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繼電保護(hù)基本原理及應(yīng)用精選(九篇)

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繼電保護(hù)基本原理及應(yīng)用

第1篇:繼電保護(hù)基本原理及應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞:暫態(tài)量;保護(hù);高頻;行波;差動;新式算法(prony)

中圖分類號:U665.12 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:

0 引言

現(xiàn)在國內(nèi)電網(wǎng)的趨勢為全國形成一個大的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò),為此,關(guān)于大容量、遠(yuǎn)距離、特高壓和超高壓輸電的研究越來越成為必須。對于特高壓以及超高壓輸電線路而言,它的兩端通常連接著大系統(tǒng),具有較遠(yuǎn)的輸送距離以及較大的傳輸功率,因而對其上的繼電保護(hù)提出了更高的要求,來提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。

現(xiàn)在繼電保護(hù)中發(fā)揮著極其重要作用的傳統(tǒng)型繼電保護(hù)考慮的量為工頻的相關(guān)電氣量,但是隨著對于電力系統(tǒng)的逐步增高的要求以及各項技術(shù)(通信、計算機(jī)及DSP等方面)的發(fā)展,對于故障過程中的基于暫態(tài)量的繼電保護(hù)越來越為人們所認(rèn)識和重視,做更深層次的研究。本文中,介紹了基于暫態(tài)量的繼電保護(hù)的相關(guān)背景知識、相關(guān)原理以及分類等方面的內(nèi)容,一種基于新算法的暫態(tài)量的保護(hù)在本文中得到探討研究。

1 應(yīng)用于輸電線路基于暫態(tài)量的繼電保護(hù)相關(guān)背景知識

暫態(tài),即瞬態(tài),是由于電路中的儲能元件的存在,在電路分合瞬間產(chǎn)生的對應(yīng)瞬時的狀態(tài)。輸電線路在發(fā)生故障瞬間,會產(chǎn)生持續(xù)時間很短暫的瞬態(tài)過程。

傳統(tǒng)型繼電保護(hù)考慮的量為工頻的相關(guān)電氣量,保護(hù)裝置的整定值都是根據(jù)工頻電氣量而設(shè)定的,但是當(dāng)線路發(fā)生故障時,由于存在著暫態(tài)分量,使工頻下電壓及電流波形畸變,在這種情況下,極易發(fā)生保護(hù)誤動作[1]。為此,基于暫態(tài)量的繼電保護(hù)被提出。電力輸送線路發(fā)生故障時會產(chǎn)生含有很多表征故障信息的故障信號,例如位置、所屬類型等等。

應(yīng)用于輸電線路的基于暫態(tài)量的繼電保護(hù)具有很多優(yōu)良特性,例如保護(hù)的快速性,在系統(tǒng)振蕩時不會受到很明顯的影響等。在分析得到故障信息后,不僅可以實現(xiàn)保護(hù),還可以實現(xiàn)測距以及自動重合閘等其他功能,具有很強(qiáng)的實用性。為此,對于超、特高壓輸電線路而言,基于暫態(tài)量的保護(hù)的研究成為必須,成為研究關(guān)注的焦點。

另外,在硬件方面,光纖作為傳輸媒介的傳輸方式、互感器的一個新應(yīng)用——光電互感器、全球定位系統(tǒng)GPS及數(shù)字信號處理DSP及其例如小波、prony新算法等相關(guān)知識及技術(shù)的發(fā)展都是基于暫態(tài)量的輸電線路的根本保證[2]。

2 應(yīng)用于輸電線路中的基于暫態(tài)量的繼電保護(hù)研究現(xiàn)狀

當(dāng)今最通用的關(guān)于基于暫態(tài)量的繼電保護(hù)的分類為兩類,即基于行波的繼電保護(hù)以及基于高頻分量的繼電保護(hù)。

2.1 基于行波的繼電保護(hù)

最開始應(yīng)用于輸電線路中的基于暫態(tài)量的繼電保護(hù)是基于行波的繼電保護(hù),該保護(hù)的根本判別根據(jù)是故障瞬間行波的相關(guān)特征,例如幅值、極性以及反射特點等 [3]。基于行波的方法的優(yōu)點是速度極快、很強(qiáng)的抗干擾能力以及檢測時間極短。

基于行波的繼電保護(hù)根據(jù)原理以及裝置分類,有極性比較式、差動、方向等保護(hù)。本文對一個具有代表性的基于行波的繼電保護(hù)——差動保護(hù)進(jìn)行介紹。

2.1.1基于行波的繼電保護(hù)基本原理及特點(以差動保護(hù)為例)

如圖1所示,在線路M端輸出的行波經(jīng)過一定的時延后到達(dá)N端,并不會發(fā)生改變。將MN兩端的正向行波差值與設(shè)定的整定門檻值進(jìn)行比較,來判斷保護(hù)區(qū)域內(nèi),是否發(fā)生故障,這是差動保護(hù)的基本原理說明 [4-5]。

圖1 行波在電力輸送線上分布

此類差動保護(hù)具有簡單易懂、判別故障較為容易,根據(jù)行波信息容易判別出是否故障。但是采用此類差動保護(hù),忽略了衰減特性,具有一定的理想性,對線路兩端行波的同時性要求較高,傳輸通道要求較為嚴(yán)格,這些限制了它的發(fā)展。

2.1.2 基于行波的繼電保護(hù)存在的局限性及研究重難點

首先,一方面由于在故障發(fā)生的瞬時,電壓的初相角并不能確定,另一方面,行波的反射與母線所連接故障線路數(shù)目有很大關(guān)聯(lián),而母線結(jié)構(gòu)對于我們是不確定的。以上兩個方面造成了行波信號的幅值等不確定,從而影響判別。

其次,由于某些特殊情況下例如諧波和雷擊等因素產(chǎn)生的諧波行波的特征類似于故障行波,很難把它們做明顯區(qū)分,這樣極易造成保護(hù)誤動作。

由于前面問題的存在,如果解決,仍是個嚴(yán)峻的考驗,如何避免這些情況并進(jìn)行改正仍需要做進(jìn)一步研究。

2.2 基于高頻信號的繼電保護(hù)

與基于行波的繼電保護(hù)方式類似,基于高頻分量的繼電保護(hù)方式也具有簡單、極易判斷故障等優(yōu)點。在初始角較小的情況下,性能更優(yōu)于基于行波的繼電保護(hù)方式?;诟哳l分量的繼電保護(hù)按照數(shù)學(xué)處理方式不同分類,有小波算法、prony算法和形態(tài)學(xué)等保護(hù)。本部分對一個具有代表性的基于高頻分量的繼電保護(hù)方法新算法——prony算法保護(hù)進(jìn)行介紹。

2.2.1基于行波的繼電保護(hù)基本原理及特點(以新算法prony為例)

最初為了分析氣體膨脹相關(guān)原理而提出的prony算法起源于1795年,它主要針對指數(shù)(復(fù)數(shù))衰減,建立這樣一種數(shù)學(xué)模型,將對象進(jìn)行線性組合,來模擬一類數(shù)據(jù),該類數(shù)據(jù)采樣方法為等間隔采樣,后期對于此類方法進(jìn)行改善,可以應(yīng)用于信號相關(guān)特征值進(jìn)行估計[6]。

與傳統(tǒng)的算法相比較而言,新算法(prony算法)的性能更優(yōu)良,這是因為它更切實際,更符合實際故障運(yùn)行情況。如圖2所示為基于高頻分量的新算法(prony)流程圖。

圖2 基于高頻分量的新算法(prony)流程圖

基于高頻分量的新算法(prony)具有很多優(yōu)良特征,例如,在噪聲情況下并不會影響信號的提取,對于表征暫態(tài)過程具有全面性,具有極高的精度等等。

2.2.2基于高頻分量的繼電保護(hù)存在的局限性及研究重難點

同基于工頻分量的繼電保護(hù)比較而言,應(yīng)用于高壓傳輸線上的基于高頻分量的保護(hù)有很多優(yōu)良性能,但與此同時,仍存在著相關(guān)問題及局限性限制其發(fā)展,主要表現(xiàn)在以下幾個方面:

1)繼電保護(hù)在整定過程中,相關(guān)原則還需要完善和改進(jìn),如今的理論基礎(chǔ)還不夠行成共識;

2)在暫態(tài)過程中的提取信號分量仍是研究的重難點,來滿足繼保的相關(guān)要求;

3)在某些方面的研究仍處于基礎(chǔ)階段,并未形成一個系統(tǒng)性的工作,并且,為滿足可靠性要求仍是一個難點,例如,故障選相等方面都有待進(jìn)一步深入研究。

3 應(yīng)用于輸電線路的基于暫態(tài)量的繼電保護(hù)前景展望

對于高電壓輸電線路而言,利用某些新型的信號提取、處理方法,例如基于高頻的繼電保護(hù)新算法(prony)等,對于滿足繼保特性要求都具有優(yōu)良特性。

隨著各項高新技術(shù)(通信、計算機(jī)及DSP等方面)的發(fā)展,繼電保護(hù)的集成化發(fā)展已經(jīng)成為必然趨勢,將這些新技術(shù)的優(yōu)點進(jìn)行優(yōu)化組合,綜合各技術(shù)的優(yōu)勢,來分析暫態(tài)過程量以及處理相關(guān)問題是今后研究的一個方向。

由于仍需要解決某些存在問題,應(yīng)用于輸電線路的暫態(tài)量保護(hù)的研究仍處于試驗階段。但是,目前基于暫態(tài)量的繼電保護(hù)研究越來越成熟以及相關(guān)知識水平的不斷提高,基于暫態(tài)量的保護(hù)一定能不斷取得突破性進(jìn)展,并在實踐中得到廣泛應(yīng)用。

4 總結(jié)

我國的電網(wǎng)的發(fā)展趨勢為利用特、超高壓傳輸線聯(lián)結(jié)電網(wǎng),為此對于繼電保護(hù)的要求更高更嚴(yán),傳輸線上的暫態(tài)量保護(hù)正在逐漸成為研究關(guān)注的焦點。暫態(tài)量保護(hù)應(yīng)用于特、超高壓系統(tǒng)中具有很多獨特的優(yōu)勢,同時,在應(yīng)用中,仍有很多方面需要改進(jìn)和完善。本文對于當(dāng)今比較完善的兩種暫態(tài)量保護(hù)進(jìn)行了介紹,它們分別為高頻暫態(tài)保護(hù)以及行波保護(hù),然后闡述了關(guān)于行波保護(hù)中的差動保護(hù)以及基于一種新的算法(prony)的高頻保護(hù)的相關(guān)知識(原理、優(yōu)缺點等),最后對暫態(tài)量保護(hù)的產(chǎn)生背景以及相關(guān)的需要改進(jìn)和完善的方面及發(fā)展前景進(jìn)行了闡述和介紹。

參考文獻(xiàn)

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第2篇:繼電保護(hù)基本原理及應(yīng)用范文

(東莞市泰洋電力設(shè)備維護(hù)有限公司,廣東 東莞 523000)

摘 要:隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的明顯進(jìn)步,我國的電力設(shè)施越來越完善。10kV 線路是電力系統(tǒng)的重要組成部分,因此,10kV 線路的安全與穩(wěn)定,不僅決定著電力能否正常輸送,而且還關(guān)系到整個電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

通過對10kV 線路繼電保護(hù)概述,提出了10kV 線路對繼電保護(hù)裝置的要求,分析和探討了加強(qiáng)10kV 線路繼電保護(hù)的措施。

關(guān)鍵詞 :10kV 線路;繼電保護(hù);日常檢修

中圖分類號:TM77

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

文章編號:1000-8772(2015)08-0176-02

收稿日期:2015-02-09

作者簡介:肖偉光(1979-),男,廣東河源人,技術(shù)員。研究方向:高壓電力設(shè)備試驗工作。

隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高,我國的用電量呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢,因此,電網(wǎng)的安全與穩(wěn)定成為一個社會普遍關(guān)注的熱點問題。配電線路是整個電網(wǎng)中最重要的組成部分,因此它的質(zhì)量關(guān)系到整個電網(wǎng)的安全運(yùn)行。一般情況下,配電線路受氣候條件和地形狀況的影響比較大,而且配電線路自身也比較長,涉及的面積非常廣,因此,常常出現(xiàn)線路故障,使得配電線路的安裝運(yùn)行受到嚴(yán)重挑戰(zhàn),給人們的生產(chǎn)生活造成了不利影響。為了加強(qiáng)配電線路的繼電保護(hù),我們應(yīng)當(dāng)明確配電線路的基本結(jié)構(gòu)和繼電保護(hù)的基本原理,然后采取積極的措施,不斷提高配電線路的運(yùn)行質(zhì)量,保證配電線路的安全與穩(wěn)定。

一、10kV 線路繼電保護(hù)概述

1.10kV 線路的基本結(jié)構(gòu)

10kV 線路是電力系統(tǒng)中常用的配電線路,它由隔離開關(guān)、斷路器、架空或電纜線路、測量電路和變壓器等組成[1]。

2. 繼電保護(hù)的基本原理

繼電保護(hù)主要是利用電力系統(tǒng)中出現(xiàn)故障和異常情況時的電氣量變化,來進(jìn)行繼電保護(hù)[2]。一般情況下,如果安裝了繼電保護(hù)裝置,當(dāng)電力系統(tǒng)中出現(xiàn)了故障時,繼電保護(hù)裝置能夠自動發(fā)出警報,讓工作人員及時發(fā)現(xiàn)故障。另外,更加先進(jìn)一點是,繼電保護(hù)裝置能夠直接發(fā)出命令,使斷路器自動跳閘,終止系統(tǒng)故障的擴(kuò)散和蔓延。

3. 繼電保護(hù)的主要作用

通過繼電保護(hù)的基本原理不難得出,繼電保護(hù)的主要作用是反映電氣設(shè)備的異常狀況,并在最大程度上減少故障的設(shè)備的損壞。具體來說,當(dāng)電力系統(tǒng)的設(shè)備發(fā)生了故障時,該設(shè)備的繼電保護(hù)裝置會及時發(fā)出命令或警告,使得出現(xiàn)故障的設(shè)備以較快的速度脫離電力系統(tǒng),能降低出現(xiàn)故障的設(shè)備的損壞程度。另外,繼電保護(hù)還可以通過警報的形式及時反映出電力設(shè)備的異常和故障,使工作人員在第一時間發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備的故障并及時調(diào)整和修理,有利于保證整個電力系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。

二、10kV 線路對繼電保護(hù)裝置的要求

1. 安全性

安全性主要是指繼電保護(hù)裝置的設(shè)計原理以及安裝調(diào)試等科學(xué)合理、安全無誤。同時,要保證保護(hù)裝置的各個組成元件有可靠的質(zhì)量,各個元件之間的運(yùn)行與配合要得當(dāng)。安全性是10kV 線路對繼電保護(hù)裝置的最根本要求。

2. 靈敏性

靈敏性是指繼電保護(hù)裝置必須具備一定的靈敏系數(shù),這樣在電力設(shè)備或者配電線路在被保護(hù)的范圍內(nèi)發(fā)生金屬性的短路時,可以對其進(jìn)行有效的保護(hù),因此應(yīng)當(dāng)在規(guī)程中對各類保護(hù)的最小靈敏系數(shù)進(jìn)行科學(xué)的設(shè)定[3]。

3. 快速性

快速性是指繼電保護(hù)裝置應(yīng)當(dāng)能夠?qū)Τ霈F(xiàn)的短路故障進(jìn)行及時地切除,以較快的速度減輕故障設(shè)備和配電線路的損害程度,將故障的危害控制在最小范圍之內(nèi)。因此為了滿足快速性的要求,必須提高自動重合閘和備用電源等的自動投入效果。

三、加強(qiáng)10kV 線路繼電保護(hù)的措施

1. 提高防范意識注意預(yù)控管理

為加強(qiáng)10kV 線路繼電保護(hù),我們要著重提高防范意識,注意預(yù)控管理。相關(guān)的單位應(yīng)當(dāng)對10kV 線路繼電保護(hù)過程中出現(xiàn)的安全風(fēng)險予以充分的重視,從而樹立風(fēng)險防范意識,對可能出現(xiàn)的安全風(fēng)險進(jìn)行提前的預(yù)測和分析研究,加強(qiáng)對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的全面了解,及時掌握10kV 線路繼電保護(hù)過程中的重點環(huán)節(jié)和薄弱環(huán)節(jié),只有這樣,才能提前做好安全風(fēng)險的預(yù)控管理,保障電網(wǎng)在任何意外條件下都能夠安全穩(wěn)定地運(yùn)行。為此,我們要根據(jù)電網(wǎng)的運(yùn)行方式和實際的負(fù)荷情況,對10kV 線路繼電保護(hù)過程中可能出現(xiàn)的風(fēng)險進(jìn)行有效評估,再結(jié)合著相關(guān)的檢修作業(yè)計劃制定詳細(xì)的預(yù)控管理措施。此外,還要注意根據(jù)可能發(fā)生的風(fēng)險,做好反事故演練,以此來不斷檢驗和修正已制定的預(yù)控管理措施。

2. 提高工作人員的綜合素質(zhì)

加強(qiáng)10kV 線路繼電保護(hù)必須要提高相關(guān)工作人員的素質(zhì)。首先,要完善相關(guān)的規(guī)章制度,制定規(guī)范的安全管理措施,使每一個工作人員都能按照規(guī)章制度去檢修和維護(hù)設(shè)備以及線路,同時保證每一個工作人員的人身安全。其次,要著重提高相關(guān)工作人員的業(yè)務(wù)能力,使其真正適應(yīng)信息化時代下對加強(qiáng)10kV 線路繼電保護(hù)的要求。為此,我們要不斷加強(qiáng)對工作人員的相關(guān)教育和培訓(xùn),并督促他們養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣,在工作崗位上邊實踐邊學(xué)習(xí),不斷提高自己。然后,要加強(qiáng)道德品質(zhì)的教育與宣傳,提高相關(guān)工作人員的道德素質(zhì),使他們樹立良好的道德品質(zhì),自覺維護(hù)好電網(wǎng)的相關(guān)設(shè)備以及配電線路,主動加強(qiáng)10kV 線路的繼電保護(hù)。最后,要注意對績效考核制度進(jìn)行構(gòu)建和完善,對相關(guān)工作人員實行浮動的吸籌待遇,這樣能夠提高他們的工作積極性。只有在著重提高相關(guān)工作人員業(yè)務(wù)能力的同時,加強(qiáng)道德品質(zhì)的教育與宣傳,并注意對績效考核的制度進(jìn)行構(gòu)建和完善,才能真正提高工作人員的綜合素質(zhì),促進(jìn)他們加強(qiáng)10kV 線路繼電保護(hù)。

3. 著重做好日常的巡查和檢修工作

為了加強(qiáng)10kV 線路繼電保護(hù),需要我們著重做好日常的巡查和檢修工作。首先,要對電力設(shè)備進(jìn)行定期檢查,查看電力設(shè)備的箱體和外殼的溫度是否在正常的范圍之內(nèi),防止溫度異常給電力設(shè)備的正常運(yùn)行帶來壓力。同時,要注意仔細(xì)檢查各種溫度信號是否正確,各種保護(hù)裝置是否能夠正常工作,還要確定電力設(shè)備的循環(huán)冷卻系統(tǒng)能否實現(xiàn)自動的切換。其次,在日常的檢查中要注意檢查內(nèi)容的全面,除了對變壓器等重要的電力設(shè)備進(jìn)行檢查之外,還要注意充油套管有沒有破損和斷裂,并保證其清潔,對于配電線路和相關(guān)的引線接頭也要注意查看,檢查其是否有發(fā)熱的現(xiàn)象。第三,要著重做好一些特殊的檢查工作。特殊檢查工作主要包括配電線路以及繼電保護(hù)裝置在進(jìn)行大規(guī)模檢修以后設(shè)備能否正常運(yùn)轉(zhuǎn),高溫環(huán)境下配電線路繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行狀況,還有在暴風(fēng)雨過后配電線路能否安全穩(wěn)定地運(yùn)行。最后,一定要注意確保檢查的質(zhì)量。我們一定要把10kV 線路繼電裝置的日常檢查工作落到實處,對于一些容易出現(xiàn)故障的地方要特別留心,一定要嚴(yán)格按照相關(guān)的規(guī)章制度來對10kV 線路繼電裝置進(jìn)行日常檢查,當(dāng)發(fā)現(xiàn)問題以后要及時進(jìn)行研究和分析,找出相應(yīng)的解決對策,對有故障的部件進(jìn)行及時更換,只有這樣才能真正保證配電線路能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行。

四、結(jié)語

綜上所述,10kV 線路是電力系統(tǒng)的重要組成部分,它不僅決定著電力能否正常輸送,而且還關(guān)系到整個電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。因此,我們應(yīng)當(dāng)對10kV 線路的基本結(jié)構(gòu)以及繼電保護(hù)的基本原理和主要作用進(jìn)行深入分析,并積極掌10kV線路對繼電保護(hù)裝置的要求,提高防范意識,注意預(yù)控管理,提高工作人員的綜合素質(zhì),著重做好日常的巡查和檢修工作,只有這樣才能真正加強(qiáng)10kV 線路繼電保護(hù),不斷提高配電線路的運(yùn)行質(zhì)量,保證配電線路的安全與穩(wěn)定。

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第3篇:繼電保護(hù)基本原理及應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞:繼電保護(hù);配置;可靠性;措施

電力系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜,而且元件數(shù)量眾多,運(yùn)行環(huán)境及運(yùn)行情況具有復(fù)雜性。再加之設(shè)備自身及各種外界因素的影響,這就導(dǎo)致電力系統(tǒng)極易發(fā)生故障,從而對整個系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來較大的影響。繼電保護(hù)裝置能夠及時發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中運(yùn)行異常情況并發(fā)出報警,一旦故障發(fā)生時,繼電保護(hù)系統(tǒng)能夠第一時間動作,及時切除故障,避免故障范圍的擴(kuò)大,有效的保證電力系統(tǒng)無故障部位的安全運(yùn)行。

1 繼電保護(hù)的基本原理及保護(hù)裝置組成

電力系統(tǒng)要想確保正常運(yùn)行,則其各個組成元件都需要保持在額定的安全參數(shù)內(nèi),一旦超出額定參數(shù),則極易導(dǎo)致系統(tǒng)故障發(fā)生,威脅運(yùn)行的安全。繼電保護(hù)裝置主要是針對電力系統(tǒng)的運(yùn)行故障而采取的反故障及應(yīng)急處理保護(hù),因此在繼電保護(hù)裝置設(shè)計時,需要對設(shè)備和系統(tǒng)的正常和非正常運(yùn)行狀態(tài)能夠正確區(qū)分,從而確保繼電保護(hù)功能的實現(xiàn)。

電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中一旦出現(xiàn)電路故障,則會呈現(xiàn)出電流劇增或是電壓銳減等特征,因此繼電保護(hù)設(shè)計的最初原則也是基于這個特征來實現(xiàn)對電力系統(tǒng)故障進(jìn)行有效保護(hù)。如過電流保護(hù)、低電壓保護(hù)及母線保護(hù)等。將能夠反映這一特征的電路參數(shù)確定為阻抗,針對阻抗數(shù)值的變化來確定故障發(fā)生點的距離。

繼電保護(hù)裝置主要由參數(shù)測量、邏輯、額定值調(diào)整、命令執(zhí)行等部分共同組成,通過對給定的整定值與額定參數(shù)值進(jìn)行對比,以此來對設(shè)備是否處于正常的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判定,對參數(shù)測量部分輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯判斷,并進(jìn)行下一步邏輯關(guān)系動作。在執(zhí)行部分中主要以參數(shù)測量和邏輯部分為依據(jù)來對執(zhí)行結(jié)果進(jìn)行判定,從而做出斷路器跳閘或是發(fā)出警報信號的動作。

2 繼電保護(hù)的配置

2.1 繼電保護(hù)配置的主要目標(biāo)

當(dāng)電力系統(tǒng)保持正常運(yùn)行狀態(tài)時,繼電保護(hù)裝置能夠完整的將設(shè)備運(yùn)行的情況顯現(xiàn)出來,并為工作人員提供精確的運(yùn)行數(shù)據(jù)。當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時,繼電保護(hù)裝置則能夠及r將問題報告給工作人員,從而使問題得到及時解決。而且在繼電保護(hù)作用下,系統(tǒng)一旦出現(xiàn)運(yùn)行異常情況,則能夠及時發(fā)出信號或是警報,工作人員能夠及時對故障進(jìn)行處理,有效的確保了電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

2.2 繼電保護(hù)配置的選擇要求

2.2.1 有選擇性。繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時,能夠及時將故障線路切除,并繞過故障部位確保其他部分的正常運(yùn)行,這種選擇性有效的保證了電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

2.2.2 靈敏度。繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)運(yùn)行異常情況出現(xiàn)時,能夠及時發(fā)現(xiàn)并發(fā)出警示信號,而且在故障發(fā)生時,有效的繞過故障,使故障部位與無故障部位獨立,相互不產(chǎn)生影響。

2.2.3 快速性。繼電保護(hù)裝置在故障發(fā)生時,能夠第一時間動作及時對故障進(jìn)行處理,為電力系統(tǒng)正常、穩(wěn)定的運(yùn)行提供了良好的條件。

2.2.4 可靠性。繼電保護(hù)裝置利用自身的可靠性來有效的發(fā)揮對電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的保護(hù)作用,因此可靠性也是繼電保護(hù)配置需要堅持的最基本要求。

2.3 配置方法

當(dāng)前繼電保護(hù)配置的主要方式包括三部分,即廣域電網(wǎng)保護(hù)、站域電網(wǎng)保護(hù)和就地化間隔保護(hù)。在廣域電網(wǎng)保護(hù)中能夠?qū)崿F(xiàn)對中站心在內(nèi)的多家變電站進(jìn)行有效保護(hù),不僅具有較強(qiáng)的區(qū)域保護(hù)可靠性,而且故障檢測角度也十分全面。站域電網(wǎng)保護(hù)作為后備保護(hù),通過站域中心機(jī)來對變電站各個元件的信息進(jìn)行收集,從而對故障進(jìn)行判斷完成保護(hù)任務(wù)。而就地化間隔保護(hù)主要是針對相應(yīng)的具體一次設(shè)備采取的保護(hù),保護(hù)方式十分靈活,不依賴于單一決策。

3 加強(qiáng)繼電保護(hù)裝置可靠性的措施

3.1 持續(xù)完善繼電保護(hù)設(shè)備的合理配置方案

限于技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的制約,我國110kV的繼電保護(hù)配置方案較為常見,但這個方案在雙重保護(hù)配合和智能化配置方面還存在一些不足之處,要想提高繼電保護(hù)配置方案的完備性,則需要資金和技術(shù)的支持。因此需要對繼電保護(hù)的重要性有一個深入的認(rèn)識,全面提升繼電保護(hù)意識,加大資金和技術(shù)上的投入力度,在符合110kV繼電保護(hù)配置要求基礎(chǔ)上,還需要制定后期的故障處理方案和維護(hù)方案。近年來我國變壓器受到不同程度的損毀,這在電力系統(tǒng)中非常常見,追究其原因主要是由于缺乏持續(xù)性保護(hù)措施,繼電保護(hù)設(shè)備配置上過于簡單,這種方案的簡單化處理給日后維護(hù)工作帶來了較大的難度,會導(dǎo)致維修和保護(hù)成本增加。因此需要通過合理投入,制定科學(xué)的保護(hù)措施,進(jìn)一步對繼電保護(hù)設(shè)備的配置進(jìn)行完善。

3.2 調(diào)度人員對繼電保護(hù)按照獨立裝置類型進(jìn)行檢查和統(tǒng)計

在當(dāng)前電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中,需要針對各種保護(hù)裝置常見故障進(jìn)行統(tǒng)計,并建立數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),因此調(diào)度人員可以將繼電保護(hù)按獨立裝置類型進(jìn)行檢查和統(tǒng)計,對其一些常見故障進(jìn)行分類檢查,并對其發(fā)生規(guī)律進(jìn)行分析,采取有效的預(yù)防控制措施,在故障發(fā)生時能夠及時進(jìn)行處理,同時還能夠做某為繼電保護(hù)方案的優(yōu)化和升級提供必要的依據(jù)。

3.3 了解繼電保護(hù)存在的缺陷,提前預(yù)防

作為工作人員,需要對繼電保護(hù)裝置自身存在的缺陷進(jìn)行有效了解和掌握,并熟悉設(shè)備運(yùn)行的規(guī)律,深入了解系統(tǒng)可能存在的故障點,對設(shè)備運(yùn)行是容易發(fā)生的常發(fā)生性故障和非常發(fā)性故障進(jìn)行掌握,從而針對繼電保護(hù)易發(fā)故障點提前做好預(yù)防措施,并對故障數(shù)據(jù)進(jìn)行掌握,針對存在的問題采取有效的應(yīng)急處理措施,確保及時消除故障。

3.4 合理配置繼電保護(hù)高素質(zhì)專業(yè)人才

電力系統(tǒng)調(diào)度人員需要以繼電保護(hù)方案作為依據(jù),合理來配置繼電保護(hù)技術(shù)人員。同時日常工作中加強(qiáng)對繼電保護(hù)技術(shù)人員的培訓(xùn),努力提高其專業(yè)技能,使其能夠與繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展水平保持一致。根據(jù)地域需求和電力系統(tǒng)分配情況合理配置技術(shù)人員,而且在繼電保護(hù)配置方案實施后,人員不能頻繁變動,以避免由此而對繼電保護(hù)工作帶來不利影響。

4 結(jié)束語

繼電保護(hù)裝置是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障,繼電保護(hù)配置的合理能夠有效的提高電網(wǎng)的技術(shù)水平,因此在實際工作中,需要根據(jù)各地區(qū)電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)情況來制定合理的繼電保護(hù)配置方案,確保繼電保護(hù)配置技術(shù)水平的全面提升,有效的減少故障的發(fā)生率,確保電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]王賢立,劉桂蓮,江新峰.分布式光伏電站接入配電網(wǎng)繼電保護(hù)配置研究[J].電氣應(yīng)用,2014.

第4篇:繼電保護(hù)基本原理及應(yīng)用范文

配電自動化技術(shù)是服務(wù)于城鄉(xiāng)配電網(wǎng)改造建設(shè)的重要技術(shù),配電自動化包括饋線自動化和配電管理系統(tǒng),通信技術(shù)是配電自動化的關(guān)鍵。目前,我國配電自動化進(jìn)行了較多試點,由配電主站、子站和饋線終端構(gòu)成的三層結(jié)構(gòu)已得到普遍認(rèn)可,光纖通信作為主干網(wǎng)的通信方式也得到共識。饋線自動化的實現(xiàn)也完全能夠建立在光纖通信的基礎(chǔ)上,這使得饋線終端能夠快速地彼此通信,共同實現(xiàn)具有更高性能的饋線自動化功能。

二。配電網(wǎng)饋線保護(hù)的技術(shù)現(xiàn)狀

電力系統(tǒng)由發(fā)電、輸電和配電三部分組成。發(fā)電環(huán)節(jié)的保護(hù)集中在元件保護(hù),其主要目的是確保發(fā)電廠發(fā)生電氣故障時將設(shè)備的損失降為最小。輸電網(wǎng)的保護(hù)集中在輸電線路的保護(hù),其首要目的是維護(hù)電網(wǎng)的穩(wěn)定。配電環(huán)節(jié)的保護(hù)集中在饋線保護(hù)上,配電網(wǎng)不存在穩(wěn)定問題,一般認(rèn)為饋線故障的切除并不嚴(yán)格要求是快速的。不同的配電網(wǎng)對負(fù)荷供電可靠性和供電質(zhì)量要求不同。許多配電網(wǎng)僅是考慮線路故障對售電量的影響及配電設(shè)備壽命的影響,尚未將配電網(wǎng)故障對電力負(fù)荷(用戶)的負(fù)面影響作為配電網(wǎng)保護(hù)的目的。

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,電力用戶用電的依賴性越來越強(qiáng),供電可靠性和供電電能質(zhì)量成為配電網(wǎng)的工作重點,而配電網(wǎng)饋線保護(hù)的主要作用也成為提高供電可靠性和提高電能質(zhì)量,具體包括饋線故障切除、故障隔離和恢復(fù)供電。具體實現(xiàn)方式有以下幾種:

2.1傳統(tǒng)的電流保護(hù)

過電流保護(hù)是最基本的繼電保護(hù)之一??紤]到經(jīng)濟(jì)原因,配電網(wǎng)饋線保護(hù)廣泛采用電流保護(hù)。配電線路一般很短,由于配電網(wǎng)不存在穩(wěn)定問題,為了確保電流保護(hù)動作的選擇性,采用時間配合的方式實現(xiàn)全線路的保護(hù)。常用的方式有反時限電流保護(hù)和三段電流保護(hù),其中反時限電流保護(hù)的時間配合特性又分為標(biāo)準(zhǔn)反時限、非常反時限、極端反時限和超反時限,參見式(1)、(2)、(3)和(4)。這類保護(hù)整定方便、配合靈活、價格便宜,同時可以包含低電壓閉鎖或方向閉鎖,以提高可靠性;增加重合閘功能、低周減載功能和小電流接地選線功能。

電流保護(hù)實現(xiàn)配電網(wǎng)保護(hù)的前提是將整條饋線視為一個單元。當(dāng)饋線故障時,將整條線路切掉,并不考慮對非故障區(qū)域的恢復(fù)供電,這些不利于提高供電可靠性。另一方面,由于依賴時間延時實現(xiàn)保護(hù)的選擇性,導(dǎo)致某些故障的切除時間偏長,影響設(shè)備壽命。

2.2重合器方式的饋線保護(hù)

實現(xiàn)饋線分段、增加電源點是提高供電可靠性的基礎(chǔ)。重合器保護(hù)是將饋線故障自動限制在一個區(qū)段內(nèi)的有效方式「參考文獻(xiàn)。參見圖1,重合器R位于線路首端,該饋線由A、B、C三個分段器分為四段。當(dāng)AB區(qū)段內(nèi)發(fā)生故障F1,重合器R動作切除故障,此后,A、B、C分段器失壓后自動斷開,重合器R經(jīng)延時后重合,分段器A電壓恢復(fù)后延時合閘。同樣,分段器B電壓恢復(fù)后延時合閘。當(dāng)B合閘于故障后,重合器R再次跳開,當(dāng)重合器第二次重合后,分段器A將再次合閘,此后B將自動閉鎖在分閘位置,從而實現(xiàn)故障切除、故障隔離及對非故障段的恢復(fù)供電。

目前在我國城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造中仍有大量重合器得到應(yīng)用,這種簡單而有效的方式能夠提高供電可靠性,相對于傳統(tǒng)的電流保護(hù)有較大的優(yōu)勢。該方案的缺點是故障隔離的時間較長,多次重合對相關(guān)的負(fù)荷有一定影響。

2.3基于饋線自動化的饋線保護(hù)

配電自動化包括饋線自動化和配電管理系統(tǒng),其中饋線自動化實現(xiàn)對饋線信息的采集和控制,同時也實現(xiàn)了饋線保護(hù)。饋線自動化的核心是通信,以通信為基礎(chǔ)可以實現(xiàn)配電網(wǎng)全局性的數(shù)據(jù)采集與控制,從而實現(xiàn)配電SCADA、配電高級應(yīng)用(PAS)。同時以地理信息系統(tǒng)(GIS)為平臺實現(xiàn)了配電網(wǎng)的設(shè)備管理、圖資管理,而SCADA、GIS和PAS的一體化則促使配電自動化成為提供配電網(wǎng)保護(hù)與監(jiān)控、配電網(wǎng)管理的全方位自動化運(yùn)行管理系統(tǒng)。參見圖2所示系統(tǒng),這種饋線自動化的基本原理如下:當(dāng)在開關(guān)S1和開關(guān)S2之間發(fā)生故障(非單相接地),線路出口保護(hù)使斷路器B1動作,將故障線路切除,裝設(shè)在S1處的FTU 檢測到故障電流而裝設(shè)在開關(guān)S2處的FTU沒有故障電流流過,此時自動化系統(tǒng)將確認(rèn)該故障發(fā)生在S1與S2之間,遙控跳開S1和S2實現(xiàn)故障隔離并遙控合上線路出口的斷路器,最后合上聯(lián)絡(luò)開關(guān)S3完成向非故障區(qū)域的恢復(fù)供電。

這種基于通信的饋線自動化方案以集中控制為核心,綜合了電流保護(hù)、RTU遙控及重合閘的多種方式,能夠快速切除故障,在幾秒到幾十秒的時間內(nèi)實現(xiàn)故障隔離,在幾十秒到幾分鐘內(nèi)實現(xiàn)恢復(fù)供電。該方案是目前配網(wǎng)自動化的主流方案,能夠?qū)伨€保護(hù)集成于一體化的配電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中,從故障切除、故障隔離、恢復(fù)供電方面都有效地提高了供電可靠性。同時,在整個配電自動化中,可以加裝電能質(zhì)量監(jiān)測和補(bǔ)償裝置,從而在全局上實現(xiàn)改善電能質(zhì)量的控制。

三。饋線保護(hù)的發(fā)展趨勢

目前,配電自動化中的饋線自動化較好地實現(xiàn)了饋線保護(hù)功能。但是隨著配電自動化技術(shù)的發(fā)展及實踐,對配電網(wǎng)保護(hù)的目的也要悄然發(fā)生變化。最初的配電網(wǎng)保護(hù)是以低成本的電流保護(hù)切除饋線故障,隨著對供電可靠性要求的提高,又出現(xiàn)以低成本的重合器方式實現(xiàn)故障隔離、恢復(fù)供電,隨著配電自動化的實施,饋線保護(hù)體現(xiàn)為基于遠(yuǎn)方通信的集中控制式的饋線自動化方式。在配電自動化的基礎(chǔ)上,配電網(wǎng)通信得到充分重視,成本自動化的核心。目前國內(nèi)的主流通信方式是光纖通信,具體分為光纖環(huán)網(wǎng)和光纖以太網(wǎng)。建立在光纖通信基礎(chǔ)上的饋線保護(hù)的實現(xiàn)由以下三部分組成:

1)電流保護(hù)切除故障;

2)集中式的配電主站或子站遙控FTU實現(xiàn)故障隔離;

3)集中式的配電主站或子站遙控FTU實現(xiàn)向非故障區(qū)域的恢復(fù)供電。

這種實現(xiàn)方式實質(zhì)上是在自動裝置無選擇性動作后的恢復(fù)供電。如果能夠解決饋線故障時保護(hù)動作的選擇性,就可以大大提高饋線保護(hù)的性能,從而一次性地實現(xiàn)故障切除與故障隔離。這需要饋線上的多個保護(hù)裝置利用快速通信協(xié)同動作,共同實現(xiàn)有選擇性的故障隔離,這就是饋線系統(tǒng)保護(hù)的基本思想。

四。饋線系統(tǒng)保護(hù)基本原理

4.1 基本原理

饋線系統(tǒng)保護(hù)實現(xiàn)的前提條件如下:

1)快速通信;

2)控制對象是斷路器;

3)終端是保護(hù)裝置,而非TTU.

在高壓線路保護(hù)中,高頻保護(hù)、電流差動保護(hù)都是依靠快速通信實現(xiàn)的主保護(hù),饋線系統(tǒng)保護(hù)是在多于兩個裝置之間通信的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的區(qū)域性保護(hù)?;驹砣缦拢?/p>

參見圖3所示典型系統(tǒng),該系統(tǒng)采用斷路器作為分段開關(guān),如圖A、B、C、D、E、F.對于變電站M,手拉手的線路為A至D之間的部分。變電站N則對應(yīng)于C至F之間的部分。N側(cè)的饋線系統(tǒng)保護(hù)則控制開關(guān)A、B、C、D的保護(hù)單元UR1至UR7組成。

當(dāng)線路故障F1發(fā)生在BC區(qū)段,開關(guān)A、B處將流過故障電流,開關(guān)C處無故障電流。但出現(xiàn)低電壓。此時系統(tǒng)保護(hù)將執(zhí)行步驟:

Step1:保護(hù)起動,UR1、UR2、UR3分別起動;

Step2:保護(hù)計算故障區(qū)段信息;

Step3:相鄰保護(hù)之間通信;

Step4:UR2、UR3動作切除故障;

Step5:UR2重合。如重合成功,轉(zhuǎn)至Step9;

Step6:UR2重合于故障,再跳開;

Step7:UR3在T內(nèi)未測得電壓恢復(fù),通知UR4合閘;

Step8:UR4合閘,恢復(fù)CD段供電,轉(zhuǎn)至Step10;

Step9:UR3在T時間內(nèi)測得電壓恢復(fù),UR3重合;

Step10:故障隔離,恢復(fù)供電結(jié)束。

4.2 故障區(qū)段信息

定義故障區(qū)段信息如下:

邏輯1:表示保護(hù)單元測量到故障電流,

邏輯0:表示保護(hù)單元未測量到故障電流,但測量到低電壓。

當(dāng)故障發(fā)生后,系統(tǒng)保護(hù)各單元向相鄰保護(hù)單元交換故障區(qū)段,對于一個保護(hù)單元,當(dāng)本身的故障區(qū)段信息與收到的故障區(qū)段信息的異或為1時,出口跳閘。

為了確保故障區(qū)段信息識別的正確性,在進(jìn)行邏輯1的判斷時,可以增加低壓閉鎖及功率方向閉鎖。

4.3 系統(tǒng)保護(hù)動作速度及其后備保護(hù)

為了確保饋線保護(hù)的可靠性,在饋線的首端UR1處設(shè)限時電流保護(hù),建議整定時間內(nèi)0.2秒,即要求饋線系統(tǒng)保護(hù)在200ms內(nèi)完成故障隔離。

在保護(hù)動作時間上,系統(tǒng)保護(hù)能夠在20ms內(nèi)識別出故障區(qū)段信息,并起動通信。光纖通信速度很快,考慮到重發(fā)多幀信息,相鄰保護(hù)單元之間的通信應(yīng)在30ms內(nèi)完成。斷路器動作時間為40ms~100ms.這樣,只要通信環(huán)節(jié)理想即可實現(xiàn)快速保護(hù)。

4.4 饋線系統(tǒng)保護(hù)的應(yīng)用前景

饋線系統(tǒng)保護(hù)在很大程度上沿續(xù)了高壓線路縱聯(lián)保護(hù)的基本原則。由于配電網(wǎng)的通信條件很可能十分理想。在此基礎(chǔ)之上實現(xiàn)的饋線保護(hù)功能的性能大大提高。饋線系統(tǒng)保護(hù)利用通信實現(xiàn)了保護(hù)的選擇性,將故障識別、故障隔離、重合閘、恢復(fù)故障一次性完成,具有以下優(yōu)點:

(1)快速處理故障,不需多次重合;

(2)快速切除故障,提高了電動機(jī)類負(fù)荷的電能質(zhì)量;

(3)直接將故障隔離在故障區(qū)段,不影響非故障區(qū)段;

(4)功能完成下放到饋線保護(hù)裝置,無需配電主站、子站配合。

四。系統(tǒng)保護(hù)展望

繼電保護(hù)的發(fā)展經(jīng)歷了電磁型、晶體管型、集成電路型和微機(jī)型。微機(jī)保護(hù)在擁有很強(qiáng)的計算能力的同時,也具有很強(qiáng)的通信能力。通信技術(shù),尤其是快速通信技術(shù)的發(fā)展和普及,也推動了繼電保護(hù)的發(fā)展。系統(tǒng)保護(hù)就是基于快速通信的由多個位于不同位置的保護(hù)裝置共同構(gòu)成的區(qū)域行廣義保護(hù)。

電流保護(hù)、距離保護(hù)及主設(shè)備保護(hù)都是采集就地信息,利用局部電氣量完成故障的就地切除。線路縱聯(lián)保護(hù)則是利用通信完成兩點之間的故障信息交換,進(jìn)行處于異地的兩個裝置協(xié)同動作。近年來出現(xiàn)的分布式母差保護(hù)則是利用快速的通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)多個裝置之間的快速協(xié)同動作如果由位于廣域電網(wǎng)的不同變電站的保護(hù)裝置共同構(gòu)成協(xié)同保護(hù)則很可能將繼電保護(hù)的應(yīng)用范圍提高到一個新的層次。這種協(xié)同保護(hù)不僅可以改進(jìn)保護(hù)間的配合,共同實現(xiàn)性能更理想的保護(hù),而且可以演生于基于繼電保護(hù)相角測量的穩(wěn)定監(jiān)控協(xié)系統(tǒng),基于繼電保護(hù)的高精度多端故障測距以及基于繼電保護(hù)的電力系統(tǒng)動態(tài)模型及動態(tài)過程分析等應(yīng)用領(lǐng)域。目前,在輸電網(wǎng)中已經(jīng)出現(xiàn)了基于GPS的動態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)和分散式行波測距系統(tǒng)。在配電網(wǎng),伴隨賊配電自動化的開展。配電網(wǎng)饋線系統(tǒng)保護(hù)有可能率先得到應(yīng)用。

五。結(jié)論

第5篇:繼電保護(hù)基本原理及應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞:距離保護(hù) 重合閘 零序電流保護(hù)

220kv電網(wǎng)線路中的距離保護(hù)方式是以距離測量元件為基礎(chǔ)構(gòu)成的保護(hù)裝置。該套保護(hù)方式所涉及的內(nèi)容比較廣闊,主要包括以下幾個要素:故障啟動、故障距離測量、相應(yīng)的邏輯時間回路與電壓回路斷線閉鎖。在220kV 電網(wǎng)線路中,采取距離保護(hù)策略首先要做好設(shè)計工作,配合零序電流保護(hù)和重合閘的設(shè)計進(jìn)行線路保護(hù)。本文對此進(jìn)行詳細(xì)的分析。

一、220kV 線路保護(hù)的基本原理

1、220kV電網(wǎng)線路中距離保護(hù)的相關(guān)原理

所謂的距離保護(hù)方式其實是通過對短路時電壓電流會同時發(fā)生轉(zhuǎn)變這一現(xiàn)象的利用,計算出電壓與電流的比值,反映故障點到保護(hù)安裝處的距離的工作保護(hù)。距離保護(hù)的具體實現(xiàn)方法是通過測量短路點至保護(hù)安裝處的阻抗實現(xiàn)的,因為線路的阻抗成正比于線路長度。距離保護(hù)的構(gòu)成。距離保護(hù)一般由啟動、測量、振蕩閉鎖、電壓回路斷線閉鎖、配合邏輯和出口等幾部分組成。阻抗繼電器及其動作特性。在距離保護(hù)中,阻抗繼電器的作用就是在系統(tǒng)發(fā)生短路故障時,通過測量故障環(huán)路上的測量阻抗 Zm,并將它與整定阻抗 Zset相比較,以確定出故障所處的區(qū)段,在保護(hù)范圍內(nèi)部發(fā)生故障時,給出動作信號。阻抗繼電器動作區(qū)域的形狀稱為動作特性。動作區(qū)域為圓形時,稱為圓特性,動作區(qū)域為四邊形時,稱為四邊形特性。

2、自動重合閘的基本原理

一般情況下,該種問題會經(jīng)常出現(xiàn)在電線路上,而且是往往是在一瞬間發(fā)生的,在線路被繼電保護(hù)迅速斷開以后,電弧即行熄滅,此時,如果把斷開的線路斷路器再合上,就能夠恢復(fù)正常供電。在電力系統(tǒng)中,當(dāng)斷路器跳閘后自動重合閘能夠自動地將斷路器重新合閘。這樣,在線路被斷開后再進(jìn)行一次合閘,大大提高了供電的可靠性。由于重合閘裝置本身投資很低,工作可靠,因此,在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。

二、220kV 線路距離保護(hù)方案設(shè)計

不管是什么樣的電網(wǎng)系統(tǒng),短路是最常見到的一種線路問題,在本文中配置的保護(hù)系統(tǒng)其實主要針對的問題也是短路。要相應(yīng)地配備其三段式相間距離,三段式接地距離,而高壓電網(wǎng)線路采用的是中性點接地,當(dāng)中性點接地系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地故障時,會產(chǎn)生很大的零序電流,所以也要配備四段式零序方向電流保護(hù)。對于高壓線路,一般采用單相自動重合閘的方式。

1、保護(hù)總體功能設(shè)計

220kV的電網(wǎng)線路是本設(shè)計方案主要的應(yīng)用對象,220kV 高壓線路為了快速切除全線故障以保證系統(tǒng)穩(wěn)定都采用了縱聯(lián)保護(hù),但縱聯(lián)保護(hù)不能對相鄰線路故障起后備保護(hù)作用。雖然現(xiàn)在220kV 高壓線路都采用雙套縱聯(lián)保護(hù)和斷路器失靈保護(hù)以加強(qiáng)近后備保護(hù),但并未完全擯棄遠(yuǎn)后備保護(hù),遠(yuǎn)后備保護(hù)都由距離保護(hù)或零序電流保護(hù)來完成。本保護(hù)方案沒有設(shè)計縱聯(lián)保護(hù)功能,僅設(shè)計了后備保護(hù)方案。其保護(hù)功能配置如下:

( 1) 三段式相間距離保護(hù);

( 2) 三段式接地距離保護(hù);

( 3) 四段式零序電流保護(hù);

( 4) 過負(fù)荷保護(hù);

( 5) 過電流保護(hù);

( 6) 單相自動重合閘。

在電網(wǎng)系統(tǒng)的總控保護(hù)元件的數(shù)量最好是兩個,主啟動元件為反映任何一相相電流突變量的啟動元件,然后設(shè)置零序輔助啟動元件,輔助啟動元件主要為了防止經(jīng)大電阻接地時突變量啟動元件靈敏度不夠。判據(jù)條件如下:

2、零序方向電流保護(hù)的設(shè)計

3、重合閘的設(shè)計

設(shè)計一個單相自動重合閘,并將該設(shè)計和繼電保護(hù)進(jìn)行加速配合。手合重合閘時,零序保護(hù)的各段加速均帶 100ms 的延時,以防保護(hù)誤動作。零序 I 段可經(jīng)控制字整定為帶150ms 固定延時出口或瞬時出口,以滿足特殊情況要求。如下圖表所示:

結(jié)語:

在經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的當(dāng)下,我們對電力的需求量也在不斷地增多,在這種情況下高壓電網(wǎng)的大量出現(xiàn)是一種必須,為了保障電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行,我們必須要提高繼電保護(hù)裝置的研究。本文對主要應(yīng)用于高壓電網(wǎng)保護(hù)的距離保護(hù)原理、構(gòu)成、動作方式進(jìn)行了簡單的闡述,希望能夠為同行提供一定的參考價值,共同致力于電網(wǎng)綜合服務(wù)能力的提高。

參考文獻(xiàn):

[1]蔣忠江. 勝利油田220kV線路保護(hù)改造問題研究[D].山東大學(xué),2012.

第6篇:繼電保護(hù)基本原理及應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞:電力系統(tǒng);繼電保護(hù)技術(shù)

中圖分類號:F407.61 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

電力作為當(dāng)今社會的主要能源,對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高起著極其重要的作用?,F(xiàn)代電力系統(tǒng)是-個由電能產(chǎn)生、輸送、分配和用電環(huán)節(jié)組成的大系統(tǒng)。電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展對電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)不斷提出新的要求,近年來,電子技術(shù)及計算機(jī)通信技術(shù)的飛速發(fā)展為繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展注入了新的活力。如何正確應(yīng)用繼電保護(hù)技術(shù)來遏制電氣故障,提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率及運(yùn)行質(zhì)量已成為迫切需要解決的技術(shù)問題。

1 繼電保護(hù)發(fā)展現(xiàn)狀

電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展對繼電保護(hù)不斷提出新的要求,電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的飛速發(fā)展又為繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展不斷地注入了新的活力,因此,繼電保護(hù)技術(shù)得天獨厚,在40余年的時間里完成了發(fā)展的4個歷史階段。

建國后,我國繼電保護(hù)學(xué)科、繼電保護(hù)設(shè)計、繼電器制造工業(yè)和繼電保護(hù)技術(shù)隊伍從無到有。在大約10年的時間里走過了先進(jìn)國家半個世紀(jì)走過的道路。上世紀(jì)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)驗的繼電保護(hù)技術(shù)隊伍。對全國繼電保護(hù)技術(shù)隊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)。因而在60年代中我國己建成了繼電保護(hù)研究、設(shè)計、制造、運(yùn)行和教學(xué)的完整體系。這是機(jī)電式繼電保護(hù)繁榮的時代,為我國繼電保護(hù)技術(shù) 的發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。

2 電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)的配置與應(yīng)用

2.1 繼電保護(hù)裝置的任務(wù)

繼電保護(hù)主要利用電力系統(tǒng)中原件發(fā)生短路或異常情況時電氣量(電流、電壓、功率等)的變化來構(gòu)成繼電保護(hù)動作。繼電保護(hù)裝置的任務(wù)在于:在供電系統(tǒng)運(yùn)行正常時,安全地。完整地監(jiān)視各種設(shè)備的運(yùn)行狀況,為值班人員提供可靠的運(yùn)行依據(jù);供電系統(tǒng)發(fā)生故障時,自動地、迅速地、并有選擇地切除故障部分,保證非故障部分繼續(xù)運(yùn)行;當(dāng)供電系統(tǒng)中出現(xiàn)異常運(yùn)行工作狀況時,它應(yīng)能及時準(zhǔn)確地發(fā)出信號或警報,通知值班人員盡快做出處理。

2.2 繼電保護(hù)裝置的基本要求

2.2.1 選擇性:當(dāng)供電系統(tǒng)中發(fā)生故障時,應(yīng)斷開距離故障點最近的斷路器,以保證系統(tǒng)中其它非故障部分能繼續(xù)正常運(yùn)行。

2.2.2 靈敏性:保護(hù)裝置靈敏與否一般用靈敏系數(shù)來衡量。在繼電保護(hù)裝置的保護(hù)范圍內(nèi),不管短路點的位置如何、不論短路的性質(zhì)怎樣,保護(hù)裝置均不應(yīng)產(chǎn)生拒絕動作;但在保護(hù)區(qū)外發(fā)生故障時,又不應(yīng)該產(chǎn)生錯誤動作。

2.2.3 速動性:是指保護(hù)裝置應(yīng)盡可能快地切除短路故障??s短切除故障的時間以減輕短路電流對電氣設(shè)備的損壞程度,加快系統(tǒng)電壓的恢復(fù),從而為電氣設(shè)備的自啟動創(chuàng)造了有利條件,同時還提高了發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的穩(wěn)定眭。

2.2.4 可靠性:保護(hù)裝置不能滿足可靠性的要求,反而會成為擴(kuò)大事故或直接造成故障的根源。為確保保護(hù)裝置動作的可靠性,必須確保保護(hù)裝置的設(shè)計原理、整定訓(xùn)算、安裝調(diào)試正確無誤;同時要求組成保護(hù)裝置的各元件的質(zhì)量可靠、運(yùn)行維護(hù)得當(dāng)、系統(tǒng)簡化有效,以提高保護(hù)的可靠性。

2.3 保護(hù)裝置的應(yīng)用

繼電保護(hù)裝置廣泛應(yīng)用于工廠企業(yè)高壓供電系統(tǒng)、變電站等,用于高壓供電系統(tǒng)線路保護(hù)、主變保護(hù)、電容器保護(hù)等。高壓供電系統(tǒng)分母線繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用,對于不并列運(yùn)行的分段母線裝設(shè)電流速斷保護(hù),但僅在斷路器合閘的瞬間投入,合閘后自動解除。另外,還應(yīng)裝設(shè)過電流保護(hù),對于負(fù)荷等級較低的配電所則可不裝設(shè)保護(hù)。變電站繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用包括:①線路保護(hù):一般采用二段式或三段式電流保護(hù),其中一段為電流速斷保護(hù),二段為限時電流速斷保護(hù),三段為過電流保護(hù)。②母聯(lián)保護(hù):需同時裝設(shè)限時電流速斷保護(hù)和過電流保護(hù)。③主變保護(hù):主變保護(hù)包括主保護(hù)和后備保護(hù),主保護(hù)一般為重瓦斯保護(hù)、差動保護(hù),后備保護(hù)為復(fù)合電壓過流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)。④電容器保護(hù):對電容器的保護(hù)包括過流保護(hù)、零序電壓保護(hù)、過壓保護(hù)及失壓保護(hù)。

隨著繼電保護(hù)技術(shù)的飛速發(fā)展,微機(jī)保護(hù)的裝置逐漸投入使用,由于生產(chǎn)廠家的不同、開發(fā)時間的先后,微機(jī)保護(hù)呈現(xiàn)豐富多彩、各顯神通的局面,但基本原理及要達(dá)到的目的基本一致。

3 繼電保護(hù)裝置的維護(hù)

值班人員定時對繼電保護(hù)裝置巡視和檢查,并做好各儀表的運(yùn)行記錄。在繼電保護(hù)運(yùn)行過程中,發(fā)現(xiàn)異?,F(xiàn)象時,應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)視并向主管部門報告。建立崗位責(zé)任制,做到每個盤柜有值班人員負(fù)責(zé)。做到人人有崗、每崗有人。值班人員對保護(hù)裝置的操作,一般只允許接通或斷開壓板,切換開關(guān)及卸裝熔絲等工作,工作過程中應(yīng)嚴(yán)格遵守電業(yè)安全工作規(guī)定。

做好繼電保護(hù)裝置的清掃工作。清掃工作必須由兩人進(jìn)行,防止誤碰運(yùn)行設(shè)備,注意與帶電設(shè)備保持安全距離,避免人身觸電和造成二次回路短路、接地事故。對微機(jī)保護(hù)的電流、電壓采樣值每周記錄一次,每月對微機(jī)保護(hù)的打印機(jī)進(jìn)行定期檢查并打印。定期對繼電保護(hù)裝置檢修及沒備查評:

①檢查二次設(shè)備各元件標(biāo)志、名稱是否齊全;②檢查轉(zhuǎn)換開關(guān)、各種按鈕、動作是否靈活無卡涉,動作靈活。接點接觸有無足夠壓力和燒傷;③檢查控制室光字牌、紅綠指示燈泡是否完好;④檢查各盤柜上表計、繼電器及接線端子螺釘有無松動;⑤檢查電壓互感器、電流互感器二次引線端子是否完好;⑥配線是否整齊,固定卡子有無脫落;⑦檢查斷路器的操作機(jī)構(gòu)動作是否正常。

根據(jù)每年對繼電保護(hù)裝置的定期查評,按情節(jié)將設(shè)備分為三類:經(jīng)過運(yùn)行檢驗,技術(shù)狀況良好無缺陷,能保證安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的設(shè)備為一類設(shè)備;設(shè)備基本完好、個別零件雖有一般缺陷,但尚能安全運(yùn)行,不危及人身、設(shè)備安全為二類設(shè)備。有重大缺陷的設(shè)備,危及安全運(yùn)行,出力降低,“三漏”情況嚴(yán)重的設(shè)備為三類。如發(fā)現(xiàn)繼電保護(hù)有缺陷必須及時處理,嚴(yán)禁其存在隱患運(yùn)行。對有缺陷經(jīng)處理好的繼電保護(hù)裝置建立設(shè)備缺陷臺帳,有利于今后對其檢修工作。

隨著電力系統(tǒng)的高速發(fā)展和計算機(jī)通信技術(shù)的進(jìn)步,繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展向計算機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化、-體化、智能化方向發(fā)展,這對繼電保護(hù)工作者提出了新的挑戰(zhàn)。只有對繼電保護(hù)裝置進(jìn)行定期檢查和維護(hù),按時巡檢其運(yùn)行狀況,及時發(fā)現(xiàn)故障并做好處理,保證系統(tǒng)無故障設(shè)備正常運(yùn)行,提高供電可靠性。

參考文獻(xiàn)

第7篇:繼電保護(hù)基本原理及應(yīng)用范文

【關(guān)鍵詞】配電;保護(hù);技術(shù)

【中圖分類號】F407.67 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1672-5158(2012)09-0008-01

1、饋線保護(hù)的技術(shù)

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,電力用戶用電的依靠性越來越強(qiáng),供電可靠性和供電電能質(zhì)量成為配電網(wǎng)的工作重點,而配電網(wǎng)饋線保護(hù)的主要作用也成為提高供電可靠性和提高電能質(zhì)量,具體包括饋線故障切除、故障隔離和恢復(fù)供電。具體實現(xiàn)方式有以下幾種:

1.1 傳統(tǒng)的電流保護(hù)過電流保護(hù)是最基本的繼電保護(hù)之一。考慮到經(jīng)濟(jì)原因,配電網(wǎng)饋線保護(hù)廣泛采用電流保護(hù)。常用的方式有反時限電流保護(hù)和三段電流保護(hù),其中反時限電流保護(hù)的時間配合特性又分為標(biāo)準(zhǔn)反時限、非常反時限、極端反時限和超反時限。這類保護(hù)整定方便、配合靈活、價格便宜,同時可以包含低電壓閉鎖或方向閉鎖,以提高可靠性;增加重合閘功能、低周減載功能和小電流接地選線功能。

1.2 基于饋線自動化保護(hù)配電自動化包括饋線自動化和配電治理系統(tǒng),其中饋線自動化實現(xiàn)對饋線信息的采集和控制,同時也實現(xiàn)了饋線保護(hù)。饋線自動化的核心是通信,以通信為基礎(chǔ)可以實現(xiàn)配電網(wǎng)全局性的數(shù)據(jù)采集與控制,從而實現(xiàn)配電SCADA、配電高級應(yīng)用(PAS)。同時以地理信息系統(tǒng)(GIS)為平臺實現(xiàn)了配電網(wǎng)的設(shè)備治理、圖資治理,而SCADA、GIS和PAS的一體化則促使配電自動化成為提供配電網(wǎng)保護(hù)與監(jiān)控、配電網(wǎng)治理的全方位自動化運(yùn)行治理系統(tǒng)。這種饋線自動化的基本原理如下:當(dāng)在開關(guān)s1和開關(guān)S2之間發(fā)生故障(非單相接地),線路出口保護(hù)使斷路器B1動作,將故障線路切除,裝設(shè)在S1處的FTU檢測到故障電流而裝設(shè)在開關(guān)s2處的FTU沒有故障電流流過,此時自動化系統(tǒng)將確認(rèn)該故障發(fā)生在S1與S2之間,遙控跳開S1和S2實現(xiàn)故障隔離并遙控合上線路出口的斷路器,最后合上聯(lián)絡(luò)開關(guān)s3完成向非故障區(qū)域的恢復(fù)供電。

這種基于通信的饋線自動化方案以集中控制為核心,綜合了電流保護(hù)、RTU遙控及重合閘的多種方式,能夠快速切除故障,在幾秒到幾十秒的時間內(nèi)實現(xiàn)故障隔離,在幾十秒到幾分鐘內(nèi)實現(xiàn)恢復(fù)供電。該方案是目前配網(wǎng)自動化的主流方案,能夠?qū)伨€保護(hù)集成于一體化的配電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中,從故障切除、故障隔離、恢復(fù)供電方面都有效地提高了供電可靠性。

2、現(xiàn)代饋線保護(hù)

配電自動化中的饋線自動化較好地實現(xiàn)了饋線保護(hù)功能。但是隨著配電自動化技術(shù)的發(fā)展及實踐,對配電網(wǎng)保護(hù)的目的也要悄然發(fā)生變化。最初的配電網(wǎng)保護(hù)是以低成本的電流保護(hù)切除饋線故障,隨著對供電可靠性要求的提高,又出現(xiàn)以低成本的重合器方式實現(xiàn)故障隔離、恢復(fù)供電,隨著配電自動化的實施,饋線保護(hù)體現(xiàn)為基于遠(yuǎn)方通信的集中控制式的饋線自動化方式。在配電自動化的基礎(chǔ)上,配電網(wǎng)通信得到充分重視,成本自動化的核心。目前國內(nèi)的主流通信方式是光纖通信,具體分為光纖環(huán)網(wǎng)和光纖以太網(wǎng)。建立在光纖通信基礎(chǔ)上的饋線保護(hù)的實現(xiàn)由以下三部分組成:①電流保護(hù)切除故障;②集中式的配電主站或子站遙控FTU實現(xiàn)故障隔離;③集中式的配電主站或子站遙控FTU實現(xiàn)向非故障區(qū)域的恢復(fù)供電。

這種實現(xiàn)方式實質(zhì)上是在自動裝置無選擇性動作后的恢復(fù)供電。假如能夠解決饋線故障時保護(hù)動作的選擇性,就可以大大提高饋線保護(hù)的性能,從而一次性地實現(xiàn)故障切除與故障隔離。這需要饋線上的多個保護(hù)裝置利用快速通信協(xié)同動作,共同實現(xiàn)有選擇性的故障隔離,這就是饋線系統(tǒng)保護(hù)的基本思想。

3、饋線系統(tǒng)保護(hù)技術(shù)

3.1 基本原理饋線系統(tǒng)保護(hù)實現(xiàn)的前提條件如下:①快速通信;②控制對象是斷路器;③終端是保護(hù)裝置,而非TTU。

在高壓線路保護(hù)中,高頻保護(hù)、電流差動保護(hù)都是依靠快速通信實現(xiàn)的主保護(hù),饋線系統(tǒng)保護(hù)是在多于兩個裝置之間通信的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的區(qū)域性保護(hù)?;驹砣缦拢涸撓到y(tǒng)采用斷路器作為分段開關(guān),A、B、c、D、E、F對于變電站M,手拉手的線路為A至D之間的部分。變電站N則對應(yīng)于c至F之間的部分。N側(cè)的饋線系統(tǒng)保護(hù)則控制開關(guān)A、B、C、D的保護(hù)單元URl至UR7組成。

當(dāng)線路故障F1發(fā)生在BC區(qū)段,開關(guān)A、B處將流過故障電流,開關(guān)c處無故障電流。但出現(xiàn)低電壓。

3.2 故障區(qū)段信息定義故障區(qū)段信息如下:

邏輯1:表示保護(hù)單元測量到故障電流,

邏輯o:表示保護(hù)單元未測量到故障電流,但測量到低電壓。

當(dāng)故障發(fā)生后,系統(tǒng)保護(hù)各單元向相鄰保護(hù)單元交換故障區(qū)段,對于一個保護(hù)單元,當(dāng)本身的故障區(qū)段信息與收到的故障區(qū)段信息的異或為1時,出口跳閘。

為了確保故障區(qū)段信息識別的正確性,在進(jìn)行邏輯1的判定時,可以增加低壓閉鎖及功率方向閉鎖。

3.3 系統(tǒng)保護(hù)動作速度及其后備保護(hù)為了確保饋線保護(hù)的可靠性,在饋線的首端URl處設(shè)限時電流保護(hù),建議整定時間內(nèi)0.2秒,即要求饋線系統(tǒng)保護(hù)在200ms內(nèi)完成故障隔離。

在保護(hù)動作時間上,系統(tǒng)保護(hù)能夠在20ms內(nèi)識別出故障區(qū)段信息,并起動通信。光纖通信速度很快,考慮到重發(fā)多幀信息,相鄰保護(hù)單元之間的通信應(yīng)在30ms內(nèi)完成。斷路器動作時間為40ms~100ms,這樣,只要通信環(huán)節(jié)理想即可實現(xiàn)快速保護(hù)。

3.4 饋線系統(tǒng)保護(hù)的應(yīng)用前景饋線系統(tǒng)保護(hù)在很大程度上沿續(xù)了高壓線路縱聯(lián)保護(hù)的基本原則。由于配電網(wǎng)的通信條件很可能十分理想。在此基礎(chǔ)之上實現(xiàn)的饋線保護(hù)功能的性能大大提高。饋線系統(tǒng)保護(hù)利用通信實現(xiàn)了保護(hù)的選擇性,將故障識別、故障隔離、重合閘、恢復(fù)故障一次性完成,具有以下優(yōu)點:①快速處理故障,不需多次重合;②快速切除故障,提高了電動機(jī)類負(fù)荷的電能質(zhì)量;③直接將故障隔離在故障區(qū)段,不影響非故障區(qū)段;④功能完成下放到饋線保護(hù)裝置,無需配電主站、子站配合。

4、未來保護(hù)技術(shù)

繼電保護(hù)的發(fā)展經(jīng)歷了電磁型、晶體管型、集成電路型和微機(jī)型。微機(jī)保護(hù)在擁有很強(qiáng)的計算能力的同時,也具有很強(qiáng)的通信能力。通信技術(shù),尤其是快速通信技術(shù)的發(fā)展和普及,也推動了繼電保護(hù)的發(fā)展。系統(tǒng)保護(hù)就是基于快速通信的由多個位于不同位置的保護(hù)裝置共同構(gòu)成的區(qū)域行廣義保護(hù)。

電流保護(hù)、距離保護(hù)及主設(shè)備保護(hù)都是采集就地信息,利用局部電氣量完成故障的就地切除。線路縱聯(lián)保護(hù)則是利用通信完成兩點之間的故障信息交換,進(jìn)行處于異地的兩個裝置協(xié)同動作。近年來出現(xiàn)的分布式母差保護(hù)則是利用快速的通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)多個裝置之間的快速協(xié)同動作假如由位于廣域電網(wǎng)的不同變電站的保護(hù)裝置共同構(gòu)成協(xié)同保護(hù)則很可能將繼電保護(hù)的應(yīng)用范圍提高到一個新的層次。這種協(xié)同保護(hù)不僅可以改進(jìn)保護(hù)問的配合,共同實現(xiàn)性能更理想的保護(hù),而且可以演生于基于繼電保護(hù)相角測量的穩(wěn)定監(jiān)控協(xié)系統(tǒng),基于繼電保護(hù)的高精度多端故障測距以及基于繼電保護(hù)的電力系統(tǒng)動態(tài)模型及動態(tài)過程分析等應(yīng)用領(lǐng)域。目前,在輸電網(wǎng)中已經(jīng)出現(xiàn)了基于GPS的動態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)和分散式行波測距系統(tǒng)。在配電網(wǎng),伴隨賊配電自動化的開展。配電網(wǎng)饋線系統(tǒng)保護(hù)有可能率先得到應(yīng)用。

第8篇:繼電保護(hù)基本原理及應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞:虛擬儀器;微機(jī)保護(hù);實驗系統(tǒng)

中圖分類號:TP391文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1009-3044(2010)19-5381-02

繼電保護(hù)裝置是一種利用電磁感應(yīng)原理而發(fā)展起來的電力系統(tǒng)保護(hù)裝置,隨著電子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的飛速發(fā)展,目前已經(jīng)發(fā)展到微機(jī)型階段,并且利用軟件技術(shù)可以實現(xiàn)由軟件技術(shù)驅(qū)動硬件而實現(xiàn)微機(jī)繼電保護(hù),這就是目前研究很熱的技術(shù)――基于虛擬儀器技術(shù)的繼電保護(hù)系統(tǒng)。利用虛擬儀器技術(shù)實現(xiàn)的微機(jī)繼電保護(hù)裝置,具有傳統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)裝置所不具備的優(yōu)勢,例如控制更加安全可靠等。

本論文主要將虛擬技術(shù)應(yīng)用于微機(jī)保護(hù)實驗系統(tǒng),擬對基于虛擬儀器技術(shù)的微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā),并從中找到可靠有效的微機(jī)保護(hù)實驗方法與建議,并和廣大同行分享。

1 微機(jī)繼電保護(hù)概述

1.1 微機(jī)繼電保護(hù)的基本構(gòu)成

微機(jī)繼電保護(hù)裝置,其基本結(jié)構(gòu)構(gòu)成與普通的電力保護(hù)裝置一樣,也是有硬件和軟件兩大部分構(gòu)成。硬件部分主要由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)及邏輯判斷控制模塊等幾個部分構(gòu)成,主要由數(shù)據(jù)采集模塊負(fù)責(zé)對電力系統(tǒng)的相關(guān)電參數(shù)實現(xiàn)檢測與采集,并將數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),數(shù)據(jù)經(jīng)過運(yùn)算之后,由邏輯判斷控制模塊調(diào)用軟件控制程序,并發(fā)出相應(yīng)的控制信號,驅(qū)動保護(hù)裝置執(zhí)行保護(hù)動作,從而實現(xiàn)電力繼電保護(hù)的功能。

隨著集成電子電路技術(shù)的發(fā)展,目前發(fā)展的微機(jī)型繼電保護(hù)裝置,其硬件系統(tǒng)主要由CPU(微處理器)主機(jī)系統(tǒng)、模擬量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和開關(guān)量輸入/輸出系統(tǒng)三大部分組成,盡管結(jié)構(gòu)構(gòu)成已經(jīng)發(fā)生一定變化,但其實實現(xiàn)繼電保護(hù)的基本原理仍是一樣的,由模擬量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)負(fù)責(zé)相關(guān)保護(hù)參數(shù)的采集,微機(jī)繼電保護(hù)裝置是以微處理器為核心,根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所采集到的電力系統(tǒng)的實時狀態(tài)數(shù)據(jù),按照給定算法來檢測電力系統(tǒng)是否發(fā)生故障以及故障性質(zhì)、范圍等,并由此做出是否需要跳閘或報警等判斷。

1.2 微機(jī)繼電保護(hù)裝置的特點

微機(jī)保護(hù)與常規(guī)保護(hù)相比具有以下優(yōu)點:

1) 微機(jī)繼電保護(hù)裝置主要由微處理器為核心而構(gòu)成的硬件系統(tǒng),因此借助于現(xiàn)代功能強(qiáng)大的微處理器,微機(jī)型繼電保護(hù)裝置可以實現(xiàn)一定程度的智能化。

2) 相比于傳統(tǒng)的機(jī)械式硬件實現(xiàn)的硬件保護(hù)裝置,微機(jī)型繼電保護(hù)裝置能夠依靠數(shù)據(jù)采集模塊實現(xiàn)對相關(guān)參數(shù)的檢測與采集,整個過程實現(xiàn)數(shù)字化流程,這就為繼電保護(hù)裝置的控制功能的穩(wěn)定性、可靠性提供了技術(shù)條件;另一方面,依靠微處理器內(nèi)部的軟件程序,微機(jī)繼電保護(hù)裝置能夠進(jìn)行周期性自檢,一旦發(fā)現(xiàn)自身硬件或者軟件發(fā)生故障,能夠立即實施報警,從而保障了繼電保護(hù)裝置功能的可靠性。

3) 傳統(tǒng)的機(jī)械式硬件實現(xiàn)的硬件保護(hù)裝置,其保護(hù)功能較為單一,僅僅是實現(xiàn)基本的保護(hù)功能,動作依靠一次性機(jī)械元件完成,一旦該部件發(fā)生故障,則整個繼電保護(hù)裝置無法工作;而微機(jī)型繼電保護(hù)裝置除了能夠利用弱電驅(qū)動控制實現(xiàn)繼電保護(hù)的功能外,還能夠依靠數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對整個電力系統(tǒng)的相關(guān)電力參數(shù)都實施監(jiān)測與采集,通過程序的分析,實現(xiàn)對電力系統(tǒng)整體性能的檢測,保護(hù)功能大大豐富。

4) 傳統(tǒng)的機(jī)械式硬件實現(xiàn)的硬件保護(hù)裝置,其功能調(diào)試復(fù)雜,工作量大,而且極容易造成內(nèi)部晶體管集成電路的失效,而現(xiàn)代微機(jī)繼電保護(hù)裝置,依靠內(nèi)部的核心微處理器,能夠開發(fā)專用的人機(jī)交互系統(tǒng),利用人機(jī)交互系統(tǒng)實現(xiàn)繼電保護(hù)裝置的調(diào)試,簡單易行,還可以自動對保護(hù)的功能進(jìn)行快速檢查。

5) 利用微機(jī)的智能特點,可以采用一些新原理,解決一些常規(guī)保護(hù)難以解決的問題。例如,采用模糊識別原理或波形對稱原理識別判斷勵磁涌流,利用模糊識別原理判斷振蕩過程中的短路故障,采用自適應(yīng)原理改善保護(hù)的性能等。

2 基于虛擬儀器的微機(jī)保護(hù)實驗系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計

2.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

本論文探討的是基于虛擬儀器技術(shù)的微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng),因此首先面臨選擇合適的虛擬儀器開發(fā)平臺的問題,這里選擇基于G語言的LabView開發(fā)平臺是目前國際最先進(jìn)的虛擬儀器控制軟件,集中了對數(shù)據(jù)的采集、分析、處理、表達(dá),各種總線接口、VXI儀器、GPIB及串口儀器驅(qū)動程序的編制?;谔摂M儀器的微機(jī)繼電保護(hù)裝置系統(tǒng),是利用虛擬儀器開發(fā)平臺,構(gòu)建虛擬的微機(jī)繼電保護(hù)裝置,實現(xiàn)完整的微機(jī)繼電保護(hù)裝置的全部功能,并對設(shè)計的虛擬繼電保護(hù)裝置進(jìn)行評估和改進(jìn),從而完成微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計的一種設(shè)計手段。

利用虛擬儀器技術(shù)進(jìn)行微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計,從具體設(shè)計流程來說,主要從以下幾個環(huán)節(jié)入手進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計:

根據(jù)微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)、設(shè)計功能,列出所需要的相關(guān)硬件,構(gòu)建整體微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架;另一方面,盡量采用模塊化的開發(fā)設(shè)計模式,將微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)按照不同的功能環(huán)節(jié),設(shè)計各功能模塊之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。

如下圖所示,是本論文所探討的利用虛擬儀器平臺所開發(fā)的微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖。這種方式既便于模塊的單獨調(diào)試,節(jié)省系統(tǒng)開發(fā)周期,又便于系統(tǒng)功能的改變,使系統(tǒng)具有更強(qiáng)的移植與升級功能。

如圖1所示,基于虛擬儀器技術(shù)的微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要由一次系統(tǒng)、轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、保護(hù)測量模塊及保護(hù)決策軟件系統(tǒng)等幾部分構(gòu)成,一次系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)面向電網(wǎng)系統(tǒng)模擬設(shè)置合適的傳感器,將相關(guān)擬生成電網(wǎng)的二次側(cè)電壓、電流信號,信號經(jīng)過轉(zhuǎn)換、調(diào)理電路變換成符合要求的-5V~+5V模擬信號送數(shù)據(jù)采集模塊,數(shù)據(jù)采集模塊主要由DAQ數(shù)據(jù)采集卡構(gòu)成,能夠自動將模擬產(chǎn)生的模擬電壓信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,并進(jìn)行初步的數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)換再傳送給以虛擬微處理器為核心的保護(hù)決策模塊,最終將生成的繼電保護(hù)控制決策信號輸出到保護(hù)策略模塊,最終實現(xiàn)微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)的功能。

2.2 數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計與實現(xiàn)

本文中微機(jī)實現(xiàn)的繼電保護(hù)實驗系統(tǒng)輸入信號來源于繼電保護(hù)測試儀,根據(jù)保護(hù)系統(tǒng)測試輸入信號的特點,本論文采用數(shù)據(jù)采集卡來負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集與高速傳輸。

2.2.1 數(shù)據(jù)采集卡的選擇

要實現(xiàn)基于虛擬儀器技術(shù)平臺的微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng),一次系統(tǒng)在完成相應(yīng)電力系統(tǒng)電參數(shù)的傳感檢測之后,數(shù)據(jù)采集模塊要能夠按照微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)的功能于設(shè)計要求實現(xiàn)相應(yīng)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換與采集,因此,數(shù)據(jù)采集卡的選擇成為整個微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)保護(hù)功能實現(xiàn)的關(guān)鍵。目前的數(shù)據(jù)采集卡,主要有12位或16位的DAQ數(shù)據(jù)采集卡,在具體決定選用12位還是16位的DAQ設(shè)備時,主要從采集精度和分辨率這兩個指標(biāo)考慮,可以由給定的系統(tǒng)精度指標(biāo)衡量出DAQ卡需要的整體精度。

在本論文中,這里選取PCI-1716數(shù)據(jù)采集卡。PCI-1716是研華公司的一款功能強(qiáng)大的高分辨率多功能PCI數(shù)據(jù)采集卡,它帶有一個250KS/s16位A/D轉(zhuǎn)換器,1K用于A/D的采樣FIFO緩沖器。PCI-1716可以提供16路單端模擬量輸入或8路差分模擬量輸入,也可以組合輸入。它帶有2個16位D/A輸出通道,16路數(shù)字量輸入/輸出通道和1個10MHz16位計數(shù)器通道。PCI-1716系列能夠為不同用戶提供專門的功能。

2.2.2 虛擬數(shù)據(jù)采集程序的實現(xiàn)

在選擇了數(shù)據(jù)采集卡硬件設(shè)備之后,需要借助于虛擬儀器平臺為整個系統(tǒng)設(shè)計虛擬護(hù)具采集程序。在具體進(jìn)行設(shè)計時,由系統(tǒng)內(nèi)部虛擬程序產(chǎn)生數(shù)據(jù)采集卡鎖需要的相應(yīng)信號,具體來說就是CT、PT信號,因此,在具體編程時,首先將CT、PT信號傳輸至相應(yīng)的濾波器,LabVIEW提供了各種典型的濾波器模塊,根據(jù)需要可以設(shè)置成低通、高通、帶通、帶阻等類型的濾波器;其次,將經(jīng)過數(shù)據(jù)濾波處理之后的數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出。數(shù)據(jù)采集模塊的程序如圖2所示。

2.3 微機(jī)保護(hù)模塊的設(shè)計與實現(xiàn)

既然在數(shù)據(jù)采集模塊之后需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的濾波,盡管LabVIEW提供了各種典型的濾波器模塊,但是仍然需要借助于虛擬濾波模塊設(shè)計專用的濾波算法,而且在微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)中,對電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)功能的實現(xiàn),主要是由相應(yīng)的濾波保護(hù)算法實現(xiàn)的,因此有必要為虛擬微機(jī)電力保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計濾波保護(hù)算法程序。

本論文采用如下的設(shè)計方法對濾波保護(hù)算法進(jìn)行設(shè)計:

1) 利用LabVIEW自帶的濾波器進(jìn)行數(shù)據(jù)的排序濾波。

2) 按照系統(tǒng)保護(hù)功能所需要的數(shù)據(jù)頻帶,設(shè)置相應(yīng)的低通、高通、帶通、帶阻等燈濾波保護(hù)功能。按照上述方法,基于虛擬儀器平臺的微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng),其濾波器輸入得到的數(shù)據(jù)序列,多數(shù)是傳感器采集到的電參數(shù),如電壓和電流,而電壓和電流數(shù)據(jù)是離散的數(shù)字量序列,其中包含了大量的諧波干擾信號,因此有必要進(jìn)行濾波。在本論文中,采用了二級濾波保護(hù)算法,即分別進(jìn)行前置濾波和后置濾波,實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的二級濾波保護(hù),從而提高整個微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。前置濾波模塊如圖3所示,后置濾波模塊如圖4所示。其中前置濾波模塊提供了差分濾波器、積分濾波器、級聯(lián)濾波器、半波和1/4周波傅立葉濾波器、半波和1/4周波沃爾氏濾波器,可以根據(jù)需要自行選擇;后置濾波模塊提供了平均值濾波器、中間值濾波器,也可以自由選擇。

3 結(jié)束語

利用虛擬儀器技術(shù)進(jìn)行微機(jī)繼電保護(hù)裝置系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā),能夠很好的避免了實物硬件開發(fā)設(shè)計所帶來的周期較長、調(diào)試較復(fù)雜以及成本較高等劣勢,所有的開發(fā)設(shè)計任務(wù)全部在虛擬儀器平臺上完成。本論文將虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用到了微機(jī)保護(hù)裝置的設(shè)計,對于進(jìn)一步提高微機(jī)繼電保護(hù)裝置的可靠性與穩(wěn)定性具有優(yōu)勢,同時借助于虛擬儀器技術(shù)的開發(fā),能夠更好的實現(xiàn)電氣繼電保護(hù)功能的完善與提升。

參考文獻(xiàn):

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[2] 王亮,趙文東.微機(jī)繼電保護(hù)的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì),2006,16(18):150-151.

[3] 張振華,許振宇,張月品.第三代微機(jī)保護(hù)的設(shè)計思想[J].電力自動化設(shè)備,1997,17(3):24-25.

第9篇:繼電保護(hù)基本原理及應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞:電流互感器;繼電保護(hù);電流;影響;措施

中圖分類號:TM451 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-7712 (2013) 24-0000-01

一、前言

在電力系統(tǒng)中,電流互感器的飽和與否對繼電保護(hù)裝置的影響非常大,會直接影響到繼電保護(hù)裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行,隨著社會工業(yè)的不斷發(fā)展,電力系統(tǒng)的供電容量也不斷地增大,但是系統(tǒng)短路電流也在急劇增加,電力系統(tǒng)中的電流互感器飽和問題也日益突出,對繼電保護(hù)產(chǎn)生重要影響,本文對其進(jìn)行了簡單的論述,并提出了一些具體的解決措施,希望對電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供一定的幫助。

二、電流互感器原理

電流互感器簡稱CT,其原理是依據(jù)電磁感應(yīng)原理,將一次回路中的大電流變化成二次回路中的小電流,然后供給測量儀器繼電保護(hù)裝置或者其他的類似裝置,電流互感器的主要用途是對被測電流進(jìn)行變換,其優(yōu)點就是比普通的變壓器輸出的容量小,按照其性能和用途可以分為兩大類,一類是用來測量用電流互感器,另一類是用來保護(hù)用電互感器。

三、電流互感器飽和對繼電保護(hù)影響的基本原理

電流互感器的飽和對繼電保護(hù)裝置影響非常大,想要繼電保護(hù)裝置能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行,電流互感器就必須要真實的反應(yīng)一次電流的波形,尤其是當(dāng)出現(xiàn)故障的時候,電流互感器不僅要反映出故障電流的大小,還要反映出電流的波形和相位,以及電流的變化率。電流互感器的飽和分兩種,一種是穩(wěn)態(tài)飽和,另一種是暫態(tài)飽和,而使電流互感器飽和的原因有很多,如電流非周期分量的大小、二次側(cè)負(fù)荷大小及鐵芯剩磁、一次系統(tǒng)的時間常數(shù)的大小等。

(1)穩(wěn)態(tài)飽和主要是由于一次電流的值過大,致使二次電流不能正確傳變一次電流。

(2)暫態(tài)飽和主要是由于大量的非周期分量進(jìn)入電流互感器飽和區(qū)造成的。

電流互感器的飽和,嚴(yán)重影響了繼電保護(hù)裝置的穩(wěn)定運(yùn)行,使其不能安全、快速的進(jìn)行工作,使其保護(hù)拒動、延遲動作等,極大的降低了繼電保護(hù)裝置的測量故障的準(zhǔn)確性。

四、電流互感器對繼電保護(hù)裝置的影響

(一)電流互感器對電流保護(hù)的影響

等效動作判斷依據(jù)為:I J>I p;

I J:是繼電器短路的電流二次值;

I p:是電流繼電器的定值;

根據(jù)以上式子可知,當(dāng)電流互感器處于飽和狀態(tài)時,二次側(cè)的等效動作變小,使得保護(hù)產(chǎn)生拒動。

(二)電流互感器飽和對速斷保護(hù)的影響

電流速斷保護(hù)是指當(dāng)電流增大時的瞬時保護(hù)動作,當(dāng)被繼電保護(hù)的區(qū)域出現(xiàn)短路時,短路電流中的非周期分量變大,電流互感器處于飽和狀態(tài),使得繼電保護(hù)裝置的電流小于實際電流,達(dá)不到速斷保護(hù)的動作值,這樣就極大的影響到了速斷保護(hù)的工作,只有當(dāng)電流互感器恢復(fù)正常時速斷保護(hù)才能正常工作。

(三)電流互感器飽和對母線的影響

電流互感器的飽和使得母線保護(hù)在設(shè)計和整定時面臨許多困難,電流互感器的母線多數(shù)都采用電流差動式保護(hù),利用對CT二次測電流瞬時值差動的原理,可以實現(xiàn)對母線的快速保護(hù),當(dāng)電流互感器出現(xiàn)飽和狀態(tài)時,使得二次測電流差動原理遭到破壞,導(dǎo)致保護(hù)誤動作,由此可見,電流互感器的飽和對母線的影響非常嚴(yán)重,我們必須認(rèn)真研究保護(hù)閉鎖和開放時刻,盡量避開CT飽和對保護(hù)的不良影響。

(四)電流互感器對方向縱聯(lián)保護(hù)的影響

當(dāng)電流互感器處于飽和狀態(tài)時,只要電流方向不發(fā)生故障,方向縱聯(lián)保護(hù)一般不會出現(xiàn)故障,除非出現(xiàn)區(qū)外故障,此刻的測保護(hù)檢測到的故障電流超過了方向縱聯(lián)保護(hù)啟動電流,而線路負(fù)荷端的保護(hù)卻因為電流互感器處于飽和狀態(tài)而未持續(xù)發(fā)出區(qū)外故障閉鎖信號,使得方向縱聯(lián)保護(hù)出現(xiàn)誤動。

五、防治電流互感器飽和對策

電流互感器對繼電保護(hù)裝置影響非常大,繼電保護(hù)裝置能否正常、安全工作取決于電流互感器的飽和與否,避免電流互感器的飽和,具體措施如下:

(1)避免CT飽和:CT飽和也受電流互感器二次負(fù)載阻抗的大小影響,所以,要選用額定阻抗和額定容量較大的電流互感器,減少電流互感器的二次阻抗,因為電流互感器的額定二次電流是5A和1A,相同容量下的二次電流5A要比1A的允許二次阻抗差25倍,所以要盡量提高CT的允許二次阻抗值。

(2)采用TP類電流互感器:這類的電流互感器適用于短路電流中非周期分量暫態(tài)影響的情況,TP類電流互感器一般在最嚴(yán)重的暫態(tài)條件下不飽和,二次電流的誤差在規(guī)定范圍內(nèi)。

(3)采用抗飽和的繼電保護(hù)裝置:應(yīng)該采用對電流飽和不敏感的保護(hù)原理和對電流互感器飽和不敏感的數(shù)字保護(hù)裝置。

(4)盡量將繼電保護(hù)裝置就地安裝:繼電保護(hù)裝置就地安裝可以縮短二次電纜的長度,減少互感器負(fù)擔(dān),避免飽和。

此外,目前國內(nèi)外的主要抗飽和方法有很多,比如:波形判據(jù)法、局部測算法、使用飽和發(fā)生器、增大保護(hù)級CT變比、限制短路電流、減少CT的二次額定電流等等。

六、結(jié)束語

綜上所述,電流互感器的選擇與配置不當(dāng),會直接引起繼電保護(hù)裝置的不正確動作,造成電力故障,在繼電保護(hù)裝置中,電流互感器對繼電保護(hù)的正確、快速動作起著決定性作用,所以,電流互感器的飽和也直接影響著繼電裝置的可靠運(yùn)行,本文對電流互感器的原理進(jìn)行介紹,分析了電流互感器對繼電保護(hù)裝置的影響,也提出了一些解決措施,希望對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供借鑒。

參考文獻(xiàn):

[1]李升健,黃燦英,諶爭鳴.保護(hù)用電流互感器的性能驗算方法及實例分析[J].電工技術(shù),2013(10):59-60.