電力系統繼電保護技術(shù)及其配置應用解析

1.前言

近年來(lái)，隨著(zhù)電子及計算機通信技術(shù)的快速發(fā)展為繼電保護技術(shù)的發(fā)展注入了新的活力，同時(shí)也給繼電保護技術(shù)不斷的提出了新的要求。作為繼電保護技術(shù)如何才能有效的遏制故障，使電力系統的運行效率及運行質(zhì)量得到有效的保障，是繼電保護工作技術(shù)人員需要解決的技術(shù)問(wèn)題。

2.繼電保護發(fā)展現狀

20世紀60-80年代是晶體管繼電保護技術(shù)蓬勃發(fā)展和廣泛應用的時(shí)期。70年代中期起，基于集成運算放大器的集成電路保護投入研究，到8O年代末集成電路保護技術(shù)已形成完整系列，并逐漸取代晶體管保護技術(shù)，集成電路保護技術(shù)的研制、生產(chǎn)、應用的主導地位持續到90年代初。與此同時(shí)，我國從70年代末即已開(kāi)始了計算機繼電保護的研究，高等院校和科研院所起著(zhù)先導的作用，相繼研制了不同原理、不同型式的微機保護裝置。1984年原華北電力學(xué)院研制的輸電線(xiàn)路微機保護裝置首先通過(guò)鑒定，并在系統中獲得應用，揭開(kāi)了我國繼電保護發(fā)展史上新的一頁(yè)，為微機保護的推廣開(kāi)辟了道路。在主設備保護方面，關(guān)于發(fā)電機失磁保護、發(fā)電機保護和發(fā)電機---變壓器組保護、微機線(xiàn)路保護裝置、微機相電壓補償方式高頻保護、正序故障分量方向高頻保護等也相繼通過(guò)鑒定，至此，不同原理、不同機型的微機線(xiàn)路保護裝置為電力系統提供了新一代性能優(yōu)良、功能齊全、工作可靠的繼電保護裝置。隨著(zhù)微機保護裝置的研究，在微機保護軟件、算法等方面也取得了很多理論成果，此時(shí)，我國繼電保護技術(shù)進(jìn)入了微機保護的時(shí)代。
目前，繼電保護向計算機化、網(wǎng)絡(luò )化方向發(fā)展，保護、控制、測量、數據通信一體化和人工智能化對繼電保護提出了艱巨的任務(wù)，也開(kāi)辟了研究開(kāi)發(fā)的新天地。隨著(zhù)改革開(kāi)放的不斷深入、國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，電力系統繼電保護技術(shù)將為我國經(jīng)濟的大發(fā)展做出貢獻。

3.電力系統中繼電保護的配置

3.1.繼電保護裝置的任務(wù)

繼電保護主要利用電力系統中原件發(fā)生短路或異常情況時(shí)電氣量(電流、電壓、功率等)的變化來(lái)構成繼電保護動(dòng)作。繼電保護裝置的任務(wù)在于：在供電系統運行正常時(shí).安全地、完整地監視各種設備的運行狀況，為值班人員提供可靠的運行依據：供電系統發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)地、迅速地、并有選擇地切除故障部分，保證非故障部分繼續運行：當供電系統中出現異常運行工作狀況時(shí)，它應能及時(shí)、準確地發(fā)出信號或警報，通知值班人員盡快做出處理。

3.2.繼電保護裝置的基本要求

(a)選擇性。當供電系統中發(fā)生故障時(shí)，繼電保護裝置應能選擇性地將故障部分切除 首先斷開(kāi)距離故障點(diǎn)最近的斷路器，以保證系統中其他非故障部分能繼續正常運行。

(b)靈敏性。保護裝置靈敏與否一般用靈敏系數來(lái)衡量。在繼電保護裝置的保護范圍內，不管短路點(diǎn)的位置如何、不論短路的性質(zhì)怎樣，保護裝置均不應產(chǎn)生拒絕動(dòng)作;但在保護區外發(fā)生故障時(shí)，又不應該產(chǎn)生錯誤動(dòng)作

(c)速動(dòng)性。是指保護裝置應盡可能快地切除短路故障?？s短切除故障的時(shí)間以減輕短路電流對電氣設備的損壞程度，加快系統電壓的恢復，從而為電氣設備的自啟動(dòng)創(chuàng )造了有利條件，同時(shí)還提高了發(fā)電機并列運行的穩定性。

(d)可靠性。保護裝置如不能滿(mǎn)足可靠性的要求，反而會(huì )成為擴大事故或直接造成故障的根源。為確保保護裝置動(dòng)作的可靠性，必須確保保護裝置的設計原理、整定計算、安裝調試正確無(wú)誤;同時(shí)要求組成保護裝置的各元件的質(zhì)量可靠、運行維護得當、系統簡(jiǎn)化有效，以提高保護的可靠性。

4.電力系統繼電保護發(fā)展趨勢

繼電保護技術(shù)向計算機化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化、保護、控制、測量和數據通信一體化方向發(fā)展。隨著(zhù)計算機硬件的飛速發(fā)展，電力系統對微機保護的要求也在不斷提高，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(cháng)期存放空間，快速的數據處理功能，強大的通信能力，與其他保護，控制裝置和調度聯(lián)網(wǎng)以共享全系統數據，信息和網(wǎng)絡(luò )資源的能力，高級語(yǔ)言編程等，使微機保護裝置具備一臺PC的功能。為保證系統的安全運行，各個(gè)保護單元與重合裝置必須協(xié)調工作，因此，必須實(shí)現微機保護裝置的網(wǎng)絡(luò )化，這在當前的技術(shù)條件下是完全可行的。在實(shí)現繼電保護的計算機化和網(wǎng)絡(luò )化的條件下，保護裝置實(shí)際上是一臺高性能，為了測量、保護和控制的需要，室外變電站的所有設備，如變壓器、線(xiàn)路等的二次電壓、電流都必須用控制電纜引到主控室。所敷設的大量控制電纜投資大，且使得二次回路非常復雜。但是如果將上述的保護、控制、測量、數據通信一體化的計算機裝置，就地安裝在室外變電站的被保護設備旁，將被保護設備的電壓、電流量在此裝置內轉換成數字量后，通過(guò)計算機網(wǎng)絡(luò )送到主控室，則可免除大量的控制電纜。

5.繼電保護裝置簡(jiǎn)介、維護及實(shí)際應用

5.1.繼電保護裝置的簡(jiǎn)介

(1)WSTJ-1微機式繼電保護數字通訊接口裝置

這是近幾年興起的一種較為先進(jìn)的繼電保護裝置，這套裝置采用傳統數字通信5群中的64kbi/s數據接口，但是卻利用了最先進(jìn)的專(zhuān)業(yè)光纜通道傳輸多路繼電保護的開(kāi)關(guān)量信號。

裝置中的繼電保護接口可與相間距離和零序方向保護配合，實(shí)現閉鎖式或允許式保護邏輯，構成方向比較縱聯(lián)保護。該裝置可與微機線(xiàn)路保護配合，構成各種閉鎖式和允許式保護。

(2)繼電保護裝置的維護

(a)對新投運好和運作中的繼電保護裝置應按照《繼電保護和電網(wǎng)安全自動(dòng)裝置檢驗條例》要求的項目進(jìn)行檢驗;一般對10kV～35kV用戶(hù)的繼電保護裝置，應該每?jì)赡赀M(jìn)行一次檢驗，對供電可靠性較高的35kV及以上用戶(hù)每年進(jìn)行一次檢驗。(b)在交接班時(shí)應檢查中央信號裝置、閃光裝置的完好情況，并檢查直流系統的絕緣情況、電容儲能裝置的能量情況等。(c)對操作電源進(jìn)行定期維護。(d)對繼電器、端子排以及二次線(xiàn)將進(jìn)行定期清掃、檢查，此工作可以帶電進(jìn)行，也可以停電進(jìn)行，但必須有兩人在場(chǎng)，其中一人工作，一人監護;必須嚴格遵守《電業(yè)安全工作規程》中的有關(guān)要求，所用的工具應具備可靠絕緣手柄;清掃二次線(xiàn)上的塵土時(shí)，應由盤(pán)上部往下部進(jìn)行;遇有活動(dòng)的線(xiàn)頭，應將其擰緊，以防止造成電流互感器二次回路、開(kāi)路，而危及人身安全。

(3)全數字繼電保護測試裝置

全數字繼電保護測試裝置具有數字化、模塊化、小型化、嵌入式人機界面等功能，主要技術(shù)特點(diǎn)為高壓保護、測量裝置等，滿(mǎn)足IEC61850-9-1標準的數字量信號的情況下，從硬件結構和軟件設計實(shí)現覺(jué)得保護裝置的全數字操作目標。

整機采用兩套DSP+CPLD分別作為信號發(fā)生和人機監控模塊，其中主控DSP系統采用以太網(wǎng)模塊和自定義的內部通信協(xié)議，通過(guò)模塊間內部CAN通訊接口傳輸測試數據，而監控DSP系統賦予了整機人機交互和保護自檢功能。該裝置能夠滿(mǎn)足新型微機保護裝置研發(fā)中對數字量繼電保護測試數據的需要。

5.2.繼電保護裝置的實(shí)際運用

近年來(lái)，由于電網(wǎng)繼電保護技術(shù)均已達到先進(jìn)水平，在經(jīng)過(guò)實(shí)際應用，相信該系統在電網(wǎng)安全運行方面將發(fā)揮重要作用。

電網(wǎng)繼電保護及故障信息處理系統主要由網(wǎng)、省、地級電力調度中心或集控站的主站，各級電廠(chǎng)、變電站端的子站及錄波裝置通過(guò)電力信息傳輸網(wǎng)絡(luò )共同組成。系統設計目的是能夠切實(shí)提高電網(wǎng)的信息化和智能化，并具有高安全性和高可靠性，要優(yōu)先采用電力調度數據網(wǎng)絡(luò )，保障故障錄波數據能實(shí)時(shí)上傳。因此系統必須具有分層、分布、開(kāi)放、易擴展的特性。

該系統實(shí)現了事故推畫(huà)面、故事匯總、網(wǎng)絡(luò )探測和跨安全區應用的技術(shù)創(chuàng )新，至投入使用以來(lái)，經(jīng)歷了夏季高溫用電高峰、暴風(fēng)雨，冬季冰雪等突發(fā)事件的檢驗，結果表明繼電保護裝置能夠較好的保證電網(wǎng)的安全運行。

6.結語(yǔ)

總之，在電力系統繼電保護工作中，只有對繼電保護裝置進(jìn)行定期檢查和維護，按時(shí)巡檢其運行狀況，及時(shí)發(fā)現故障并做好處理，保證系統無(wú)故障設備正常運行，才能提高供電的可靠性。

參考文獻

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