前言:想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎?我們特意為您整理了5篇對繼電保護(hù)的理解范文,相信會為您的寫作帶來幫助,發(fā)現(xiàn)更多的寫作思路和靈感。

關(guān)鍵詞:繼電保護(hù);模擬保護(hù);微機(jī)化;課程改革
作者簡介:王思華(1968-),男,江蘇南通人,蘭州交通大學(xué)自動化學(xué)院,副教授;趙峰(1966-),男,上海人,蘭州交通大學(xué)自動化學(xué)院,教授。(甘肅 蘭州 730070)
基金項目:本文系蘭州交通大學(xué)教學(xué)改革項目資助的研究成果。
中圖分類號:G423.07 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-0079(2012)01-0058-02
由于電力電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及保護(hù)算法的不斷發(fā)展,微機(jī)保護(hù)已經(jīng)得到了普遍采用,尤其是近年來測量、控制及保護(hù)技術(shù)的融和,新建的變電所和發(fā)電廠其二次系統(tǒng)一般都安裝了綜合自動化系統(tǒng)。在對老變電所和發(fā)電廠的改造過程中,遇到保護(hù)設(shè)備的更新,無一例外地都采用了微機(jī)保護(hù)裝置。因此,隨著模擬式機(jī)電型保護(hù)裝置退出和二次設(shè)備的不斷更新,電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的微機(jī)化已基本形成[1-2]。面對這樣的技術(shù)現(xiàn)實,結(jié)合目前繼電保護(hù)教學(xué)方面教材特點,如何讓學(xué)生在幾十學(xué)時里,既能對繼電保護(hù)的基本原理掌握好,又能對微機(jī)保護(hù)裝置有所掌握,這是擺在廣大繼電保護(hù)教師面前的一個比較大的現(xiàn)實問題。為了能解決和應(yīng)對這個難題,對繼電保護(hù)教材和教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整勢在必行。
一、保護(hù)的微機(jī)化對傳統(tǒng)繼電保護(hù)的影響
目前,在現(xiàn)有電力系統(tǒng)繼電保護(hù)教材中,大多數(shù)教材在講述保護(hù)的基本原理的過程中,一般是結(jié)合模擬型繼電器來分析保護(hù)原理,尤其是機(jī)電型繼電器,這樣就花費了大量的篇幅用于分析介紹繼電保護(hù)裝置和傳統(tǒng)繼電保護(hù)的二次電路[3]。當(dāng)然通過傳統(tǒng)的機(jī)電型保護(hù)的動作過程來讓學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握保護(hù)原理是行之有效的方法,學(xué)生也容易理解,問題是在理解完了保護(hù)基本理論后,如何讓學(xué)生來認(rèn)識微機(jī)保護(hù),這在大多數(shù)教材中并沒有體現(xiàn)。而是對具體模擬電路或機(jī)電型保護(hù)元件參數(shù)的選擇、元件老化、頻率變化、過渡過程、管壓降(門檻值)、非線性問題等進(jìn)行討論,不同類型的繼電器,其動作原理是不同的,結(jié)構(gòu)也不同,特別是用機(jī)電型繼電器來實現(xiàn)較為高級保護(hù),其結(jié)構(gòu)尤為復(fù)雜,學(xué)生要掌握它很不容易,同時調(diào)試應(yīng)用都不便。而微機(jī)保護(hù),無論其功能如何,其硬件構(gòu)成基本相似,無非是CPU及其擴(kuò)展電路有所不同[1]。因此上述那些要討論的因素就相對涉及較少(或不存在)。由此可見,保護(hù)的微機(jī)化對繼電保護(hù)的教學(xué)內(nèi)容影響很大。下面就繼電保護(hù)的課程內(nèi)容進(jìn)行討論。
1.電流保護(hù)的影響
電流保護(hù)單元是繼電保護(hù)課程的一個最基本、最重要的單元內(nèi)容,也是在實踐中應(yīng)用最廣的內(nèi)容,通過這個單元學(xué)習(xí)讓學(xué)生對電力系統(tǒng)繼電保護(hù)有一個基本的認(rèn)識。學(xué)好、理解、掌握和應(yīng)用尤為重要。在目前大多數(shù)繼電保護(hù)教程中,在講述這一部分原理時,大多采用模擬型器件來講解保護(hù),比如電壓、電流、時間等機(jī)電型繼電器或晶體管型繼電器組成的保護(hù)電路。對于機(jī)電型繼電器,通過它們來認(rèn)識繼電保護(hù)是比較直觀的,對于學(xué)生剛接觸繼電保護(hù)是有好處的,其本身原理、結(jié)構(gòu)簡單學(xué)生容易掌握,而對于由晶體管構(gòu)成的繼電保護(hù),相對來說結(jié)構(gòu)要復(fù)雜些,尤其是對電子電路沒有學(xué)好的學(xué)生,讓他們通過晶體管保護(hù)來理解繼電保護(hù)的原理難以可行。而目前電流保護(hù)裝置基本是微機(jī)電流保護(hù),它與傳統(tǒng)的電流保護(hù)的組成結(jié)構(gòu)有本質(zhì)的區(qū)別,學(xué)生在學(xué)好電流保護(hù)后對微機(jī)電流保護(hù)裝置不會用,不會整定,不會調(diào)整。
2.功率方向和距離保護(hù)的影響
功率方向保護(hù)及距離保護(hù)是一種較高等級的保護(hù),其基本原理比較容易掌握,但其模擬器件的原理比較麻煩,一般的教材中花費了比較大的篇幅去介紹,如模擬式方向元件一般在線路出口相間短路時有死區(qū),為防止在死區(qū)內(nèi)短路時保護(hù)裝置拒動,一般都利用RLC回路的諧振對故障前的電壓相位實現(xiàn)記憶,記憶時間一般為70ms左右。如記憶時間過長,由于RLC回路的振蕩頻率與系統(tǒng)頻率的差異,會使得記憶電壓與故障前的電壓有相位差,這樣可能導(dǎo)致反向出口短路時誤動。在模擬式方向阻抗繼電器中為克服出口兩相短路的死區(qū),還加入了第三相電壓,其目的是在出口兩相短路時保證極化電壓能保持與故障前的電壓同相。這些問題可以很方便在微機(jī)保護(hù)中利用算法加以解決,基本不需要什么硬件。再如阻抗繼電器的接線,為了保護(hù)證接線的靈敏度和測量準(zhǔn)確問題,提出了“阻抗繼電器的接線方式”,微機(jī)式的距離保護(hù)是作為一個整體引入三相電流和三相電壓,不再借用電抗變換器參數(shù)的調(diào)整來改變整定阻抗和整定阻抗角,故沒有由于電抗變換器的特性(轉(zhuǎn)移阻抗)變化而導(dǎo)致的動作阻抗下降的問題,也就是說不存在精確工作電流的概念(只有A/D變換的分辨率問題)。
3.變壓器保護(hù)及發(fā)電機(jī)保護(hù)的影響
在變壓器及發(fā)電機(jī)保護(hù)的單元里,其保護(hù)的核心是差動保護(hù)問題,大多數(shù)教材中主要是以BCH2型繼電器作為差動保護(hù)的元件來介紹的,這種模擬元件主要問題是結(jié)構(gòu)復(fù)雜,另外接線和動作的整定調(diào)整十分不便,而微機(jī)差動保護(hù)一般是帶制動的折線型保護(hù),它對接線形式?jīng)]有太多的要求,是一種整體接線方式,對于不同的方式它由軟件來進(jìn)行運算分析,消除角度誤差等因素的影響,另外整定不需要算出相應(yīng)的元件的動作匝數(shù)及制動匝數(shù)等,而且整定通過良好的界面來進(jìn)行,方便易于實現(xiàn)。
二、課程教學(xué)的改革
電力系統(tǒng)教學(xué)改革的目的是讓學(xué)生通過有限時間的學(xué)習(xí),掌握保護(hù)的基本原理和方法,能夠自主進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)或應(yīng)用繼電保護(hù)的原理去解決電網(wǎng)中的實際問題。
1.課程改革的思路
繼電保護(hù)課程的改革以基本原理為主,包括保護(hù)的基本原理、保護(hù)裝置和繼電器的基本原理。以模擬保護(hù)具體電路為輔,對于復(fù)雜模擬電路不作介紹,減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)。保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)以邏輯關(guān)系為主。不同型號的保護(hù)裝置只是實現(xiàn)方法不同,但邏輯關(guān)系不變,在模擬式保護(hù)中它體現(xiàn)為框圖或邏輯圖,在微機(jī)保護(hù)中它體現(xiàn)在程序的流程上。保護(hù)裝置和繼電器的應(yīng)用舉例以微機(jī)型為主,可適當(dāng)兼顧尚未退役用得較多的模擬式裝置和常用繼電器。在教學(xué)的實踐過程,應(yīng)留出適當(dāng)(不多)的時間,介紹當(dāng)前繼電保護(hù)最新的技術(shù)和原理,同時鼓勵學(xué)生課后自主實驗。
2.課程改革的具體方法
(1)教學(xué)手段的改革。在教學(xué)過程中,教學(xué)手段十分關(guān)鍵,教學(xué)手段的好壞直接關(guān)系到能否激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,也就是說能否抓住學(xué)生。目前常用的教學(xué)手段主要是板書式教學(xué)、多媒體教學(xué)及討論式教學(xué)等。這些教學(xué)應(yīng)該是經(jīng)過長期實踐,證明是可行的,但對于不同的教學(xué)內(nèi)容如果采用一種方式效果不理想,在教學(xué)過程中不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力,因此需針對不同的教學(xué)內(nèi)容,合理采用不同的手段進(jìn)行。比如在講解算法時,需要數(shù)學(xué)的推導(dǎo),這時筆者主要采用板書式教學(xué),讓學(xué)生順著老師的思路進(jìn)行理解學(xué)習(xí),在講解保護(hù)設(shè)備時,采用多媒體比較好,讓學(xué)生一下子了解設(shè)備及其一些應(yīng)用,通過聲光一下吸引學(xué)生學(xué)習(xí)保護(hù)設(shè)備的積極性,提高學(xué)生學(xué)習(xí)動力和對新設(shè)備的認(rèn)知。再如對于故障的分析學(xué)習(xí),筆者采用討論法進(jìn)行,充分調(diào)動學(xué)生積極性,發(fā)揮學(xué)生的思考及參與能力。因此,合理運用不同的教學(xué)手段是調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的重要因素。
(2)教學(xué)內(nèi)容的改革。
1)繼電保護(hù)教學(xué)內(nèi)容的改革。繼電保護(hù)教學(xué)內(nèi)容改革是核心,沒有一個好的內(nèi)容,無論怎么改都不會成功,問題是繼電保護(hù)的內(nèi)容很多,怎么從眾多的內(nèi)容中選取是關(guān)鍵所在。筆者認(rèn)為內(nèi)容的改革需遵循夠用、發(fā)展、創(chuàng)新這樣的層次展開。所謂夠用就是繼電保護(hù)內(nèi)容要包含基本的保護(hù)理論原理,比如常規(guī)的電流保護(hù)、功率方向保護(hù)、距離保護(hù)及差動保護(hù)等,對于這些原理的學(xué)習(xí)要完全掌握。對于利用傳統(tǒng)保護(hù)構(gòu)成的裝置的學(xué)習(xí),要簡單化學(xué)習(xí),不必對具體的器件及復(fù)雜的模擬電路進(jìn)行分析,如功率方向元件的幅值比較、電壓相位的記憶、變壓器差動繼電器匝數(shù)的調(diào)整等電路,主要是理解整個保護(hù)的邏輯關(guān)系,這樣學(xué)生容易掌握理論,又不至于陷入對模擬復(fù)雜電路的理解。所謂發(fā)展就是繼電保護(hù)的理論學(xué)習(xí)要與時俱進(jìn),對于目前不用的一些陳舊理論要敢于刪除,對于新的理論要補(bǔ)充。由于微機(jī)保護(hù)的大力發(fā)展,許多過去用模擬電路難以解決的問題,通過算法卻很容易解決,如功率保護(hù)的接線形式,差動保護(hù)的接線等問題。這些問題在模擬保護(hù)中靠裝置的反復(fù)移相變換進(jìn)行解決,其理論比較復(fù)雜,學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中掌握不好?,F(xiàn)在只介紹一個過程和處理的方法,通過算法比較容易實現(xiàn)。當(dāng)然由于微機(jī)保護(hù)引入,保護(hù)課程發(fā)生了大的變革,這要求學(xué)生需要更多的知識面,比如計算機(jī)、通信及較高的數(shù)學(xué)知識。這些知識雖然在基礎(chǔ)課有所學(xué)習(xí),但并沒有相關(guān)的應(yīng)用。因此,如何將上述相關(guān)知識應(yīng)用到保護(hù)原理中,這對學(xué)生又是一個問題,所以筆者在教學(xué)過程中,主要強(qiáng)調(diào)保護(hù)的結(jié)構(gòu)及邏輯關(guān)系,并對常用算法進(jìn)行推導(dǎo)分析,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行數(shù)學(xué)理論的應(yīng)用,注重微機(jī)保護(hù)模塊的學(xué)習(xí)。
2)繼電保護(hù)相關(guān)課程內(nèi)容的改革。與繼電保護(hù)的相關(guān)教材有 《繼電保護(hù)原理》、《微機(jī)保護(hù)原理》、《變電站綜合自動化系統(tǒng)》、《自動裝置》,這幾門功課的內(nèi)容重復(fù)和交叉,比如在《變電站綜合自動化系統(tǒng)》這門課中,涉及到微機(jī)保護(hù)的數(shù)據(jù)采集單元,微機(jī)保護(hù)的相關(guān)算法單元,這些內(nèi)容又與《微機(jī)保護(hù)原理》的數(shù)據(jù)采集單元及保護(hù)原理相重疊。這幾門課程如果獨立開設(shè),既耗費了很多學(xué)時,又不利于學(xué)生理解這些課程的相互關(guān)系和相關(guān)課程整體意識的構(gòu)建,所以應(yīng)統(tǒng)籌考慮和選取教學(xué)內(nèi)容,以適合工作崗位的需要,對繼電保護(hù)密切相關(guān)的課程在教學(xué)內(nèi)容上,課時上嘗試進(jìn)行大幅度地整合。
(3)實驗的改革。本科“繼電保護(hù)”教學(xué)必須與工程實踐結(jié)合緊密。繼電保護(hù)是比較難學(xué)的課程,其原因在于繼電保護(hù)技術(shù)涉及到電力系統(tǒng)的運行、穩(wěn)定、安全以及一、二次設(shè)備的技術(shù)細(xì)節(jié),同時,其本身也是一門包含高深理論和最新科技的工程技術(shù)學(xué)科。作為一門實踐性很強(qiáng)的學(xué)科,繼電保護(hù)的實驗教學(xué)尤其重要,它是“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理”課程教學(xué)工作的重要組成部分。通過實驗教學(xué),不僅可以讓學(xué)生更好地理解理論教學(xué)的內(nèi)容,而且可以讓學(xué)生掌握必要的工程技術(shù)、測試方法、先進(jìn)設(shè)備和學(xué)科的基本研究方法,同時還可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、實驗技能和創(chuàng)造性,所以必須要重視教學(xué)實驗環(huán)節(jié)。
1)實驗室的建設(shè)更新。目前傳統(tǒng)繼電保護(hù)以繼電器為主的繼電保護(hù)實驗室一般都已具備,通過傳統(tǒng)實驗可以使學(xué)生通過實際的保護(hù)二次接線的訓(xùn)練,清晰直觀地觀察保護(hù)動作過程和現(xiàn)象。此外在保護(hù)實驗中可靈活模擬各種二次接線錯誤,然后讓學(xué)生根據(jù)錯誤結(jié)果分析原因,培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的分析能力;還可讓學(xué)生按實驗要求自己設(shè)計實驗方案、接線、調(diào)試實驗,使他們的動手能力得到提高。對于初學(xué)者來說,通過對常規(guī)保護(hù)的電氣接線、工作原理、動作過程的學(xué)習(xí),也為理解微機(jī)保護(hù)和做好微機(jī)保護(hù)實驗打下良好的基礎(chǔ)。另一種就是加強(qiáng)微機(jī)保護(hù)實驗室建設(shè)。由于微機(jī)保護(hù)的接線少,信號質(zhì)量相對較高,操作過程也相對簡單,可以設(shè)計內(nèi)容不同、形式多樣的實驗內(nèi)容對學(xué)生進(jìn)行專門訓(xùn)練,使學(xué)生較好地掌握保護(hù)測試技能、對濾波及保護(hù)算法進(jìn)行初步的設(shè)計,甚至對自己設(shè)計的保護(hù)方案調(diào)試等。
2)改革實驗教學(xué)的要求和方法。作為工科院校的本科生,工程實踐能力是其基本素質(zhì),也是社會的基本要求。完善實驗環(huán)節(jié),積極推進(jìn)實驗教學(xué)環(huán)節(jié)的改革[5]。對于本科繼電保護(hù)的教學(xué)采用任務(wù)驅(qū)動法,在實踐過程中,可以按照電網(wǎng)施工的流程,將一些簡單實際的小型工程全程照搬入實驗室,老師提供相關(guān)的圖紙資料,學(xué)生們幾人一組,按照任務(wù)要求,進(jìn)行保護(hù)的施工安裝,調(diào)試,對保護(hù)出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析查找,完成所調(diào)試設(shè)備的實驗報告,進(jìn)一步提高學(xué)生的分析解決實際問題的能力,這就要求學(xué)生具備較強(qiáng)的二次識圖能力。另一方面,由于微機(jī)保護(hù)裝置功能強(qiáng)大,它能滿足眾多實驗內(nèi)容的需要。
(4)考評的改革。考評是檢驗學(xué)生對知識學(xué)習(xí)和應(yīng)用掌握一個重要環(huán)節(jié),不同的考評制度可以檢驗出學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的不同能力,因此,要促使學(xué)生學(xué)好知識,掌握原理,學(xué)會應(yīng)用,需要老師設(shè)計好不同的考評方案??己嗽u價體系的改革要立足于正確引導(dǎo)學(xué)生在打好堅實理論基礎(chǔ)的基礎(chǔ)上,培養(yǎng)和提高分析問題與解決問題的能力,鼓勵學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力[6]。從基礎(chǔ)理論知識的掌握、專業(yè)技能的運用、設(shè)計性實驗及綜合性實驗的實施等多方面進(jìn)行綜合考核,加大實驗環(huán)節(jié)的考評比例,從制度上鼓勵學(xué)生進(jìn)行發(fā)散思維、求異思維的培養(yǎng)。傳統(tǒng)考評往往是采用閉卷考試方式,這種方式有它的優(yōu)點和公證性,但不能很好檢驗學(xué)生動手能力和應(yīng)用繼電保護(hù)原理知識去解決實際問題的能力。對于原理性內(nèi)容學(xué)習(xí)采用傳統(tǒng)閉卷考試,解決問題和分析問題能力采用具體實作考評。對于新原理的學(xué)習(xí)認(rèn)識采用小論文形式拓展,最后分別設(shè)計一個系數(shù)求和,完成對一個學(xué)生的綜合評價。
三、課程改革的結(jié)果分析
任何一項改革,最終要經(jīng)過實踐檢驗,當(dāng)然教育實踐的檢驗有其特殊性,它是一個長期的復(fù)雜的過程。筆者在學(xué)校教改立項的支助下,對電氣2008級的電氣工程的4個班中的其中兩個班的繼電保護(hù)進(jìn)行了課程內(nèi)容教學(xué)改革,從上課的效果上看,學(xué)生上課活躍程度增加,學(xué)生對繼電保護(hù)原理的理解增強(qiáng),對微機(jī)保護(hù)設(shè)備的認(rèn)識和實踐能手動力大大提高,在課程結(jié)束后,請具有現(xiàn)場豐富經(jīng)驗的繼電保護(hù)工件者根據(jù)目前現(xiàn)場對繼電保護(hù)工作人員理論知識和基本技能進(jìn)行出題測試,最后測試結(jié)果成績分析為兩組,見表1、表2。
通過表1及表2的對比,可以明顯反映出改革前與改革后的成績的變化,通過對比和對學(xué)生的問卷調(diào)查,學(xué)生相對更喜歡改革后的教學(xué)方式。這也說明了這次課程內(nèi)容調(diào)整和教學(xué)方式改革是比較成功的。
四、結(jié)論
大學(xué)的教育是培養(yǎng)高素質(zhì)人才的一個重要階段。優(yōu)化的教學(xué)內(nèi)容,多樣的教學(xué)方式,合理的實踐是培養(yǎng)學(xué)生掌握基本原理,引導(dǎo)學(xué)生開拓創(chuàng)新及具有一定分析與解決問題能力重要環(huán)節(jié)。對繼電保護(hù)教學(xué)內(nèi)容和方法的改革,經(jīng)過驗證是可行的。
參考文獻(xiàn):
[1]許建安.電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)(第2版)[M].北京:水利電力出版社,2008.
[2]蔣先國.高速鐵路四電系統(tǒng)集成[M].成都:西南交通大學(xué)出版社,2010.
[3]羅士萍,顧艷.從保護(hù)的微機(jī)化淺析繼電保護(hù)課程內(nèi)容的調(diào)整[J].南京工程學(xué)院學(xué)報(社會科學(xué)版),2004,(2).
[4]田有文,孫國凱,周啟龍.突出繼電保護(hù)教學(xué)中學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)[J].沈陽農(nóng)業(yè)的大學(xué)學(xué)報,2005,(1).
關(guān)鍵詞:變電站綜合自動化;功能特點;繼電保護(hù)
作者簡介:李惜玉(1971-),女,廣東揭陽人,廣東工業(yè)大學(xué)自動化學(xué)院,高級實驗師;謝創(chuàng)利(1991-),男,廣東揭陽人,廣東工業(yè)大學(xué)自動化學(xué)院本科生。(廣東 廣州 510090)
基金項目:本文系2011年廣東工業(yè)大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新基金項目(項目編號:402102026)、2012年廣東工業(yè)大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新基金項目(項目編號:xj201211845021)、廣東省電氣工程及其自動化特色專業(yè)基金項目(項目編號:402102299)的研究成果。
中圖分類號:G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)17-0102-02
電力系統(tǒng)的猛速發(fā)展給繼電保護(hù)提出了更高的要求,繼電保護(hù)裝置是電力系統(tǒng)重要的組成部分,也是電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定和可靠運行的重要保證之一。繼電保護(hù)數(shù)字仿真也已成為繼電保護(hù)研究、設(shè)計和教學(xué)等各方面不可缺少的工具,電力系統(tǒng)變電運行中微機(jī)繼電保護(hù)的參數(shù)確定、各種事故及繼電保護(hù)操作等需要通過仿真來認(rèn)識。然而,僅限于軟件仿真,無繼電保護(hù)裝置、電纜等二次設(shè)備,沒有真實的二次信號,操作缺乏真實感,僅靠提供一個模擬環(huán)境是無法達(dá)到教學(xué)應(yīng)用和科研研究要求的。[1,2]
TQXBZ-III多功能繼電保護(hù)及變電站綜合自動化實驗培訓(xùn)系統(tǒng)是基于實時仿真技術(shù)的數(shù)字、物理混合仿真平臺,該實驗平臺把實際的變電站繼電保護(hù)運行“移植”到實驗臺中,非常接近現(xiàn)場變電繼電保護(hù)運行,可以有效地加強(qiáng)學(xué)生對各種物理現(xiàn)象的認(rèn)識,并進(jìn)一步掌握和理解物理概念。[3,4]
一、多功能繼電保護(hù)及變電站綜合自動化實驗培訓(xùn)系統(tǒng)的技術(shù)特點
TQXBZ-III多功能繼電保護(hù)及變電站綜合自動化實驗培訓(xùn)系統(tǒng)采用了試驗臺結(jié)構(gòu)。該試驗臺由TQWX-III微機(jī)型繼電保護(hù)實驗測試儀、TQXBZ-III多功能微機(jī)型實驗裝置、常規(guī)保護(hù)繼電器、成組保護(hù)接線圖、控制回路模塊、按鈕開關(guān)、萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)、保護(hù)模式切換開關(guān)及直流電源、信號燈、蜂鳴器等附件構(gòu)成,并提供了三套配套軟件:《繼電保護(hù)特性測試系統(tǒng)軟件》、《電力網(wǎng)信號源控制系統(tǒng)軟件》和《多功能微機(jī)保護(hù)實驗裝置管理程序軟件》。TQXBZ-III多功能繼電保護(hù)及變電站綜合自動化實驗培訓(xùn)系統(tǒng)面板示意圖如圖1所示。該實驗系統(tǒng)主要有以下特點:
1.適用性強(qiáng)
該系統(tǒng)既可滿足“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理”、“電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)”、“發(fā)電廠電氣部分”等相關(guān)課程實驗教學(xué)的需求,也可作為學(xué)生課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計和創(chuàng)新研究的開放性平臺。這樣不僅節(jié)省了多種實驗設(shè)備的占地面積,同時也減少了花費。
2.接近電力系統(tǒng)實際
采用“微機(jī)型繼電保護(hù)試驗測試儀”替代了由傳統(tǒng)實驗系統(tǒng)調(diào)壓器、移相器、滑線電阻和測量儀表等構(gòu)成的“地攤”式實驗設(shè)備,與電力系統(tǒng)進(jìn)行繼電保護(hù)的試驗方法完全相同。同時也能夠讓學(xué)生了解到繼電保護(hù)的最新測試技術(shù),而不僅僅是停留于過去的陳舊技術(shù)。
3.實驗現(xiàn)象直觀
配備PC機(jī),可直觀顯示實驗過程中的各種測試數(shù)據(jù)、動作特性曲線、波形圖等。對于數(shù)字式繼電器可通過PC機(jī)操作修改整定值,方便簡單。另外,可通過PC機(jī)選擇變量的變化方式,可手控亦可程控。
4.組態(tài)靈活
裝置均具有聯(lián)網(wǎng)功能,利用多套實驗系統(tǒng)可組態(tài)任意結(jié)構(gòu)的電力系統(tǒng),以滿足實驗教學(xué)、課程設(shè)計、創(chuàng)新研究的要求。
5.接口開放
考慮到面對學(xué)生教學(xué)的特點,該實驗系統(tǒng)中的核心設(shè)備接口開放,可作為二次研究、開發(fā)平臺,學(xué)生可自己開放程序下載到裝置硬件中運行,構(gòu)成具有任意定制功能的新裝置。[5,6]
二、多功能繼電保護(hù)及變電站綜合自動化實驗培訓(xùn)系統(tǒng)的功能
多功能繼電保護(hù)及變電站綜合自動化實驗培訓(xùn)系統(tǒng)主要具有以下功能:繼電保護(hù)課程實驗、微機(jī)保護(hù)課程實驗和發(fā)電廠電氣課程實驗,詳見圖2。
1.繼電保護(hù)課程實驗
為了加深學(xué)生對繼電器動作原理的認(rèn)識和了解,該實驗系統(tǒng)配備了電磁式電流繼電器、電壓繼電器、功率方向繼電器、阻抗繼電器、差動繼電器等繼電器,以加強(qiáng)學(xué)生對繼電保護(hù)動作裝置的認(rèn)識;也可將多個繼電器連接構(gòu)成常規(guī)成組繼電保護(hù),以深入觀察、學(xué)習(xí)不同保護(hù)的配合使用。
(1)常規(guī)繼電器特性實驗。本裝置可通過PC機(jī)控制TQWX-III微機(jī)型繼電保護(hù)試驗測試儀,讓其發(fā)出各種電流和電壓信號,從而對各種繼電器的特性進(jìn)行測試,且可自動獲取繼電保護(hù)裝置的動作信號,方便記錄。同時,試驗臺上配備了24V電源及指示燈構(gòu)成的信號指示回路,方便對繼電器動作信號的觀察。
(2)成組繼電保護(hù)實驗。試驗臺提供了一個典型的一次系統(tǒng)接線圖用以成組保護(hù)實驗,可從其上獲取信號,將多個繼電器連接構(gòu)成常規(guī)成組繼電保護(hù),便可進(jìn)行成組繼電保護(hù)的實驗。
2.微機(jī)保護(hù)課程實驗
電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)課程實驗包括數(shù)字式繼電器特性實驗、成組微機(jī)保護(hù)實驗及微機(jī)保護(hù)與繼電保護(hù)配合動作實驗三部分。
(1)數(shù)字式繼電器特性實驗。該系統(tǒng)利用單片機(jī)或DSP技術(shù),由TQWX-III微機(jī)型繼電保護(hù)實驗測試儀產(chǎn)生信號,通過向裝置硬件中下載相應(yīng)的程序模塊,便可實現(xiàn)數(shù)字式電流繼電器、電壓繼電器、功率方向繼電器、差動繼電器、阻抗繼電器、反時限電流繼電器、零序反時限電流繼電器、負(fù)序反時限電流繼電器、零序電流繼電器、負(fù)序電流繼電器、零序電壓繼電器、負(fù)序電壓繼電器、零序功率方向繼電器及負(fù)序功率方向繼電器等多種常規(guī)繼電器的功能。
(2)成組微機(jī)保護(hù)實驗。該實驗裝置實驗臺上有成組保護(hù)實驗?zāi)P蛨D,通過從該模型圖上獲取電壓、電流信號,可實現(xiàn)包括10kV線路微機(jī)保護(hù)裝置、35kV線路微機(jī)保護(hù)裝置、110kV線路微機(jī)保護(hù)裝置、變壓器微機(jī)保護(hù)裝置、電容器微機(jī)保護(hù)裝置、發(fā)電機(jī)微機(jī)保護(hù)裝置、電動機(jī)微機(jī)保護(hù)裝置等保護(hù)的功能。
(3)微機(jī)保護(hù)與繼電保護(hù)配合動作實驗。將多個常規(guī)繼電器組合構(gòu)成繼電保護(hù),利用TQXBZ-III多功能微機(jī)保護(hù)實驗裝置實現(xiàn)需要的微機(jī)保護(hù),在成組保護(hù)實驗?zāi)P蛨D上完成微機(jī)保護(hù)與繼電保護(hù)配合動作實驗。此實驗更貼近實際電力現(xiàn)場,通過此實驗可使學(xué)生更加熟悉實際的電力系統(tǒng)繼電保護(hù),并加深對保護(hù)裝置的理解。
3.發(fā)電廠電氣課程實驗
該試驗臺可對斷路器控制回路及中央信號進(jìn)行實驗。通過這些實驗,可以使學(xué)生了解、掌握斷路器控制回路的工作原理及其繼電保護(hù)的接線方法,以及發(fā)生事故時的應(yīng)對方法和相應(yīng)的操作。比如其中的閃光繼電器構(gòu)成的中央信號實驗,通過此實驗學(xué)生能夠熟悉萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)的位置與信號燈的狀態(tài)的對應(yīng)關(guān)系,并能夠根據(jù)其對應(yīng)關(guān)系做出相應(yīng)的操作。這與在發(fā)電廠及變電站中的操作相同,能夠提高學(xué)生的動手能力及鍛煉學(xué)生在實際生產(chǎn)中對事故的應(yīng)對能力。[5]
三、多功能繼電保護(hù)及變電站綜合自動化實驗培訓(xùn)系統(tǒng)的主要應(yīng)用
1.實驗教學(xué)
自多功能繼電保護(hù)及變電站綜合自動化實驗培訓(xùn)系統(tǒng)在廣東工業(yè)大學(xué)投入使用以來,已成為“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理”、“電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)”、“發(fā)電廠電氣”等課程教學(xué)的實驗平臺。該實驗平臺以微機(jī)型繼電保護(hù)試驗測試儀作為實驗信號源,符合電力系統(tǒng)現(xiàn)場的實驗方式,并配套功能強(qiáng)大的電力系統(tǒng)信號源綜合控制系統(tǒng)軟件,具有豐富的組態(tài)功能。不但能夠進(jìn)行實時參數(shù)分析計算,而且可以進(jìn)行任意設(shè)定點的故障分析運算,并能控制測試儀實時輸出設(shè)定選配點在正常運行和故障情況下的二次電流、電壓信號,為學(xué)生提供具體、直觀、真實的學(xué)習(xí)環(huán)境,對繼電保護(hù)實驗教學(xué)有了明顯的改進(jìn)。在傳統(tǒng)教學(xué)方式的基礎(chǔ)上,實現(xiàn)了繼電保護(hù)的測試、操作、監(jiān)視和仿真,已成為電氣工程及其自動化專業(yè)電力方向現(xiàn)代化、數(shù)字化教學(xué)必不可少的工具。
2.創(chuàng)新性實驗
微機(jī)型繼電保護(hù)試驗測試儀和多功能微機(jī)保護(hù)實驗裝置均具有聯(lián)網(wǎng)功能,多套(四臺以上)實驗培訓(xùn)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)方便實現(xiàn)了變電站綜合自動化的實驗仿真。其中,微機(jī)型繼電保護(hù)試驗測試儀是一臺性能良好的高精度信號源設(shè)備,為電力系統(tǒng)繼電保護(hù)測試提供了連續(xù)可調(diào)節(jié)的電流和電壓信號。多功能繼電保護(hù)及變電站綜合自動化實驗培訓(xùn)系統(tǒng)中的核心設(shè)備接口開放,可作為學(xué)生創(chuàng)新研究和開發(fā)平臺,提高了學(xué)生的創(chuàng)新思維與實踐能力,加強(qiáng)了學(xué)生分析問題和解決問題的能力。
3.科研平臺
多功能繼電保護(hù)及變電站綜合自動化實驗培訓(xùn)系統(tǒng)中的多功能微機(jī)保護(hù)實驗裝置其硬件平臺采用雙處理器結(jié)構(gòu),處理器采用80C196KC芯片,一塊CPU作為保護(hù)CPU,主要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理;另一塊CPU作為監(jiān)控管理和通信CPU,用于人機(jī)界面接口與通信。兩塊CPU之間通過雙口RAM芯片(IDT7134)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,方便實行二次程序開發(fā)。[7]教師和研究生可在裝置的硬件與軟件基礎(chǔ)上進(jìn)行有關(guān)繼電保護(hù)的設(shè)計和研究,比如通過自主編寫、修改接口程序,完成保護(hù)相應(yīng)功能并實時模擬電網(wǎng)短路故障時保護(hù)的動作情況。
四、結(jié)束語
創(chuàng)新能力培養(yǎng)是高等學(xué)校教育的核心內(nèi)容,是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的關(guān)鍵。電氣工程及其自動化專業(yè)電力方向引入多功能繼電保護(hù)及變電站綜合自動化實驗培訓(xùn)系統(tǒng)作為先進(jìn)的教學(xué)手段,能把課堂上所學(xué)的復(fù)雜的、抽象的理論融入到教學(xué)中,完整、具體、直觀地仿真,有效地培養(yǎng)了學(xué)生的實驗動手能力,提高了學(xué)生綜合分析問題的能力和運用能力,不斷推動了教學(xué)實踐,讓學(xué)生通過仿真更全面地掌握了電力繼電保護(hù)知識,從而培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力。多功能繼電保護(hù)及變電站綜合自動化實驗培訓(xùn)系統(tǒng)已逐漸成為電氣工程及其自動化專業(yè)教師和學(xué)生現(xiàn)代化的教學(xué)與科研手段。
參考文獻(xiàn):
[1]周有慶,周成林,彭紅海,等.變電站綜合自動化數(shù)字物理仿真培訓(xùn)系統(tǒng)[J].電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報,2010,(3):113-117,122.
[2]王宇,陳鑄華.變電站微機(jī)繼電保護(hù)培訓(xùn)系統(tǒng)的研制[J].湖南電力,2010,(1):16-19,29.
[3]周有慶,邵霞,彭紅海.多功能微機(jī)保護(hù)與變電站綜合自動化實驗培訓(xùn)系統(tǒng)[J].大眾用電,2004,(5):23-24.
[4]張鎮(zhèn).繼電保護(hù)及測控數(shù)字物理混合仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的應(yīng)用[J].東北電力技術(shù),2011,(3):40-43.
[5]周有慶,等.TQXBZ-III多功能繼電保護(hù)及變電站綜合自動化實驗培訓(xùn)系統(tǒng)實驗指導(dǎo)書[Z].
【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng);繼電保護(hù);應(yīng)用;可靠性
繼電保護(hù)作為一種自動裝置,繼電保護(hù)能反映電力系統(tǒng)中各個元件的運行狀態(tài),并發(fā)出相關(guān)指令信息,如減負(fù)荷,跳閘,斷路等。其邏輯組成:保護(hù)對象、給定值測量部分邏輯部分執(zhí)行部分跳閘,斷電。測量部分的值為從監(jiān)視的對象中獲得,其與給定值進(jìn)行比較進(jìn)行邏輯判斷,就可以判斷電器元件是否處于正常工作狀態(tài),邏輯判斷相對較復(fù)雜,因其必須根據(jù)測量值,可能出現(xiàn)的順序組合進(jìn)行比對以確定究竟是什么元件出現(xiàn)故障。執(zhí)行部分是根據(jù)邏輯判斷的結(jié)果發(fā)出相關(guān)指令,如跳閘,斷電,實現(xiàn)繼電保護(hù)的目的。由以上分析得知,繼電保護(hù)指令的發(fā)出只會出現(xiàn)在電力系統(tǒng)故障時。
1.繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用
繼電保護(hù)被廣泛的應(yīng)用于電力系統(tǒng)中,為確保繼電保護(hù)的可靠運行,應(yīng)切實做好以下工作:
(1)在對定值或二次網(wǎng)路進(jìn)行變更時,應(yīng)進(jìn)行整定值或保護(hù)網(wǎng)路 有關(guān)注意事項的核對,并對變更內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)登記。如時間,更改人,更改前數(shù)值等,在管理上還需要強(qiáng)化簽名制度,確保繼電保護(hù)的給定值正確無誤。因為一旦給定值出現(xiàn)失誤,那么繼電保護(hù)也將失去意義。另外,對主設(shè)備的保護(hù)進(jìn)行更改時還必須進(jìn)行試運行或相關(guān)實驗,如差動保護(hù)取用CT更換,就應(yīng)作六角圖實驗合格。
(2)嚴(yán)格繼電保護(hù)裟置與二次回路的巡檢。盡管繼電保護(hù)屬于自動裝置,但是對于電力系統(tǒng)而言,最可靠的手段還是提前認(rèn)為判斷,識別電力系統(tǒng)的異常部分,這就有必要加強(qiáng)對以下巡視設(shè)備的檢查:開關(guān)、壓板位置是否正確,是否按調(diào)度要求投入;熔斷器接觸是否良好,繼電器觸點是否有抖動或燒毀現(xiàn)象;同路接線是否正常 如松脫、發(fā)熱、存在焦臭味等;還包括CT、PT回路、指示燈、運行監(jiān)視燈、光字牌、警鈴以及相關(guān)事放報告、更改報告是否正常。
(3)在硬件上要提高其可靠性。對成熟的繼電保護(hù)裝置而言,其在軟件功能上應(yīng)相差不大,但在電子元件上,由于其一旦被封裝就很難檢查,而且現(xiàn)代元器件的尺寸和數(shù)量要求在高生產(chǎn)率情況下,出現(xiàn)問題是不可避免的。在使用中要針對性能、應(yīng)力和防護(hù)方面進(jìn)行正確的挑選和使用,保證在組裝到電路中時,沒有缺陷,同時電子元器件不能出現(xiàn)超限應(yīng)力或損傷。
2.基于狀態(tài)樹的繼電保護(hù)可靠性分析
繼電保護(hù)系統(tǒng)是一個由軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)(電壓互感器、電流互感器、斷路器、二次回路等)和軟件系統(tǒng)構(gòu)成的一個裝置。因此,其可靠性可以分別找出影響硬軟件系統(tǒng)的各類因素,并建立相應(yīng)的計算模型,最后運用馬爾科夫狀態(tài)法綜合求解出保護(hù)的可用度
2.1 影響硬件系統(tǒng)的可靠性因素與模型
硬件保護(hù)系統(tǒng)由以下模塊組成:①繼電保護(hù)裝置。它由以下部分組成,即:電源供應(yīng)模塊;中央處理模塊,完成保護(hù)的分析、計算和邏輯判斷;數(shù)字量輸入模塊;模擬量輸入模塊,即采集濾波、采樣、保持、多路轉(zhuǎn)換和模數(shù)轉(zhuǎn)換等多種信號;數(shù)字量輸出模塊,即輸出各種指令信號;通訊模塊和人機(jī)接口模塊。如打印、鍵盤、顯示等:在各個元件上,影響他們的可靠性因素主要有:②二次回路,多為線路老化,,或者元件連接接觸不良、松動而造成故障;③電壓電流互感器。它負(fù)責(zé)信號的采集,錯誤主要發(fā)生在二次接線錯誤和接線的連接松動;④繼電保護(hù)的輔助裝置。它主要用作二次回路的切換及作為斷路器操作的輔助控制。如交流電壓切換箱、三相操作繼電器箱、分相操作繼電器箱等;⑤裝置的通信、通道及接口。該部分的容易發(fā)生通信阻斷,主要原因在于縱聯(lián)差動保護(hù)的光纖、高頻保護(hù)的收發(fā)訊機(jī)、微波的通信接口和相關(guān)網(wǎng)絡(luò)接口本身就是通信裝置的薄弱點;⑥斷路器及其操作機(jī)構(gòu)。它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,這直接影響到其使用的可靠性,進(jìn)而直接影響著故障能否完全切除。
由上可知,繼電保護(hù)的可靠性主要取決于保護(hù)和斷路兩部分,如果以AB表示兩者的正確執(zhí)行,和表示兩者的非正確執(zhí)行,那么運用狀態(tài)樹可以表示為圖1:
在圖1中,②③④⑤⑥為5個模塊,如果以P2,P3,P4,P5,P6分別表示著5個模塊的失效率,以P1表示出現(xiàn)率,也即表示斷路器失效,P為斷路器可靠動作率,那么整個系統(tǒng)的失效率P0為:
P0=P*( P2+P3+P4+P5+ P6)+P1
在實踐中,各個圖1硬件狀態(tài)樹的狀態(tài)分析,保護(hù)裝置的重要程度可以通過下行法求最小割集的方法計算。因此某個部件所占的比例越大,表明其對硬件系統(tǒng)的失效貢獻(xiàn)也就越大,反則反之。另外,繼電保護(hù)的可靠性還必須考慮到器件質(zhì)量系數(shù)、電路復(fù)雜系數(shù)、溫度加速系數(shù)、電壓應(yīng)力減額系數(shù)、為封裝復(fù)雜系數(shù)、為應(yīng)用環(huán)境系數(shù)、器件成熟系數(shù)、模塊中的器件數(shù)等多個因素。
2.2 影響軟件系統(tǒng)的可靠性因素與可靠度計算
軟件系統(tǒng)的可靠性主要取決于軟件算法,如算法的邏輯嚴(yán)密性、科學(xué)性、計算效率等。就邏輯性和科學(xué)性而言,軟件算法主要完成以下任務(wù):根據(jù)測算量和給定值,以各個硬件的可靠性系數(shù)為基礎(chǔ),運用排列組合,邏輯分析等方法對電力系統(tǒng)的故障進(jìn)行有效性分析。顯然,如果算法出錯,將直接導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置失效,甚至導(dǎo)致更大的問題出現(xiàn)。就計算效率而言,因為繼電保護(hù)是在非常短的時間內(nèi)做出判斷,并發(fā)出相關(guān)指令以便保護(hù)電力系統(tǒng),因此效率低下的計算速度顯然不符合要求,否則待計算完成,事故已經(jīng)發(fā)生,損火不可挽回。導(dǎo)致軟件出錯的因素分為兩個方面,一是人為的因素:如需求分析定義不夠準(zhǔn)確,軟件開發(fā)人員和用戶對需求的理解不同;軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計失誤和算法原理,這是比較嚴(yán)重的失誤;編碼錯誤,這可能導(dǎo)致計算效率低下,計算邏輯不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?;測試不規(guī)范,導(dǎo)致末發(fā)現(xiàn)可能存在的問題,一旦電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障,繼電保護(hù)失效;定值輸入出錯;二是機(jī)械因素。如新硬件的出現(xiàn)導(dǎo)致原有的軟件系統(tǒng)性能下降,不能滿足繼電保護(hù)的要求;電力系統(tǒng)老化,隱故障過多,增加軟件系統(tǒng)的計算量等。但是總體上看,軟件的可靠性還是可以通過概率來進(jìn)行判斷和分析。如編碼錯誤幾率,定值輸入錯誤幾率等。相比較硬件而言,它的挑戰(zhàn)性在于它較少依賴硬件,而是依賴人的可靠性建模和測量。實踐中通常采用Logarithmic Exponential模型來研究保護(hù)軟件的可靠性,其計算方法為:,其中θ為故障減少率系數(shù);λ0為初始故障概率;μ為系統(tǒng)運行中累計發(fā)現(xiàn)的錯誤。
3.結(jié)論
掌握和了解繼電保護(hù)故障的原因和處理的基本方法是提高繼電保護(hù)故障和事故處理水平的重要條件,提高了繼電保護(hù)工作人員現(xiàn)場校驗保護(hù)裝置的工作效率,從而保證了電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及安全自動裝置的可靠穩(wěn)定運行。
關(guān)鍵詞:電力自動化;標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè);安全運行管理;對策
中圖分類號:TM774 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1006-8937(2014)35-0082-03
在整個配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中,繼電保護(hù)裝置是一個至關(guān)重要的設(shè)備,它能夠及時并快速地處理和診斷各種配電網(wǎng)絡(luò)故障,并能夠及時處理各種問題,使故障線路得以自動恢復(fù),增強(qiáng)整個配電網(wǎng)絡(luò)的管理水平。因此,必須充分發(fā)揮繼電保護(hù)裝置的作用,使繼電保護(hù)能夠與自動化控制系統(tǒng)相結(jié)合,增強(qiáng)電力系統(tǒng)的故障處理能力。針對電力自動化系統(tǒng)中出現(xiàn)的各種問題,應(yīng)當(dāng)及時提出系統(tǒng)、完善的繼電保護(hù)安全運行管理對策,從整體上提升電力自動化繼電保護(hù)的水平,從而提高配電網(wǎng)絡(luò)的安全性與可靠性。
1 開展標(biāo)準(zhǔn)化的作業(yè)工作
在繼電保護(hù)中,因工作中布置的安全措施不完善或者工作終結(jié)時應(yīng)恢復(fù)而未恢復(fù)接線經(jīng)常導(dǎo)致事故或障礙發(fā)生。在開展的“無違章員工、無違章班組、無違章企業(yè)”工作中,強(qiáng)調(diào)了標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)和危險點分析與控制工作。
目前,要對包括繼保專業(yè)在內(nèi)的各專業(yè)工作中存在的危險點進(jìn)行認(rèn)真的分析,并認(rèn)真貫徹執(zhí)行《電網(wǎng)建設(shè)施工作業(yè)指導(dǎo)書》,將安全防范關(guān)口前移,做好對風(fēng)險的差異化,克服工作中習(xí)慣性違章的毛病,使事故發(fā)生的可能性大大降低。
1.1 案 例
2014年8月25日,河源供電局繼保人員在220 kV河源站進(jìn)行220 kV母差及失靈主一保護(hù)驗收接入工作。本次接入的支路有#1主變、#2主變、#3主變、新河甲線、新河乙線、河聯(lián)甲線、河聯(lián)乙線、熱河甲線、熱河乙線、旁路及母聯(lián)共11條支路。接入及測試采用以下方法:
①采用萬用表電阻檔對線,確認(rèn)線芯正確。
②母差保護(hù)屏的電纜芯線先接入,線路保護(hù)屏接入標(biāo)號為101的芯線時,在母差保護(hù)屏用萬用表電壓檔測量正電位是否正常;線路保護(hù)屏接入標(biāo)號為R133的芯線時,在母差保護(hù)屏用萬用表測量負(fù)電位是否正常。事件前運行方式如圖1所示,事件后運行方式如圖2所示。
19時05分,完成了河聯(lián)甲線、新河乙線等8個間隔二次回路接入工作。
19時13分,工作班人員何某某在完成220 kV河聯(lián)乙線對線工作后,等待線路保護(hù)側(cè)工作人員接入期間,母差保護(hù)屏處工作人員想再次確認(rèn)已接入間隔電位是否正確。工作人員何某某在使用萬用表電阻檔完成河聯(lián)乙線兩側(cè)對線后,沒有將擋位切換至電壓檔,直接測量已帶電的河聯(lián)甲線間隔,表筆導(dǎo)通母差屏1C6D1、1C6D3端子(出口跳河聯(lián)甲線跳閘回路),造成開關(guān)跳閘。由于站內(nèi)事故音響聲音小,而保護(hù)屏相隔控制臺較遠(yuǎn),該工作人員未聽到事故音響,繼續(xù)進(jìn)行跳其他回路間隔測量,再次誤導(dǎo)通已接入的新河乙線跳閘回路(母差屏1C7D1、1C7D3端子),造成新河乙線開關(guān)跳閘。此時,現(xiàn)場監(jiān)護(hù)人員發(fā)現(xiàn)萬用表測試聲音異常,立刻制止了工作人員繼續(xù)測量。出口跳閘回路示意圖如圖3所示。
1.2 事件定級
依據(jù)“35 kV以上輸變電設(shè)備一般誤操作、誤碰誤動、誤(漏)接線、誤整定、誤調(diào)試、調(diào)度或變電站監(jiān)控過失”認(rèn)定為三級事件。
1.3 原因分析
1.3.1 直接原因
工作班組人員在沒有確認(rèn)萬用表擋位的情況下,誤用電阻檔測量已帶電的河聯(lián)甲線、新河乙線跳閘出口回路,造成河聯(lián)甲線2226開關(guān)及新河乙線2218開關(guān)跳閘回路通過萬用表誤導(dǎo)通跳閘。
1.3.2 間接原因
工作班人員現(xiàn)場作業(yè)不規(guī)范,沒有做足二次安全措施,對母差跳閘出口回路認(rèn)識不足,未能理解二次回路一經(jīng)接入即視為帶電設(shè)備的安全警示,現(xiàn)場監(jiān)督不到位。
①現(xiàn)場工作人員工作隨意,在沒有通知工作監(jiān)護(hù)人的情況下,自行測量已帶電的河聯(lián)甲線、新河乙線跳閘出口回路;監(jiān)護(hù)人員監(jiān)護(hù)意識不強(qiáng),未能及時制止不規(guī)范的行為。
②二次安全措施單中未針對已接入間隔制定隔離措施(使用絕緣膠布隔離),埋下了后續(xù)作業(yè)過程中發(fā)生誤測量的隱患。
③作業(yè)全過程對工作危險點評估不足,作業(yè)前只有
《10~500 kV輸變電及配電工程質(zhì)量驗收評定標(biāo)準(zhǔn)》,未制定相應(yīng)回路接入的作業(yè)表單,危險點控制措施卡沒有針對本項工作提出具體風(fēng)險控制措施。
④變電站綜合自動化改造后事故音響設(shè)備不夠響,河聯(lián)甲線跳閘時,工作人員沒能第一時間聽到事故音響信號,導(dǎo)致再次誤導(dǎo)通新河乙線跳閘回路,造成事件擴(kuò)大。
1.4 暴露的問題
①基層班組人員對風(fēng)險分析不全面,安全意識淡薄,作業(yè)不嚴(yán)謹(jǐn),行為不規(guī)范,風(fēng)險管控能力不強(qiáng),現(xiàn)場安全監(jiān)護(hù)不到位,未能有效監(jiān)督作業(yè)人員行為。
②施工方案風(fēng)險辨析不足,沒有針對性防范措施,方案審查過程把關(guān)不嚴(yán)。工程全過程安全監(jiān)護(hù)不到位,沒有及時發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場作業(yè)的安全隱患。
③安全技術(shù)交底不足,班前會流于形式,作業(yè)風(fēng)險點傳遞不到位,工作班成員未能理解作業(yè)風(fēng)險點。
④工作票填寫不規(guī)范,危險點控制措施卡無針對性。驗收過程未執(zhí)行驗收表單,安全措施落實不到位,無確認(rèn)記錄。
⑤作業(yè)方法不恰當(dāng),導(dǎo)致作業(yè)風(fēng)險提高,安全措施不足,未對已接入的運行間隔做好隔離措施,未能有效防止誤導(dǎo)通已接入回路。
⑥班組業(yè)務(wù)培訓(xùn)不到位,班組人員業(yè)務(wù)水平不高。
2 電力自動化繼電保護(hù)的特征
在電力系統(tǒng)的運行過程中,繼電保護(hù)可以及時檢測線路的故障問題,并能夠?qū)崿F(xiàn)自動處理,確保電力系統(tǒng)的正常運行?,F(xiàn)階段,科學(xué)技術(shù)日新月異,電力系統(tǒng)化也逐漸突破了傳統(tǒng)的管理模式,將更多高技術(shù)含量的設(shè)備運用到配電網(wǎng)絡(luò)中,使繼電保護(hù)方式得以不斷的更新和完善,也增強(qiáng)了繼電保護(hù)的快速反應(yīng)能力。與以往的配電保護(hù)設(shè)備相比,目前的配電保護(hù)裝置運用了較為先進(jìn)的繼電保護(hù)技術(shù),在技術(shù)水平方面已取得了很大的突破和飛躍,在儀表檢測等方面充分利用計算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù),事故信號可以通過計算機(jī)系統(tǒng)全面地顯示出來。電子技術(shù)也帶動了繼電保護(hù)裝置的轉(zhuǎn)變與更新,使繼電保護(hù)裝置能夠?qū)崿F(xiàn)自動檢測與處理,增強(qiáng)了整個配電網(wǎng)絡(luò)的安全性,在繼電保護(hù)的集成化程度上也得以提高,也便于繼電保護(hù)裝置的安裝與調(diào)試。另一方面,繼電保護(hù)裝置的操作也更為便捷,具有了更加全面和強(qiáng)大的功能,增強(qiáng)了配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性??偠灾^電保護(hù)裝置充分運用了計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù),并有效運用了電力技術(shù)和通信技術(shù),具有更強(qiáng)的性能特點,能夠適應(yīng)較為惡劣的工作環(huán)境,并具有抗干擾和防雷擊等功能,提升了電力系統(tǒng)的服務(wù)能力與服務(wù)水平。
3 電力自動化繼電保護(hù)的安全管理策略
3.1 確保繼電保護(hù)裝置的性能與質(zhì)量,做好繼電保護(hù)的
選型設(shè)計
為了確保配電網(wǎng)絡(luò)的安全穩(wěn)定運行,必須要增強(qiáng)繼電保護(hù)裝置的靈敏性和可靠性,構(gòu)建更加穩(wěn)定的繼電保護(hù)系統(tǒng)。要根據(jù)電力系統(tǒng)的運行狀況選擇合適的繼電保護(hù)裝置,并確保及時、準(zhǔn)確地安裝相關(guān)保護(hù)裝置,確保繼電保護(hù)裝置在故障發(fā)生時能夠及時發(fā)生動作。為了增強(qiáng)繼電保護(hù)的穩(wěn)定性,降低電力系統(tǒng)的安全隱患,繼電保護(hù)裝置不能隨意干擾配電系統(tǒng)的運行,防止繼電保護(hù)裝置給電力系統(tǒng)帶來安全隱患。要將可靠性作為繼電保護(hù)的重要原則,并要確保電力系統(tǒng)在故障發(fā)生時能夠做出快速和敏捷的反應(yīng),增強(qiáng)繼電保護(hù)裝置的速動性與靈敏度,及時發(fā)現(xiàn)和排除電力線路存在的故障和問題,降低故障對電力線路的損壞。要通過繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用,實現(xiàn)線路的自動重合,并能在問題發(fā)生時啟動備用電源,縮小故障的影響范圍,增強(qiáng)電力系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性。對于配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來說,繼電保護(hù)可以及時對故障作出迅速的反應(yīng),并對線路中的各種設(shè)施進(jìn)行保護(hù)。如果線路出現(xiàn)故障,繼電保護(hù)裝置能夠及時判別故障發(fā)生的位置,并對故障線路發(fā)出跳閘指令,將配電網(wǎng)絡(luò)的故障元件與整個系統(tǒng)相隔離,避免故障造成更大的損壞,確保電力系統(tǒng)的安全運行。
3.2 做好繼電保護(hù)裝置的調(diào)試與安裝,增強(qiáng)繼電保護(hù)運
行的安全性
在繼電保護(hù)的安裝和運行時,要將安全性和可靠性放在第一位,要根據(jù)電力系統(tǒng)的運行要求配置合理的繼電保護(hù)裝置,并不斷提高繼電保護(hù)的質(zhì)量,提高繼電保護(hù)裝置的技術(shù)含量,確保配電網(wǎng)絡(luò)可以穩(wěn)定安全運行。要嚴(yán)格遵循相關(guān)的要求進(jìn)行安裝、選型和調(diào)試,并做好施工和維護(hù)過程中的管理工作,通過后臺監(jiān)控仔細(xì)檢查安裝和維護(hù)的每一個細(xì)節(jié),確保安裝施工的準(zhǔn)確無誤,認(rèn)真細(xì)致地做好各項施工環(huán)境,并明確每位工作人員的責(zé)任與權(quán)限,做到合理分工、權(quán)責(zé)明確,實現(xiàn)各部門的有機(jī)協(xié)調(diào)和配合,共同做好繼電保護(hù)裝置的安裝和維護(hù)工作??偠灾?,只有加強(qiáng)繼電保護(hù)調(diào)試與安裝過程的監(jiān)管,才能如期完成施工目標(biāo),并維護(hù)好各種設(shè)備,促進(jìn)電力系統(tǒng)自動化系統(tǒng)的發(fā)展。
3.3 完善線路網(wǎng)絡(luò)的安裝,做好電力線路的運行維護(hù)
要嚴(yán)格管理配電網(wǎng)絡(luò)線路的安裝,并做好電力線路和繼電保護(hù)的施工驗收,依照相關(guān)管理規(guī)范做好安全運行管理工作。在具體的驗收過程中,應(yīng)當(dāng)根據(jù)繼電保護(hù)設(shè)備的特性做好性能測試,確保各項設(shè)備的抗干擾能力和遙控能力都符合電力系統(tǒng)的要求,提高電力系統(tǒng)的安全水平。要根據(jù)繼電保護(hù)裝置的特征,制定出相匹配的管理方法與操作規(guī)范,控制好繼電保護(hù)裝置的運行環(huán)境,貫徹落實好繼電保護(hù)的相關(guān)管理制度。對于驗收過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)、圖紙和報告書等資料,要進(jìn)行妥善的保管,做好數(shù)據(jù)內(nèi)容的備份,并交由上級主管部門存檔,便于今后的電力系統(tǒng)管理和維護(hù),為今后電力系統(tǒng)的安全管理提供數(shù)據(jù)支持,起到指導(dǎo)和借鑒作用。根據(jù)電力系統(tǒng)的管理制度,加強(qiáng)對工作人員的培訓(xùn)與教育,通過各種形式的培訓(xùn)活動提高他們的專業(yè)能力與技術(shù)水平,使他們能夠熟練掌握各項設(shè)備的運行與管理要領(lǐng),掌握接線的情況和運行要求,及時準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中出現(xiàn)的故障,更加準(zhǔn)確地對電力設(shè)備的運行情況進(jìn)行預(yù)測與分析。
4 結(jié) 語
繼電保護(hù)安全運行管理是一項復(fù)雜的工作,必須要根據(jù)配電系統(tǒng)的實際情況,做好繼電保護(hù)的控制和管理。要根據(jù)繼電保護(hù)的相關(guān)制度和實際需求制定出詳細(xì)的管理和維護(hù)測量,做好選型、施工、調(diào)試與安裝工作,并做好試運行和維護(hù)的保養(yǎng)工作,嚴(yán)格管理繼電保護(hù)裝置的運行環(huán)境,提高繼電保護(hù)裝置的安全性與可靠性,為電力系統(tǒng)帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。
參考文獻(xiàn):
[1] 陳學(xué)建.電力自動化繼電保護(hù)相關(guān)安全管理問題探析[J].中國電力教育,2013,(17).
關(guān)鍵詞:智能變電站 技術(shù) 繼電保護(hù) 影響
中圖分類號:TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2013)01(c)-0113-01
1 智能變電站及其技術(shù)特征
通過《智能變電站技術(shù)導(dǎo)則》可知,智能變電站涵義為:運用先進(jìn)、低碳、環(huán)保及可靠的智能設(shè)備,使變電站符合通信平臺的網(wǎng)絡(luò)化、全站信息的數(shù)字化與信息共享的標(biāo)準(zhǔn)化等要求,并能自動完成有關(guān)信息的測量、采集、計量、控制及監(jiān)測等功能,還可依據(jù)需求對電網(wǎng)的智能調(diào)節(jié)、實時自動控制與在線分析等高級功能給予支持,有效實現(xiàn)變電站間互動或者電網(wǎng)調(diào)度等的變電站。在ICE61850的標(biāo)準(zhǔn)下,智能變電站充分體現(xiàn)了設(shè)備智能化、網(wǎng)絡(luò)化、交互標(biāo)準(zhǔn)化與應(yīng)用互動化等技術(shù)特征,其中,一次設(shè)備智能化作為智能變電站基礎(chǔ)建設(shè),目前較多應(yīng)用的是常規(guī)設(shè)備與智能組件所構(gòu)成智能型的一次設(shè)備,像智能變壓器及智能斷路器等,具有真正意義的智能型一次設(shè)備并未投入運行,電子互感器與光纖網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用,使得一次與二次設(shè)備間的數(shù)據(jù)交互實現(xiàn)了完全數(shù)字化,傳統(tǒng)意義上的二次回路被弱化,二次與一次設(shè)備間的通信連接所使用的是高速光纖網(wǎng)絡(luò),有效實現(xiàn)了二次設(shè)備資源及數(shù)據(jù)共享,智能變電站設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信執(zhí)行ICE61850的標(biāo)準(zhǔn),不同設(shè)備生產(chǎn)廠家均執(zhí)行同一標(biāo)準(zhǔn),有效簡化了設(shè)備安裝與檢修等流程。
2 智能變電站的架構(gòu)體系
智能變電站結(jié)構(gòu)并不是常規(guī)站間隔與主控設(shè)備的方式,它的邏輯構(gòu)架可概括為三層兩網(wǎng)絡(luò),三層為過程層、間隔層與站控層,兩網(wǎng)絡(luò)為過程層網(wǎng)絡(luò)與站控層網(wǎng)絡(luò),主要在三層中間,如圖1所示。在智能變電站中,對繼電保護(hù)來說,過程層包含一次設(shè)備與之有關(guān)智能組件等,如隔離開關(guān)、變壓器、互感器及高壓斷路器等,其作用為采集數(shù)據(jù)、檢測各種設(shè)備的狀態(tài),并控制命令執(zhí)行等;間隔層主要包含各種監(jiān)控設(shè)備與繼電保護(hù)等,其作用為實現(xiàn)各間隔設(shè)備監(jiān)視、控制與保護(hù)等;而站控層主要由數(shù)據(jù)前置機(jī)、人機(jī)交互設(shè)備、工作站及服務(wù)器等所構(gòu)成,其作用為傳輸整定值的召喚與修改,并錄波文件的傳送等,有效實現(xiàn)變電站集中控制。智能變電站中的繼電保護(hù)網(wǎng)絡(luò)所使用規(guī)則亦是ICE61850的標(biāo)準(zhǔn),從模型上,將原來繼電保護(hù)裝置劃分成多個的邏輯設(shè)備,還劃分成采樣值處理、保護(hù)算法與跳閘回路等邏輯節(jié)點;從數(shù)據(jù)上看,詳細(xì)劃分了繼電保護(hù)的數(shù)據(jù)種類,并覆蓋了目前繼電保護(hù)的應(yīng)用數(shù)據(jù),擴(kuò)展了數(shù)據(jù)種類方法;從通信協(xié)議看,其通信服務(wù)需要依照性能與類型對通信協(xié)議給予映射。與傳統(tǒng)變電站比較,智能變電站并不以裝置作為繼電保護(hù)的組織形態(tài),而是以保護(hù)功能的模塊化作為組織形式,保護(hù)的分散或集中形式不再依賴裝置,主要取決自網(wǎng)絡(luò)性能與保護(hù)需求,使得繼電保護(hù)工作更為靈活,有效滿足了電網(wǎng)保護(hù)需求。
3 智能變電站技術(shù)下的繼電保護(hù)影響
3.1 數(shù)據(jù)信息與保護(hù)原理影響
從繼電保護(hù)內(nèi)的數(shù)據(jù)信息角度看,智能型的變電站技術(shù)所帶來影響為下列方面,其一,電子互感器代替了電磁互感器,使得繼電保護(hù)元數(shù)據(jù)產(chǎn)生了很大變化,傳統(tǒng)電磁互感器中的一些算法與整定原則要重估與優(yōu)化,電子互感器所帶來的數(shù)據(jù)延遲與同步等問題,給繼電保護(hù)也帶來了影響,要對其進(jìn)行深入評估,在線性度、響應(yīng)速度與頻帶寬度等方面優(yōu)勢,會對繼電保護(hù)產(chǎn)生新算法與新源里;其二,在ICE61850的標(biāo)準(zhǔn)下,二次信息實施統(tǒng)一建模,讓繼電保護(hù)的數(shù)據(jù)處理與利用方法產(chǎn)生了很大變化,隨著ICE61850的應(yīng)用,不同設(shè)備間的互通互聯(lián)及互換等,給IED設(shè)備及二次信息分離奠定了基礎(chǔ),大量信息數(shù)據(jù)存儲挖掘,保護(hù)配置與雙重化,以及動態(tài)遷移組態(tài)等均帶來了新的保護(hù)組態(tài)與保護(hù)原理;其三,繼電保護(hù)的數(shù)據(jù)傳輸方法也發(fā)生了改變,由二次電纜連接變成了信息網(wǎng)絡(luò)傳輸,信息網(wǎng)絡(luò)傳輸讓跨間隔保護(hù)變得靈活簡便,促使了新實現(xiàn)方法與保護(hù)原理的產(chǎn)生,網(wǎng)絡(luò)的可靠性與實時性受到關(guān)注,處理小概率數(shù)據(jù)延遲、丟包與誤碼等成為繼電保護(hù)原理、算法與機(jī)制的新課題。
3.2 對繼電保護(hù)的實現(xiàn)機(jī)制、調(diào)試及維護(hù)等方面的影響
從繼電保護(hù)的實現(xiàn)機(jī)制來看,智能型的變電站技術(shù)也帶來了很大影響,打破了原有的采樣、計算與出口的一體化形式,數(shù)據(jù)信息、保護(hù)對象及裝置不再進(jìn)行綁定,讓數(shù)據(jù)動態(tài)能實時調(diào)用及存儲,不同系統(tǒng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理與不同功能應(yīng)用變成了可能,極大降低了保護(hù)設(shè)備及過程網(wǎng)絡(luò)的交互需要及復(fù)雜性,對保護(hù)功能組態(tài)、遷移與廣域保護(hù)提供了數(shù)據(jù)信息的交換平臺;還改善了二次回路中的不可測控問題,可實時掌握網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的可靠狀態(tài),極大提高了繼電保護(hù)中的可靠水平,原有繼電保護(hù)很容易形成信息孤島問題,應(yīng)用智能變電站的對等交互技術(shù)模式,不必與保護(hù)裝置進(jìn)行綁定,有效實現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息共享。從調(diào)試及維護(hù)等角度來看,繼電保護(hù)的運行模式與保護(hù)形態(tài)產(chǎn)生了較大變化,在測試方法及周期等維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)方面存在滯后性,繼電保護(hù)的二次回路監(jiān)測,讓保護(hù)設(shè)備的狀態(tài)檢修變得可能,標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一,讓變電站建模出現(xiàn)一體化,一旦變電站實施擴(kuò)建或者變更時,對配置文件給予動態(tài)修改成為智能變電站所遇新問題,并且智能變電站的設(shè)計、維護(hù)及調(diào)試等,需要設(shè)計院、業(yè)主、設(shè)備商及調(diào)試單位等,進(jìn)行反復(fù)協(xié)調(diào)與方案修改,當(dāng)單位投入運行后,難以擺脫廠家及調(diào)試單位等依賴性,為電網(wǎng)運行帶來了安全上的隱患,限制了智能變電站廣泛應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
[1] 吳小云.對智能變電站技術(shù)的探討[J].廣東科技,2011(10).