浅谈配电网系统继电保护

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  [摘要]基于就地自动化开关设备的馈线自动化、基于集中监控的馈线自动化和基于断路器的阶段式电流保护是我们在配电网中常使用的继电保护类型。这几种类型的继电保护特点迥异,下面我们简单介绍,以期能为继电保护的工作者提供帮助。
  [关键词] 配电系统 继电保护 保护装置
  引言:电力供电系统的安全性、可靠性是保证用电安全,保障经济顺利发展的基本条件,继电保护装置能够监控电气设备的不正常工作情况,并根据不正常工作情况和设备运行维护条件的不同发出提示信号,以便值班人员进行及时处理,或由保护装置自动进行调整,或将那些继续运行可能会引起事故的电气设备予以切除。在电力系统的运行中,为了防止或减少故障的发生,必须采用保护装置来检测和监测系统的运行状况,这种保护装置通常由继电器或其附属设备组成称为继电保护。
  1. 配电网继电保护基本概念
  配电网继电保护(distribution network relay protection)当配电网中的电力设备发生故障或出现影响安全运行的事件时,以终止这些故障或事件发展造成对配电网进一步破坏的自动化设施和装备。这种性质的自动化装备的特点是非调节性的(即突然投人或切除某一设备)和要求快速动作。继电保护装置就是指能够实现这种用于线路的自动化和保护电网元件成套硬件。而继电保护系统,简称继电保护,是由在配电网中的各个分散的继电保护装置相互协同配合,同时照预定的顺序展开工作形成的。为减轻故障设备的损毁和对电网的影响,继电保护装置功能会尽可能地在最小的区间和最短的时间内自动把发生故障的变压器、线路或其它电气设备从电网中断开。同时安全自动装置功能也会尽可能快速地清理电网中发生的异常事件,以阻止电网的大面积停电和保持对重要用电户的持续供应电,事故发生后快速能恢复电网正常供电和运作,例如备用电源自动投入、自动重合闸、自动切除供电负荷等。
  2 .继电保護的基本要求
  继电保护的基本要求包括快速性、可靠性、灵敏性、选择性这四个方面。
  (1)快速性
  是指在允许的范围内尽可能以最快的速度完成断路器跳闸的动作。缩短切除故障的时间以减轻短路电流对电气设备的损坏程度,加快系统电压的恢复
  (2)可靠性
  是指一个元件、设备或系统在预定时间内,在规定的条件下完成规定功能的能力,是对保护的基本要求。它分成两个方面,分别是安全性和可信赖性。安全性要求继电保护在非设计要求它动作的任何情况下都可以完成可靠地不动作。而可信赖性则要求继电保护在设计要求它动作的情况下都可以准确地完成所要求的动作。继电保护装置的拒动和误动都会给电力系统造成严重危害。但提高其不拒动和提高其不误动作的可靠性的措施往往是互相矛盾的。
  (3)灵敏性
  是继电保护对设计规定要求动作的故障或异常事件的能够动作反应的能力,一般都有具体的规定。
  (4)选择性
  是继电保护在对电网影响可能最小的处所实现对断路器的控制操作,以终止故障和配电网事故的扩大。
  3.基于断路器的电流保护
  限时速断、定时限过电流保护和瞬时速断保护这三种保护方式都能够反应于电流升高而动作,是构成传统的三段式电流保护,而三者之间的主要不同体现在它们是根据不同的整定原则决定起动电流。限时速断是根据避开前面每个相邻元件电流速断保护的动作电流而整定,过电流保护则是根据避开最大负荷电流来整定,而瞬时速断是根据避开某一点的最大短路电流来整定。
  阶段式电流保护最大的优势是可靠但简单,所以广泛应用于在35kV以下的电网上。不过遗憾的是它会受电力系统运行方式以及电网的接线变化的直接影响,导致阶段式电流保护不足以满足保护范围或灵敏系数的要求。
  4.馈线自动化
  馈线自动化是对配电线路上的设备进行远方监视、调整、控制的集成系统,它的重要价值体现在提高供电的可靠性。当配电网出现异常或故障运行时,它可以非常快速地找到故障区段,迅速隔离开故障区段,并且对非故障区域用户的供电能及时准确恢复,不仅减少停电时间,还缩小停电面积。
  现今的馈线自动化根据故障处理方式的不同,主要分成基于集中监控的馈线自动化和基于就地自动化开关设备的馈线自动化这两种模式。后者的这种模式的馈线自动化,它的主要设备有分段器和重合器,其中重合器切除短路电流,而分段器只能关合短路电流,并不具备切断短路电流的效果。
  5. 配电网馈线保护的前景展望
  随着现代智能化技术在继电保护领域的应用,电力系统继电保护装置的安全性、智能型水平日益提高。电力系统继电保护智能化为继电保护装置的应用提供了更新的技术支持,为现代电力系统智能化控制与保护奠定了基础。从上述的分析中,我们可以得知传统的电流保护由于受到电网运行方式的影响,往往不能兼顾快速性和灵敏性;而馈线自动化在动作的可靠性和选择性两个方面则仍有不够的地方。除此之外,我们还可以预示到,配电网发展的必然趋势将会是馈线自动化。所以相应地,我们要求配电网保护一定要更合理地实现保护的可靠性、快速性、选择性及灵敏性,同时也很好地配合配电自动化实施隔离故障和恢复供电。第一,搁置它的保护功能,由馈线终端单元就地直接地处理馈线故障,从而降低了对通信系统和控制主站的依赖,实现提高处理故障的快速性和可靠性的目的。为了能够切除短路故障,这种方式要求分段开关必须采用断路器。 其次,馈线上的多个保护装置可以利用快速通信共享故障信息,实现有选择性的故障隔离,进而使停电范围尽量缩小,实现保证动作的选择性的目的。通信是配电自动化的核心,而光纤通信是现今国内的主流通信方式,这就为馈线保护装置提供了良好的通信平台。 第二,采用自适应保护原理从而提高保护的灵敏性。自适应保护是指能自动适应电力系统运行方式的变化和识别故障类型,并在线调整保护定值,使其处于最佳状态。长期以来,微机保护的大量研究成果以及其它相关领域中的新技术,如神经网络、模糊控制理论和自适应控制理论等,都会促进并适应继电保护的发展和应用。我们可以预言,保护功能下放至FTU来提高可靠性和快速性,同一馈线上各FTU借助快速通信实现故障信息互享来确保选择性,保护定值在线自适应整定来提高灵敏性,这三个特点一定是今后馈线保护和自动化的发展方向。
  大胆使用结合最佳重合时间的没有成本提高暂稳极限这种有效方法。
  六相综合重合闸方案在数字式变电站二次回路条件下实现起来比较简单,且减少断路器操作次数和提高同杆双回线的输电能力的效果明显。
  为配合工作量、简化保护配置和减轻整定,可以充分利用广域信息条件,更新现有的主保护、后备保护的配置方式。集中式后备保护,具有较高的可靠性和很高的容错性。
  智能电网网架的建设让阶段式后备保护的定值配合逐渐变得艰难,重合闸与继电保护的动作配合方式对输电能力发挥的约束逐渐增强。
  6.结语
  继电保护对国民经济影响很大,一个小小继电保护装置错误可以引起电力系统瓦解,进而导致广大地区工、农业生产瘫痪和社会秩序混乱等严重事故。通过继电保护装置实现系统运行状况监测、实现电力系统故障自动切除等任务需求,因此继电保护工作者对电力系统的安全运行肩负着重大的责任。这就要求继电保护工作者具有高度的责任感,工作中不能有差错。
  参考文献
  [1]配电网继电保护的现状与展望 期刊论文 作者 程汉蓬等
  [2]智能电网继电保护研究的进展 期刊论文 作者 张宝会等
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