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        淺談電力系統(tǒng)繼電保護中廣域信息的應(yīng)用

        2016-01-28 08:52:26錢文萍
        大科技 2016年25期
        關(guān)鍵詞:變電站智能故障

        錢文萍

        (湖南芷江蟒塘溪水利水電開發(fā)有限責任公司 湖南懷化 419100)

        淺談電力系統(tǒng)繼電保護中廣域信息的應(yīng)用

        錢文萍

        (湖南芷江蟒塘溪水利水電開發(fā)有限責任公司 湖南懷化 419100)

        本文針對廣域信息在電力系統(tǒng)繼電保護中的應(yīng)用進行詳細的分析,研討了該技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀和構(gòu)成要素,闡述了該應(yīng)用的策略和技術(shù)要點。作為一項新興技術(shù),希望通過此次研討,能夠為發(fā)展我國電力事業(yè)提供可參考的意見和建議。

        電力系統(tǒng);繼電保護;廣域信息

        隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展,電力需求在不斷攀升,這也使我國電力系統(tǒng)的規(guī)模不斷擴大,其運行和控制也將越加復雜。隨之而來的是在運行過程中,不斷出現(xiàn)的各種問題影響著電力事業(yè)的安全穩(wěn)定發(fā)展。因此,為了保證電網(wǎng)系統(tǒng)持續(xù)正常的運行,就需要有效的繼電保護系統(tǒng)對其進行科學合理的控制與監(jiān)測。傳統(tǒng)的技術(shù)手段儼然已經(jīng)滿足不了實際的需求,所以廣域信息在繼電保護中的應(yīng)用也就成了大勢所趨、理所應(yīng)當。

        1 廣域信息繼電保護系統(tǒng)的現(xiàn)狀

        依靠現(xiàn)代化信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,通過實現(xiàn)在廣域范圍的電氣信息中完成故障切除,提高了工作的效率和準確性,這就是電力系統(tǒng)中廣域信息的繼電保護。在應(yīng)用這種方式時,需對故障切除的可行性和安全性做充分的研究分析,要周全考慮切除故障系統(tǒng)的問題是否會影響到其他系統(tǒng)的運行,一定要力保整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。在繼電保護系統(tǒng)的研究中,廣域繼電保護的原理已經(jīng)被提出并應(yīng)用了。這是一種采用分布式結(jié)構(gòu)原理的系統(tǒng),它實現(xiàn)了從傳統(tǒng)獨立的元件擴展至相鄰區(qū)域中,并利用了GPS完成了時間與信號的一致性?;谶@個原理,系統(tǒng)中的電流數(shù)據(jù)實現(xiàn)了自動上傳至中央設(shè)備,再結(jié)合運用電流差動計算方法,直接從中央設(shè)備將跳閘信號發(fā)送到終端設(shè)備中,進而實現(xiàn)了多點差動保護,且延遲了后備保護用時。

        2 廣域信息繼電保護系統(tǒng)的架構(gòu)與策略

        2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

        廣域后備保護的結(jié)構(gòu)方式存在著很多差異,包括系統(tǒng)的保護功能、系統(tǒng)的可靠性與動作行為性等。在廣域繼電保護中,分為集中式變電站、區(qū)域集中式和實際分布式三種結(jié)構(gòu)[1]。

        不同于其他,在廣域信息繼電保護系統(tǒng)中,它的每一個保護IED——智能電子設(shè)備的行為分別都是自由的,也具有對立的功能,而且不必選擇中心站。

        變電站的集中式是指在每一個變電站中只可以選擇一套智能電子設(shè)備。采集所有智能電子設(shè)備在這一變電站中出現(xiàn)的信號,就形成了一套負責該變電站的所有狀態(tài)量與模擬量的智能電子設(shè)備,然后再根據(jù)廣域繼電保護的算法進行保護性控制并生成相關(guān)的保護策略等[2]。以上這種結(jié)構(gòu)可以最大程度地控制硬件成本,使系統(tǒng)的連接簡單化,在保證不影響傳統(tǒng)保護的前提下,又實現(xiàn)了后續(xù)一些附加性功能,有效實現(xiàn)了獨立化運行。

        為確保其他相關(guān)系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性,需要與該變電站配置同樣的智能電子設(shè)備,一旦檢測到設(shè)備故障,就要切換到備用智能電子設(shè)備上。為了提高保護系統(tǒng)的速率、精確度及可靠性,在進行傳輸采樣過程中可以使用電子式的過程總線與互感器。

        2.2 系統(tǒng)策略

        如果系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中沒有裝設(shè)合理的中心站,那么可以在每一個變電站中設(shè)計安裝一臺保護性裝置,這就是變電站集中式保護。確定中心站是確定信息區(qū)域的前提,首先應(yīng)該將相鄰的節(jié)點多和路徑關(guān)聯(lián)比較密集的變電站作中心站;在對智能電子設(shè)備進行保護時,要對狀態(tài)量和模擬量進行信息采集和數(shù)據(jù)傳輸,從而定位故障,然后就行跳閘操作。廣域信息繼電保護的策略如下:

        (1)故障識別法,這是一種計算補償性電壓故障分量,基于縱聯(lián)方向保護算法判斷故障是正向還是反向[3]。

        (2)保護性區(qū)域,在對智能電子設(shè)備進行保護時,首先需要熟悉自己的保護區(qū)域,主要為了方便與其他區(qū)域保護智能電子設(shè)備進行信息交換。

        (3)刷新網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息,在對每臺設(shè)備進行保護時,必須定期刷新和維護網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài),了解相關(guān)元件列表及斷路器。

        (4)廣域后備保護區(qū)域,在保護設(shè)備中,了解廣域保護區(qū)域就是要羅列出被保護設(shè)備的列表,包括相關(guān)線路、斷路器、變壓器和母線等。

        (5)信息交換,在對智能電子設(shè)備的信息進行交換后需要進行技術(shù)分析和計算,分析受到的故障信息并判斷故障元件所在。

        (6)故障檢測,在檢測了相應(yīng)故障之后,再對智能電子設(shè)備保護進行故障判斷,主要看其是否是在自己的保護區(qū)域內(nèi)。假如故障位置在保護區(qū)域內(nèi),那么就要及時保護斷路器的狀態(tài)信息與出口信息;如果出現(xiàn)拒動情況,則需要及時對斷路器發(fā)出跳閘信號,同時要時刻注意斷路器位置的狀態(tài)。如果斷路器依然拒動,則要向相鄰的智能電子設(shè)備繼續(xù)發(fā)出跳閘信號[4]。

        (7)最大范圍內(nèi)維護故障,假如故障是發(fā)生在智能電子設(shè)備保護范圍外,首要是保證設(shè)備的正常運行,然后根據(jù)是否收到相鄰設(shè)備的信號決定是否跳閘。

        當所有故障被切除之后,要使系統(tǒng)盡快恢復正常使用。后備保護功能是廣域信息繼電保護系統(tǒng)中的重要功能,對數(shù)據(jù)的整合效率和動作時間都表現(xiàn)優(yōu)越。不僅縮短了動作時間,還簡化了后備保護的整合過程。

        3 廣域信息繼電保護系統(tǒng)的技術(shù)

        廣域信息繼電保護系統(tǒng)的技術(shù)構(gòu)成,主要包括安全穩(wěn)定的控制、監(jiān)控子站、SDH、控制電網(wǎng)系統(tǒng),以及通信線路等。

        3.1 控制安全穩(wěn)定

        在電網(wǎng)發(fā)生故障時,根據(jù)廠站的實際運行狀況,先要找出預先控制策略表,然后再對變電站的裝置進行切負荷操作,保證控制過程的安全與穩(wěn)定。如果電壓和電頻產(chǎn)生波動時,其安全穩(wěn)定控制裝置能夠快速自動進行無級切機的控制。當然,這一過程同樣可以由操作人員遠程進行控制,確保電網(wǎng)運行的安全穩(wěn)定。

        3.2 監(jiān)控子站

        監(jiān)控子站通常是裝設(shè)在變電站中,向上會通過電網(wǎng)和光纖控制主機的通信,向下則是利用相量測量和電網(wǎng)安全控制通信,它是溝通發(fā)電廠控制系統(tǒng)與穩(wěn)定監(jiān)測系統(tǒng)通信的主要工具。

        3.3 SDH——同步數(shù)字體系

        SDH是指GPS采取的電壓功率樣本與相量及開關(guān)等的動作行為情況,在計算出正序電流與電壓的相量后,通過通信線路與監(jiān)控站上傳相關(guān)數(shù)據(jù)。

        3.4 檢測電網(wǎng)控制主機與維穩(wěn)

        一般控制系統(tǒng)的主機安全和檢測都是在調(diào)度室完成,然后同監(jiān)控子站通信,以此獲取數(shù)據(jù)然后進行廣泛的保護計算。這一過程是要多站聯(lián)合展開模擬、控制和檢測,然后把所有相關(guān)的數(shù)據(jù)記錄并入庫。

        3.5 資料分析站

        利用瀏覽器對站與站的電流、電壓進行檢測,通過查看動態(tài)記錄,結(jié)合軟件分析記錄而做出相關(guān)的報表。

        4 結(jié)束語

        綜上所述,我國的經(jīng)濟發(fā)展現(xiàn)處于一個飛速前進的階段,基于西電東送工程進入了互聯(lián)時代,這使得廣域信息繼電保護工作變得越加重要。由于大容量和大機組的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)建成,這將給電網(wǎng)的保護措施提出更高的要求。在發(fā)展電力的過程中,既要認識到廣域信息在其中應(yīng)用的價值,也要積極思考可能存在問題。由于廣域信息電網(wǎng)的運行環(huán)境較為復雜,在進行集中計算時可能出現(xiàn)定值誤差和保護性能下降的現(xiàn)象。所以,廣域信息在繼電保護中的應(yīng)用有利也有弊,只有不斷積累工作經(jīng)驗,總結(jié)歷史教訓,才能在實際應(yīng)用過程中充分發(fā)揮出積極的作用。

        [1]陳國炎,張哲,尹項根.廣域繼電保護分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)拓撲設(shè)計[J].電力系統(tǒng)保護與控制,2012(04):63~70.

        [2]許路廣.廣域保護技術(shù)在智能電網(wǎng)中的發(fā)展與探索[J].科技與企業(yè),2012(16):128.

        [3]翟增強.新的數(shù)學理論在繼電保護中的應(yīng)用及廣域保護概述[J].中小企業(yè)管理與科技(上旬刊),2012(09):91~93.

        [4]王瑞健.基于廣域信息的繼電保護及其相關(guān)問題探討[J].科技傳播,2014(10):53+30.

        TM771

        A

        1004-7344(2016)25-0056-02

        2016-8-19

        錢文萍(1974-),女,電氣工程師,本科,從事電氣運行、檢修、維護與管理工作。

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