基于变电运行继电保护的研究

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  摘要:当前在变电运行中广泛使用继电保护电网,因此变电运行人员需深入了解继电保护管理工作及其相关原理。例如当变电运行系统一旦发生意外情况可自动报警告知运行人员,人员就可及时对故障及问题予以解决和处理,将系统运行及时恢复,并确保安全性。继电保护装置还可协同配合于其他设备,将故障自动消除,保证继电保护管理系统的可靠性与安全性。本文现探讨在变电运行中继电保护的特点、危险点、注意事项以及具体方案与措施等,分述如下。
  关键词:变电运行;继电保护;方案
  自20世纪60年代开始,变电运行中逐渐使用晶体管继电保护技术,而后继电保护技术均获得程度不一的发展,在70年代便研发出类型多样的计算机保护装置。微机保护装置的问世与使用,标志着我国在继电保护方面进入了微机保护时代。目前继电保护技术的发展趋势为网络化与计算机化,这就要求继电保护技术有更高的保护、控制、数据通信一体化、测量以及人工智能化等技术,这既为继电保护技术提供了发展机遇,同样也提出了挑战。当前继电保护技术快速发展,故而在电力系统中会更加普及,既可确保电力系统运行的可靠性、安全性以及稳定性,亦可间接推动我国经济的发展。
  一、继电保护的相关概念
  (一)继电保护的含义
  继电保护系统组成内容主要为继电保护装置、自动重合闸、断路器以及电流电压互感器。该系统为串联,一旦某个环节出现故障便会丧失整个系统的保护功能,使其可靠性大幅度降低。对变电运行开展继电保护主要有两个方面,分别为继电保护装置与继电保护技术。前者即当电子元件出现故障或者运行不正常时,会自动对断路器跳闸进行动作或者发出信号。后者则为变电系统故障分析技术、继电保护原理、配置设计技术、实现技术、运行技术以及维护技术等。对继电保护技术予以合理使用可在极大程度上保证变电运行的可靠性与安全性。
  (二)继电保护的原理
  变电运行中故障较多,而影响最大且出现最多的则为短路。一旦变电运行出现短路事故就会导致电流、电压相位角产生变化,导致电压快速下降且电流快速增加。在变电运行的正常状态下与故障状态下物理量之间存在较大差别,而依据这些差别将继电保护装置做出如下分类:一为对电流变化予以反映,包括定时限过、零序、过负荷、反时限过等电流保护以及电流速断保护等装置;二为可对电压变化予以反映,主要为低电压、过电压保护以及对电压与电流相位角变化等予以反映的电压保护装置;三为可对电流/电压比值予以反映,例如对安装处与短路点间的距离予以反映的保护装置;四为对输入、出电流间差动保护予以反映,包括纵联差、横联差等保护装置;五对变电运行频率变化周波予以反映的保护装置;六为瓦斯保护装置,可对变压器内部故障予以反映的气体保护装置,例如轻瓦斯与重瓦斯等保护装置;七为对变压器温度变化予以反映的温度保护装置。
  (三)继电保护的特点
  1、可靠性。对于继电保护装置而言可靠性是最明显与最重要的特点。电力系统一旦发生故障,导致电力供应中断时,继电保护装置能够在极短时间内作出反应,并对自身可靠性特点予以充分利用后隔离故障发生点,避免事故向更大范围扩展,减少损失。
  2、选择性。即电力系统一旦出现故障,继电保护装置可对选择性特点予以充分利用,不会全部断开所有控制开关,而是对断开事故点周边的开关予以选择性断开,同时确保其他线路处于正常运行状态。
  3、灵敏性。对于电力系统而言,其自身灵敏性较高,不管故障规模是大还是小都会影响整个系统,对供电安全产生极大影响。因此继电保护作为一种电路保护装置也需有较高的灵敏性,确保电力系统能够在故障出现时迅速反应,以保证电力系统运行的高效性与安全性。
  4、快速性。电力系统一旦出现故障若无法及时开展处理则会导致故障范围扩大并对整个电力系统产生不利影响。因此继电保护装置一定要反应快速,在故障出现时可在极短时间内做出反应,并开展针对性处理,防止故障范围逐渐扩大产生更多损失,对故障损伤程度予以降低。
  二、继电保护的相关危险点
  (一)继电保护自身装置问题
  当前继电保护装置都实现了智能化与微机化,且均拥有自检功能,可在软件的作用下对装置内部的逻辑功能软件与内部重要元件的執行状况与工况进行检测,且其闭锁措施也比较完善,故而对于继电保护装置而言其有极高的灵敏性、安全性以及可靠性。这样一来,保护装置由于自身缺陷而造成故障现象越来越少,而诸多故障则主要由于产品自身出现问题,例如存在于逻辑回路中的出口继电器节点出现焊接质量问题、电源插件出现质量问题或者老化等。
  (二)继电保护三误
  三误即误整定、误碰以及误接线。在自动化装置屏与危机保护中有紧密的电流切换端子、二次接线以及保护压板等装置,且功能类型越发多样,若在管理上述装置存在不恰当问题,没有全面理解装置中类型不一的标识功能,则运行人员极易出现操作不当、误判断或者误碰现象,致使保护误动。一旦继电保护装置在动作时缺乏正确性,往往会导致事故更加严重,继而产生严重后果。继电保护动作的正确率在一定程度上关联于装置自身质量,而最多的还是与设计人员、安装人员、调试人员以及管理维护人员自身的专业水平有关。故而需强化对继电保护定值与工作人员的专项管理以及安全知识教育,减少误整定与误碰事件。当前主要的问题集中于误接线。
  (三)一次设备配置不合理
  主要表现于电压互感器或者电流组别与级别较多,其伏安特性与继电保护装置要求不相符。
  (四)关联于继电保护的二次回路问题
  当前变电运行中广泛使用微机继电保护装置,在极大程度上提升了继电保护装置的灵敏性、安全性以及可靠性,由此需将二次回路中的隐患予以及时发现和消除,以防止继电保护装置出现误动。二次回路中接线复杂,且有诸多环节和较广的涉及面,故而其缺陷有较强的隐蔽性,部分隐患只有在较大的系统故障冲击或者设备故障较大时才能被发现,故而有极大危害,对继电保护装置动作的正确性产生影响,导致电网瓦解或者设备损坏等危险事故。   三、处理继电保护故障的主要方法与具体要求
  (一)主要方法
  1、分析法。当线路保护中出现故障时可采用该方法,可将故障点快速找出,提升故障检出率与维修效率。
  2、电位变化法。使用该方法处理继电保护故障时在开关拒分拒合故障中有较大的适用性。可对回路中电位变化与直流电压变化予以实时监测,而后对故障点予以判断。与此同时还需注意的是需、对检验室中的旁路开关等设备予以保护,保证其处于正常运行状态。
  3、经验判断法。工作人员要使用该方法首先需要有大量的工作经验与总结分析。应用该方法对故常予以处理有极高的实用性,日常工作中的积累可辅助工作人员对故障予以迅速判断并有效解决。
  4、分段处理法。在对故障点予以寻找时可使用分段处理法。该方法即分段变电继电保护系统,与此同时对故障予以排除,可有效增强故障排除效果。
  (二)具体要求
  在变电运行中开展继电保护时需注重以下几点:
  1、在变电运行中开展继电保护并非单纯只进行继电保护,还要与具有完善性的继电保护系统予以配套,且离不开一次设备、二次设备之间的协调与配合,继而将继电保护智能化水平予以提升。为保证保护装置具有更高的可靠性,在选择继电保护设备时需要求其具备选择性、可靠性以及灵敏性等。
  2、在选择感应式互感器时需为两路采样,在传输渠道下可向继电保护装置传输采样数据,可在极大程度上减少设备发生故障的几率,且当一个互感器出现故障时另一个仍可保持正常工作。分析所得数据后可将互感器中存在问题找出,这样不仅可增强继电保护可靠性,还可及时解决故障问题。
  3、选取GOOSE网络传输模式,以最大限度减少继电保护装置失灵故障。断路器采用的形式若为点到点则可对数据传输的可靠性予以大幅度提升。
  4、为避免各个保护系统间产生影响对于变电运行中等级系统也提出要求,即需保证独立性。
  5、若电力系统电压等级在110KV以上,则在各个系统之间需安装三相ECVT,且还要确保其独立性,以对系统安全性与稳定性予以提升。
  四、排除故障的相关措施与开展继电保护的具体方案
  (一)排除故障的相关措施
  首先工作人员需结合独立装置类型对继电保护予以检查和统计,例如可对当前变电运行系統中的变压器、电抗器、线路、电容器、母差等保护装置以及继电器、开关操作箱、重合闸装置、电压切换箱、安全自动装置以及备用电源自动投切装置等予以检查与统计。
  其次工作人员需分类继电保护故障。对于电网运行和电网设备可将其影响分为三类,分别为危急、严重以及一般。还可结合故障产生原因对其进行元器件质量不良、设计缺乏合理性、未执行反措以及工作人员操作失当等分类。由此一来,针对故障可更加便捷地开展针对性整改与责任归类,从根源上杜绝故障再次出现。
  最后需对继电保护规律予以了解。可逐渐对设备运行规律予以掌握,进而提升继电保护人员的维护操作水平。全面且及时地对继电保护设备中诸类故障予以统计,并确保每次故障都在统计记录上,这样可在缺陷管理下对设备运行规律予以查找,便于后期维护工作的开展。
  (二)继电保护方案与相关策略
  1、继电保护方案。有如下三种情况:①主变压器的继电保护。在变电系统中变压器属于主要部分,故而需对其予以全面保护,避免产生故障。结合变电设备电压等级与容量,需在高压侧与低压侧对性能优良且安全可靠的继电保护装置予以安装,并结合安装规范采取双套配置,即包括合并单元与智能终端。在开展配置工作时,主、后备一体化方案需使第一套智能终端设备对应于差动保护,第二套则需对应于合并单元与后备保护。继电保护装置主要经由检测装置对电压电流量予以测量后获取数据,并不经由SV网络。故而需避免网络干扰。此外,变压器终端设备相连于继电保护装置与GOOSE网络,故而即使控制信号中断仍可应用GOOSE网络对智能终端动作予以控制。②线路继电保护。即同步完成测控与保护,主要应用单套间隔配置方式。在开展线路继电保护时主要应用断路器,可稽核于GOOSE网络确保电路器即使失灵系统亦可开展保护工作。线路间隔可与智能端与同单元之间开展继电保护管理,还可连接于GOOSE网络开展信息共享。电子式互感器可向合并单元传输电流信号,打包压缩后光纤传输数据控制信号。③母线继电保护。在变电系统中母线属于重要电力传输线路,事故出现后会带来极大损失。一般应用分布式法设计母线继电保护,在保护母线时使用单套设备可集成测控系统与保护装置。母线与线路的继电保护存在相似性,但是前者有更简单的结构。通过连接于智能终端与合并单元,母线保护装置可开展差错检验与自动处理工作。
  2、其他措施。①对变电继电保护开展严格验收。该措施可有效保障变电站安全运行,因此必须确保验收质量。②强化巡检二次回路与装置。该措施可将变电继电保护故障及时找出。巡检后可对装置的工作状态与位置予以观察,并查看有无老化或者损坏、短路现象。可减少故障事件,延长装置使用寿命。③对继电保护技术予以及时更新。目前社会逐渐提升电力需求量,故而需与时俱进,对继电保护技术予以及时更新,增强继电保护水平。④强化对工作人员的技能培训。提高工作人员安全责任意识,使其在操作过程中可严格遵守规范流程,同时还需进行核对与记录。定期培训,促使工作人员专业知识水平与专业技能获得提升。⑤开展网络化管理。当前变电继电保护工作开展较好,但是由于该工作范围较广且内容复杂,工作岗位与人员均比较多。这样一来在管理时难度较大,故而需推行网络化管理,以提升继电保护安全性与可靠性,应用远程管理开展整体协调,继而有效管理继电保护。
  结束语
  总而言之,在变电运行中开展继电保护可在线监测所有系统设备,并及时切断故障部位并保证未出现故障部位的正常运行。由此一来,变电运行的可靠性、安全性以及稳定性均可获得提升,进而为民众提供更好的电力服务。
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