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【關鍵詞】繼電保護 配置 整定
1 35kV變電站的繼電保護配置方案探討
1.1 變壓器保護配置
1.1.1 瓦斯保護
作為變壓器油箱內各種故障和油面降低的主保護,輕瓦斯動作于信號, 重瓦斯動作于跳閘。
1.1.2 差動速斷保護
是在比較嚴重的區內故障情況下,快速切除故障點。設置差動速斷保護的原因是為防止在較高短路電流水平時,由于電流互感器飽和而產生的大量諧波,使得帶二次諧波制動的比率差動保護拒動。
1.1.3 比率制動式差動保護
作為變壓器繞組、絕緣套管及引出線相間短路的主保護。在變壓器的空載合閘或外部短路故障切除后、系統電壓恢復時,會出現很大的勵磁涌流,勵磁涌流中含有大量的高次諧波,其中以二次諧波為主, 而內部故障時卻很少有二次諧波,為避免勵磁涌流對差動保護的影響,設置二次諧波閉鎖的差動保護,即利用差電流中二次諧波所占的比率作為制動系數, 可以鑒別變壓器空載合閘或外部短路故障時的勵磁涌流,從而有效防止變壓器保護誤動。
1.1.4 過電流保護
作為變壓器外部短路及瓦斯和差動保護的后備保護。在過電流保護不能滿足靈敏度要求時,可以考慮裝設復合電壓閉鎖或低電壓閉鎖功能。
1.1.5 過負荷保護
是為了反應變壓器在異常狀態下的過負荷,動作后發告警信號。
1.2 35kV及以下線路的保護配置
1.2.1 瞬時電流速斷保護
瞬時電流速斷保護的任務是在線路始端短路時能快速地切除故障,當線路故障時,瞬時電流速斷保護動作。
1.2.2 延時電流速斷保護
瞬時電流速斷保護最大的優點是動作迅速,但不能保護線路的全長,因此要求延時電流速斷保護具有較短的動作時間,并且可保護線路全長,延時電流速斷保護可作為被保護線路的主保護。
1.2.3 定時限過電流保護
由于瞬時電流速斷保護只能保護線路的一部分,延時電流速斷保護能保護線路的全長,可作為本線路的主保護,但不能作為下一段線路的后備保護。因此,需配置定時限過電流保護。
1.3 6-10kV電容器的保護配置
1.3.1 帶時限過電流保護
當電容器發生相間短路時,保護電容器組,同時可作為電容器內部故障的后備保護。
1.3.2 過電壓保護
是防止母線電壓過高時損壞電容器,而切除電容器的同時可以改變無功潮流從而降低母線電壓。
1.3.3 低電壓保護
是防止在電源失去后、電容器放電完畢之前電容器重新投入時產生過電壓,從而危及電容器的安全。
1.3.4 零序電壓保護
主要反應電容器內部故障,為電容器的主保護。
1.4 6-10kV母線的保護配置
母線本身發生故障的可能性較小,但一旦發生故障,將造成大面積停電的嚴重后果。對一般的變電站來說,6-10kV單母線一般不裝設專用的母線保護,可利用供電元件的保護裝置來切除母線上的故障。對出線較多、負荷性質又較重要的單母線分段母線,可考慮裝設電流速斷及過電流保護。
2 35kV變電站的繼電保護整定方案探討
2.1 運行方式選擇
合理地選擇運行方式是增強保護效果,充分發揮保護功能的關鍵。繼電保護整定計算以常見的運行方式為依據,未能在正常定值計算中考慮的部分情況,作為特殊方式進行臨時相關計算。
2.2 各種保護整定的基本原則
(1)只考慮簡單故障,不計復故障。
(2)在滿足選擇性的條件下,盡量縮短動作時間,微機型保護配合的時間級差一般取0.3S,配合較困難的取0.2S,非微機型保護配合的時間級差一般取0.5S。
(3)選擇性和靈敏性相矛盾時,一般保證靈敏度的要求,適當調整時間級差來盡量滿足選擇性要求,或用重合閘補救的原則來整定。
2.3 35kV主變保護整定
2.3.1 差動保護
(1)差動速斷按躲避最大方式下穿越性故障引起的不平衡電流和變壓器勵磁涌流來整定,定值不宜低于4Ie。
(2)比例制動的差動保護,起動定值不宜低于0.4Ie,制動特性的拐點電流不宜高于Ie。
2.3.2 過流保護
按躲變壓器額定電流整定,時間按與出線保護配合整定。使用復合電壓或低電壓閉鎖功能時需注意在TV停運或斷線時,應使保護變為純過流保護,而不能退出。
2.3.3 過負荷保護,延時發信號
2.4 35kV及以下線路保護整定
(1)瞬時電流速斷保護:按大于最大方式下本線路末端最大短路電流,同時對最小方式下本線路首端最小短路電流有一定靈敏度。
(2)延時電流速斷保護:按與相鄰線路限時速斷保護配合,確保線末有1.5以上的靈敏度,并校驗是否能躲過所帶變壓器低壓側故障,時間一般取0.3-0.6S。
(3)過電流保護:按躲過負荷電流整定,并躲最大一臺設備起動時的沖擊電流,與本站主變本側后備保護、所帶主變及下級線路保護配合。當因沖擊負荷等影響造成電流保護靈敏度不足或大于本站主變本側后備保護定值時,可經電壓元件閉鎖,電壓閉鎖值與本站主變本側后備保護電壓閉鎖值配合,一般取70-80V。
2.5 母聯充電保護整定
母聯充電保護充母線時,按母線故障靈敏度不小于2整定,并躲可能通過的最大負荷電流,時間0S。
2.6 電容器保護整定
(1)延時速斷保護:按電容器端部引線故障時有足夠的靈敏系數整定,一般為3-5Ie,時間一般取0.1-0.2s。
(2)過電流保護:按躲過電容器組額定電流整定,一般為1.5-2 Ie,時間一般取0.3S。
(3)過電壓保護:按電容器端電壓不長期超過1.1倍額定電壓整定,時間一般取7-10S。
(4)低電壓保護:在電容器所接母線失壓后可靠動作,母線電壓恢復后可靠返回,整定為0.3-0.6Ue,時間與本側出線保護時間配合。
3 結束語
電網能否安全運行, 關系到企業的經濟效益和社會形象,繼電保護水平高低直接影響電網安全運行, 應高度重視繼電保護運行的可靠性,從而提高電網安全運行水平。
作者單位
關鍵詞: 繼電保護;安全運行;定值整定;對策
Abstract: the relay protection plan is the top priority of the relay protection system, fixed value setting correct or not, relates directly to the relay action is correct or not, give full play to the relay protection device in the role of the relay protection in the power grid is at fault can quickly and correctly to reflect, so as to ensure the safe operation of the power grid. In this paper the relay protection substation of the existing problem in the understanding, especially to relay protection setting value in setting the phenomenon is described, and the cause of the analysis on the basis of analysis, put forward the solution of the path.
Keywords: relay protection; Safety operation; Fixed value setting; countermeasures
中圖分類號:TM58 文獻標識碼:A 文章編號:
引言
隨著電網的迅猛發展給繼電保護系統提出了更高的要求,而計算機、電子和通訊技術的發展又給繼電保護系統注入了新的活力。在繼電保護的實踐中,定值的計算與整定涉及到設計、施工、計算、變電(試驗)等等方面分工,這些工作如果協調不到位,哪怕是一個環節出現問題,都將導致繼電保護整定定值有誤,進而導致電網中存在安全隱患,甚至引起電網事故。因此,做好繼電保護的整定對于保障設備安全和生產的正常進行是十分重要的。為了完成本文,筆者走訪了鹽城市的紅光變、岡西變及北龍變的三所變電站,對繼電保護中存在的定值誤整定的現象進行了調研。
1常用的繼電保護基本原理
應用于輸電線路的常用保護有以下兩類:一類是反應輸電線一端電氣量的保護。如反應電流增大而動作的電流保護,有相電流保護、零序電流保護;反應電壓下降而動作的低電壓保護;反應測量阻抗減小而動作的距離保護,有相間距離保護和接地距離保護。這類保護通常是階段式的,無時限動作的I段由于無法識別線路末端故障和相鄰元件出口故障間的區別,所以為保證選擇性,I段保護范圍必須小于線路全長。剩下部分必須由帶時限動作的n段來保護,為保證選擇性,其保護范圍不能伸出相鄰線路I段范圍,否則與相鄰線路的II段會發生競爭,失去選擇性,動作時間一般比相鄰I段高一時限。III段保護一般起后備保護作用(在終端線也可以起主保護作用),其定值一般按躲正常負荷情況整定,所以比較靈敏,但動作時間按階梯原則整定,越靠近電源端會越長。這類階段式保護通常受電網結構與運行方式的影響較大,其整定計算比較復雜。
另一類保護是反應輸電線兩側或多側電氣量的保護,如反應內部故障與外部故障時兩側(多側)電流相位或功率方向差別的差動保護,有縱聯差動保護、相差高頻保護、方向高頻保護等。這類保護不受運行方式的影響,能明確區分區內區外故障,并瞬時動作,不需要與相鄰線路配合,整定計算也相對簡單。輸電線路的上述保護原理也可以作為變壓器等元件設備的保護原理,除此之外,還有根據元件設備特點實現反應非電氣量的保護,如當變壓器油箱內部的繞組短路時,反應于油被分解所產生的氣體而構成的瓦斯保護,以及反應于電動機繞組的溫度升高而構成的過熱保護等。
2繼電保護人員配備問題
繼電保護人員是完成繼電保護整定工作的主體,整定人員的水平、經驗、工作態度及工作時的精神狀態,都會影響整定工作完成的效果。對繼電保護工作的管理,首先應從整定人員管理入手,當前主要存在以下問題。
2.1部分供電公司無專職的繼電保護整定人員,人員變動頻繁,整定計算人員專業技能水平不一,不能保證繼電保護整定工作整體水平的持續提高。
2.2整定計算原則及整定計算過程中的問題。不同的整定人員按規程進行整定計算,在此過程中由于選擇的整定方案及整定原則的不同,可能造成整定結果有差異。如對具體保護裝置內控制字、壓板等理解不一致,控制字中復壓閉鎖方向應如何取舍,電流回路斷線閉鎖差動是否投入,線路重合閘時間如何確定,35kV聯絡線是否需要投兩端保護,主變壓器后備保護限時速斷電流保護是否投入,計算中可靠系數、返回系數取值等,都有可能造成繼電保護整定計算的差異。
在2010年,某110kV變電站的10kV分段開關跳閘,引起10kVⅠ段母線失壓,造成了大面積的停電,在社會造成了惡劣的影響。其直接原因,是運維人員在倒閘操作時漏退一塊壓板所致,事后對該供電公司管轄的各變電站的繼電保護定值單和保護壓板的投退情況檢查時,發現部分變電站的母線分段保護是作為線路的后備保護使用的,在另外部分變電站,卻是作為母線充電保護使用的,可想而知,這起保護誤跳事故的發生是必然的。
改進措施:根據各地區電網的具體結構特點,編寫制定統一的地區電網保護整定原則,針對不同廠家的保護裝置具體說明,對繼電保護人員培訓、整定人員計算核查都有較強的指導意義,且可為保護整定人員提供學習參考和整定核查依據。
3繼電保護中存在的定值誤整定現象分析
3.1旁路保護定值的誤整定顯現突出。一是線路定值修改、增刪后,旁路定值未作相應修改、增刪;二是因線路保護種類較多,旁路保護也不統一,因而旁路保護代線路保護的形式繁多。當旁路保護與線路保護類型不同時,有時旁路保護定值、壓板或裝置面板插槽位置未作相應修改。三是母聯兼旁路的方式,開關作母聯運行時,作旁路運行時相關保護未退出,仍然是代出線方式;開關作旁路運行時,作母聯運行時的相關保護未退出,仍然是母聯方式。
3.2公用設備保護的定值整定有誤一是變電所現場故障錄波器整定定值單與現場實際不符;二是故障錄波器內部定值與整定定值單不符,如線路名稱、啟動量等;三是母差及失靈保護也出現上述現象。
3.3主變壓器保護出現定值錯誤現象。例如,某110KV變電所在進行1#主變保護更換時,中、低保護定值整定T1時限跳母聯、T2時限跳本側開關,T3全切功能不用。但在進行保護裝置調試時,因定值未及時收到,故三段時限全部做了,且Ⅱ、Ⅲ段實現全切。在定值整定以后又未做壓板獨立性檢查試驗檢查,只看到保護能動就行了。在進行2#主變保護更換時,T2時限跳本側開關(1#、2#主變保護定值基本一致)功能不能夠實現。經檢查發現:在廠家配線時,其根據技術協議,未配T2時限跳本側的出口線,而定值又偏偏用了該功能,加之保護調試時態度不夠認真,試驗未能做全,導致了該主變保護定值出錯。此外,因主變過負荷閉鎖有載調壓功能的實現不同廠家的裝置其原理接線不一樣,如壓板與過負荷輸出接點并聯,此時要實現閉鎖功能,壓板必須退出,一旦投入,任何時候均能調壓;如壓板與過負荷輸出接點串聯,此時要實現閉鎖功能,壓板必須永遠投入,一旦退出,任何時候均不能調壓。但運行人員、甚至保護工作人員往往僅限于字面理解,誤投或誤退壓板。
3.4定值、圖紙管理不健全。某些變電所定值、圖紙不全或不是當前有效版本,也查不到相應的試驗記錄,無相關設備臺帳。
4解決繼電保護定值誤整定現象的對策
4.1要做好設計、施工、計算、變電(試驗)等方面協調配合工作。一是加強定值計算人員與保護人員之間的相互學習和溝通。計算人員應對裝置有一定的了解,變電保護人員應對定值單的內容有一定了解;二是設計、基建、技改主管部門應及時、準確地向保護計算、整定人員提供有關計算參數(技術協議、保護類型、啟動方案等)、圖紙,施工部門在調試完保護設備后也應及時將有關保護資料移交運行部門;三是整定計算人員下達定值時,應對照實際定值內容,全面下達定值,盡量避免因定值不全導致現場整定時發生歧義;四是現場保護工作人員應加強對保護內部接線(包括裝置內部的邏輯圖)的全面掌握,每套保護的功能(包括壓板)均要獨立檢驗,如發現裝置與整定內容不符,應及時通知計算人員以便及時作出相應的更改。在更改線路保護定值的同時,必須更改旁路保護的定值;在新上線路間隔時,必須考慮到公用設備的定值修改。定值修改必須全盤考慮,按有關規定進行,并應作詳細記錄。同時,加強對運行人員在各種運方下二次設備知識的培訓。
4.2重視旁路保護定值。盡管對單個變電所而言,旁路代路時間較短,但對整個電網而言,如旁路保護定值不正確,則意味著很多時間內均有局部電網的定值不正確。因此,應象對待線路保護定值那樣重視旁路保護,同時應形成這樣的概念:在更改線路保護定值的同時,必須更改相應的旁路保護定值。如代線路保護與旁路保護類型不同,應將相應的定值、壓板或裝置面板插槽位置進行徹底檢查。應對運行人員進行旁路、母聯互相切換方式的知識培訓。
4.3低層班組、保護專職應加強對變電所公用定值的管理與核查。若須變動,應及時與上級有關部門溝通,確保其正確性。上級部門在下達公用設備的定值時,應根據不同的裝置類型,全面下達其定值單,包括不用的,以免下面在執行時產生歧義。同時,變電人員和計算人員應加強相互的學習和交流,也應了解技術協議上的配置要求。現場整定人員應對整個保護動作回路做全面的檢查,驗收試驗應按照定值單做全,壓板的獨立性一定要檢查。
4.4圖紙設計人員在設計時就應規范線路壓變二次輸出電壓值,保護調試人員應全面掌握電壓回路的動作邏輯,及時反饋給定值計算人員,定值計算人員應全面下達各種定值,而不是只下達通用部分,別的讓保護人員自己發揮。
4.5明確各單位繼保人員(如調度中心與檢修公司、生技部與二次班等)的分工,并承擔起相應的責任,應按時間順序和保護類型、以元件(線路、主變、故障錄波器、備自投等)為單位建立起設備、定值、圖紙及其試驗的臺帳,定值更改及檢驗都應作相應的記錄。現場應建立起專人負責制,加強對上述技術檔案的管理。
5做好繼電保護的標準化工作
做好繼電保護端子、壓板的標準化設計工作,并及時在電網內推廣、應用,不僅能提高繼電保護的運行維護水平,而且為繼電保護的不斷發展奠定良好的基礎。標準化的設計,進一步完善繼電保護的配置、選型,做好標準化設計,為今后的保護設計(包括廠家的制造)、運行、檢修、管理打好基礎。但同時我們也要看到,由于電網的結構越來越復雜,有些線路有串補,有些線路沒串補;有些是可控串補,有些是固定串補;有些是和直流很近的交流線路,還有些是高壓海纜等等,如果保護簡簡單單的搞全網統一,可能會出現問題。做標準化設計時,建議要求統一保護的屏標準、端子標準、二次回路標準,但是保護功能搭配要靈活,以滿足電網發展的需要。
6結束語
隨著科學技術的飛速發展,繼電保護在變電站中的作用也越來越重要,它不僅保護著設備本身的安全,而且還保障了生產的正常進行,因此,做好繼電保護的整定對于保障設備安全和生產的正常進行是十分重要的。加強繼電保護管理,健全溝通渠道,及加強繼電保護定值整
定檔案管理等工作是提高繼電保護定值整定的必要措施。
參考文獻
關鍵詞:電力系統;縣級電網;繼電保護;整定計算
1 縣級電網接線形勢與繼電保護自動化工作的矛盾
1.1 缺少繼電保護的計算機輔助整定軟件,短路電流和保護定值的計算依賴于上級運行管理部門,或者主要靠手工計算,或者是憑經驗。
1.2 缺少整定工作的計算管理系統,故障計算、整定、定值管理等各項工作未能在連貫的工作流程下進行管理和維護。
1.3 從事繼電保護工作的人員往往負責多項工作,任務負擔重,亟需繼電保護整定系統來保證整定工作的正確性。
上述現狀,與縣級電網接線形式日趨復雜、所轄線路逐漸增多、運行方式靈活多變、運行安全性要求提高的生產實際形成了矛盾。為了提高繼電保護工作的自動化水平,保證繼電保護整定的正確性和工作效率,我們總結了縣級電網繼電保護整定軟件的功能需求,合作開發了適用性較強的整定軟件,實現了整定計算、定值校核、定值單管理等工作的自動化與一體化,提升了繼電保護運行管理水平,為電網的安全運
行提供了可靠的保障。
2 縣級電網繼電保護整定軟件功能需求
2.1 縣級電網的運行具有如下特點:
1)接線形式復雜,具有輻射型及llOkY環網(雙側電源)并存網絡結構,存在一定數量的T接線。
2)轄區一般有多個小型水電站上網供電,這些電站的運行方式變化較大。
3)一次設備與保護設備型號繁多,參數計算和設備管理工作的復雜性高。
4)難以獲得上級電網的計算參數。
2.2 為了滿足安全生產的要求,考慮到縣級電網的特點,繼電保護整定軟件應具有如下功能特點:
1)充分考慮地區電網的特點。如電網多為單一輻射狀開環運行:不規則接線較多,含多重T接線路;不同保護類型可能需要配合;低壓網絡中需要考慮綜合等值阻抗的電阻部分等。
2)數據充分共享。應用功能集成于數據庫平臺統一開發,實現各功能塊的有機結合和無縫連接,個體類和公共類分別管理,減少數據冗余,簡化數據關系,使用方便。
3) 全圖形化人機交互界面。
用戶可以在圖形界面上啟動幾乎所有的功能,無需記憶大量的操作命令,只需通過其熟悉的網絡接線圖即可進行數據的錄入、修改、查詢,進行整定計算、短路計算、斷點調整、定值調整等。軟件實現了整個電網拓撲結構圖形的編輯、縮放、漫游和圖元的放大、縮小、編輯、旋轉等功能,大大縮短了電網拓撲圖形的繪制時間,提高了工作效率。
4)結果輸出形式豐富,查詢手段多樣。
用戶既能通過我們提供的表格以傳統的模式輸出計算結果,又能隨時在網絡拓撲上對結果進行查看
并能自動形成各種運行方式下系統正序、零序阻抗圖,保護配置圖,保護定值圖等。
5)系統維護和升級方便。能夠適應線路型號和繼電保護保護型號增加的需要。
3軟件實現
3.1 系統管理模塊:對電網接線圖以及電網中所有一次,二次設備的固有信息進行管理。
1)圖形管理:用戶可根據選定的電力系統,以圖形方式表達電力系統的拓撲連接關系,進行圖檔管理;可以生成各種常用圖形,方便信息的表達和查詢。
2)設備參數管理:管理電力系統中各種設備的計算用參數。如一次設備的各種電氣參數,保護設備定值參數等。提供常用線路電氣元件參數庫,電氣元件參數輸入簡便,提供變壓器銘牌參數與計算參數的自動轉化計算功能,各元件參數采用圖形結合表格等各種靈活的輸入方式;可方便輸入設計參數、實測參數并形成計算參數,自動進行有名值/標幺值轉換;各元件的名稱可由用戶靈活設置。
3)系統運行方式管理:管理電力系統的運行方式和運行約束條件信息。可以設置電網的多個運行方式,提供方式的新建、繼承、刪除和編輯功能
4)用戶管理:對用戶權限分級、分類,控制不同用戶對數據的訪問。
3.2 整定計算模塊:整定計算模塊主要完成對管轄范圍內現有的和即將接入的繼電保護裝置進行整定計算,包括線路保護、變壓器保護、母線保護、斷路器失靈保護等;編制整定方案和形成定值通知單;對整定計算的歷史記錄和基礎資料進行有效管理。其功能包括:
1)實現縣級電網各電壓等級(3― 110kV)供、配電線路各種類型保護的整定計算,包括差動保護、零序電流保護、階段電流保護和后備保護的配合,并自動完成各種常見保護裝置的整定。對于新的保護裝置和整定算法,能進行插件式升級。
2)整定計算過程的高度自動化。系統在沒有人工干預的情況下自動完成整定計算全過程的工作,給出完整的定值結果,供整定計算人員參考。
3)提供豐富的人工干預手段。由于整定計算中網絡的復雜性、整定規則特別是配合關系的復雜性,計算機自動整定的定值有時不能完全滿足實際工作的要求,因此系統提供給用戶在整定計算的各個階段靈活干預計算過程的功能,并在用戶手工設定計算條件的基礎上繼續進行計算。
4)全面、準確的運行方式組合功能。能夠快速準確地確定對于待整定保護的定值影響較大的廠站和元件,自動進行這些元件方式變化的組合,從而確定故障預備量的最極端運行方式。
5)對整定原則的考慮全面、靈活、方便。整定計算程序以部頒整定計算規程為基本規則,同時又綜合考慮不同地區的多樣化整定規則要求,整定計算中給出各種整定原則下的整定結果,供選擇和校核。
6)能夠處理各種特殊接線形式,包括多重T接線路/變壓器等。
7)整定計算完成后,自動形成清晰易讀的整定計算方案書。
3.3 故障計算模塊:提供了強大的故障計算功能,既能為保護整定過程提供保護預備量計算,又能提供獨立的故障計算功能,完成用戶要求的故障計算;能夠批處理各種類型的簡單故障、任意重復故障;此外,還應提供網絡等值計算、短路曲線計算以及整定預備量計算等功能。該模塊還可以完成繼電保護定值的校核。該模塊界面如圖所示。
3.4 定值單管理模塊:該模塊的主要功能是根據整定計算的結果,對需要更改定值的保護,自動形成定值審核表和通知單,處理和控制定值審核和下發通知單的工作流程,管理和維護各繼電保護設備的定值通知
單庫。值得一提的是,該模塊實現了保護裝置模扳定義以及定值通知單模板定義功能,新的保護裝置及其定值通知單可以在圖形界面上進行簡單的定值即可,實現了保護裝置型號的插件式升級,極大的降低了軟件的維護成本,特別適用于保護型號繁雜的縣級電網。
4整定工作流程管理
4.1 整定軟件的應用需要各種基礎資料,包括電氣一次接線圖、保護原理圖、電器設備參數等,可以在推廣應用整定軟件時對上述基礎資料進行整理和歸檔,為進行規范化的技術管理提供素材。
4.2 對新、改(擴)建設備,整定計算人員根據相關部門提供的資料,修改整定計算用網絡圖,計算參數,同時對網絡變化情況及參數計算結果進行校核,報相關部門進行審核和歸檔。
4.3 整定計算過程符合各項規程、規定、制度及繼電保護裝置技術規范,可以通過整定軟件的設置來保證這項要求的貫徹實施。
4.4 由于本整定軟件能夠自動形成配合定值計算書和保護裝置定值計算書,避免了人工出錯的可能,同時文檔可以通過MIS系統進行審核、簽名、執行和歸檔。
4.5 通過本整定軟件定值單管理模塊,可以實現定值單流程管理的自動化。計算人員按軟件規定格式創建定值單,計算人員確認該定值單編制無誤后簽名,并和計算書一起提交定值校核人員,定值校核人員對
定值單進行全面校核,確認無誤后進行電子簽名,連同計算書一并提交給審核人員。審核并執行后,可以對定值單進行分類管理、查詢、打印。
5總結與展望
縣級電網的發展對繼電保護工作提出了更高的要求。以往手工計算、校核的方式,已經不能保證計算的正確性和定值的合理性。為此,我們在總結縣級電網繼電保護工作特點的基礎上,歸納了繼電保護整定軟件的功能需求,基于.Net平臺開發了該系統,實現了系統管理、整定計算、定值校核及定值單管理的全面自動化,極大的提高了繼電保護的管理和運行水平。
隨著該系統的逐步推廣和應用,縣級電網的繼電保護的運行管理水平必然會進一步提升,為縣級電網的安全生產和經濟運行發揮重要作用。
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【關鍵詞】繼電保護;整定計算;主保護;管理
1.繼電保護人員配備問題
繼電保護人員是完成繼電保護整定工作的主體,整定人員的水平、經驗、工作態度及工作時的精神狀態,都會影響整定工作完成的效果。對繼電保護工作的管理,首先應從整定人員管理入手,當前主要存在以下幾方面的問題。
①專職繼電保護整定人員人數不足,整定計算人員專業技能水平不一,不能保證繼電保護整定工作整體水平的持續提高。改進措施:合理配置繼電保護整定人員,提前培養后備力量。②整定計算原則及整定計算過程中的問題。不同的整定人員按規程進行整定計算,在此過程中由于選擇的整定方案及整定原則的不同,可能造成整定結果有差異。改進措施:編寫制定電網保護整定規則,針對不同廠家的保護裝置具體說明,對繼電保護人員培訓、整定人員計算核查都有較強的指導意義,且可為保護整定人員提供學習參考和整定核查依據。
2.基礎資料問題
基礎資料涉及面比較廣,包括整定計算所用的各類資料。
①二次設備檔案不能及時更新,缺、漏、錯現象普遍存在。如新建項目部分設計修改無設計更改通知單,改、擴建項目竣工資料不齊全,所存圖紙及說明書等資料不是當前有效版本等,對工程項目竣工移交資料環節的管理缺乏有效監管。②沒有建立完善的設備缺陷歸檔管理機制。在保護裝置驗收、保護專項檢查中,可能發現不少保護裝置或二次回路本身固有的缺陷,如裝置顯示的跳閘矩陣控制字與現場試驗結果不一致,個別回路功能不正常甚至沒有接線等,只是簡單地向有關人員口頭傳達或報告,而沒有形成書面材料存檔。③由于保護裝置更新換代及版本升級速度不斷加快,累積的舊保護裝置版本越來越多,繼電保護人員在保護功能調試或整定計算工作中容易受習慣性思維束縛。④新建、改擴建工程中,項目負責人或工程管理部門未按要求及時向整定計算部門提供有關資料,或者相關資料錯誤而重新提供.造成定值計算時間太倉促。導致整定計算考慮不周的概率變大.同時也影響了定值單的正常發放工作,這極易埋下事故隱患。
改進措施:制定相應的整定計算資料的規范及上報與考核制度。明確各單位繼電保護相關部門(如工程管理部門、施工單位、設計單位、調度部門等)的分工,確保資料的及時報送和定值單的及時下發。利用各種專項檢查機會。現場核實校對所有保護裝置定值單:將檢查中發現的問題或缺陷形成書面材料,以方便調度運行、整定人員查閱整改。
3.加強主保護建設
在實際運行中,特別是2008年發生的大面積冰災中,在非常短的時間、電網破壞非常嚴重的情況下,主保護發揮了巨大的作用。因此,加強主保護的配置、整定計算、運行維護都成為了大家的共識。
3.1 全線速動的主保護配置
目前,220kV及以上電壓等級均按雙套全線速動主保護原則配置。面對復雜多變、方式靈活的110kV電網,為確保故障快速切除,保證電網安全穩定,必須實現至少一套全線速動主保護的配置。
3.2 構成主保護的通道形式
由于光纖通道的抗干擾性能好,通道傳輸質量穩定可靠,近年來廣泛被繼電保護采用。
①光纜路由通道至少采用一路點對點路由。②逐步采用載波機替代保護專用收發信機方式,且采用相相耦合方式。③為防止由于光纖通道接線錯誤造成保護裝置的不正確動作,對于光纖電流差動保護裝置建議增加地址編碼功能,以確保不同保護裝置在電網中的唯一性。
4.合理簡化后備保護
現今,隨著繼電保護技術的發展以及微機保護的全面普及,在實際整定計算中,在主保護加強的情況下,有關規程允許對后備保護進行一些合理的簡化,以改善方式安排的靈活性及提高繼電保護整定計算效率。
4.1 取消零序I段
①取消零序I段的可行性。零序I段保護受系統運行方式的影響較大,正常方式下,零序I段保護范圍可以達到全線的70%-80%,但當系統方式變化較大時,零序I段保護范圍也會變化,嚴重時要遠遠小于70%,甚至只有不到10%。而接地距離I段可以保護線路的70%,這個范圍比較穩定,基本不受系統方式變化的影響。在整定計算中,需要使用實測參數,但是由于種種原因,基建時實測參數往往不能及時得到,而為了不影響基建工程的投運,只能提前計算。而且大部分老線路沒有實測數據,因此只能使用設計的標準參數來進行布點計算。這些因素將可能會造成零序電流的計算存在較大的誤差。為了防止零序保護誤動或拒動,只能用調整可靠系數的方法,而可靠系數的取值過大或過小都會使零序保護過于靈敏或靈敏度不夠。②整定計算中取消零序I段從以上三點分析可以看出,如配置主保護并有完善的接地距離后備保護,則可以不使用零序電流I段保護。
4.2 改善距離Ⅱ段的配合
在整定計算中,原則規定距離Ⅱ段的定值按本線路末端發生金屬性短路故障有靈敏度并與相鄰線距離I段配合,若無法配合,再與相鄰線距離Ⅱ段配合。在目前電網加強主保護且每一套全線速動保護的功能完整的條件下,帶延時的相間和接地距離Ⅱ段保護,在與相鄰線距離I段配合不了的情況下,可以先與相鄰線路的縱聯保護配合,從而簡化了動作時間的配合整定,有利于改善整定計算的配合條件。
5.做好繼電保護的標準化工作
做好繼電保護端子、壓板的標準化設計工作,并及時在電網內推廣、應用,不僅能提高繼電保護的運行維護水平,而且為繼電保護的不斷發展奠定良好的基礎。標準化的設計,進一步完善繼電保護的配置、選型,做好標準化設計,為今后的保護設計(包括廠家的制造)、運行、檢修、管理打好基礎。但同時我們也要看到,由于電網的結構越來越復雜,如果保護簡簡單單的搞全網統一,可能會出現問題。做標準化設計時,建議要求統一保護的屏標準、端子標準、二次回路標準,但是保護功能搭配要靈活,以滿足電網發展的需要。
6.結語
綜上所述,無論是繼電保護整定計算中的原則問題還是實際配置與運行的情況分析,按照加強主保護,簡化后備保護的基本原則配置和整定,并做到標準化管理,將會提高工作效率,更好的保證電網的安全運行。
【關鍵詞】廣域繼電保護;故障元件;判別機制;原理分析
繼電保護作為電網安全運行的重要防線,廣泛應用于電網建設中。隨著電網建設規模的不斷擴大,傳統的繼電保護依靠離線整定的固定定值工作方式,已不能滿足現在電網系統的建設需求,尤其在電網運行方式變化時難以滿足各繼電保護裝置之間相互配合。為了保障電網安全運行,研究快速識別與隔離故障,簡化保護整定計算的廣域保護原理及配置方案,成為重要內容。
1.傳統繼電保護應用于現代電網中面臨的難題
繼電保護以切除電網故障為己任,但在現代復雜的電網保護過程中往往因其動作不當而導致事故擴大。其主要表現為:
1.1定值整定與配合困難
對于現在高速發展的大電網而言,結構和運行方式復雜多變,各個相關后備保護之間動作整定值的配合非常復雜,且通過就地檢測量和延時實現配合的方式在很多情況下難以確保選擇性,致使人們愿意形成采取“加強主保護,簡化后備保護”措施的趨向。例如:取消保護Ⅱ段、簡化保護Ⅲ段定值等。值得注意的是,在大電網發生高阻故障的時候,即便采用雙套主保護也不能完全杜絕其拒動發生。當主保護因靈敏度不足等原因發生拒動時,容易造成延時過長及擴大范圍的跳閘,增加緊急狀態下發生局部電網癱瘓的風險。
1.2遠后備保護延時過長
多級階梯延時配合可能導致遠后備保護延時過長,對于電網系統安全極其不利。
1.3缺乏自適應應變能力
傳統的后備保護整定配合運行方式有限,缺乏自適應應變能力,在電網網架結構及運行方式因故障而發生頻繁和大幅改變時,易導致后備保護動作的性能失配而可能造成誤動或事故擴大。
1.4存在潛在的誤動風險
在電網結構或運行工況突發非預性改變而出現大范圍的大負荷潮流轉移時,極易造成距離保護Ⅲ段非預期連鎖跳閘,甚至導致系統解列或大范圍停電事故。出現這種問題的主要原因在于傳統繼電保護的動作依據僅僅是靠保護安裝處設備本身的信息。若后備保護可以獲取當前系統運行方式變化及遠方被保護設備相關區域的信息,就能產生更加有效的故障判斷和動作,那么基于廣域信息有可能解決傳統繼電保護的一些難題,從而對電網運行進行更有效的全面保護。
2.廣域繼電保護原理分析
2.1廣域電流差動保護和廣域方向比較式保護
電流差動保護和方向比較式保護是傳統繼電保護中最常用的保護原理,被廣泛應用于各種電力主設備和輸電線路的主保護中;而方向比較式保護動作速度快、選擇性好、靈敏度高,也是輸電線路常用的主保護。然而這兩種保護方式性能雖然優越,但只能作為主保護,無法提供后備保護,一旦主保護誤動,就只能依靠延時長、選擇性差的其它原理后備保護來切除故障,這對電力系統的穩定運行產生不利影響。隨著電網系統環網和短線路大量出現,造成后備保護之間的整定配合非常困難。當短暫的通信數據不正確或者中斷后,差動保護閉鎖較長時間才能重新運行。此時如果發生區內故障保護拒動,方向比較原理的廣域繼電保護在通信短暫中斷恢復后仍能正確判別故障。因此,在實際的廣域繼電保護裝置中應同時配置這兩種保護原理,并根據實際情況進行實時切換,實現最佳保護。
2.2基于廣域信息的自適應繼電保護
廣域電流差動保護和廣域方向比較式保護,只能提高后備保護的性能,但是對于電網系統安影響最大的還是主保護的性能。為了滿足系統選擇性和靈敏性的要求,必須對最不利的運行方式進行定值整定和定值校驗,并采取各種措施防止繼電保護在極端運行狀態下拒動或誤動,使保護裝置的邏輯變得復雜,且降低了保護動作速度、動作可靠性等。傳統電網保護一套定值要適用于多種運行方式,很難同時滿足系統對保護選擇性、速動性、靈敏性和可靠性的要求。利用廣域信息進行自適應優化整定,在電網運行方式發生變化的情況下,保護系統能夠及時更正與其不相適應的保護定值,重新優化整定從而提高保護適應電網運行方式變化的能力。例如保護定值在線預警系統能通過廣域信息獲得電網的實時運行方式,實現定值校核功能,對不正確的保護定值進行預警。
3.故障元件判別機制
實現故障元件判別原理(FEI)的廣域繼電保護的關鍵是故障元件判別機制。主要表現為以下三種形式:
3.1基于故障電壓分布實現故障元件判別
利用一側的電壓故障分量的測量值對另一側的電壓故障分量進行估算,可以同時獲得線路兩側的電壓故障分量的測量值和估算值。線路發生外部故障時,任意一側的電壓故障分量的測量值和估算值是一致的,若發生內部故障,至少一側的測量值和估算值會產生較大差異,通過這種差異構成故障元件的識別判據。結合零序分量、正序分量、和負序分量三種判別元件,綜合利用線路兩側的元件形成組合判據,實現對接地故障、不對稱相間故障和三相短路故障的判斷。
3.2基于廣域綜合阻抗實現故障元件判別
基于綜合阻抗的縱聯保護能克服分布電容的影響,靈敏度較高,利用綜合阻抗實現故障元件判別,克服廣域電流差動保護的缺陷。該原理利用區域多端電壓和電流構造綜合阻抗,定義公式為:
Z==
式中M、N分別廣域繼電保護區域邊界母線數及進出線路數。當N=M=2時為兩端輸電系統,當N=M=3時為三端輸電系統。
3.3基于遺傳信息融合技術實現故障元件判別
該方法基于故障方向的廣域繼電保護原理,利用遺傳算法的信息融合數學模型求解各保護狀態的期望函數。根據狀態值與期望值之間的差異構造適應度函數。通過遺傳算法的種群建立快速搜索運算尋找最優解,達到故障方向決策和故障元件判別。
4.總結
自上世紀80年代以來,廣域繼電保護是我國電力系統一直研究的重點課題,本文提出幾種通過故障元件判別原理實現繼電保護的方法,從不同角度解決了傳統繼電保護中所面臨的難題,為我國電力系統的發展奠定了基礎,促進我國大電網的發展與完善。 [科]
【參考文獻】
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