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繼電保護整定原則范文1
中圖分類號:TM77 文獻識別碼:A 文章編號:1001-828X(2015)024-000-01
目前我國電網電壓等級復雜多樣,各等級電網在結構整定原則及管理方法等方面存在著較大的差異,再加上110kV及以下電網靈活多樣的接線型式,這在一定程度上增加了繼電保護整定工作的難度及工作量,造成原有繼電保護整定管理模式及方法已無法適應實際工作需要,嚴重情況下還會導致繼電保護工作中出現“三誤”事故及非正常停電,因此,基于電網的安全穩定運行考慮,針對傳統繼電保護整定管理所存在的諸多問題,應采用更為先進、合理的繼電保護整定一體化管理方案。特別是隨著“三集五大”體系的深入推進,繼電保護整定一體化管理的實施更是大勢所趨,因此,針對目前繼電保護整定一體化管理存在的問題提出具體的解決策略,不僅對電網的安全穩定運行具有重要的意義,還對電力系統的持續發展產生關鍵作用。
一、繼電保護整定一體化管理存在的問題
隨著電力建設規模的不斷擴大,繼電保護整定凸顯出了諸多問題,主要包括以下幾個方面:
1.電網規模大。就目前電力建設現狀來看,各地區存在電網電壓等級不一,電力設備、變電站配電所、保護裝置繁多等實際情況。而且整定管理人員計算定值工作量太大,還需完成其它專業管理工作,這就增加了整定管理整體工作量及工作難度,導致無更多精力去建立電網模型和維護電網設備。
2.自動化水平低。就目前整定管理工作現場作業來看,整定工作的計算、校核、審批等各個環節主要是依靠人員手工來操作,整體自動化水平不高,隨著電網規模的擴大,工作量會越來越大。加上整定管理實時監控的普及程度不高,導致出現回執延時、執行遺漏等問題,阻礙了整定管理工作的持續發展。
3.整定方法不統一。目前各級整定方法還未完全統一,繼電保護定值計算一般是基于某一原理考慮的。但在運行實際中,若要保證繼電保護裝置的正確、可靠動作,還應涉及相關保護的啟動值、閉鎖值、裝置參數等。因此,就繼電保護定值計算來說,并非基于某一保護類型,而是對于保護裝置定值的。由于目前的整定計算系統無法面向保護裝置實現定值整定,這就導致還需花費大量的時間和人力去實現面向保護裝置的定值整定,無法實質性的提高整定工作效率,也就無法滿足目前繼電保護整定工作實際需要。
4.各級電網孤立整定。雖然國家電力調度通信中心重視繼電保護整定計算一體化管理,提出加強各級電網運行方式的銜接以及保護界面定值的相互配合,但事實上,各級電網的整定還較為孤立,整定原則、整定計算軟件、數據交換格式等方面還未完全實際統一。
5.整定流程復雜。從目前繼電保護整定工作流程來看,環節復雜、部門較多,整個工作的完成需耗費大量的時間,僅定值通知單編制這一項工作頁言,就占據了大量的工作時間。而且整體工作流程需要諸多環節間的銜接,這就在一定程度上增加了工作的出錯率,這些直接決定著繼電保護整定工作效率不高。
二、繼電保護整定一體化管理問題解決策略
為了滿足目前電力系統發展需要,針對上述繼電保護整定管理所存在的諸多問題,可針對性的采取以下措施來實現繼電保護整定一體化管理,從而提高繼電保護整定管理整體效率。
1.科學圖形建模系統的建立。為了提高繼電保護整定工作效率,首先應該充分利用計算機技術開發一個操作簡單、功能完備的圖形建模系統,可以使相關人員快速、高效建立電網模型,可在圖形環境下,以圖形的方式列出連接關系,而且圖形具備“熱點”功能,從而保證連接方式準確、簡單、直觀、有效。同時,為了能與其他信息系統實現數據共享及數據連接,連接關系及設備描述應遵循IEC61 970國際標準對CIM模型的相關要求。另外,為了保證參數正確、方便調用判別,應建立一次設備標準型號庫,特別是變壓器和線路應更為重視。
2.通用故障分析計算平臺的建立。電力系統故障分析作為繼電保護整定計算和繼電保護定值校驗的基礎,應格外重視,因此,需要建立通用的故障分析計算平臺??刹捎霉濣c阻抗分析方法來實現通用故障分析計算功能,完成三相短路、兩相短路、單相短路等故障類型的分析和計算。
3.統一整定方法的建立。統一整定方法的建立是實現繼電保護整定一體化管理的關鍵環節,主要包括三個方向。首先是面向原理整定。根據整定規程及整定原則,對線路相間距離保護、接地距離保護、變壓器保護等原理型保護定值進行整定??刹捎米詣优c手動結合的整定方法,并輸出至計算書。其次是面向裝置整定。利用專家系統建立各種保護的型號標準庫和整定計算知識庫,包括版本號、保護功能類型、定值項等內容,從而標準化和規范化保護裝置的整定計算。有此基礎,在實施某種型號保護整定時,調用更方便、輸出更快捷、出錯率更少、自動化水平更高。最后是面向裝置整定。此類整定較為具體,可整定的保護類型包括線路保護、變壓器保護、母線保護等。
4.聯合計算平臺的建立。為了實現數據資源共享、滿足分級維護需要,應建立各級聯合的一體化計算平臺。在各級調度繼電保護整定計算系統獨立應用模式下,依靠等值模式實現各單位間的信息交互,一般等值每年一次,從而體現出各級系統間的實時影響。另外,縣調定值可通過網上流轉實現在線校核。
5.全過程整定管理流程的建立。為了提高整定管理工作整個流程的綜合效率,從收資到歸檔可完全通過網上流轉完成,建立每種保護型號定值單模板,模板中確定定值單格式和項目內容。整定時先完成原理級整定,再進行裝置級整定,完成后再調用對應的定值單模板,逐項填入裝置定值,另存生成定值單。只要建立了完備的保護型號庫,定值單的生成就可做到一鍵生成,整體工作流程效率大大提高。
繼電保護整定原則范文2
關鍵詞:定值 OMS系統 電網管理
中圖分類號:TM774 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2016)11(a)-0171-02
1 專業管理的目標描述
1.1 專業管理的理念或策略
電網的快速發展給電網的安全穩定運行提出了更高要求,而繼電保護裝置的正確動作是保證電力系統安全穩定運行的必要條件。為確保電網或電力設備發生任何故障時,繼電保護裝置正確可靠動作,整定計算顯得尤為重要。隨著電網規模日益擴大、運行方式多變,整定計算的任務日益繁重,在“三集五大”體系建設的模式下,如何理順各部門合作關系,完成整定計算任務,如何指導縣調相關專業開展工作,如何推廣縣調定值單由縣調計算,由地調進行復核、審核的新工作模式,給調控中心提出了新的挑戰。
1.2 專業管理的范圍和目標
繼電保護全過程管理范圍主要包括繼電保護整定計算和定值管理。通過各部門職責分工合作,確保整定計算正確順利進行,確保保護及安全自動裝置正確動作,保證定值單執行的及時性與準確性。
2 主要流程說明
要做到繼電保護定值全過程管理,必須做到各部門、各單位職責明確,為此,在“繼電保護定值全過程管理辦法”中對各部門、各單位的職責進行了明確,主要包括以下內容。
(1)市公司,副總經理(或總工):批準地調年度繼電保護整定方案。電力調度控制中心:負責設備參數及工程資料的收集、歸檔工作,負責管轄范圍內繼電保護裝置的整定計算、復核、審核工作,下發定值單、建立調度管轄范圍內繼電保護裝置定值庫(電子化),配合定值單的執行,編制年度繼電保護整定方案,執行上級調度編制的繼電保護整定方案。復核、審核縣公司定值單。
基建部(項目管理中心):向調控中心提出新建、擴建、改建輸變電工程確切投產日期,提供現場設備參數、二次圖紙和保護裝置技術說明書等,負責組織線路參數實測并向繼電保護部門提供實測報告,組織協調工程施工單位執行調度機構下發的定值單。
運維檢修部:向調控中心提供技改工程與已投運變電站的整定計算相關資料,執行調度機構下發的定值單,負責與新建工程的工程施工單位核對定值,向調控中心匯報定值執行情況,完成OMS定值流轉。
(2)縣公司,分管生產副總經理(或總工):批準縣調年度繼電保護運行整定方案。電力調度控制中心:負責設備參數及工程資料的收集、歸檔工作,負責調度管轄范圍內繼電保護裝置的整定計算。下發定值單,配合做好繼電保護整定定值單執行工作。編制年度繼電保護整定方案,執行上級調度編制的繼電保護整定方案。
運維檢修部:向繼電保護部門提出新建、擴建、改建輸變電工程確切投產日期,提供現場設備參數、二次圖紙和保護裝置技術說明書等。執行調度機構下發的定值單。
各部門和單位的職責明確后,詳細界定了在繼電保護定值全過程管理的各環節相應部門和單位的具體工作內容及考核方法。
整定計算應按照選擇性、靈敏性、速動性、可靠性且合理取舍的原則,符合DL/T 584-2007《3~110 kV繼電保護裝置運行整定規程》和DLT 559-2007《220 kV~750 kV電網繼電保護裝置運行整定規程》的要求,為確保整定計算順利進行,調控中心注重與整定計算資料提供部門及時溝通協調,提高工作效率,根據上級調度下發的歸算阻抗,及時對所轄繼電保護裝置進行整定、校驗,對全網定值的配合進行全面的核查,嚴格履行計算、復核、審核三級把關制度。
2.1 地調和縣調電網圖形拼接
地調和縣調電網圖形拼接的基礎是整定計算軟件設備統一規范命名,地調在《關于下發繼電保護整定計算軟件設備命名及電子化定值庫構建的通知》中,要求各縣調對整定計算軟件設備進行了統一規范命名。為推進整定計算軟件使用,舉辦了縣調整定計算培訓班,提升了各縣調繼保整定專職業務素質。
地調和縣調電網圖形拼接后,一是縣調的網絡布置一目了然,地調可使用其數據庫里的線路及變壓器參數,自行進行整定計算,從而復核、審核縣調定值單的合理性。二是形成了電網的逐級配合關系,地調容易掌握受電網結構、運行方式、時限過長等因素制約存在的定值失配情況。三是逐步實現整定計算中軟件模塊相同、整定計算原則相同,定值流轉模式相同的地、縣調一體化運作。
2.2 確保流程正常運行的人力資源保證
為保證繼電保護定值全過程管理工作落到實處,對工作流程的每個環節設定了對口的專責聯系人。見表1。
3 專業管理存在的問題
目前,定值單通過OMS系統進行流轉,定值單的執行情況由定值單執行部門登錄OMS系統填寫回執,無法實現在電子化定值單上填寫回執,即對于電子化定值單還無法實現閉環管理。因此,要求定值單執行部門定期把紙質版定值單回執(含調試人員和調試時間)反饋給調控中心。
通^OMS系統已經建立了電子化定值庫,實現了定值的在線瀏覽,但是,OMS系統無法識別某間隔最新定值,只是簡單的把該間隔最新的一個定值單標紅處理,對于220 kV電壓等級有雙套保護的定值單,難以區分最新定值單和歷史定值單,定值單查詢瀏覽需要人工識別最新定值,這給定值單瀏覽查詢帶來不便。
參考文獻
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繼電保護整定原則范文3
關鍵詞:繼電保護整定計算軟件;通用性;實用性;研究
前言:
隨著我國經濟的快速發展,電網規模不斷的擴大和繼電保護技術不斷的提高,使得繼電保護整定計算工作的復雜度和工作量加大。為此,通過對繼電保護整定計算軟件的通用性和實用性開展有效地研究,建立起完善的繼電保護整定計算系統,不僅可以滿足繼電保護整定計算人員的工作需要,而且可以提高工作效率和促進電網安全穩定運行,同時將有效提升電力企業的現代化管理水平。
一、繼電保護整定計算軟件的通用性研究
具備通用性的繼電保護整定計算軟件要實現電力企業的現代化管理,需要解決以下幾方面的問題:首先,電力企業用戶可以根據自身需要,根據電網結構特點對電力系統運行方式和范圍進行確定;其次,整定計算軟件必須可以精確計算和管理多樣化的數據,為繼電保護整定計算人員提供更多的參考;最后,繼電保護整定計算人員進行計算繼電保護定值時,必須要嚴格按照規章制度的要求和電網運行過程中的實際情況而進行。通用性的整定計算程序對故障分析模塊有著較高的要求,既要具有完善的故障分析功能,又要具備控制操作的能力。
1.通用性的數據類型
具有通用性的繼電保護整定計算軟件,需要對電力通用數據進行轉化與其他廠家的整定計算軟件進行對接,首先需要國家電力行業整合現有的資源,規定統一的的數據類型格式,一般情況下,具有以下四種類型的數據:第一,電網一次系統的數據,例如:電力運行中的線路、電力設備的參數等;第二,配合定值數據,電力運行中,各條線路的配置都具有固定的定值和時間等;第三,繼電保護工作中的各種配置數據以及繼電保護裝置中的各類定值數據;第四,電力系統中,各個數據項的特性描述數據。
2.實現繼電保護整定計算軟件通用性的關鍵
繼電保護工作中,要想實現整定計算軟件的通用性,關鍵在于制定一種擁有計算機高級語言的,具備數據訪問、故障計算和分析、圖形化計算等功能的,可以將象形運算化簡成為最簡單的指令的算法。一般情況下,繼電保護裝置中的整定計算具有不確定性,例如:電力運行方式的變化范圍、配置裝置、數據測量的原理、定值項的計算等,其計算方法較多。即便如此,確定繼電保護的定值計算,仍然具有一定的規律,即遵循繼電保護中最基本的整定配合原則。由此可見,制定一種滿足繼電保護工作的算法發揮著重要作用。但是,尤為重要的是:其一,算法中計算機高級語言需要具有較多的支持功能;其二,計算機應該提供具有共性的算法,以避免工作人員在工作中浪費不必要的時間和增加不必要的工作量。
二、繼電保護整定計算軟件的實用性研究
繼電保護整定計算軟件的計算程序,不僅具有通用性,而且具有實用性,因而在電力企業的電力系統中,更應該解決以下幾方面的問題。
1.整定計算軟件需要具備較強的工作能力
繼電保護的整定計算工作尤其復雜,而計算的各個環節都必須謹慎,如有絲毫的馬虎,則會對繼電保護整定計算軟件的實用性有著較大的影響。一般情況下,整定計算程序中包括一次系統的數據收集、管理、再處理環節、故障計算分析的環節、配合計算環節、管理保護裝置配置數據的環節、定值項計算、管理、傳送環節等。在整定計算工作中,任意一個環節都是必不可少的,每一個環節的計算結果對下一個環節的計算有著較大的影響,由此,如果在繼電保護工作中進行整定計算時,缺少任意環節或者只選用一個環節,對繼電保護計算工作有著極大的影響。
2.保證繼電數據的安全性
繼電保護的整定計算工作中,面臨著大量不同類型的數據,有的數據之間有著緊密的聯系,而有的數據之間聯系不夠直接,由此,需要在進行繼電保護整定計算中,保障計算數據的一致性、安全性、繼承性。例如:一次系統的數據、保護裝置和配置的數據、定值數據等,各種數據間有著不同程度的聯系,然而,隨著我國電網的不斷深入發展,繼電保護會產生越來越多的數據量和數據種類,并且其數據具有動態性。為此,數據的安全性是必須要保證的,以更好為繼電保護工作人員提供有效參考;保證數據的一致性,可以有效避免工作人員在工作中出現較大的偏差;保證數據的繼承性是針對于流動的數據,既可以使數據為整定計算工作提供有效參考,又可以使數據具有一定的時效性。
3.營造一個良好的用戶操作環境
繼電保護的整定計算程序由多個模塊構成,因而在整定計算程序運行中,應該注重各模塊間的協調性,增強程序的整體感,為用戶提供更大的方便。要想為用戶提供一個良好的操作環境,首先,需要相關人員在主界面上設置可以調動其它模塊的功能,使用戶可以通過輕松操作即可鏈接到需要操作的界面中,盡可能的采用內嵌模塊方式;其次,將各個界面的操作、風格等進行統一設計,以增強整體感;最后,盡可能采用圖形界面,使用戶界面表現的更加清晰和直觀。
4.考慮電力運行環境的要求和問題
首先,考慮電力運行環境的要求,例如:對操作系統的要求,如何使操作系統發揮著最大的效果,為用戶提供更大便利和獲取用戶的青睞。其次,考慮電力運行環境的可維護性問題,例如:隨著電網的不斷發展,電力系統的程序需要不斷升級以適應電力發展的需要,保證電力運行環境的可維護性,有利于電網的發展。最后,考慮電力運行環境的個性化問題,用戶可以根據自身風格對界面進行字體、顏色等方面的設置。
三、建立和完善繼電保護的管理系統
通過對繼電保護的整定計算軟件實用性和通用性進行了有效分析,為建立起完善繼電保護的管理系統提出了一些要求和方向。該系統應以整定計算支持平臺為基礎,以管理通用數據為中心,結合數據的各個處理模塊,以實現系統的故障計算分析和故障計算分析控制等。繼電保護的管理系統由多個模塊組成,各個模塊在電力運行中發揮著不同的作用,既方便于繼電保護工作人員的工作,又提高了電力系統運行的效率。
四、結論
繼電保護工作在電力企業中發揮著重要作用,對繼電保護整定計算軟件進行實用性和通用性的研究有著重要意義,既提高繼電保護工作人員的工作效率,又促進電網安全運行,還可以通過研究以建立和完善繼電保護的管理系統。
參考文獻:
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繼電保護整定原則范文4
關鍵詞:繼電保護;整定計算;電力系統;電力設備;動力機械設備 文獻標識碼:A
中圖分類號:TM77 文章編號:1009-2374(2015)05-0139-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2015.0401
在電力系統的運行過程中不可避免地會出現各種故障,為有效規避各種故障的發生,引入了繼電保護裝置。一旦發生故障繼電保護裝置可快速切斷故障原件,保障電力系統的穩步、安全運行。然而在具體的應用過程中,我們應合理設定整定值,只有這樣才能高效切斷故障原件,且不會出現拒動、誤動等現象。
1 繼電保護概述
1.1 繼電保護要求
為切實保障電網的安全、高效運行,繼電保護應具有較高的可靠性、速動性、靈敏性和選擇性。其中可靠性是指一旦發生故障繼電保護裝置可進行正確的動作,在無需動作時可拒絕動作要求,進而規避錯誤動作的出現;速動性是指發生故障時可快速切除設備,進而減小電氣設備的損壞程度,避免事態擴大化;靈敏性是指無論在哪種電網運行模式中,繼電保護裝置均能準確動作;選擇性是指在繼電保護裝置的保護過程中,應盡量縮小停電范圍,保障電網中沒有故障的部位。
1.2 繼電保護原理
1.2.1 一側反應電氣量。一側反應電氣量的繼電保護通常為分段形式,如若電網中的反應電流不斷加大,則實施電流保護,反應電壓降低時,則實施低電壓保護,例如距離保護、零序電流保護。
1.2.2 兩側及多側反應電氣量。兩側及所側反應電氣量是指針對兩側及多側電流實施相位和功率差動保護。此種保護模式不受電網運行方式的影響,可獨立實現動作,且容易計算整定計算,例如縱聯差動保護、縱聯方向高頻保護。
2 繼電保護整定計算
2.1 整定原則
繼電保護整定計算具有較強的整體性,相應的計算人員應全面掌握繼電保護基本要求和工作原理。通常在具體的整定計算過程中會遵循一定的規律,卻存在細節不明確和在特定的原則性規定范圍中提供所有情況的問題,這要求我們在具體的整定計算中,除了要考慮電網運行結構和運行實際要求等因素外,還應制定科學、可行的整定原則。
2.2 整定計算步驟
相分量法和序分量法是較為常用的整定計算模式,現階段,這種整定計算模式被廣泛地應用在電力系統中。依據整定計算法則,具體的計算步驟為:首先利用相分量法和序分量法準確計算電氣量,再以故障電氣量為依據進行繼電保護整定值計算。
3 繼電保護整定計算方法存在的問題及解決對策
3.1 端相口開路電壓計算
3.1.1 問題。在繼電保護整定計算過程中,我們需要計算電流量和電氣量,這個電流量和電氣量是在系統非全相運行過程中出現的,其中以正序斷相開口電壓為基礎。通常借助疊加原理計算端相開口電壓,為縮減暫態穩定性的計算數量,我們可假定電系統內部的位于非全相震蕩線路中的等效發電機的相位角度和電勢均相同,然后在通過相應的公式求解開路電壓。這種計算方法具有計算步驟少的優點,然而也存在一定的缺陷,因電網結構在某種程度上影響開路電壓,在此種方法中卻沒有考慮到這一點,如若是在非放射狀非全相振蕩電路中誤差將會更加凸顯。為解決此類問題,可以采用下述方法。
3.1.2 解決對策。一方面可以使用雙口網絡H參數法,由于電網網絡結構在某種程度上會影響繼電保護整定計算結果,考慮此點,可分解震蕩發電機,將其劃分成兩個震蕩群,然后以其等效電勢端口和斷相口充當端口。另一方面可以使用網絡等值法,這種方法是指以全非相電路中的兩端結點充當結點,待操控網絡時將其劃分成無源的雙端口網絡,在利用補償原理計算相應的阻抗參數,利用疊加原理計算線路兩端的互相阻抗和自由阻抗參數,以此為依據計算端相口開口電壓。
3.2 電力系統最不利運行情況
3.2.1 問題。為檢驗計算動作值和靈敏度,需要查找電力系統最不利運行方式。在電力系統的運行過程中,我們無法快速查找其中的最不利運行方式,因此,我們應在繼電保護整定計算中明確最不利運行方式。同時,在電力系統最不利運行條件下,十分容易出現相同線路中反復多次斷開現象,這在很大程度上影響了整定計算效率。為解決此類問題,通??刹捎靡韵陆鉀Q
對策。
3.2.2 解決對策。在整定計算過程中,我們可假定此條件下的電力系統中存在著一條斷開的線路,且這必然會影響系統的網絡結構,出現相應的變化,造成與之相鄰的線路的短路電流出現一定的轉變,自然會影響最終的整定計算結果,我們可觀察某一范圍中整定值的變化情況而明確擾動區域;為規避相同線路中多次出現斷開現象,我們可不遵從繼電保護的順序,有效利用開端線路的循環狀況重新設定整定計算順序,進而規避相同線路中多次出現開端現象。
3.3 分支系數計算
我們都知道,最小分支系數對照的電力系統運行模式和極限短路電流對照運行模式之間存在出入,這表明不存在與繼電保護延長區域動作值相對照的最不利運行模式,這種運行模式只是一種虛擬模式。由于引入了分支系數,導致相間電流保護延遲區域的動作值稍大,電力系統網絡結構決定著稍大程度。
因電力系統中的電源分布較為分散且運行模式多種多樣,因此,在具體的繼電保護整定計算中,無法準確評判電源運行模式對分支系數的影響。在借助計算機實施繼電保護整定計算時,單純地考慮了整定保護自身所在側母線上的電源對分支系數的影響,這種計算方法自身具有一定誤差。
3.4 勵磁涌流
3.4.1 問題。勵磁涌流專屬于變壓器,這主要是因為在空投變壓器的過程中,因內部鐵芯中的磁通無法及時突變,進而形成非周期分量磁通,造成內部鐵芯飽和,勵磁電流大幅增加。通常最大值可達到其額定電流的7倍左右,且與其容量呈現負相關。
3.4.2 對策。含有較多的二次諧波且隨著時間的延長不斷衰減這是勵磁涌流的主要特征,通過勵磁涌流的這個顯著特征,我們可以在電流快速斷開保護裝置中加設一段時間延時,這種方法過于簡單且不利于快速切除變壓器故障。通過相關研究,勵磁涌流的電流中二次諧波分量和五次諧波分量很大,同時勵磁涌流的波形偏于時間軸的一側,間斷角可達60度,這是勵磁涌流區別于合應涌流等其他突變電流的三個顯著特征。保護裝置加入二次諧波或者五次諧波制動、間斷角原理和波形對稱原理可以有效規避因勵磁涌流而引發的錯誤
動作。
4 結語
伴隨著電網規模的日益擴大,繼電保護整定計算愈發受人關注,對于繼電保護整定計算中相關問題的探討有助于保障電力系統的安全、高效運行。我們應在有效掌握繼電保護要求和工作原理的基礎上,明確繼電保護整定計算中存在的問題,并針對這些問題,采取相應的解決對策,不斷探索,進而保證電力系統的安全運行。
參考文獻
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繼電保護整定原則范文5
關 鍵 詞 煤礦供電系統;繼電保護;優化改進;研究
中圖分類號:TD6 文獻標識碼:A 文章編號:1671—7597(2013)032-050-02
煤礦供電系統在煤礦企業整體生產和開采過程中占有著及其重要的地位,而繼電保護系統是供電系統安全的重要環節,它直接影響著整個煤礦供電系統能否安全穩定的進行。隨著煤礦開采規模以及產量的日益增大,煤礦供電系統保護裝置和用電安全越來越嚴重的影響到整個煤礦供電系統。但是,由于繼電保護系統相對來說較為復雜且龐大,影響因素各種各樣,工作人員對保護裝置的原理和操作不甚理解,導致了供電系統的安全隱患,因此嚴重危害到供電的穩定性。所以,對煤礦供電繼保系統優化改進進行研究,可以有效地保障整個煤礦開采過程安全穩定的進行。
1 煤礦供電系統的現狀
在我國的煤礦生產中,由于煤礦井下供電電網中電力負荷變壓器的分布和設置較多,因此統一使用較為廣泛的供電系統為6 kV或10 kV。動力變壓器給井下設備供電采用相互獨立的運行模式對水泵、電動機等機電設備供電。6 kV和10kV供電系統包括一次系統和二次系統,二次系統較一次系統更為復雜,包含許多繼電保護設備和自動裝置。
1.1 煤礦系統中的繼電保護
為了保證6 kV或10 kV系統的安全穩定進行,必須配置正確的保護裝置。如下:
1)6 kV/10 kV配電變壓器需要配置的繼電保護:當配電變壓器容量在400 KVA-630 KVA時,需設置電流保護、速斷保護或瓦斯保護;當配電變壓器容量小于400 kVA時,需設置高壓熔斷器保護;大于800 kVA時設置電流保護、氣體保護、溫度保護等。
2) 6 kV/10 kV線路需要配置的繼電保護:設置電流速斷保護。
3)6 kV/10 kV分段母線需要配置的繼電保護:設置電流速斷保護。
1.2 煤礦供電系統存在的問題
目前的工礦企業供電系統的繼保裝置中也存在著很多問題。如電力部門限制了電源保護的時段和定值導致保護時限較短保護不當;煤礦供電系統繼電保護開關級數較多,電阻較小,導致電流差值小,使保護難以整定;瞬時速斷存在著明顯的缺陷,一旦出現線路故障所有速斷保護全部啟動,會礦大停電故障的影響范圍。
對于煤礦系統線路短的問題,可以在下井線路中增加電抗器,使得短路電流值的差距加大,從而能夠有效地區分開速斷保護動作電流。對于另外幾個問題而言,可以加強整定原則和時限值來配合各級之間的關系,最大程度地滿足煤礦供電系統的特殊要求。
2 煤礦供電系統繼電保護系統優化改進
煤礦供電系統繼電保護系統是保障整個煤礦供電系統安全穩定、經濟高效進展的重要條件。它可以保證煤礦供電網絡和電力負荷安全穩定的進行,并且在發生事故時能夠準確靈敏迅速地排除系統的故障因素和故障元件,確保非故障元件的正常供電,提高整個供電系統的穩定性。
2.1 瞬時速斷保護的優化改進
由于煤礦地面6 kV出線開關在整個煤礦供電系統中的重要性,在出線分支線路繼保系統設置時,應設置成三段式保護,同時瞬時速斷動作電流的整定值,并且避免與井下線路末梢三相短路電流接觸,整定原則是按照最大的運行方式下線路末梢三相短路來進行整定。
2.2 限時速斷保護的優化改進
由于煤礦井下電力網絡的特殊分裂運行結構模式,各個分段母線之間短路電流的差值不是很大,即使在6 kV/10 kV中增加了對應的電抗器設備,也難以解決在中央變之后改變短路電流之間的差距,這給工作人員造成了一定的困難。由此可以采取以下的解決措施:改變傳統的時限和相鄰線路時限的配合,整定原則為按照相同靈敏度系數法進行整定,在極小運行方式下線路末梢發生短路之時具有一定的靈敏度。
2.3 定時限過流保護的優化改進
一般情況下,定時限過流保護都可以按照正常情況下最大的工作電流進行整定,但是由于煤礦供電系統的特殊性即不能自動啟動,所以必須按照避免被保護線路的尖峰電流(或者代替最大工作電流)進行整定。尖峰電流的定義是:當該線路中其他設備的最大負荷為30分鐘時,而這個線路中的高負荷電動機正在運行時產生的最大短路工作電流。
2.4 配電系統繼電保護裝置的優化改進
隨著配電網用電負荷的加大,高壓線路密度的增加,短途輸電線路的增多,配電系統繼保裝置的優化改進就成為我們密切關心的問題。為了解決中低壓配網的電線過短、保護級數太多等諸多問題,可以采用三段式電流保護方式進行保護的裝置方案,并且引入電壓保護和縱向保護的方法來解決煤礦供電系統中繼電保護存在的問題。
3 系統優化改進方法的效果
優化改進煤礦供電系統繼電保護系統的性能,是有一定的基礎的,即滿足可靠性、速斷性、靈敏性和可選性??煽啃允侵敢欢ㄒ型晟频暮髠浔Wo和足夠高的靈敏度,鑒于繼電保護裝置和設計考慮。速斷性是指發生最小兩相短路時能夠沒有時間限制的跳閘,而在最大運行時的三相短路能夠增大保護的距離。靈敏性是指瞬時速斷的保護區域較大,因而其動作靈敏度較高。可選性主要是相對于限時速斷、瞬時速斷和定時過流來說的:對于限時速斷,引入三級階梯延時的原則來保證豎直方向上的可選性;對于瞬時速斷,即使沒有時限也可以使得動作電流有一定的差距;對于定時過流,也是采用短階梯延的原則,同樣可以保證電網保護的豎直方向的可選性。
4 結束語
隨著經濟科技水平的不斷提高,對供電系統要求也與日俱增。這給用電部門造成了一定程度的壓力,也開始重視繼電系統的保護問題。對煤礦供電系統和用電設備進行繼電保護和優化,體現了我國對煤礦安全生產管理制度的嚴格性。本文通過對煤礦供電系統的現狀分析,以及對其背景進行研究分析,論述了研究的意義,然后指出了我國煤礦供電系統存在的問題和解決方案,并且對瞬時速斷保護、限時速斷保護、定時限過流以及配電網裝置進行優化改進,分析了系統優化改進產生的效果??傊?,對煤礦供電系統進行繼電保護,有助于降低煤礦安全生產中用電事故的發生,保證煤炭的安全生產。
參考文獻
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繼電保護整定原則范文6
關鍵詞:繼電保護;啟發式教學;模塊化教學;教學改革
作者簡介:霍蘭茹(1980-),女,河北保定人,延安職業技術學院,助教。(陜西延安716000)
中圖分類號:G712 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2012)09-0065-02
繼電保護是電力系統安全運行的保障。繼電保護裝置與發電廠和變電站綜合自動化系統、電網調度自動化系統等密切關聯。繼電保護課程教學質量的好壞直接影響到后續其他專業課和選修課的教學。繼電保護裝置的更新換代對高校繼電保護教學提出了新的要求,培養能熟練設計、安裝調試、操作維護繼電保護裝置的應用型專業人才成為當務之急。繼電保護課程是一門理論性、實踐性都很強的課程,要求學生起點高且必須具備電工基礎、電子技術、電機學、電力系統等方面的相關知識。近年來國家提倡高職高專院校要在實踐環節上加大比重,繼電保護課程在專業計劃中的地位發生變化,理論教學時數減小,大部分學生反映很難入門。為此,本文專門從教學內容、教學方法、教學手段和實驗、實踐性環節等方面提出了課程改革的思路,力求使學生成為適應市場需求的應用型技術專業人才。
一、合理安排教學內容
首先是教材的選取。高職高專學生和本科院校學生的課程目標不同,在教材選取上更加偏重于實用性。目前大部分電力系統繼電保護教材都是圍繞保護原理、動作整定編寫,忽略了對各種電氣設備進行繼電保護配置和對繼電保護運行、維護和檢修技術的介紹。對于高職學生來說,他們應該掌握的技能是:面對各種電氣設備時該設置哪些保護;每一種保護的電路布置;每一種保護在運行和動作時信號顯示情況以及根據這些信號如何進行維護;微機保護的實現形式以及動作原理。為了適應高職教育需要,繼電保護教材還應包含下列內容:電氣設備的繼電保護配置,主要介紹電氣設備繼電保護的配置、保護的原理圖和展開圖識讀;繼電保護運行、維護和檢修技術,用各種案例實現學生對運行和維護技術的學習。
其次是教學內容安排的合理性。由于教材選用的原因,各專業教材之間可能會有重復的內容,這就要求任課教師在授課前要對整個專業課程設置和各主要專業課知識點有一個總體的把握,適當刪減部分內容。加強同一結合點上相關科目的協調配合,避免知識重復講授,如模擬量采集系統、數字濾波等內容可跳過不講。同時根據本專業就業所需知識和能力的要求適當增加內容。對重點、難點部分合理分配課時,比如在講解動作值整定計算時只需介紹保護整定的原則,不作復雜的理論分析計算,讓高職學生從復雜、難懂的困境中解脫出來,把主要精力放在繼電保護的實用技術上。講授理論側重于一些保護的基本原理與方法,如常規保護(電流保護、距離保護等)及有關具體保護裝置的實驗、實訓環節、課程設計、畢業設計;對于一些學生能自行理解的、工程實際中不再采用或用的很少的內容應少講或不講;多講解一些課本上沒有編入的但工程實際中已應用廣泛的內容。
由于學生基礎水平不同,學習能力也存在很大的差異性,任課老師應及時收集學生的反饋信息,把握好教學的深度和廣度,因教制宜。對于那些學有余力的學生,可以組織成課外學習小組,讓他們自己收集相關電氣工程專業方面的資料和素材,擴大專業領域的專業知識寬度和深度,鼓勵他們積極參加校內科研項目,如繼電保護課件的開發、保護實驗仿真裝置的設計等,培養學生的創新能力和科研能力。
二、采用多種教學方法
較傳統的專業課教學方法是教師單一傳授式的方法。這種方法使學生處于被動的學習過程中,不利于知識的學習和掌握。為提高教學效果,在課堂教學中應采用靈活多樣的教學方法。
1.啟發式教學
啟發式教學是教師在教學中根據教學規律,采取各種手段來引導學生獨立思考、積極思維,以獲取新知識的教學方法體系。對于不同的教學內容,啟發式教學的具體做法也不同。
在介紹繼電保護的基本概念時,首先告訴學生繼電保護屬于二次系統,作用是為一次系統服務的,是反應電力系統故障和不正常狀態并做出動作的一種自動裝置。然后就可以采用提問的方法啟發學生溫故知新,可邊提問邊回答:常用的一次設備有哪些?故障包含哪些?不正常狀態有哪些?繼電保護裝置對于故障和不正常狀態最終的處理結果如何?后面在介紹繼電保護的原理時同樣可以采用此法,先告訴學生只要找出正常運行與故障時電氣量或者非電氣量的差別即可找出一種原理,引導學生積極思考。
繼電保護課堂教學注重知識的銜接,可以在每次上課開始時花3~5分鐘時間復習上次課程知識點,然后引出新內容。鼓勵學生提前預習,對所要學習的知識有大致的了解,上課結束時將本次課的內容加以總結,并針對下次課程內容與本次上課內容的不同進行提問,提出本次課中繼電保護方法的不足,針對不足提出解決辦法。這樣讓學生心存疑問,繼續進行下一部分內容的學習。在學習“自動重合閘”這一章時,首先介紹單相重合閘和三相重合閘,在此基礎上引出綜合重合閘的概念,即當線路發生單相接地故障時采用單相重合閘方式。發生相間故障時,采用三相重合閘方式。綜合考慮這兩種重合閘方式的裝置稱為綜合重合閘。然后提問:如果發生單相接地短路時,選相元件拒動,綜合重合閘如何動作?兩相先后接地短路時如何動作?通過這樣的啟發方式讓學生對三種重合閘方式進行逐步深入的學習,從而掌握各種工作方式的保護原理、特點。
繼電保護中有些內容既相互聯系又容易混淆,這時就要適當引導學生進行多方面對比,在對比分析中加深理解,在理解基礎上加深記憶。比如在講到距離保護時可以將之前講解過的電流保護的知識點加以對比。尤其是二者的整定原則和靈敏性校驗有什么相似和不同?不同點的根本原因是什么?動作電流與動作阻抗有什么關系?通過這些知識點的對比既可以讓學生更好地掌握距離保護的相關知識,同時對電流保護的內容加以復習,這樣能夠使學生將繼電保護這門課程更好地深入理解。
2.模塊化教學
模塊化教學法是以專業工種為模塊,把專業理論和操作技能有機地、系統地結合在一起進行的理實一體化教學。它在理論學習和操作技能訓練之間找到了最佳的切入點,注重教學內容的實用性。通過模塊教學方法的實施可以強化學生的技能訓練,促進學生動手能力的提高。教師在模塊化教學過程中起到貫通、點撥作用,只講解一些難懂的、易錯的地方以及一些更快更有效的學習方法,從而更全面地發揮學生的學習自主性。
整定計算是繼電保護知識中的重要內容,但現有教材中介紹整定計算知識不全面,不利于學生系統地學習整定計算知識。而現場實際保護裝置的整定值主要是結合原始資料,根據保護原理和設計手冊來計算。因此,在教學中應改變傳統的學習方法,對于整定計算部分授課時只作簡要介紹,學習的重點放到設計環節中。在課程設計或畢業設計環節中,可將繼電保護中的整定計算知識分為電網保護的整定計算、變壓器保護的整定計算、發電機保護的整定計算等幾個模塊向學生詳細講解,使學生通過具體的實例理解整定計算原則,并掌握整定計算內容。如發電機保護的整定計算參照某發電廠或程設計任務書,提出設計要求。設計時,首先讓學生查閱資料,了解各種發電機保護的整定方法,然后結合設計要求講解各種保護,進一步理解整定原則和方法。這樣,經過課堂學習、設計環節之后能使學生較系統地掌握繼電保護的整定計算知識。
三、利用現代化教學手段
繼電保護課程理論知識比較抽象,涉及的專業知識較多,學生學習起來較難掌握,應采用多種教學形式結合的方式講解。
1.多媒體教學的合理應用
可利用Authorware、Photoshop、Flash等工具自行開發多媒體課件,將復雜的繼電保護設備、電路接線、工作原理以聲音、圖像、圖形和動畫等形式表現出來,有助于學生深入理解。目前,多媒體教學手段已被各級院校、教師接受和推廣使用。
2.借助仿真軟件進行演示
仿真技術輔助教學既可演示復雜系統的未知結果,又可演示系統隨參數變化的變化結果或變化趨勢,有助于學生對抽象理論的理解,更能彌補實驗手段的不足。目前,各種火電機組仿真系統、變電站仿真系統、電力系統物理模擬和計算機仿真系統等仿真平臺已得到廣泛應用,可以在這些仿真平臺的基礎上開發相關的仿真項目應用到繼電保護的教學中。利用開發的仿真平臺可以模擬實際電力系統故障的發生、繼電保護的全程動作情況,讓學生親歷電力系統運行的實況,學會對事故的分析和處理,進一步理解保護的原理。
3.采用電化教學演示
繼電保護課程的許多教學內容與生產實際背景密切相關,通過錄制與生產實際背景相關內容的教學錄像片,可以讓學生直觀地了解到生產實際中繼電保護裝置的實際安裝、調試過程的各個環節,使他們在集聲、像于一體的多媒體環境中輕松地掌握復雜、枯燥的安裝調試過程。比如在介紹電流互感器的結構及工作原理時,可以播放有關在電廠或變電站中的TA二次側在運行中開路后的現象、后果以及更換電流表或電流繼電器時采取的方法與措施的錄像,使學生在生動有趣的教學情境下掌握電流互感器的相關知識和操作技能。
四、重視實訓、實踐環節
目前繼電保護規定的實驗一般都是認識性、驗證性的實驗,發揮不了學生的主動性和創造性,因此,可減少驗證性試驗比例,適當增加設計性、綜合性的實驗項目,讓學生自己接線和調整參數,模擬電力系統故障和保護裝置的動作過程。通過實驗進一步理解電力系統繼電保護的工作原理和組成。
為了達到很好的實習效果,需要根據專業教學的時間安排好前期課程的設置。在開始專業基礎課程前,首先安排學生在學校周邊的電力系統進行參觀性質的“認識實習”和“專業導論”,使學生建立起“專業”的概念和最基本的原理認識,然后在學習了一定的專業知識后再組織學生到電廠、變電站或其他相關單位進行“畢業實習”。
五、結束語
電力系統繼電保護是電自專業的一門核心課程。為適應繼電保護技術的發展,應加大繼電保護課程教學體系改革力度,在教學中體現繼電保護原理、裝置、整定計算的有機結合,以適應技術發展的要求,培養出適應電力行業需求的專業人才。
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