智能配电网继电保护电路设计及应用探讨

智能配电网继电保护电路设计及应用探讨

(广西电网有限责任公司环江供电公司广西壮族自治区547100)

摘要:随着我国社会经济的继续发展,城乡工业化发展及居民生活用电功耗量不断增加,同时对供电质量的标准要求也越来越高。21世纪是信息化的时代,体现在电力行业则是智能电网的快速建设与发展,继电保护电路装置能够对电网运行中出现异常和系统故障做出快速的反应,实现了对电网的遥测、双向通信和集成化的信息数据处理系统,保证了配电网的安全运行,电网一体化和智能化也是未来电力行业发展的必然趋势。笔者将分析配电网中继电保护的设计以及一些继电保护自动装置,并对配网中自适应继电保护做出研究论述,供广大研究人员参考。

关键词:智能电网;继电保护;电路设计及应用;

1智能电网及其中的继电保护概述

智能电网,是电网的2.0版本,即建立在集成化、高速化的双向通信网络基础之上,利用先进的控制方法及决策系统支持,通过安装有先进传感器的测量装置,实现电网的可靠、安全、经济及高效运行。其主要特点如下:①整合性。实现了电力企业电力流、业务流、信息流的高度整合,便于电力企业内部以及政府的统筹规划和管理;②自愈性。智能电网中利用了大量先进的技术,如自控技术、传感器技术、通信技术等,有效提高了设备利用率,也提高了设备线路的维修效率;③发展性。智能电网的发展离不开国家政策、资金的大力扶持。④服务性。智能电网的发展应用为客户服务模式创造了新思路;⑤增值性。双向传递的信息服务模式能够为企业生产经营活动提供更多有利的信息,创造更有价值的增值服务。

上文提到过,自愈性是智能电网的一大特征。继电保护电路的建设则是实现智能电网自愈性非常重要的一个环节,特别是在当前电流、电压都不断提高的背景下,继电保护的发展迎来新的机遇和挑战。继电保护电路的设计,要紧紧围绕电网运行背景和新技术手段的运用两个主线,实现对电气设备运行状态和故障隐患的监测、诊断、定位、分析和处理,从而确保电力系统的安全平稳运行。

智能电网采用的是交互式的操作方式,其数字化、信息化设备的应用和理论上的创新为继电保护电路的设计提供了技术、理论支持,遥测系统的应用为继电保护提供数据支撑。例如,工业区用电具有明显的“潮汐”特点,智能电网中的遥测控制系统能够对“潮流”进行实施监控和保护定值的调整,从而达到保证电网稳定的目的,此外其还可搜集电网相关联的设备信息状况,从而在发生故障时进行及时的处理。

2智能电网中继电保护设计关键点分析

2.1配电网常用继电保护设计

2.1.1短路保护

配电网发生故障时,容易造成线路的短路,进而引起停电事故。由物理知识我们知道,配电线路出现短路故障时,负荷电流值要比故障电流小,可以使母线、馈线、变压器配套使用的方法利用延迟时间的方法来检测短路电流及电压故障[1]。

2.1.2接地保护

配网故障有很大一部分都是接地故障引起的连锁反应,接地电阻非常大,因此要用专业的接电保护装置。接地保护装置的监测可以忽略正常的相电流,因为该数值为常数,那么负荷电流的影响则也可以忽略不计,这样一来就可以有效提高灵敏度。当被检测的物理量不同时,可能因为其数值过小而无法检测,这时就要采用不同的装置来进行检测,例如当接地故障中,接地系统出电阻较小时,就可以采用电流(I)-时间(t)继电器来检测电阻;若出现高阻故障时,则可以采用中性点电压、反时限等检测手段;延时保护能够有效减少瞬时性接地故障中可能会发生的分段馈线开关概率。

2.2继电保护自动装置

继电保护动作效率依赖于CPU计算功能,如果CPU计算能力足够高,则继电保护装置在完成保护动作后,还可以处理其他的指令,例如控制、测量、数据传输等,随着微电子技术、通讯技术的发展,我国电网中应用的CPU性能有了很大的提升。综合测控装置的应用为我国智能电网的发展和继电保护技术方法的创新提供了技术基础。继电保护自动装置对环境温度和环境干扰具有一定的要求,因此要提高产品制作工艺和质量,使其能适应较大的温度波动范围并具有一定抵抗外界干扰的能力。

城网中所使用的继电保护自动装置,一般是机电一体化的柱上开关与FTU(FeederTerminalUnit,馈线终端设备)配套使用,其中都加装了微机保护装置,能够有效提升继电保护效率,保证电网系统的安全运行。

2.3就地化继电保护自动装置

就地化继电保护自动装置简化了接线操作步骤,提供了可操作性和效率。电网控制主站通过通讯平台实现与就地继电保护装置的双向通信,既可以接受来自自动保护装置的数据,又可以向继电自动保护装置发送指令,大大减少了集控中心接线复杂性及空间受限压力。随着我国微电子技术和电子制造控制技术的发展,硬件制造水平越来越高,质量也越来越高,生产、投入使用的硬件基本能够满足我国当前电网建设现状。值得说明的是,就地化继电保护自动装置多应用在高电压领域,简化了主控室不必要的电缆连接。

2.5网络化、数字化继电保护

智能电网中,网络数据传输为系统各部分之间的数据共享提供了便捷的通道,继电保护是信息数据处理的重要部分,能够利用含数字式的电子互感器、智能通信设备等对电网系统中电气量、控制型号参数等进行采集、监控和处理。数字化智能电网简化了电流互感和二次回路之间的连接,为智能电网发展提供技术支持。

3智能配网自适应继电保护

3.1自适应电流保护

自适应电流速断保护定值并不是一个“定值”,而是受运行方式及系统短路类型影响,可以改变的一个物理量。在实际工作中,可以通过其检测出保护安装处到系统等效电源间的阻抗和故障类型,从而保证电力系统的安全性能。

此外,自适应过电流保护能够很好地避免调整负荷电流时可能会对启动电流产生的影响,从而提高电流保护的灵敏性。

3.2自适应电动机保护

自适应电动机保护能够起到对电动机启动时间的保护和对其启动过程的控制和识别,当启动时间超过整定值而定值电流比电动机相电流小时,系统做出跳闸的保护动作,从而提高保护灵敏性[2]。第一段电流速断保护能够防止电动机发生短路,第二段过电流保护则是作为应急相应,防止电动机停转的情况,电动机正常启动时,过电流保护不会起作用,防止再启动时可能会产生的误动,启动结束后才会投入工作。

4结语

信息化时代的进程使电力系统经历着焕然一新的改革,智能电网的发展更是对继电保护提出了新的要求,我们要加大对继电保护系统中设备装置的研发力度和新技术、新理论的应用,推动继电保护向集约化、智能化、网络化、数字化发展的进程,为我国智能电网的建设增添新的技术活力。

参考文献:

[1]李中建,刘杰,赵乾生.智能配电网继电保护电路的设计及应用探究[J].科技创新与应用,2014,(23):171.

[2]李晓丹.智能配电网继电保护电路的设计及应用[J].电子技术与软件工程,2016,(21):228.

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