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對電力系統繼電保護技術發展趨勢研究

發布時間:2012-02-28 14:22所屬分類:電力瀏覽:1加入收藏

電力作為當今社會的主要能源,對國民經濟的發展和人民生活水平的提高起著極其重要的作用。筆者結合自己多年的工作經驗重點分析了我國電力系統繼電

隨著計算機微型化技術的迅速發展,使小型化的微機控制系統快速成熟起來。同樣,在輸變電行業中,單片機控制技術具有先天優勢,在控制技術或電子信號方面,可大大提高控制與保護的精度、速度、范圍,而且還能與計算機聯網,構成系統化管理體系和無人值守的站點,極大地降低了工作人員的勞動強度,提高了安全性。輸變電行業是從電能產生到使用消耗的重要的中間環節,高壓線路的保護至關重要,對工農業生產、交通、運輸、國防以及日常的生產生活都具有非常重要的意義。國家電業部門也對相關的電力設備提出了更嚴格的要求,并不斷形成了新的技術規程及行業標準。其中電子技術及計算機通信技術的飛速發展為繼電保護技術的發展注人了新的活力。如何正確應用繼電保護技術來遏制電氣故障,提高電力系統的運行效率及運行質量已成為迫切需要解決的技術問題。
一 電力系統繼電保護論述
1 繼電保護的基本涵義
當電力系統中的電力元件(如發電機、線路等)或電力系統本身發生了故障或危及其安全運行的事件時,能夠向運行值班人員及時發出警告信號或者直接向所控制的斷路器發出跳閘命令以終止這些事件發展的一種自動化措施和設備。
繼電保護主要利用電力系統中元件發生短路或異常情況時的電氣量(電流、電壓、功率、頻率等)的變化,構成繼電保護動作的原理,也有其它的物理量,如變壓器油箱內故障時伴隨產生的大量瓦斯和油流速度的增大或油壓強度的增高。大多數情況下,不管反應哪種物理量,繼電保護裝置都包括測量部分(和定值調整部分)、邏輯部分、執行部分。
2 繼電保護在電力系統中的任務
當被保護的電力系統元件發生故障時,應該由該元件的繼電保護裝置迅速準確地給脫離故障元件最近的斷路器發出跳閘命令,使故障元件及時從電力系統中斷開,以最大限度地減少對電力系統元件本身的損壞,降低對電力系統安全供電的影響;并滿足電力系統的某些特定要求,能夠反應電氣設備的不正常工作情況,并根據不正常工作情況和設備運行維護條件的不同發出信號,以便值班人員進行處理,或
由裝置自動地進行調整,或將那些繼續運行會引起事故的電氣設備予以切除。
3 繼電保護發展歷程
建國后,我國繼電保護學科、繼電保護設計、繼電器制造工業和繼電保護技術隊伍從無到有,在大約l0年的時間里走過了先進國家半
個世紀走過的道路。5O年代,我國工程技術人員創造性地吸收、消化、掌握了國外先進的繼電保護設備性能和運行技術,建成了一支具有深厚繼電保護理論造詣和豐富運行經驗的繼電保護技術隊伍,對全國繼電保護技術隊伍的建立和成長起了指導作用。在60年代中我國已建成了繼電保護研究、設計、制造、運行和教學的完整體系。這是機電式繼電保護繁榮的時代,為我國繼電保護技術的發展奠定了堅實基礎。從70年代中,基于集成運算放大器的集成電路保護已開始研究。到80年代末集成電路保護已形成完整系列,逐漸取代晶體管保護。直到9O年代初集成電路保護的研制、生產、應用仍處于主導地位,這是集成電路保護時代。我國從20世紀70年代末即己開始了計算機繼電保護的研究,從9O年代開始我國繼電保護技術已進入了微機保護的時代……
首先,微機型繼電保護技術大量推廣。微機保護的優勢是利用微機的數字運算能力和邏輯處理能力,運用許多高效、準確的數學方法,提高保護的水平和性能。近年來,我國電力系統繼電保護的微機化水平越來越高,特別是在電壓水平較高的繼電保護系統中。
其次,繼電保護技術逐漸和新興前沿科技結合。當今繼電保護技術己經開始逐步實現網絡化和保護、測量、控制、數據通信一體化。計算機網絡作為信息和數據通信工具已成為信息時代的技術支柱,其與繼電保護的結合是實現現代電力系統安全、穩定運行的重要保證。現代電力系統繼電保護要求每個保護單元都能共享全系統的運行和故障信息的數據,使得各個保護單元與重合閘裝置在分析這些信息和數據的基礎上協調動作,實現這種系統保護的基本條件是將全系統各主要電氣設備的保護裝置用計算機網絡連接起來,實現微機保護裝置的網絡化。
第三,智能電網使得保護利用遠方信息不再困難,同時要求保護的定值能夠自動跟蹤網架的變化并保證故障切除后的系統堅強、自愈和高安全性。例如在目前廣泛研究的廣域網保護中,主、后備保護運用新型配置方案,智能電網的后備保護利用相鄰變電站狀態信息,采用絕對選擇性原理和多層次信息冗余,實現減少后備保護的數量并避免復雜的定值配合;以最后一次操作后系統不平衡能量最小為依據,減少操作對系統的沖擊。
二  電力系統繼電保護的發展趨勢
微機保護經過近20年的應用、研究和發展,已經在電力系統中取得了巨大的成功,并積累了豐富的運行經驗,產生了顯著的經濟效益,大大提高了電力系統運行管理水平。近年來,隨著計算機技術的飛速發展以及計算機在電力系統繼電保護領域中的普遍應用,新的控制原理和方法被不斷應用于計算機繼電保護中,以期取得更好的效果,從而使微機繼電保護的研究向更高的層次發展,繼電保護技術未來趨勢是向計算機化,網絡化,智能化,保護、控制、測量和數據通信—體化發展。
1  計算機化
隨著計算機硬件的迅猛發展,微機保護硬件也在不斷發展。電力系統對微機保護的要求不斷提高,除了保護的基本功能外,還應具有大容量故障信息和數據的長期存放空間,快速的數據處理功能,強大的通信能力,與其它保護、控制裝置和調度聯網以共享全系統數據、信息和網絡資源的能力,高級語言編程等。這就要求微機保護裝置具有相當于一臺PC機的功能。繼電保護裝置的微機化、計算機化是不可逆轉的發展趨勢。但對如何更好地滿足電力系統要求,如何進一步提高繼電保護的可靠性,如何取得更大的經濟效益和社會效益,尚需進行具體深入的研究。
2 網絡化
計算機網絡作為信息和數據通信工具已成為信息時代的技術支柱,它深刻影響著各個工業領域,也為各個工業領域提供了強有力的通信手段。到目前為止,除了差動保護和縱聯保護外,所有繼電保護裝置都只能反應保護安裝處的電氣量。繼電保護的作用主要是切除故障元件,縮小事故影響范圍。因繼電保護的作用不只限于切除故障元件和限制事故影響范圍,還要保證全系統的安全穩定運行。這就要求每個保護單元都能共享全系統的運行和故障信息的數據,各個保護單元與重合閘裝置在分析這些信息和數據的基礎上協調動作,確保系統的安全穩定運行。顯然,實現這種系統保護的基本條件是將全系統各主要設備的保護裝置用計算機網絡聯接起來,亦即實現微機保護裝置的網絡化。
3 智能化
隨著智能電網的發展,分布式發電、交互式供電模式對繼電保護提出了更高要求,另一方面通信和信息技術的長足發展,數字化技術及應用在各行各業的日益普及也為探索新的保護原理提供了條件,智能電網中可利用傳感器對發電、輸電、配電、供電等關鍵設備的運行狀況進行實時監控,然后把獲得的數據通過網絡系統進行收集、整合,最后對數據進行分析。利用這些信息可對運行狀況進行監測,實現對保護功能和保護定值的遠程動態監控和修正。另外,對保護裝置而言,保護功能除了需要本保護對象的運行信息外,還需要相關聯的其它設備的運行信息。一方面保證故障的準確實時識別,另一方面保證在沒有或少量人工干預下,能夠快速隔離故障、自我恢復,避免大面積停電的發生。
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