)學(xué)理論和技術(shù),如自適應(yīng)、狀態(tài)預(yù)測、模糊控制及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等,其運(yùn)行正確率很高,已在運(yùn)行實(shí)踐中得到證明。
2)可以方便地?cái)U(kuò)充其他輔助功能。如故障錄波、波形分析等,可以方便地附加低頻減載、自動(dòng)重合閘、故障錄波、故障測距等功能。
3)工藝結(jié)構(gòu)條件優(yōu)越。體現(xiàn)在硬件比較通用,制造容易統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn);裝置體積小,減少了盤位數(shù)量;功耗低。
4)可靠性容易提高。體現(xiàn)在數(shù)字元件的特性不易受溫度變化、電源波動(dòng)、使用年限的影響,不易受元件更換的影響;且自檢和巡檢能力強(qiáng),可用軟件方法檢測主要元件、部件的工況以及功能軟件本身。
5)使用靈活方便,人機(jī)界面越來越友好。其維護(hù)調(diào)試也更方便,從而縮短維修時(shí)間;同時(shí)依據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),在現(xiàn)場可通過軟件方法改變特性、結(jié)構(gòu)。
6)可以進(jìn)行遠(yuǎn)方監(jiān)控。微機(jī)保護(hù)裝置具有串行通信功能,與變電所微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的通信聯(lián)絡(luò)使微機(jī)保護(hù)具有遠(yuǎn)方監(jiān)控特性。
3、未來繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展前景
微機(jī)保護(hù)經(jīng)過近20年的應(yīng)用、研究和發(fā)展,已經(jīng)在電力系統(tǒng)中取得了巨大的成功,并積累了豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)效益,大大提高了電力系統(tǒng)運(yùn)行管理水平。近年來,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展以及計(jì)算機(jī)在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域中的普遍應(yīng)用,新的控制原理和方法被不斷應(yīng)用于計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)中,以期取得更好的效果,從而使微機(jī)繼電保護(hù)的研究向更高的層次發(fā)展,其未來趨勢向計(jì)算機(jī)化,網(wǎng)絡(luò)化,智能化,保護(hù)、控制、測量和數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展。
3.1 微計(jì)算機(jī)硬件的更新和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域,發(fā)展速度最快的當(dāng)屬計(jì)算機(jī)硬件,按照著名的摩爾定律,芯片上的集成度每隔18~24個(gè)月翻一番。其結(jié)果是不僅計(jì)算機(jī)硬件的性能成倍增加,價(jià)格也在迅速降低。微處理機(jī)的發(fā)展主要體現(xiàn)在單片化及相關(guān)功能的極大增強(qiáng),片內(nèi)硬件資源得到很大擴(kuò)充,單片機(jī)與DSP芯片二者技術(shù)上的融合,運(yùn)算能力的顯著提高以及嵌入式網(wǎng)絡(luò)通信芯片的出現(xiàn)及應(yīng)用等方面。這些發(fā)展使硬件設(shè)計(jì)更加方便,高性價(jià)比使冗余設(shè)計(jì)成為可能,為實(shí)現(xiàn)靈活化、高可靠性和模塊化的通用軟硬件平臺創(chuàng)造了條件。硬件技術(shù)的不斷更新,使微機(jī)保護(hù)對技術(shù)升級的開放性有了迫切要求。網(wǎng)絡(luò)特別是現(xiàn)場總線的發(fā)展及其在實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中的成功應(yīng)用充分說明,網(wǎng)絡(luò)是模塊化分布式系統(tǒng)中相互聯(lián)系和通信的理想方式。如基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的集中式微機(jī)保護(hù),大量的傳統(tǒng)導(dǎo)線將被光纖取代,傳統(tǒng)的繁瑣調(diào)試維護(hù)工作將轉(zhuǎn)變?yōu)闄z查網(wǎng)絡(luò)通信是否正常,這是繼電保護(hù)發(fā)展的必然趨勢。微機(jī)保護(hù)設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)化,將為繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)和發(fā)展帶來一種全新的理念和創(chuàng)新,它會(huì)大大簡化硬件設(shè)計(jì)、增強(qiáng)硬件的可靠性,使裝置真正具有了局部或整體升級的可能。
繼電保護(hù)的作用不只限于切除故障元件和限制事故影響范圍(這是首要任務(wù)),還要保證全系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。這就要求每個(gè)保護(hù)單元都能共享全系統(tǒng)的運(yùn)行和故障信息的數(shù)據(jù),各個(gè)保護(hù)單元與重合閘裝置在分析這些信息和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上協(xié)調(diào)動(dòng)作,實(shí)現(xiàn)微機(jī)保護(hù)裝置的網(wǎng)絡(luò)化。這樣,繼電保護(hù)裝置能夠得到的系統(tǒng)故障信息愈多,對故障性質(zhì)、故障位置的判斷和故障距離的檢測愈準(zhǔn)確,大大提高保護(hù)性能和可靠性。
3.2 智能化進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來,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,電力系統(tǒng)保護(hù)領(lǐng)域內(nèi)的一些研究工作也轉(zhuǎn)向人工智能的研究。專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)和模糊控制理論逐步應(yīng)用于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中,為繼電保護(hù)的發(fā)展注入了活力。
人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)具有分布式存儲信息、并行處理、自組織、自學(xué)習(xí)等特點(diǎn),其應(yīng)用研究發(fā)展十分迅速,目前主要集中在人工智能、信息處理、自動(dòng)控制和非線性優(yōu)化等問題。近年來,電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域內(nèi)出現(xiàn)了用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)來實(shí)現(xiàn)故障類型的判別、故障距離的測定、方向保護(hù)、主設(shè)備保護(hù)等。例如在輸電線兩側(cè)系統(tǒng)電勢角度擺開情況下發(fā)生經(jīng)過渡電阻的短路就是一非線性問題,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)過大量故障樣本的訓(xùn)練,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??梢灶A(yù)見,人工智能技術(shù)在繼電保護(hù)領(lǐng)域必會(huì)得到應(yīng)用,以解決用常規(guī)方法難以解決的問題。
3.3 自適應(yīng)控制技術(shù)在繼電保護(hù)中的應(yīng)用自適應(yīng)繼電保護(hù)的概念始于20世紀(jì)80年代,它可定義為能根據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)行方式和故障狀態(tài)的變化而實(shí)時(shí)改變保護(hù)性能、特性或定值的新型繼電保護(hù)。自適應(yīng)繼電保護(hù)的基本思想是使保護(hù)能盡可能地適應(yīng)電力系統(tǒng)的各種變化,進(jìn)一步改善保護(hù)的性能。這種新型保護(hù)原理的出現(xiàn)引起了人們的極大關(guān)注和興趣,是微機(jī)保護(hù)具有生命力和不斷發(fā)展的重要內(nèi)容。自適應(yīng)繼電保護(hù)具有改善系統(tǒng)的響應(yīng)、增強(qiáng)可靠性和提高經(jīng)濟(jì)效益等優(yōu)點(diǎn),在輸電線路的距離保護(hù)、變壓器保護(hù)、發(fā)電機(jī)保護(hù)、自動(dòng)重合閘等領(lǐng)域內(nèi)有著廣泛的應(yīng)用前景。針對電力系統(tǒng)頻率變化的影響、單相接地短路時(shí)過渡電阻的影響、電力系統(tǒng)振蕩的影響以及故障發(fā)展問題,采用自適應(yīng)控制技術(shù),從而提高保護(hù)的性能。對自適應(yīng)保護(hù)原理的研究已經(jīng)過很長的時(shí)間,也取得了一定的成果,但要真正實(shí)現(xiàn)保護(hù)對系統(tǒng)運(yùn)行方式和故障狀態(tài)的自適應(yīng),必須獲得更多的系統(tǒng)運(yùn)行和故障信息,只有實(shí)現(xiàn)保護(hù)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化,才能做到這一點(diǎn)。
3.4 變電所綜合自動(dòng)化技術(shù)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為改變變電站目前監(jiān)視、控制、保護(hù)和計(jì)量裝置及系統(tǒng)分割的狀態(tài)提供了優(yōu)化組合和系統(tǒng)集成的技術(shù)基礎(chǔ)。高壓、超高壓變電站正面臨著一場技術(shù)創(chuàng)新。實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)和綜合自動(dòng)化的緊密結(jié)合,它表現(xiàn)在集成與資源共享、遠(yuǎn)方控制與信息共享。以遠(yuǎn)方終端單元(RTU)、微機(jī)保護(hù)裝置為核心,將變電所的控制、信號、測量、計(jì)費(fèi)等回路納入計(jì)算機(jī)系統(tǒng),取代傳統(tǒng)的控制保護(hù)屏,能夠降低變電所的占地面積和設(shè)備投資,提高二次系統(tǒng)的可靠性。
綜合自動(dòng)化技術(shù)相對于常規(guī)變電所二次系統(tǒng),主要有以下特點(diǎn):
1)設(shè)備、操作、監(jiān)視微機(jī)化。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的各個(gè)子系統(tǒng)全部微機(jī)化,其內(nèi)涵中還包括系統(tǒng)的功能軟件化和信號數(shù)字化的內(nèi)容,完全摒棄了常規(guī)變電所中各種機(jī)電式、機(jī)械式、模擬式設(shè)備,大大提高了二次系統(tǒng)的可靠性和電氣性能。操作、監(jiān)視完全微機(jī)化,且方便地通過人機(jī)聯(lián)系系統(tǒng)(MMI)對變電所實(shí)施監(jiān)視和控制。
2)通信局域網(wǎng)絡(luò)化、光纜化。計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和光纖通信技術(shù)在綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中得到普遍的應(yīng)用。因此,系統(tǒng)具有較高的抗電磁干擾的能力,能夠?qū)崿F(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸,滿足實(shí)時(shí)性要求,組態(tài)更靈活,易于擴(kuò)展,可靠性大大提高,而且大大簡化了常規(guī)變電所繁雜量大的各種電纜,方便施工。
3)運(yùn)行管理智能化。智能化的表現(xiàn)是多方面的,除了常規(guī)自動(dòng)化功能以外,如自動(dòng)報(bào)警、報(bào)表生成、電壓無功調(diào)節(jié)、小電流接地選線、故障錄波、事故判別與處理等方面,還具有強(qiáng)大的在線自診斷功能,并實(shí)時(shí)地將其送往調(diào)度(控制)中心,即以主動(dòng)模式代替了常規(guī)變電所的被動(dòng)模式,這一點(diǎn)是與常規(guī)二次系統(tǒng)最顯著的區(qū)別之一。
競爭的電力市場將促進(jìn)新的自動(dòng)化技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用,在經(jīng)濟(jì)效益的驅(qū)動(dòng)下,變電站將向集成自動(dòng)化方向發(fā)展。根據(jù)變電站自動(dòng)化集成的程度,可將未來的自動(dòng)化系統(tǒng)分為協(xié)調(diào)型自動(dòng)化和集成型自動(dòng)化。協(xié)調(diào)型自動(dòng)化仍然保留間隔內(nèi)各自獨(dú)立的控制、保護(hù)等裝置,各自采集數(shù)據(jù)并執(zhí)行相應(yīng)的輸出功能,通過統(tǒng)一的通信網(wǎng)絡(luò)與站級相連,在站級建立一個(gè)統(tǒng)一的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),進(jìn)行各個(gè)功能的協(xié)調(diào)。而集成型自動(dòng)化既在間隔級,又在站級對各個(gè)功能進(jìn)行優(yōu)化組合,是現(xiàn)代控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的綜合應(yīng)用。所謂集成型自動(dòng)化系統(tǒng)是將間隔的控制、保護(hù)、故障錄波、事件記錄和運(yùn)行支持系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理等功能集成在一個(gè)統(tǒng)一的多功能數(shù)字裝置內(nèi),間隔內(nèi)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(shí)現(xiàn),取消傳統(tǒng)的硬線連接??傮w來說,綜合自動(dòng)化系統(tǒng)打破了傳統(tǒng)二次系統(tǒng)各專業(yè)界限和設(shè)備劃分原則,改變了常規(guī)保護(hù)裝置不能與調(diào)度(控制)中心通信的缺陷,給變電所自動(dòng)化賦予了更新的含義和內(nèi)容,代表了變電所自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的一種潮流。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,功能更全、智能化水平更高、系統(tǒng)更完善的超高壓變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng),必將在我國電網(wǎng)建設(shè)中不斷涌現(xiàn),把電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提高到一個(gè)新的水平。
4、結(jié)束語
我國電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了4個(gè)階段。隨著電力系統(tǒng)的高速發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)的進(jìn)步,繼電保護(hù)技術(shù)面臨著進(jìn)一步發(fā)展的趨勢。其發(fā)展將出現(xiàn)原理突破和應(yīng)用革命,由數(shù)字時(shí)代跨入信息化時(shí)代,發(fā)展到一個(gè)新的水平。這對繼電保護(hù)工作者提出了艱巨的任務(wù),也開辟了活動(dòng)的廣闊天地。
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關(guān)鍵詞 繼電保護(hù);隱藏故障監(jiān)測;風(fēng)險(xiǎn);電力系統(tǒng)
中圖分類號:F407文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A
所謂繼電保護(hù)是指對電力系統(tǒng)中發(fā)生的故障或異常情況進(jìn)行檢測,針對相應(yīng)的檢測情況來發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信號,或者直接將系統(tǒng)中的故障部分進(jìn)行相關(guān)隔離和切除的一種重要措施。當(dāng)電力系統(tǒng)中由于自然的、人為的或設(shè)備故障等因素發(fā)生故障時(shí),繼電保護(hù)裝置必須能夠及時(shí)快速的把系統(tǒng)故障進(jìn)行有效切除,從而來保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行穩(wěn)定,最大限度的降低故障引起的人生傷害和財(cái)產(chǎn)損失。
繼電保護(hù)系統(tǒng)的隱藏故障是指繼電保護(hù)裝置中存在的一種永久缺陷,這種缺陷只有在系統(tǒng)發(fā)生故障等不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)才會(huì)表現(xiàn)出來,其直接后果是導(dǎo)致被保護(hù)元件的錯(cuò)誤斷開。多次大停電事故的分析結(jié)論表明,這種由于繼電保護(hù)裝置的隱藏故障引起的大停電事故發(fā)生概率雖然很小,但危害極大,這類事故一旦發(fā)生將會(huì)引起電網(wǎng)的連鎖反應(yīng),事故并會(huì)迅速蔓延導(dǎo)致電網(wǎng)崩潰,給電網(wǎng)帶來災(zāi)難性的后果。
隨著電網(wǎng)發(fā)展規(guī)模的不斷擴(kuò)大,電網(wǎng)的安全運(yùn)行顯得尤為重要,隱藏故障依然是威脅電網(wǎng)安全的主要隱患之一。因此開展對繼電保護(hù)隱藏故障的研究具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。
1 繼電保護(hù)隱藏故障的概述
繼電保護(hù)主要是指在電力系統(tǒng)發(fā)生故障或是出現(xiàn)異常情況的時(shí)候?qū)ζ溥M(jìn)行檢測,并根據(jù)相應(yīng)的檢測情況發(fā)出報(bào)警信號或是直接進(jìn)行處理的一種電力保護(hù)措施。繼電保護(hù)的主要作用就是在電力系統(tǒng)出現(xiàn)自然的、人為的或是設(shè)備故障等故障的時(shí)候能夠及時(shí)、準(zhǔn)確的將故障切斷,以保護(hù)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行,最大限度的降低損失。繼電保護(hù)系統(tǒng)主要包括有繼電保護(hù)裝置、通訊通道、電壓電流互感器以及斷路器,其中任何一個(gè)部分出現(xiàn)故障都會(huì)造成繼電保護(hù)系統(tǒng)的故障。繼電保護(hù)系統(tǒng)隱藏故障主要是指繼電保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)部元件存在著的一種永久缺陷,這種缺陷在系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下是不會(huì)對系統(tǒng)造成影響的,而在系統(tǒng)不正常運(yùn)行的狀態(tài)下這種缺陷就會(huì)表現(xiàn)出來,并導(dǎo)致一連串的故障發(fā)生,最為直接的后果就是導(dǎo)致被保護(hù)的元件出現(xiàn)錯(cuò)誤斷開的情況。雖然繼電保護(hù)隱藏故障造成大面積停電的機(jī)率很小,但是其危害卻是極大的,這樣的事故一旦發(fā)生就會(huì)引起一連串的連鎖反應(yīng),甚至可能使電網(wǎng)崩潰。
2 繼電保護(hù)隱藏故障的監(jiān)測
由于繼電保護(hù)的隱藏故障在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下是不會(huì)表現(xiàn)不來的,而只有在系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)不正常的時(shí)候還會(huì)顯現(xiàn),也就是說,繼電保護(hù)隱藏故障只有在系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)候才會(huì)顯露出來,所以,檢測繼電保護(hù)的隱藏故障采用傳統(tǒng)的離線檢測方式是不適合的。由此可見,對繼電保護(hù)隱藏故障的監(jiān)測需要的是在線監(jiān)控系統(tǒng),可是目前并沒有專門的監(jiān)控系統(tǒng)對繼電保護(hù)隱藏故障進(jìn)行保護(hù),而只能依靠微機(jī)保護(hù)中的自檢功能來保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行。早在1996年,一些國際著名的保護(hù)權(quán)威專家就指出致使電網(wǎng)發(fā)生聯(lián)鎖故障的最主要原因之一就是保護(hù)裝置與系統(tǒng)中的隱藏故障,并進(jìn)行了詳細(xì)的研究,針對繼電保護(hù)隱藏故障提出了監(jiān)測和控制的技術(shù)方案。該系統(tǒng)主要是為了對電網(wǎng)中存在高脆弱性指數(shù)的保護(hù)裝置進(jìn)行監(jiān)測與控制,系統(tǒng)首先會(huì)對輸入繼電器內(nèi)部的信號進(jìn)行分析診斷,事實(shí)上就是對該保護(hù)的算法與功能進(jìn)行復(fù)制,最后將系統(tǒng)的輸出結(jié)果和處于運(yùn)行中的繼電保護(hù)裝置的輸出結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的邏輯關(guān)系的對比分析,兩者的輸出結(jié)果若是相同,那么就會(huì)允許執(zhí)行保護(hù)跳閘命令;而若是兩者的輸出結(jié)果不同,那么跳閘命令就會(huì)被禁止執(zhí)行,這時(shí),該系統(tǒng)就相當(dāng)于起到了閉鎖的作用。但是從二十世紀(jì)九十年代至今,微機(jī)保護(hù)裝置自身的軟、硬件技術(shù)和變電站的綜合自動(dòng)化成為了繼電保護(hù)技術(shù)與變電站自動(dòng)化發(fā)展中的重點(diǎn),而對繼電保護(hù)隱藏故障的監(jiān)測與控制方面的研究卻處于停滯狀態(tài)。從而也就形成了目前仍然是采用微機(jī)保護(hù)的自檢功能來確保系統(tǒng)的安全運(yùn)行的現(xiàn)狀。
3 繼電保護(hù)隱藏故障的風(fēng)險(xiǎn)
從對繼電保護(hù)隱藏故障的分析中我們就能看出,繼電保護(hù)隱藏故障和常規(guī)故障之間的區(qū)別就在于隱藏故障不會(huì)立刻引發(fā)系統(tǒng)故障,而是要在系統(tǒng)處于不正常運(yùn)行的情況下才會(huì)出現(xiàn),這也是繼電保護(hù)隱藏故障最危險(xiǎn)的一點(diǎn)。繼電保護(hù)隱藏故障的發(fā)生機(jī)制主要是在電力系統(tǒng)故障時(shí)或是故障后瞬間的非正常狀態(tài)之下,但是初次之外,電力系統(tǒng)中的任何一個(gè)元件都可能出現(xiàn)隱藏故障。相關(guān)資料表明,電網(wǎng)中出現(xiàn)大規(guī)模的擾動(dòng)事件有四分之三都和繼電保護(hù)中的隱藏故障有關(guān),而它們也存在著一個(gè)顯著的特點(diǎn)就是:所存在的缺陷與隱患是不能被檢測出來的,只有在相鄰的事故發(fā)生后才會(huì)表現(xiàn)出來,并使事故進(jìn)一步惡化。
繼電保護(hù)隱藏故障發(fā)生的位置不同,其對電力系統(tǒng)所造成的危害程度也不相同,其主要是取決于隱藏故障的發(fā)生位置。為了對隱藏故障的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評估,有的學(xué)者就提出了應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)理論建立隱藏故障的風(fēng)險(xiǎn)評估的方案。繼電保護(hù)隱藏故障風(fēng)險(xiǎn)評估的基本思想就是利用隱藏故障的概率,根據(jù)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對建立的連鎖故障的模型進(jìn)行仿真計(jì)算,其主要是對繼電保護(hù)中所有隱藏的故障均進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估,然后根據(jù)評估結(jié)果找出電力系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié),并采取相應(yīng)的預(yù)防措施。
4繼電保護(hù)隱藏故障監(jiān)測方法
由繼電保護(hù)隱藏故障的定義可知,繼電保護(hù)裝置的隱藏故障在正常運(yùn)行時(shí)并不表現(xiàn)出來,而在系統(tǒng)出現(xiàn)壓力的情況下才顯現(xiàn),也就是說隱藏故障只會(huì)在系統(tǒng)運(yùn)行中暴露出來,因此,傳統(tǒng)的離線式檢測方法并不適合用來監(jiān)測隱藏故障,必須研究針對繼電保護(hù)裝置隱藏故障的在線監(jiān)測系統(tǒng)。目前尚無專門的監(jiān)控系統(tǒng)用以檢測運(yùn)行中的繼電保護(hù)系統(tǒng)是否存在隱藏故障,而是僅依靠微機(jī)保護(hù)中一些簡單的自檢功能來保障保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行。不管是保護(hù)系統(tǒng)的定期計(jì)劃檢修還是保護(hù)裝置自檢功能,都屬于離線式的檢測方法,均沒有考慮裝置現(xiàn)場運(yùn)行中的情況,因此,這些目
前廣泛采用的離線檢測方式都不是可以信賴的檢測方案,無法實(shí)現(xiàn)對于繼電保護(hù)隱藏故障的檢測。
目前廣泛采用的常規(guī)檢測方法往往是在保護(hù)裝置離線情況下進(jìn)行的,由于隱藏故障是在運(yùn)行過程中才爆發(fā),因此傳統(tǒng)的檢測方法并不能對隱藏故障進(jìn)行全面的檢測??紤]到隱藏故障存在的特點(diǎn),完善的檢測方法應(yīng)做到對保護(hù)裝置進(jìn)行在線監(jiān)測,這樣才能夠在系統(tǒng)暴露出隱藏故障時(shí),及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中的錯(cuò)誤動(dòng)作傾向,對存在隱藏故障的保護(hù)裝置進(jìn)行動(dòng)作閉鎖或者使其退出運(yùn)行,阻止由于保護(hù)裝置的隱藏故障而造成保護(hù)誤動(dòng)作的行為。
對隱藏故障而言,當(dāng)系統(tǒng)在正常運(yùn)行的時(shí)候,該故障一般不會(huì)表現(xiàn)出來;但是,當(dāng)系統(tǒng)工作不正常時(shí),往往暗示存在其中的隱藏故障已經(jīng)達(dá)到了承受極限。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行狀況超過這個(gè)極限,保護(hù)裝置就會(huì)出現(xiàn)誤動(dòng)或拒動(dòng)的錯(cuò)誤行為,因此,保護(hù)裝置的狀態(tài)經(jīng)歷了一個(gè)從正常到故障的動(dòng)態(tài)過程
結(jié)論
繼電保護(hù)的隱藏故障對電力系統(tǒng)的影響是非常大的,而且在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下,隱藏故障是不能被發(fā)現(xiàn)的。因此,隱藏故障的監(jiān)測不僅重要而且是存在著一定難度的。在很早之前有研究者提出了隱藏故障的監(jiān)測與控制系統(tǒng),但是在其后的電力自動(dòng)化的研究中重點(diǎn)研究的則是微機(jī)保護(hù)自身的軟、硬件技術(shù)以及變電站的自動(dòng)化技術(shù),在隱藏故障的監(jiān)測與控制方面的研究一直處于停滯狀態(tài)。近年來,繼電保護(hù)的隱藏故障的監(jiān)測與控制的研究也逐漸的發(fā)展起來。
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】數(shù)字化變電站;繼電保護(hù);技術(shù)分析
于電力系統(tǒng)而言,變電站是一個(gè)接受分配電能、控制電力流向、變換電壓、調(diào)整電壓的電力設(shè)備,它通過對變壓器性能的充分利用將與各級電壓電網(wǎng)相連接,這也被稱為輸電與配電集結(jié)點(diǎn)。但是就目前而言,數(shù)字化變電站仍處在發(fā)展、創(chuàng)新、完善的建設(shè)過程中,這一技術(shù)還沒有完整規(guī)范的實(shí)施,而且數(shù)字化變電系統(tǒng)與傳統(tǒng)意義上的數(shù)字化變電保護(hù)裝置也有著根本的差別,所以對數(shù)字化變電繼電保護(hù)系統(tǒng)的分析研究就具有十分重要的意義。
1對數(shù)字化變電站的理解
根據(jù)數(shù)字化變電站的基本作用來講,它主要是數(shù)字化變電站信息的收集、處理、模擬與數(shù)字間信息的轉(zhuǎn)化的作用,此外還可以形成和變電系統(tǒng)相應(yīng)的信息網(wǎng)絡(luò),數(shù)字化變電站的信息主要分為分層分布化、信息應(yīng)用集成化、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊化、數(shù)據(jù)采集數(shù)字化、系統(tǒng)建模標(biāo)準(zhǔn)化。另一方面,相對傳統(tǒng)變電站來說,數(shù)字化更具有自動(dòng)化管理的性能;二次接線變得更加簡單、測量精度變得更高,不用對信息重復(fù)輸入,同時(shí)因?yàn)閭鹘y(tǒng)變電繼電保護(hù)變成了數(shù)字化變電站繼電保護(hù),所以其電磁性能相較以前變得更加強(qiáng)大。
2數(shù)字化繼電保護(hù)系統(tǒng)的特點(diǎn)
2.1數(shù)字化保護(hù)裝置與傳統(tǒng)保護(hù)裝置的區(qū)別
數(shù)字化保護(hù)裝置與傳統(tǒng)保護(hù)裝置在硬件上的區(qū)別在于,數(shù)字化保護(hù)裝置的微處理器的構(gòu)成是數(shù)字電路,它的核心單元有著不一樣的接口,而傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置的主要單元?jiǎng)t是通信接口、模擬量輸入接口、開管量輸出與輸入回路、數(shù)據(jù)處理單元。數(shù)字化繼電保護(hù)裝置對數(shù)據(jù)的收集主要是利用電子式互感器,這和傳統(tǒng)繼電保護(hù)有著很大的區(qū)別。數(shù)字化繼電保護(hù)的主要構(gòu)成為:通信接口、出口單元、光接收單元、中央處理單元、開入單元等。
2.2數(shù)字化變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)接口的實(shí)現(xiàn)
當(dāng)前,在數(shù)字化變電站繼電保護(hù)中,主要是利用電子互感器對信息進(jìn)行收集處理,之后,收集的信息將被通過內(nèi)部光纖傳送至低壓端,再經(jīng)合并單元轉(zhuǎn)化,最終將正確的格式輸出。數(shù)字化變電站繼電保護(hù)裝置相比傳統(tǒng)意義上的保護(hù)裝置來說具有更高的可靠性。
3數(shù)字化繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用分析
智能電網(wǎng)的建設(shè),要求數(shù)字化變電站具備人性化、信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化等特性。但是目前系統(tǒng)內(nèi)正在應(yīng)用的數(shù)字化變電站繼電保護(hù)技術(shù)中卻缺乏一個(gè)完善的檢測檢查方法,相比數(shù)字化變電站繼電保護(hù)技術(shù)來說,其發(fā)展還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后的。在數(shù)字化變電站動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)的應(yīng)用中,一方面可以對故障發(fā)生、變電站運(yùn)行、操作演練等有一個(gè)仿真模擬,這可以對智能儀表、自動(dòng)測控系統(tǒng)、故障錄波設(shè)備、繼電保護(hù)設(shè)備等進(jìn)行模擬信號的發(fā)送,實(shí)現(xiàn)對變壓器、線路、母線等的保護(hù)的監(jiān)測和監(jiān)控。另一方面,動(dòng)態(tài)仿真還可以在數(shù)字化變電站應(yīng)用中對系統(tǒng)及設(shè)備性能進(jìn)行客觀的評價(jià)。
4數(shù)字化變電站繼電保護(hù)技術(shù)所處的新環(huán)境
當(dāng)今時(shí)代,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,微機(jī)化在變電站繼電保護(hù)裝置中越來越明顯,而且計(jì)算方法科學(xué)、存儲能力強(qiáng)、運(yùn)算能力快等優(yōu)點(diǎn)在處理器中也日趨顯現(xiàn)。同時(shí),數(shù)字化變電站繼電保護(hù)裝置還可以對大規(guī)模電路中的數(shù)字進(jìn)行過濾、對數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、對模數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換,也避免了設(shè)備的運(yùn)行受到干擾,進(jìn)而可以整體上提高裝置的運(yùn)行效率及運(yùn)行速度。并且數(shù)據(jù)的收集處理較之前相比也有了明顯的改善。但是由于科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,繼電保護(hù)技術(shù)也日新月異,所以這一繼電保護(hù)系統(tǒng)也面臨著許多挑戰(zhàn)。
4.1繼電保護(hù)系統(tǒng)性能的提高
數(shù)字化變電站繼電保護(hù)技術(shù)的提高首先需要設(shè)備一方面可以增強(qiáng)存儲能力進(jìn)而對故障實(shí)施保護(hù),并且可以快速的測量監(jiān)視電力狀態(tài)的運(yùn)行參數(shù)。另一方面還要優(yōu)化系統(tǒng)自身的控制技術(shù),比如對狀態(tài)預(yù)測、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、人工智能、模糊控制等控制的完善性。
4.2提高繼電保護(hù)的可靠性
如今的數(shù)字化變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性不僅需要使元件不受影響,盡量降低溫度、使用年限的影響,還要滿足系統(tǒng)的優(yōu)化和調(diào)試。并且可以在數(shù)字化保護(hù)系統(tǒng)的自檢和巡檢方面,利用軟件對元件、軟件本身、部件的各種運(yùn)行狀況進(jìn)行檢測。
5優(yōu)化數(shù)字化變電站繼電保護(hù)技術(shù)
5.1對于分布式母線的保護(hù)
系統(tǒng)電網(wǎng)中母線占據(jù)著十分重要的地位。然而傳統(tǒng)對于母線的保護(hù)裝置就存在著抗干擾性弱,二次接線繁雜、擴(kuò)展性差等的問題。但是數(shù)字化對于分布式母線的保護(hù)則可以對這些問題起到很好的分散保護(hù)作用。并且傳統(tǒng)的母線保護(hù)也無法滿足對通訊數(shù)據(jù)日益變大的需求,而數(shù)字化則可以很好的解決這一難題。
5.2對于變壓器的保護(hù)
在繼電保護(hù)裝置中,對于變壓器的保護(hù)主要是避免電路短路產(chǎn)生的差動(dòng),正確及時(shí)辨別勵(lì)磁涌流和故障電流,對于這一問題,傳統(tǒng)的保護(hù)極易出現(xiàn)轉(zhuǎn)化不明確和誤判情況。而數(shù)字化繼電保護(hù)因其自身所具有的對電流的高保真轉(zhuǎn)變、高頻分量的優(yōu)點(diǎn)可以在短時(shí)間內(nèi)高準(zhǔn)確率的對故障電流等進(jìn)行分辨,并且根據(jù)檢測的故障對變壓器實(shí)施切實(shí)有效的保護(hù)。在傳統(tǒng)的繼電保護(hù)中,變壓器保護(hù)用互感器往往因不同廠家規(guī)格的也不相同,所以就在很大程度上影響了電流的平衡,但是電子互感器的引入就很好的提高了靈敏度,降低了誤差。
6結(jié)語
就目前而言,在我國統(tǒng)一化、自動(dòng)化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化智能系統(tǒng)的建立,要在以后的幾年里通過規(guī)劃設(shè)計(jì)目標(biāo)、分階段建設(shè)目標(biāo)等步驟來逐漸實(shí)現(xiàn)。并且數(shù)字化變電站繼電保護(hù)技術(shù)的全面建設(shè)也是智能電網(wǎng)建設(shè)的根本前提。與此同時(shí),隨著數(shù)字化變電站的不斷發(fā)展,對繼電保護(hù)技術(shù)的要求也越來越高。
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關(guān)鍵詞:繼電保護(hù);自動(dòng)化;
1、電磁型繼保與微機(jī)型繼保的區(qū)別
與傳統(tǒng)的電磁型繼保裝置相比,實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化的微機(jī)型繼保裝置具有如下特點(diǎn):裝置維護(hù)調(diào)試方便,易于操作;保護(hù)性能得到較大改善。裝置功能多、先進(jìn)、可靈活選擇,邏輯回路動(dòng)作正確率、可靠性高。
裝置實(shí)現(xiàn)了遙控、遙測、遙信、遙調(diào)功能,取代了傳統(tǒng)變電所的預(yù)告信號、事故音響、儀表監(jiān)測的作用;實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方監(jiān)控,可取代傳統(tǒng)的有人值守模式。
實(shí)現(xiàn)GPS衛(wèi)星對時(shí)及故障錄波功能,極大地方便了對電力系統(tǒng)故障的分析處理。但是,在目前階段。繼電保護(hù)的運(yùn)行環(huán)境基本未變,現(xiàn)代化電網(wǎng)、綜合自動(dòng)化變電站對繼電保護(hù)全方位的功能要求越來越高。
2、分析探討
2.1選型設(shè)計(jì)
統(tǒng)籌規(guī)劃,應(yīng)選擇使用知名廠家、技術(shù)成熟、設(shè)計(jì)完善、性能穩(wěn)定可靠的繼保產(chǎn)品,確保設(shè)備硬件質(zhì)量過硬,能在系統(tǒng)中長期穩(wěn)定運(yùn)行。避免選用技術(shù)過渡型、性能不穩(wěn)的設(shè)備,導(dǎo)致在運(yùn)行中出錯(cuò)或發(fā)生缺陷.再去耗費(fèi)大量物力、人力進(jìn)行更換改造。
應(yīng)有全局觀念,科學(xué)設(shè)計(jì),合理配置,使繼電保護(hù)、計(jì)量、測量、信號、控制、遠(yuǎn)動(dòng)等相互配合,共同協(xié)調(diào)工作,保證整個(gè)系統(tǒng)處于高水平運(yùn)行狀態(tài)下。并為變電站增容擴(kuò)建、設(shè)備更換改造留有設(shè)計(jì)余地。
使變電站設(shè)計(jì)適用于綜合自動(dòng)化及傳統(tǒng)的有人值守兩種模式,建議保留傳統(tǒng)變電站的事故音響、預(yù)告警鈴、電壓監(jiān)測的作用。以免發(fā)生數(shù)據(jù)無法遠(yuǎn)傳或網(wǎng)絡(luò)故障時(shí),變電站能立即恢復(fù)到現(xiàn)場有人值守模式,確保電力設(shè)備的安全運(yùn)行。
有些變電站在綜合自動(dòng)化改造后,其接地網(wǎng)未變。但是,隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展,短路容量不斷擴(kuò)大。微機(jī)型繼保裝置對變電站接地網(wǎng)的要求越來越高。因此,應(yīng)提高接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),按照繼保反措要求,改造不良接地網(wǎng),使用導(dǎo)電率高、耐腐蝕性強(qiáng)的接地網(wǎng),確保接地電阻小于0.5歐姆,并符合《變電站場地技術(shù)要求》和《變電站場地安全要求》。以防止由于接地網(wǎng)的不良導(dǎo)致故障時(shí)地電位升高,引起繼電保護(hù)誤動(dòng)、拒動(dòng)、燒壞二次設(shè)備等事故。
建議改進(jìn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫,將后臺信號按重要等級、變電站名稱,劃分“保護(hù)出口,開關(guān)跳閘”、“I類缺陷,告警”“、II、III類缺陷,告警”“、輔助電氣量位置變化,提示”四類,并分類顯示。當(dāng)故障發(fā)生,眾多后臺信號同時(shí)顯示時(shí)。運(yùn)行人員能迅速找出其中重點(diǎn)。作出正確的分析判斷。
2.2安裝調(diào)試
在綜合自動(dòng)化變電站建設(shè)中,繼電保護(hù)涉及測量表計(jì)、后臺監(jiān)控、直流系統(tǒng)、五防、遠(yuǎn)動(dòng)等等設(shè)備。因此,我們必須在調(diào)試階段內(nèi)。明確繼電保護(hù)與這些設(shè)備間的責(zé)任界限與分工,相互配合協(xié)調(diào);做好基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的錄入。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的建立以及對各設(shè)備進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試等等工作。
對于繼電保護(hù)裝置的新安裝校驗(yàn),必須對裝置加人80%額定電壓.模擬系統(tǒng)可能發(fā)生的各種故障,做裝置的整組模擬、傳動(dòng)試驗(yàn),確保裝置各條邏輯回路的正確性得到一一驗(yàn)證。
與電磁型保護(hù)相比,微機(jī)保護(hù)功能先進(jìn),但這并不就意味著微機(jī)裝置工作可靠性大、安全系數(shù)高。因?yàn)?,微機(jī)裝置抗干擾能力差、防潮性能差、易遭雷擊(某供電局所管轄的某座變電站曾發(fā)生在主控室內(nèi)接聽手機(jī),引發(fā)保護(hù)裝置誤動(dòng)事故);對工作環(huán)境、電源電壓等客觀條件的要求很高。因此.必須采取“:電纜屏蔽層兩端接地”抗干擾規(guī)范;二次回路及網(wǎng)絡(luò)線配置避雷器;變電站控制室裝空調(diào)調(diào)節(jié)室溫;裝置的直流電源加裝濾波、穩(wěn)壓設(shè)備;裝置的交流電源加裝雷電浪涌吸收器等等措施,確保微機(jī)裝置可靠、安全工作。保證繼電保護(hù)及自動(dòng)化裝置的背板、端子排、壓板、插頭的接線牢固性.做好光纜、網(wǎng)絡(luò)線的防外力破壞的措施。應(yīng)做好工程關(guān)鍵質(zhì)量點(diǎn)的控制,因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)最終運(yùn)行好壞將通過其反映。如GPS系統(tǒng)對時(shí)精度,繼電保護(hù)整組傳動(dòng)試驗(yàn)的遠(yuǎn)方后臺監(jiān)測反映,全站模擬量的精度,遠(yuǎn)動(dòng)通道質(zhì)量等等。在變電站綜合自動(dòng)化改造中,許多運(yùn)行設(shè)備無法停電。但可以利用技術(shù)手段,做好安全措施,采用帶模擬開關(guān)對新裝置進(jìn)行校驗(yàn),完成不停電工作。并積累施工經(jīng)驗(yàn),制定典型的不停電作業(yè)規(guī)范和繼電保護(hù)安全措施票,確保施工安全。
2.3驗(yàn)收投運(yùn)
按繼電保護(hù)要求對設(shè)備驗(yàn)收,除常規(guī)的保護(hù)整組傳動(dòng)試驗(yàn)外,要著重加強(qiáng)對設(shè)備的遙控、遙信,遙測,遙調(diào)操作驗(yàn)收,如果把關(guān)不嚴(yán),將對今后運(yùn)行帶來負(fù)面影響。
根據(jù)“四遙”驗(yàn)收情況及設(shè)備的具體特點(diǎn),制定相應(yīng)的運(yùn)行操作規(guī)程;在設(shè)備投運(yùn)后,列出系統(tǒng)運(yùn)行要點(diǎn),以利于今后維護(hù)。
峻工圖紙、校驗(yàn)報(bào)告書、技術(shù)資料及時(shí)報(bào)送管轄單位及運(yùn)行操作班:做好變電站系統(tǒng)數(shù)據(jù)的備份工作(因變電站設(shè)備的數(shù)據(jù)常常需要根據(jù)現(xiàn)場情況修改,靈活性大)。為今后的運(yùn)行維護(hù)、檢修改造作好技術(shù)上的準(zhǔn)備。
2.4運(yùn)行維護(hù)
加強(qiáng)運(yùn)行操作人員的現(xiàn)場培訓(xùn)。運(yùn)行人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)和對新設(shè)備的熟悉程度,將直接關(guān)系到設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)質(zhì)量。運(yùn)行人員應(yīng)在設(shè)備投運(yùn)前.熟悉變電站的運(yùn)行方式、主接線情況,學(xué)會(huì)使用操作微機(jī)裝置,并經(jīng)嚴(yán)格考核后方可擔(dān)任運(yùn)行維護(hù)工作。
據(jù)悉,220kV某變在高溫酷暑期間,因漏查端子箱溫度,導(dǎo)致二次回路短路,保護(hù)裝置誤動(dòng)。因此,應(yīng)加強(qiáng)設(shè)備巡視,積累運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。在氣候惡劣、氣溫異常時(shí),要合理調(diào)節(jié)現(xiàn)場工作環(huán)境(如啟用加熱器除濕、開空調(diào)降溫等),維護(hù)微機(jī)設(shè)備在健康運(yùn)行狀態(tài)。完善遠(yuǎn)方后臺裝置的遙控、遙測、遙信、遙調(diào)功能。全天候監(jiān)視設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。做好各種事故預(yù)想,能正確分析后臺信號,判斷故障情況。建議將GPS衛(wèi)星對時(shí)及故障錄波裝置列入日常巡視的重點(diǎn)項(xiàng)目。確保電力系統(tǒng)故障情況能隨時(shí)記錄,便于分析處理。許多變電站綜合自動(dòng)化改造后,其保護(hù)、控制、信號、電磁鎖電源均統(tǒng)一為220V直流電源,使室外設(shè)備的直流回路增加了。因此,要做好室外二次回路的維護(hù)工作,減少發(fā)生直流接地故障的可能。
【關(guān)鍵詞】 數(shù)字化變電站 繼電保護(hù) 實(shí)時(shí)性 可靠性
經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的快速發(fā)展,使得電力系統(tǒng)運(yùn)行的復(fù)雜性日益增加,當(dāng)發(fā)生故障或者是異常狀況時(shí),繼電保護(hù)能夠在最小的范圍和最短的時(shí)間內(nèi),將故障設(shè)備從電力系統(tǒng)中進(jìn)行自動(dòng)切除,或者是向運(yùn)行值班人員發(fā)出警報(bào),讓值班人員對異常工況進(jìn)行消除,從而確保設(shè)備的完整性和鄰近地區(qū)的供電安全。目前我國的數(shù)字化變電站正處于不斷發(fā)展和完善中,其數(shù)字化保護(hù)裝置與傳統(tǒng)保護(hù)裝置有著較大的區(qū)別,因此數(shù)字化變電站繼電保護(hù)的應(yīng)用是一個(gè)值得深入研究和思考的課題。
1 繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展趨勢
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和廣泛應(yīng)用,很多不同機(jī)型和不同原理的微機(jī)保護(hù)裝置陸續(xù)投入到電網(wǎng)的使用中,而且算法和軟件方面也得到了很大的改進(jìn)。繼電保護(hù)技術(shù)在朝著以下方向發(fā)展:
(1)繼電保護(hù)技術(shù)在朝著計(jì)算機(jī)化方向發(fā)展。電網(wǎng)系統(tǒng)的日益擴(kuò)大以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的日益復(fù)雜,對繼電保護(hù)技術(shù)提出了更高的要求,除了要求繼電保護(hù)裝置能夠及時(shí)準(zhǔn)確的解除故障,還要求繼電保護(hù)裝置擁有大容量的數(shù)據(jù)存儲空間,能夠?qū)κ占鴣淼臄?shù)據(jù)及時(shí)地進(jìn)行分析處理,同時(shí)還需要擁有較強(qiáng)的信息溝通能力,能與其他裝置間進(jìn)行數(shù)據(jù)的交流和共享,因此繼電保護(hù)技術(shù)在朝著計(jì)算機(jī)化方向發(fā)展。
(2)繼電保護(hù)技術(shù)在朝著智能化方向發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,諸如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等的人工智能技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的研究和應(yīng)用,電網(wǎng)系統(tǒng)也不例外,繼電保護(hù)技術(shù)也正在朝著智能化的方向發(fā)展。
(3)繼電保護(hù)技術(shù)在朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)擁有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)傳輸和共享功能,它的出現(xiàn)和應(yīng)用系統(tǒng)徹底改變了人們的生活和工作方式。隨著電網(wǎng)系統(tǒng)的日益擴(kuò)大,要想使電網(wǎng)系統(tǒng)擁有系統(tǒng)保護(hù)的能力,就必須要借助網(wǎng)絡(luò)的力量,將電網(wǎng)系統(tǒng)中各個(gè)設(shè)備間的保護(hù)裝置聯(lián)系起來,使得電網(wǎng)系統(tǒng)的系統(tǒng)保護(hù)能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化。從這個(gè)方面來說,繼電保護(hù)技術(shù)正在朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
(4)繼電保護(hù)技術(shù)在朝著采集、控制、保護(hù)和數(shù)據(jù)傳輸一體化的方向發(fā)展。將計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到電網(wǎng)系統(tǒng)后,作為整個(gè)系統(tǒng)的一個(gè)智能終端,一臺繼電保護(hù)裝置實(shí)際上已經(jīng)成為一臺具備多個(gè)功能的計(jì)算機(jī)。一臺繼電保護(hù)裝置能夠從網(wǎng)絡(luò)中采集電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的各種數(shù)據(jù),同時(shí)也將自身采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)中。因此,繼電保護(hù)技術(shù)正在朝著采集、控制、保護(hù)和數(shù)據(jù)傳輸一體化的方向發(fā)展。
2 繼電保護(hù)技術(shù)在數(shù)字化變電站中的應(yīng)用
2.1 動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)在數(shù)字化變電站中的應(yīng)用
數(shù)字化變電站的建設(shè),要求其自身具有一定的信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化和人性化的特征,然而目前我國所投入運(yùn)行的數(shù)字化變電站中,其繼電保護(hù)技術(shù)中的二次設(shè)備并沒有配備完善的檢測和檢查方法,這非常不利于數(shù)字化變電站的長遠(yuǎn)發(fā)展。將動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字化變電站,能夠?qū)收系陌l(fā)生、操作演練和數(shù)字化變電站的運(yùn)行有一個(gè)仿真模擬的前提,從而能夠?qū)^電保護(hù)技術(shù)中的二次設(shè)備(如故障錄波裝置、智能儀表和繼電保護(hù)設(shè)備等)發(fā)送模擬信號,從而實(shí)現(xiàn)對變壓器、母線和線路的監(jiān)測和保護(hù)。與此同時(shí),將動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字化變電站,還能夠?qū)Χ卧O(shè)備的性能及系統(tǒng)的整體性能進(jìn)行客觀的評估。
2.2 智能型開關(guān)單元和非傳統(tǒng)互感器技術(shù)在數(shù)字化變電站中的應(yīng)用
傳統(tǒng)繼電保護(hù)裝置中的PT和CT已經(jīng)被數(shù)字化繼電保護(hù)裝置中功率小、效果好的互感器所取代,其能夠?qū)⒏唠妷夯蛘呤谴箅娏鬓D(zhuǎn)化為數(shù)字形式的信息,并且通過以太網(wǎng)將數(shù)字信息進(jìn)行處理和傳遞。智能型開關(guān)單元和非傳統(tǒng)互感器技術(shù)在數(shù)字化變電站中的應(yīng)用,一定程度上提高了其運(yùn)行的可靠性和安全性。
3 數(shù)字化變電站繼電保護(hù)的方案
3.1 數(shù)字化的母線保護(hù)
作為電力系統(tǒng)的重要組成部分,母線一旦發(fā)生故障將給電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行造成巨大的影響。分布式母線保護(hù)由中央處理單元、間隔處理單元、中央處理單元和各間隔處理單元的數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成,其信息來源于一組間隔處理單元。相較于傳統(tǒng)集中式母線保護(hù),分布式母線保護(hù)的分散處理能力較強(qiáng)且不易受到干擾,但是其對數(shù)據(jù)通信量的要求大且對數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性要求較高,因此不太適合應(yīng)用于傳統(tǒng)的變電站,但數(shù)字化變電站自身先進(jìn)的技術(shù)則為解決上述難題提供了條件。
3.2 數(shù)字化的變壓器保護(hù)
要確保變壓器差動(dòng)保護(hù)正確工作,需要正確認(rèn)識以下兩個(gè)問題:(1)勵(lì)磁涌流和故障電流造成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)。勵(lì)磁涌流中含有大量的非周期分量,這會(huì)造成差動(dòng)保護(hù)的誤動(dòng),而利用電子式電流互感器的高頻分量和高保真?zhèn)髯冎绷?,可以對故障電流和?lì)磁涌流進(jìn)行正確區(qū)分,從而防止變壓器差動(dòng)保護(hù)的誤動(dòng)作;(2)外部短路時(shí)暫態(tài)不平衡電流造成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)。采用電子式電流互感器,可以確保變壓器各側(cè)互感器的二次暫態(tài)電流保持高度一致,將外部短路時(shí)的靈敏度提高,從而確保變壓器不會(huì)產(chǎn)生差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)。
3.3 數(shù)字化的輸電線路保護(hù)
數(shù)字化變電站的縱差保護(hù),其數(shù)據(jù)來源于無飽和的電子式電流互感器,可以從根本上解決傳統(tǒng)電流器的飽和問題,從而預(yù)防輸電線分相瞬時(shí)值縱差保護(hù)誤動(dòng)的產(chǎn)生。對于數(shù)字化的距離保護(hù),其數(shù)據(jù)同樣來源于無飽和的電子式電流互感器,由于不存在鐵芯磁保護(hù)問題,因此可以提升保護(hù)的選相元件、起動(dòng)元件和距離阻抗元件的性能,大大提高保護(hù)動(dòng)作的準(zhǔn)確性。
4 結(jié)語
數(shù)字化變電站是未來變電站發(fā)展的方向,其實(shí)現(xiàn)還依賴于很多技術(shù)問題的解決,同樣應(yīng)用于數(shù)字化變電站的繼電保護(hù)技術(shù)也是需要不斷完善和發(fā)展的,它的研究和應(yīng)用是一個(gè)不斷推進(jìn)的過程。
參考文獻(xiàn):
[1]韓小濤,李偉,尹項(xiàng)根.應(yīng)用電子式電流互感器的變壓器差動(dòng)保護(hù)研究[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào),2007(4).
關(guān)鍵詞:繼電保護(hù) 傳統(tǒng)電流保護(hù) 電力系統(tǒng)
引言
電力系統(tǒng)繼電保護(hù)是在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),自動(dòng)、迅速、有選擇地將故障設(shè)備從電力系統(tǒng)中切除,保證電力系統(tǒng)其余部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行,并使故障設(shè)備不再繼續(xù)遭到損壞。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,繼電保護(hù)已從電磁型、晶體管型及集成電路型發(fā)展到計(jì)算機(jī)型。
自適應(yīng)繼電保護(hù)是20世紀(jì)80年代提出的研究課題。其基本思想是使保護(hù)裝置盡可能地適應(yīng)電力系統(tǒng)的各種變化,改善保護(hù)性能,使其能夠適應(yīng)電力系統(tǒng)各種運(yùn)行方式和復(fù)雜故障類型,有效地處理故障信息,從而獲得更可靠的保護(hù)。自適應(yīng)繼電保護(hù)能夠克服同類型傳統(tǒng)保護(hù)長期以來存在的困難和問題,改善保護(hù)的動(dòng)作性能。目前,自適應(yīng)保護(hù)還處在研究階段,但現(xiàn)有研究成果己證明了它優(yōu)越性。
1 自適應(yīng)電流速斷保護(hù)
電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本要求包括選擇性和速動(dòng)性。當(dāng)發(fā)生故障時(shí),繼電保護(hù)不僅要有選擇地切除故障路線,而且要在保障可靠性和穩(wěn)定性的前提下盡量快速地執(zhí)行,以最大限度地減少故障造成的損失。這種在電流瞬時(shí)增大時(shí)動(dòng)作的電流保護(hù)就是電流速斷保護(hù)。
傳統(tǒng)的速斷裝置是在離線狀態(tài)下,假定工作在最大運(yùn)行方式下,線路末端發(fā)生短路時(shí)確定出整定值并讓設(shè)備依據(jù)這個(gè)值來進(jìn)行保護(hù)工作。隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展,電網(wǎng)結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜,其規(guī)模越來越大,而且處在不斷地變化之中,使電力系統(tǒng)故障變得多種多樣,這使得傳統(tǒng)的速斷保護(hù)裝置顯得力不從心。一方面,整定值雖然相對合理,但與實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)仍有區(qū)別,它必將導(dǎo)致保護(hù)裝置不能總是運(yùn)行在最佳狀態(tài);另一方面,整定值是假設(shè)工作在最大運(yùn)行方式下得到的,當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行在其它(或最小)運(yùn)行方式時(shí),保護(hù)可能失效。
自適應(yīng)電流速斷保護(hù)出現(xiàn)在20世紀(jì)80年代,它的特點(diǎn)是可以根據(jù)電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式和故障狀態(tài)實(shí)時(shí)改變保護(hù)性能和整定值。這種集實(shí)時(shí)信息采集、信號處理及微機(jī)繼電保護(hù)等新技術(shù)于一體的技術(shù)裝置很好地解決了上述問題。
1.1 傳統(tǒng)電流速斷保護(hù)原理
根據(jù)電力系統(tǒng)短路分析,當(dāng)電源電勢一定時(shí),三相短路電流可以表示為
Id=E/Zs+Zd ,(1)
式中:E―系統(tǒng)等效電源的相電勢;
Zd ,―短路點(diǎn)至保護(hù)安裝處的阻抗,即被保護(hù)線路的阻抗;
Zs―保護(hù)安裝處到系統(tǒng)等效電源的阻抗。
Id.max=E/Zs.min+Zd 0(2)
則流過保護(hù)的電流的整定值
ID=KkId.max,(3)
式中,可靠度系數(shù)Kk=1.2~1.3,用來反映理論計(jì)算與實(shí)際情況之間存在的差別。
以上僅是理論上的計(jì)算值,在實(shí)際運(yùn)行中,短路電流還與故障點(diǎn)的位置和故障類型有關(guān),用公式表示為
ID.1=Kd.E/Zs+aZd,(4)
式中,Kd為故障類型系數(shù),故障類型不同,Kd取不同的值,在相間短路保護(hù)條件下,三相短路時(shí),Kd =1;兩相短路時(shí),Kd:√3/2。
令I(lǐng)D.1=ID,可得電流速斷最小保護(hù)范圍為
a=Kd/(Zs.min+Zd)/Kk.Zd-Zs/Zd。(5)
分析以上公式可以得出,傳統(tǒng)速斷保護(hù)的不足在于實(shí)際的保護(hù)范圍總是小于最大運(yùn)行方式下的保護(hù)范圍,且保護(hù)范圍受系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響很明顯,嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)保護(hù)范圍為0的情況,這是亟待解決的問題。
1.2自適應(yīng)電流速斷保護(hù)
自適應(yīng)電流保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)是利用微型機(jī)的計(jì)算和記憶功能,在線計(jì)算出電流速斷保護(hù)的整定值,即讓整定值隨著運(yùn)行方式和故障類型的變化而變化,恰好解決了傳統(tǒng)電流速斷保護(hù)的問題。自適應(yīng)電流保護(hù)整定值
I,D=KkKdE/Zs+Zd’ (6)
式中:E ―系統(tǒng)等效電源的相電勢;
Zd― 短路點(diǎn)至保護(hù)安裝處的阻抗,即被保護(hù)線路的阻抗;
Zs―保護(hù)安裝處到系統(tǒng)等效電源的阻抗;
Kk― 取1.2~1.3;
Kd ― 故障類型系數(shù)。
所以,必須實(shí)時(shí)測量出Kd 和Zs才能確保整定值的實(shí)時(shí)性。
測量Kd的關(guān)鍵是判斷電網(wǎng)的故障是三相故障還是兩相故障。三相故障時(shí)會(huì)有很小的不平衡負(fù)序電出現(xiàn);兩相故障時(shí),會(huì)有較大的負(fù)序電流出現(xiàn)??蓳?jù)此判斷線路的故障類型。三相短路時(shí),Kd= 1;
兩相短路時(shí),Kd =√3/2。
令式(6)與式(4)相等,得到自適應(yīng)電流保護(hù)的范圍
а,=Zd-(KK-1)Zs/KkZd。(7)
從式(7)可以看出,自適應(yīng)電流保護(hù)的保護(hù)范圍與故障類型無關(guān),但а,是隨時(shí)間變化的,它的大小取決于阻抗的大小,并能夠使保護(hù)總是處在最佳保護(hù)的狀態(tài)。
為了比較傳統(tǒng)電流速斷保護(hù)和自適應(yīng)電流保護(hù)的性能,將Zs.min =0.187Ω,Zs =0.00375 LΩ,Zd=0.0032LΩ式中L為阻抗計(jì)算長度,0.187,0.00375,0.0032分別為1km的阻抗值,代入式(5)和式(7),分別計(jì)算出а和а,,結(jié)果見表1。
表1 傳統(tǒng)電流速斷保護(hù)和自適應(yīng)電流保護(hù)的性能比較
三相短路 兩相短路
L/km α á α á
50 〈0 0.419
100 0.108 0.626 〈0 0.626
從表1可以看出,自適應(yīng)電流速斷保護(hù)的性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)速斷保護(hù)。所以,自適應(yīng)電流保護(hù)的研究是十分有意義的。
2 自適應(yīng)過電流保護(hù)
過電流保護(hù)通常是指其啟動(dòng)電流按照躲開最大負(fù)荷電流來整定的一種保護(hù)。它在正常運(yùn)行時(shí)不應(yīng)該起動(dòng),而在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí),則能反應(yīng)于電流的增大而動(dòng)作。在一般情況下,它不僅能夠保護(hù)本線路,而且能夠保護(hù)相鄰線路,以起到后備保護(hù)的作用。
2.1 傳統(tǒng)過電流保護(hù)
過電流保護(hù)是根據(jù)在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)短路電流增大的原理動(dòng)作的。為了保證在非故障情況下保護(hù)誤動(dòng),傳統(tǒng)過電流保護(hù)的整定式如下
IDZ=KkKzg/kh IHmax, (8)
式中: IDZ― 電流組件的啟動(dòng)電流;
kk―可靠系數(shù),取1.15~1.25;
Kzg― 自啟動(dòng)系數(shù),Kzg >1;
kh―― 電流組件的返回系數(shù),ks1>0.85;
IHmax,―最大負(fù)荷電流。
過電流保護(hù)是否有效決定于靈敏度KLm
KLm=IFmin/IDZ,(9)
式中,IFmin為最小運(yùn)行方式下,保護(hù)區(qū)末端發(fā)生金屬兩相短路的短路電流。
當(dāng)靈敏系數(shù)KLm≥1.3時(shí),可以采用過電流保護(hù)。從式(9)可以看出,在IFmin 固定的條件下,ID的大小決定了靈敏系數(shù)能否滿足要求。
可見,傳統(tǒng)的過電流保護(hù)是按躲過最大負(fù)荷電流進(jìn)行整定,在區(qū)外故障切除后繼電器應(yīng)能可靠返回,且要考慮電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)系數(shù)。所以,過電流保護(hù)的保護(hù)范圍受系統(tǒng)運(yùn)行方式、負(fù)荷變化、返回系數(shù)及自起動(dòng)系數(shù)的影響,使它的保護(hù)范圍大大減小。
2.2 自適應(yīng)過電流保護(hù)
自適應(yīng)過電流保護(hù)為克服傳統(tǒng)保護(hù)的缺點(diǎn),要求按照當(dāng)時(shí)的負(fù)荷電流來整定動(dòng)作電流的定值;動(dòng)作時(shí)限按反時(shí)限特性在線或離線整定。
設(shè)當(dāng)時(shí)的負(fù)荷電流為,IH,其動(dòng)作電流就整定為
IzDz=KkKzqIH/Kho(10)
動(dòng)作時(shí)限設(shè)定,以離線方式整定
t= Tp/[(I,d/IP)n-1],(11)
式中:t ―動(dòng)作時(shí)間;
Tp― 時(shí)間常數(shù);
I,d―流人保護(hù)安裝處電流繼電器的電流;
IP―電流系數(shù),取IP =(2/3)IDZ;
n ―般反時(shí)限取0.02,非常反時(shí)限取1。
如圖1所示,當(dāng)保護(hù)線路分成幾段時(shí),上一段要與后一段相配合,只能采用一種特性,先把最后一段線路的時(shí)限設(shè)定好,比如設(shè)為t1,而上一段線路的時(shí)間就為t1+t,由此求出上一段線路的, 值來確定動(dòng)作時(shí)間曲線。
根據(jù)式(10)可以使保護(hù)裝置隨系統(tǒng)運(yùn)行方式、負(fù)荷的變化實(shí)時(shí)調(diào)整動(dòng)作電流定值,當(dāng)故障電流Id大于整定電流,IzDz時(shí),保護(hù)啟動(dòng),再用故障電流,Id與時(shí)間曲線方程式(11)計(jì)算出動(dòng)作延時(shí),經(jīng)過動(dòng)作延時(shí)使保護(hù)動(dòng)作切除故障。
由此可見,自適應(yīng)過電流保護(hù)可以通過對負(fù)荷電流的實(shí)時(shí)監(jiān)測,隨時(shí)調(diào)整動(dòng)作電流整定值及動(dòng)作時(shí)限特性,使保護(hù)處于最佳動(dòng)作狀態(tài)。
3 結(jié)束語