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        智能電網(wǎng)繼電保護(hù)與分布式電源接入技術(shù)芻議

        2021-11-23 11:41:28谷源
        商品與質(zhì)量 2021年41期
        關(guān)鍵詞:繼電保護(hù)分布式電網(wǎng)

        谷源

        國(guó)網(wǎng)河南省電力公司舞陽縣供電公司 河南漯河 462400

        智能電網(wǎng)成為未來電網(wǎng)的主要發(fā)展方向,為了保證可靠運(yùn)行,應(yīng)有效引入繼電保護(hù)裝置。智能技術(shù)模式為繼電保護(hù)工作帶來較多風(fēng)險(xiǎn),為了提高發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)功效,應(yīng)引入更多新技術(shù),完善設(shè)計(jì)規(guī)劃。且還應(yīng)采用更有效的運(yùn)檢方法,以及時(shí)辨別風(fēng)險(xiǎn)。傳統(tǒng)運(yùn)檢停電時(shí)間長(zhǎng),消耗大量人力、物力資源,對(duì)電力安全性與運(yùn)營(yíng)成本要求較高,存在經(jīng)濟(jì)性與有效性的沖突問題。在繼電保護(hù)裝置中應(yīng)用智能技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)多源信息聚合,監(jiān)測(cè)二次回路。因此,為了提高電力系統(tǒng)繼電保護(hù)運(yùn)維有效性與可靠性,相關(guān)工作人員應(yīng)做好可靠性建模評(píng)估工作,針對(duì)繼電保護(hù)失效與薄弱環(huán)節(jié),制定待解決的關(guān)鍵點(diǎn),充分發(fā)揮智能電網(wǎng)優(yōu)勢(shì)[1]。

        1 電廠繼電保護(hù)裝置的工作機(jī)制及作用

        繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)運(yùn)行中的作用非常重要,電力系統(tǒng)出現(xiàn)區(qū)域故障問題,會(huì)啟動(dòng)繼電保護(hù)裝置,保護(hù)此區(qū)域經(jīng)過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)動(dòng)作元件的狀態(tài)屬性及中間節(jié)點(diǎn)的正常與否調(diào)節(jié)開關(guān)量的變化,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化精準(zhǔn)定位與隔離故障區(qū)域,有效防止電力故障向周圍擴(kuò)散,最大限度降低故障問題的損失性。繼電保護(hù)裝置的功能不單一,能夠?qū)Π踩[患有一定提示預(yù)判的能力。電力系統(tǒng)的某一區(qū)域出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)上報(bào),繼電保護(hù)裝置會(huì)有預(yù)警報(bào)告,發(fā)送至企業(yè)端,提醒電廠相關(guān)人員對(duì)警報(bào)進(jìn)行分析排查,查看故障是否準(zhǔn)確,幫助企業(yè)提高安全性,將電路故障造成的損失降到最低。實(shí)際情況中,繼電保護(hù)系統(tǒng)常會(huì)出現(xiàn)不容易被發(fā)現(xiàn)的故障問題,例如運(yùn)行干擾故障、接地故障以及CT飽和故障等問題,無法進(jìn)行預(yù)判。制止措施效果欠佳會(huì)造成繼電保護(hù)系統(tǒng)各項(xiàng)功能失控,危及電廠供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行及供電可靠性。電力場(chǎng)所管理人員應(yīng)權(quán)衡利弊,加強(qiáng)繼電保護(hù)故障診斷及處理,對(duì)社會(huì)有較高的現(xiàn)實(shí)意義[2]。

        2 智能電網(wǎng)繼電保護(hù)與分布式電源接入技術(shù)芻議

        2.1 智能繼電保護(hù)系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用

        與傳統(tǒng)的繼電保護(hù)系統(tǒng)相比,智能基地保護(hù)系統(tǒng)采用現(xiàn)代化技術(shù),解決用電系統(tǒng)中存在的問題,實(shí)現(xiàn)對(duì)配電系統(tǒng)的保護(hù)。智能繼電保護(hù)系統(tǒng)主要應(yīng)用以下幾種技術(shù)。第一,先進(jìn)設(shè)備技術(shù),智能電網(wǎng)將各種新型材料,電子技術(shù)等用于智能電網(wǎng)的設(shè)備中,擴(kuò)大傳統(tǒng)電網(wǎng)中的電能傳輸性能提高了分布式電源電流傳輸?shù)馁|(zhì)量。第二,傳感控制技術(shù)。通信傳感技術(shù)是智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)保護(hù)的基本條件。智能電網(wǎng)具有自愈性的特點(diǎn),即在實(shí)際運(yùn)行的過程中,智能電網(wǎng)通過對(duì)電網(wǎng)感應(yīng),加強(qiáng)對(duì)電流運(yùn)行動(dòng)態(tài)的監(jiān)控,及時(shí)反饋電路故障數(shù)據(jù),并采取相應(yīng)的手段對(duì)電路故障進(jìn)行處理。第三,參考量測(cè)技術(shù)。參考量測(cè)技術(shù)的實(shí)質(zhì)是對(duì)電路運(yùn)行中的數(shù)據(jù),綜合反饋給智能電網(wǎng)。采用參考量檢測(cè)技術(shù)測(cè)量的數(shù)據(jù)具有準(zhǔn)確性和實(shí)效性的特點(diǎn),通過對(duì)各部分運(yùn)行數(shù)據(jù)的綜合處理實(shí)現(xiàn)對(duì)電路系統(tǒng)的保護(hù)。第四,風(fēng)偏檢測(cè)技術(shù).隨著配電網(wǎng)絡(luò)區(qū)域的擴(kuò)大,進(jìn)行智能繼電建設(shè)中,受氣象因素的影響較大。風(fēng)偏檢測(cè)裝置主要安置在配電網(wǎng)絡(luò)的主導(dǎo)線上,采集氣象參數(shù)傾斜等,將檢測(cè)結(jié)果反饋給電力部門,為相關(guān)部門的電路設(shè)計(jì)提供依據(jù)[3]。

        2.2 電子傳感技術(shù)

        智能電網(wǎng)系統(tǒng)主要應(yīng)用智能控制設(shè)備,以有效管控系統(tǒng)元器件的運(yùn)行狀態(tài),發(fā)揮設(shè)備的檢測(cè)功能。電力設(shè)備兼顧變電、發(fā)電、配電等各個(gè)環(huán)節(jié),新型電子傳感器改進(jìn)了原有設(shè)備,增加了智能感應(yīng)功能,可以廣泛收集電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù),為電網(wǎng)維護(hù)檢修工作提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)信息,保證繼電保護(hù)工作的規(guī)?;l(fā)展。在保護(hù)發(fā)電機(jī)時(shí),應(yīng)更多關(guān)注內(nèi)部短路線路,尤其做好匝間短路保護(hù),在設(shè)計(jì)保護(hù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行整定計(jì)算,完成精細(xì)化處理。同時(shí),還應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài),進(jìn)行過激磁等保護(hù)判斷,以協(xié)調(diào)系統(tǒng)的承受能力,保證電網(wǎng)系統(tǒng)的有序運(yùn)行。除此之外,還可以應(yīng)用光電流互感器與光電壓互感器,隔離高壓與弱電絕緣,減少占地面積。同時(shí),引入光纖傳遞信號(hào)無電磁干擾等技術(shù),降低二次電纜使用量,避免CT飽和問題,改善各類保護(hù)技術(shù)性能,顛覆保護(hù)應(yīng)用方式與應(yīng)用條件。

        2.3 智能繼電保護(hù)系統(tǒng)中的保護(hù)技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用

        在針對(duì)智能繼電保護(hù)系統(tǒng)的諸多保護(hù)技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用過程中,則希望對(duì)分布式電源接入技術(shù)的諸多表現(xiàn)進(jìn)行分析,例如追求對(duì)電力故障的精確甄別。分布式電路出現(xiàn)任何故障,需分析其故障電路中電量的增大情況,對(duì)線路中的多個(gè)功率方向相同問題進(jìn)行分析與調(diào)整,合理化甄別電流大小并實(shí)施故障甄別。另外也需對(duì)電流大小與功率方向進(jìn)行分析,配合直流輸電線路端故障線路內(nèi)容進(jìn)行針對(duì)性處理,這一過程中就采用到了平波對(duì)抗器建立高評(píng)分量阻抗界面,如此可實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域內(nèi)短路高頻分量的有效降低控制,建立單端高評(píng)分量直流線路,滿足配電系統(tǒng)保護(hù)要求。如存在中性點(diǎn)分直接接地系統(tǒng),則需要對(duì)其接地狀態(tài)進(jìn)行分析,解決故障電路中的電流補(bǔ)償不到位問題,了解單相接地故障中所存在的電路保護(hù)設(shè)置內(nèi)容。就這一點(diǎn)來講,需分析其相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,建立智能繼電保護(hù)系短期繼電保護(hù)檢測(cè)機(jī)制,對(duì)電路保護(hù)中的新型保護(hù)方式進(jìn)行研究。例如分布式電源接入中的電路出現(xiàn)故障問題,就要基于電路最后電流值來測(cè)量最小參考依據(jù),確保智能繼電保護(hù)滿足選擇性保護(hù)原理要求,同時(shí)對(duì)后備保護(hù)系統(tǒng)反饋信息實(shí)施針對(duì)性篩選,在后備保護(hù)系統(tǒng)中建立針對(duì)性故障解決機(jī)制,保護(hù)系統(tǒng)線路。在增加智能電網(wǎng)繼電保護(hù)系統(tǒng)保護(hù)功能方面,主要需對(duì)故障線路中的斷閘技術(shù)點(diǎn)進(jìn)行有效處理,避免相鄰電路出現(xiàn)過電流通過問題。換言之,就是要避免相鄰電路過分保護(hù)問題,結(jié)合這一問題,要確保分布式電源接入技術(shù)應(yīng)用到位,建立電路檢測(cè)裝置,保護(hù)跳閘功能聯(lián)合設(shè)計(jì)到位[4]。另外也要對(duì)電路保護(hù)裝置中的電流過大狀況進(jìn)行針對(duì)性檢測(cè),如出現(xiàn)斷路保護(hù)問題則需完善傳統(tǒng)繼電保護(hù)基礎(chǔ),采用差動(dòng)保護(hù)原理。在這一過程中要設(shè)置電磁內(nèi)容,分析電流互感器,有效減少繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)內(nèi)容。要合理分析智能繼電保護(hù)系統(tǒng)中的保護(hù)功能內(nèi)容,有效規(guī)避分布式電源系統(tǒng)中所存在的電流功率不平衡狀態(tài)問題。

        2.4 準(zhǔn)確甄別電力故障

        當(dāng)分布式電路出現(xiàn)故障時(shí),通過故障電路的電路量會(huì)隨之增大,且線路兩個(gè)的功率方向相同。智能繼電保護(hù)系統(tǒng)通過甄別通過電流的大小以及功率的方向進(jìn)行故障鑒別,達(dá)到保護(hù)高壓電路的目的。利用直流輸電線路端部對(duì)故障線路進(jìn)行處理,使用平波對(duì)抗器建立一個(gè)高平分量的阻抗界面降低區(qū)內(nèi)短路的高頻分量,使得單端的高平分量高于直流線路,實(shí)現(xiàn)對(duì)配電系統(tǒng)的保護(hù)。當(dāng)中性點(diǎn)分直接接地系統(tǒng)處于接地狀態(tài)時(shí),故障電路的電流補(bǔ)償不會(huì)對(duì)其高分頻量造成影響,呈零序電流分量將提取的零序電流分量與其他電路電流流向進(jìn)行比較,實(shí)現(xiàn)單相接地故障的電路保護(hù)設(shè)置。根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)表示,智能繼電保護(hù)系統(tǒng)可以在短時(shí)間內(nèi)對(duì)繼電保護(hù)進(jìn)行檢測(cè),達(dá)到電路保護(hù)的目的[5]。

        2.5 智能變電站與繼電保護(hù)

        因?yàn)橹悄茏冸娬局械腎EC61850逐漸被應(yīng)用起來,所以繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)生了極大的變革。它不會(huì)像原來的獨(dú)立性一樣,而是開展了將以前的“保護(hù)裝置”時(shí)代向“保護(hù)系統(tǒng)”進(jìn)行轉(zhuǎn)化,與保護(hù)設(shè)備能夠進(jìn)行一次性融合。在如今這類新勢(shì)力下,繼電保護(hù)的“四性”怎樣才能得以提升,繼電保護(hù)在國(guó)際上的地位如何才能得到保持。繼電保護(hù)工作者為國(guó)家智能發(fā)電站的謀劃帶來了創(chuàng)新,為間隔裝置和自動(dòng)型信息獲取的安全與可依靠性帶來了一個(gè)“嶄新的世界”。由智能發(fā)電站的自身優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行開展基于區(qū)間層、站控層和區(qū)域電的研究,得到網(wǎng)絡(luò)保護(hù)系統(tǒng)架構(gòu)。智能發(fā)電站繼電保護(hù)技術(shù)多半是由傳統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的;就像三層兩網(wǎng)的保護(hù)架構(gòu),智能電網(wǎng)的技術(shù)更新主要體現(xiàn)在采樣跳閘,傳統(tǒng)電纜改為光纜,光纜將過去傳輸?shù)哪M和開關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字編輯利用電路、跳閘電路和繼電器保護(hù),可靠地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的四個(gè)方面也提出了更高的要求。

        2.6 加保護(hù)功能

        智能電網(wǎng)對(duì)故障線路進(jìn)行斷閘處理時(shí)相鄰電路通過的電流會(huì)隨之增大進(jìn)行避免出現(xiàn)相鄰電路過分保護(hù)的特點(diǎn)。針對(duì)這一現(xiàn)象,智能繼電保護(hù)系統(tǒng)中,將電路檢測(cè)裝置與保護(hù)跳閘的功能進(jìn)行聯(lián)合設(shè)計(jì)。由電路保護(hù)裝置對(duì)電流過大的狀況進(jìn)行檢測(cè),若為電路短路情況再進(jìn)行信息反饋,進(jìn)行斷電保護(hù)。另外,在傳統(tǒng)繼電保護(hù)的基礎(chǔ)上,利用差動(dòng)保護(hù)的原理,設(shè)置電磁電流互感器,減少繼電保護(hù)裝置的誤動(dòng).智能繼電保護(hù)系統(tǒng)中保護(hù)功能的擴(kuò)大,可有效避免分布式電源系統(tǒng)之間的相互連接而出現(xiàn)的電流功率不平衡的狀態(tài)[6]。

        3 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的運(yùn)用原則

        繼電保護(hù)技術(shù)是使得電力系統(tǒng)設(shè)備能夠正常運(yùn)行的手段,那么面對(duì)大量使用電力系統(tǒng)設(shè)備且用電環(huán)節(jié)多、大規(guī)模生產(chǎn)的電力企業(yè)來說,更應(yīng)該注重這項(xiàng)技術(shù)的使用原則。

        3.1 三段式繼電保護(hù)原則

        在電力系統(tǒng)工作時(shí),流過電流感應(yīng)器的電流有相反的方向和相同的大小,這就說明電流是正常的,繼電保護(hù)器并沒有工作。一般來說在這種情況下,感應(yīng)器中的感應(yīng)磁通數(shù)值為零,且斷電開關(guān)沒有啟動(dòng)。而如果一切情況相反,流過感應(yīng)器的電流有相同的方向,感應(yīng)器中的感應(yīng)磁通的數(shù)值不為零,且其中電流大小數(shù)值相等,斷電開關(guān)工作,這就是設(shè)備在漏電故障情況下自動(dòng)啟用繼電保護(hù)器的征兆。

        3.2 接零保護(hù)原則

        一般電力系統(tǒng)設(shè)備如果存在導(dǎo)線外露的情況,管理人員會(huì)安排設(shè)備人員對(duì)接線采取接零保護(hù),主要針對(duì)器材中帶有金屬的部分。一般接零保護(hù)時(shí),只是配備保護(hù)的零線而不是熔斷電阻絲。另外,開關(guān)不會(huì)安裝在次要的保護(hù)零線上,接地保護(hù)零線和接零保護(hù)零線也不會(huì)安裝在一起,這樣能夠保證繼電保護(hù)器的安全使用。

        3.3 接地保護(hù)原則

        為有效避免使用的電力系統(tǒng)裝備接地效果受到影響,技術(shù)人員應(yīng)該遵循接地保護(hù)原則。在大型軌道工具作業(yè)時(shí),接地處理和3個(gè)以上的接地點(diǎn)是必備的,另外,1-4Ω是電力系統(tǒng)連接節(jié)點(diǎn)處可控的電阻率范圍。接地保護(hù)是應(yīng)用在電力系統(tǒng)設(shè)備導(dǎo)線外露的情況下,主要是在外露的導(dǎo)線并沒有產(chǎn)生電流的情況下對(duì)其進(jìn)行接地保護(hù),從而使得工作人員在觸碰外露導(dǎo)線時(shí)不會(huì)出現(xiàn)安全事故。這是任何金屬外殼和裝備進(jìn)行接地處理時(shí)的必要措施,這樣能保證每一個(gè)工作環(huán)節(jié)的工作人員在接觸金屬外露的部分時(shí)不會(huì)造成故障問題。

        4 結(jié)語

        隨著智能變電站技術(shù)的快速發(fā)展,不僅對(duì)可靠性的要求很高,而且對(duì)敏感性的要求也很高。通過優(yōu)化與現(xiàn)代化傳統(tǒng)的智能變電站的準(zhǔn)備方法,以智能變電站作為電網(wǎng)建設(shè)的核心,在組織過程中進(jìn)行對(duì)構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的管理,可以改善整體的穩(wěn)定性,提高智能變電站的總體技術(shù)水平。電力是經(jīng)濟(jì)建設(shè)的主要支撐點(diǎn),在社會(huì)發(fā)展中起著重要作用。電力在經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)生產(chǎn)方面有著重要的影響力。現(xiàn)如今的智能變電站發(fā)展極為迅速,而且電網(wǎng)已經(jīng)成為首要防御體系。智能化繼電保護(hù)技術(shù)包含了信息網(wǎng)絡(luò)和智能操作的新內(nèi)容,并在安全管理中達(dá)到了電網(wǎng)可靠性的新水平。與傳統(tǒng)的中繼保護(hù)相比,智能化繼電系統(tǒng)具有更高的設(shè)備協(xié)作能力,設(shè)備交換能力更簡(jiǎn)單、更方便,可以節(jié)省大量的人力和物質(zhì)資源,因此具有明顯的優(yōu)勢(shì)。但智能變電站的繼電保護(hù)技術(shù)同時(shí)也有著一些特殊的限制。由于設(shè)備的可靠性和功能一體化程度的提高,仍然需要測(cè)試當(dāng)?shù)胤烙目煽啃约捌湓诶^電防御系統(tǒng)方面的有效性。智能化變電站技術(shù)所實(shí)施的計(jì)劃在工程實(shí)踐中不斷進(jìn)步,在智力實(shí)踐中不斷發(fā)展。在保護(hù)繼電器方面,從電子選擇變壓器到常規(guī)模式,再通過混合裝置選擇樣品,然后直接選擇本地智能接口設(shè)備,從一無所有到應(yīng)有盡有再到一無所有。因此,繼電保護(hù)系統(tǒng)正在向吸收強(qiáng)度、生態(tài)、敏捷性和可靠性的方向進(jìn)行全面發(fā)展。

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