本文尝试概述继电保护的主要任务及评价指标, 指出继电保护的关键技术, 并探讨其应用及维护要点, 进而分析继电保护的发展趋势, 以为相关研究与应用提供参考。
1 继电保护的主要任务及评价指标
1.1 继电保护的主要任务
继电保护的主要任务就是当供电系统处于运行正常状态时, 对各种设备的运行情况进行安全、完整的监控活动, 值班人员以此为依据判断电路的运行状况是否正常[1];当供电系统出现异常现象时, 继电保护可以自动、快速、有选择性的切断故障电路部分, 以便未出现故障的电路得以继续正常的运行[2]。
1.2 继电保护装置的评价指标
在评价继电保护装置时常用的评价指标有以下几个:第一, 正确动作率, 即在一定的时期内, 对继电保护装置正确动作次数和总动作次数进行统计, 二者的比值即为正确动作率, 如用公式表述则为: (正确动作次数/总动作次数) ×100%=正确动作率。第二, 可靠度, 所谓可靠度是指在元件的起始时刻均正常前提下, 在时间区间内不会出现故障的机率。对于继电保护装置而言, 重点要放在从起始时刻到首次故障的时间。第三, 可用率, 即元件在起始时刻且工作状态正常的前提下, 时刻正常工作的概率;与可靠度不同, 可靠度要求元件要在时间区间内连续处于正常的状态, 但是可用率无此项要求。第四, 故障率, 即保护元件由起始时刻直至某一时刻正常的前提下, 在这一时刻后的单位时间内出现故障的概率。第五, 平均无故障时间, 是从设备投入运行初期或者修复后至下次故障的时间间隔, 其数学期望值为平均无故障工作时间。
2 继电保护的关键技术
2.1 线路保护
2.1.1 串补线路
在长距离的输电线路中采用串联电容补偿设备, 不仅可以提高电路的稳定裕度, 提升线路的输送能力, 而且对于联网的负荷分配也有一定的改善作用。这里介绍一个串补线路保护方案, 即RCS-902XS型高频闭锁距离保护装置和RCS一931XS型光纤纵差保护装置, 串补电容对其分相电流差动保护不会产生影响。
2.1.2 变压器保护
因为励磁涌流闭锁判据是分相制动, 即使存在非故障相涌流对故障相动作的速度也不会产生影响, 因此空投变压器于故障尤其是轻微的故障时, 也不会出现差动保护动作慢或者动作时间离散度大的现象。而针对变压器空投所导致的励磁涌流或者区外故障切除后所出现的恢复性励磁涌流、和应涌流等等, 该变压保护装置的算法对于励磁涌流的特征也给予更多的保留, 在识别励磁涌流时更加容易。
2.2 母线保护
RCS—915型母差保护采用了自适应加权式母差保护原理J, 该原理以工频变化量为基础, 其辅助判据为稳态比率差动作, 其带有波形鉴别, 从而使该母线保护装置的速度、灵敏度以及T A饱和能力均有所提高, 使得母线保护的灵敏度及安全性的问题得到了根本性的解决。
3 继电保护装置的应用及维护
3.1 继电保护的应用
继电保护装置的应用非常广泛, 包括高压供电系统、变电站等。在进行高压供电系统分母段的继电保护时, 如果分段母线是不并列运行的, 可以装配电流速断保护装置, 不过只是在断路器合闸的一瞬间投入, 在合闸后就会自行解除;此外, 还要设置过电流保护, 一些配电所的负荷等级相对较低, 可以不设置保护。通常变电站继电保护装置要包括以下几个部分:第一, 线路保护, 通常是采用二段式或者三段式的电流保护, 其中一段是电流速断保护, 二段限时电流速断保护, 三段则为过电流保护;第二, 母联保护, 在系统中要同时装配过电流保护及限时电流速断保护;第三, 主变保护, 包括两部分, 即主保护与后备保护, 其中主保护通常是重瓦斯保护和差动保护, 而后备保护则为复合电压过流保护以及过负荷保护;第四, 电容器保护, 电容器的保护又包括过流保护、零序电压保护和过压保护以及失压保护等。
3.2 继电保护的维护
在日常继电保护装置的应用及维护过程中, 要注意以下事项:第一, 针对同一保护元件, 要绘制出统一的保护配合方块图、系统时间配合图以及灵敏度配合图和各级综合分析保护配合图, 利用图解进行分析, 能够清晰的将各级保护的配合问题描述出来, 从而避免继电保护的非选择性动作, 防止越级跳闸;第二, 如果线路中的配电变压器接入比较多, 则在接入过电流后加速段保护时, 要先测量励磁电流再做是否接过电流后加速段的决定, 从而防止重合时后加速段出现误动;第三, 要保证保护装置的设计、整定计算以及安全调试等各方面的正确性, 并且各元件质量的可靠性也要得到进一步保证;第四, 要根据实际电网变化的情况, 保护方式及时更新, 定值的整定也要及时, 以提高保护装置的灵敏度。
4 继电保护的发展趋势
4.1 网络化
在电力行业, 目前为止继电保护装置除了纵联保护以及差动保护外, 其它的均只能反应出受保护装置的电气量;而继电保护的保护措施也只是单纯的切除故障元件, 将事故影响尽可能控制在一定范围内。系统保护的基本条件是利用计算机网络将各系统中主要设备的保护装置联接起来, 真正实现微机保护装置的网络化。但是由于缺少相应的数据通信技术支持, 现在这种设想还无法完全实现。
4.2 一体化
该系统可以借助网络通信获取电力系统的运行、故障等相关信息与数据, 还可以获取受保护元件的相关信息, 然后将其传送至网络控制中心, 或者整个网络中的任一个终端。所以在该系统中的每个微机保护装置不但具备继电保护功能, 并且在常态运行过程中, 还具备测量、控制以及数据通信的功能, 真正实现一体化。
4.3 智能化
电力系统的多个领域都有人工智能技术的应用, 例如遗传算法或者模糊逻辑以及神经网络、进化规划等等, 而继电保护领域也开始研究人工智能技术的应用。可以采用神经网络的方法, 利用大量故障样本的训练, 只要可以保证样本对各种情况均加以充分的考虑, 那么无论发生什么故障均能够做出正确的判别。其它的人工智能技术, 比如遗传算法或者进化规划等等, 都具备求解复杂问题的特殊能力, 因此在继电保护领域适当的结合人工智能的方法, 可以使得工作效率得到进一步的提高。
摘要：随着电力系统的不断发展, 对继电保护的要求也越来越高;而电子通讯技术、计算机技术的日新月异, 又为继电保护技术提供了新的技术支持。本文就在分析继电保护的主要任务、基本内容的基础上, 谈谈它的实际应用及评价指标, 探讨其关键技术、装置应用与维护要点, 并对未来的发展方向进行展望。
关键词：电力系统,继电保护,线路,母线,智能化
参考文献
[1] 孙言蓓.继电保护装置在电力系统的应用[J].黑龙江科技信息, 2010 (8) :37.
[2] 张东.浅谈继电保护在电力系统中的技术应用[J].数字技术与应用, 2010 (10) :108.