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继电保护的可信赖性范文1
【关键词】电子技术 计算机技术 继电保护 电力工业
现代电力工业的不断发展，电力系统作为经济建设的重要分支，其规模在不断的扩大、发展。而电力系统的安全运行却依赖于继电保护的可靠参与。
一、继电保护解决的问题和性能
在电力系统的运行过程中，需要一个能够自动识别各种故障并能排除故障设备的自动装置。具体地说，此类装置不仅可以对电力系统中电气元件的故障和不正常状态做出反应，而且还可以使断路器跳闸发出相应的指示信号。因此，它能够解决的问题主要有以下几个方面：如何将故障元件迅速地从电力系统中切除；如何保证非故障元件尽快恢复正常运行；电气元件如何根据实际运行情况做出不同的反应（比如：在无人值班时，保护应能动作于故障元件的断路器跳闸；在有人值班时，保护应能动作于指示信号，提示值班人员在哪个元件出现了非正常状态）
对于继电保护的基本性能，主要有四方面的要求：第一、继电保护的选择性，继电保护的动作应该只限于有故障的元件，而不动作于正常元件，这样可以尽可能的缩小停电范围，保证经济效益。第二、继电保护的速动性，出现故障时，继电保护装置应在最短的时间内快速切除问题元件，而断路器的动作时间最快的可达0.02S～0.06S。第三、继电保护的灵敏性，电力系统出现问题时，继电保护装置应能敏锐的感觉到并做出正确的反应。第四、继电保护的可靠性，在保护装置规定的保护范围内，该动作时，它不应该拒绝动作，而在不该动作时，则不应该误动作。也就是说，保护装置应该同时具备安全性和可信赖性。
二、继电保护在电力系统中的作用
在电力系统的运行过程中，为了保证经济建设的需要，大量的电气设备都是24小时连续工作，发生事故也是在所难免的。而如果实现电力联网后，某个电气设备的故障一般不会影响整个电力系统的连续运行，从而提高了供电的可靠性。现代电力系统有了自动控制技术的参与，可以更好的保证电力系统的安全经济的运行，同时还可以保证电能质量，使得电力系统自动控制技术得到不断发展。
电力系统在日益增大，而大容量的发电机组也在不断的增多，自然要求在电力设备上安装完善的继电保护装置。这样的举措既可以保证电力系统的可靠运行，又可以避免对电气设备造成损坏，确保了经济效益。
三、微机保护的应用及其优越性
现代计算机的应用已逐步深入工业生产的各个领域，带给各行业的变化也是根本性的，自然在电力系统继电保护领域也不例外。原来计算机主要用作故障分析和保护动作的性能分析，而直到六、七十年代才逐步被人们用来构成继电保护。继电保护经历了机电型―晶体管型―集成电路型―计算机式等四个发展阶段。目前，在我国随着电子技术、计算机技术、通信技术等相继在继电保护领域的研究应用，计算机继电保护技术已经有了一个蓬勃的发展。
微型计算机式继电保护（微机保护）由于微处理器技术的迅速发展，在硬件结构及软件技术方面已趋于成熟。在算法计算、分析问题、及逻辑判断方面，微机保护都具有优越性，尤其是它具备存储记忆功能，可以实现24小时的自身工作运行情况检查，使其工作可靠性得到提高。我国自90年代以来，微机保护装置很受继电保护运行人员的欢迎，因而得到了广泛的应用。
相对于传统的继电保护，微机保护与其在原理上并没有什么本质的区别，只是由于计算机本身强大的计算能力以及其存储功能，借助它的软件技术更容易实现。
传统的继电保护是由过流继电器，时间继电器，中间继电器等组合而成的，占用的体积大，不利于安装及维修，而且相应的继电器的触点很多，自然无法保证灵敏度和可靠性，一旦出现问题需要检修时，一般都需要先行停电，会影响正常的工业生产。同时，由于继电器的数量增多，也会相应的增加维修的成本，降低经济效益。在控制上，传统的继电保护如果线圈发生故障以后只有到现场发现处理，而无法实现远程监控，无形之中也增加了操作人员的工作量。在安全上，继电保护和各种电气设备直接连接，没有相关的隔离措施，无法阻止外来雷电的侵入，会造成设备的损坏。
现代的微机保护采用单片机原理，集成化的电路以及高效的软件设备，在提高了可靠性的同时又大大缩小了体积，就相当于是飞机上的一个黑匣子。在工作的过程中，只有在程序运行时，元件才投入使用，而其他时刻都是处于虚运行状态。这样就减少了各种继电器的损耗，很大程度上延长了元件的使用寿命，创造了经济效益。微机保护通过网络把各种继电器组成了一个相互联系的整体，可以通过各种输入输出接口把需要的不同运行数据及时的传送给集控中心，便于发现问题，集中处理。可以对整个电力系统的总体运行情况，做到心中有数，运筹帷幄。
四、现代继电保护的发展
继电保护的可信赖性范文2
关键词:光纤通信;配电网络;配网自动化;光纤传输技术
中图分类号:TM776 文献标识码:A文章编号:1009-2374(2010)12-0095-02
随着电力系统的建设和发展,配电网络智能电网构架已经形成相当规模,对配电网络管理自动化水平的要求也不断提高,大量涉及电力生产、运行、管理的各种信息需要稳定、可靠、迅速地进行传输,这无疑是对电力系统通信提出更高的要求,光纤通信技术是一种可靠、先进、经济的通信技术得到愈来愈广泛的应用,基于这一技术应用结合电力通信网络的特点,构建承载综合业务的电力系统通信网络平台已经成为电力系统发展建设的必然选择。光纤通信是用光纤作传输媒质,以光波为载波,实现信息传送的一种通信方式。光纤通信技术是现代电力系统通信技术的关键技术之一,是组成现代电力系统通信网的主要手段,本文针对配电网络自动化对通信技术的要求,分析了光纤传输技术在配电网络自动化中实施与应用。
一、配网自动化系统
配电系统是电力系统电能发、变、输、供、配中面向广大用户的一个重要环节。由于用户对用电可靠性的要求越来越高,配网自动化成为了我国电力系统自动化领域的新兴热点,更是电力行业发展的重要阶段。要实现配电网自动化,关键在于通信,选择通信方式应当适合我国配电网的现状和用户的现场实际。目前主要的通信方式包括光纤、现场总线、载波、无线等。配电网络自动化是利用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术,将配电网在线数据和离线数据、配电网数据和用户数据、电网结构和地理图形进行信息集成,构成完整的自动化系统,实现配电系统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制、用电和配电管理的现代化。
(一)配电网通信网络总体结构
通信系统是配网自动化系统中密不可分的一部分。为了贯彻功能下放,分级分层,提高事故响应速度的原则,如图1所示。配网自动化系统一般分3层:主站、子站、馈线。依据配网规模的大小,主站层还可再分为主站和区域站2层。在主站与子站之间,由于信息量大,要求高速可靠的通信通道,但由于节点不多,一般采用光纤以太网或光纤环网。光纤环网更成熟一些,但光纤以太网是发展方向,光纤以太网目前技术实现及相关设备都已得到实践检验,正在推广应用。
(二)通信方案
配电自动化的通信方案包括主站对子站、主站对现场单元、子站对现场单元、子站之间、现场单元之间的通信等广义的范围。目前实施的完整配电自动化试点工程系统的通信方案指主站对子站、主站对现场单元的通信。
子站与馈线通信网一般统一考虑,馈线网结构复杂,情况多样,各地的特点不同,很难找到一种统一的通信模式。目前一般采用光纤、现场总线、载波、无线等但总的来看,采用混合通信方案是比较符合实际的原则。常见的结构为:以光纤构建干线通信网络;通过双绞线,采用现场总线技术(如Lonworks、Can、Profibus)或RS485,将干线TTU、支线的FTU/TTU,连接到干线FTU,由其通过高速光纤通道,将信息上传到子站、主站,干线FTU应具备这种集中转发的能力。
二、光纤传输技术
光纤专线通道的配置方式有多种,主要有以下几种形式:
(一)主从式
主从方式是环形通信系统,支持多点通信,只有一个作为主站,如图2所示。这种配置方式比较适合配电系统多点、分散通信的特点。
(二)环路通信对等配置
该配置方式物理结构与主从式一样,但环路上各点都可以成为主站,不过每次数据传输时只有一个主站。其余各站平时都处于分站状态,发送信息时,由软件控制转发开关置于“关”位置,该站上升为主站。
(三)双环自愈网
当环路上节点比较多时,为防止光缆或光端设备故障,造成通信中断,采用双光纤环路自愈网,如图3所示。环网上每个站配置支持具有自愈功能的光纤收发器,该收发器具有自动切换和自愈功能。
正常情况下,通信报文分别在A环和B环里传输。分站同时接收来自A环和B环的信息,光端设备只选择其中一个环路的信号传送给RTU、FTU。主站由一个串行口发送信息,同时在A环与B环里传送,由两个串行口分别接收A环和B环的信息。
当光缆出现故障时,如F点断开,两侧的光端设备只能接收到一个环路信息,经过一段延时,双环路切换控制器自动把接收的信号切换到另一个环路发送端,生成新的环路,即断点两侧的光端设备,A环和B环相互链接,构成新的光纤路径,实现光纤环路自愈功能。
光纤通信的组网方式非常灵活,可以构架成星型、链型、树状、网状、单纤网、双纤网、环上多分支、多环相交、多环相切等各种拓扑结构的网络。
根据智能电网配电自动化系统的特点,光纤网通常需组成环型网,并与计算机局域网连接,实现数据共享。
三、光纤传输技术在配网自动化系统上的应用
电网建设发展很快,区域型大电网已初见规模,将来还要实现全国联网。电网结构越来越强,不同地区之间的联系越来越紧密。在这种形势下,对继电保护的要求也越来越高,而且侧重于动作的可信赖性。要求系统发生故障时,必须快速切除,决不能发生继电保护拒动的事故。这样全线速动的纵联保护对高压电网的稳定运行起到尤为重要的作用,它也是保证电网稳定的一道防线。高压线路纵联保护主要是依赖于通道,使线路两端的保护装置进行故障信息的交换,进而判别出是本线故障,还是区外故障。从而使两端的保护装置:在区外故障时,不动作;在区内故障时,快速动作,切除故障。在湖南电网运行的纵联保护根据使用信号的方式,主要分为以下几类:(1)闭锁式保护;(2)允许式保护;(3)远方跳闸保护;(4)电流差动保护。
纵联保护采用光纤通道的方式,得到了越来越广泛的应用,在现场运行设备中,主要有以下几种方式:
(一)专用光纤保护
光纤与纵联保护(如:WXB-11C、LFP-901A)配合构成专用光纤纵联保护。采用允许式,在光纤通道上传输允许信号和直跳信号。此种方式,需要专用光纤接口(如:FOX-40),使用单独的专用光芯。优点是:避免了与其他装置的联系(包括通信专业的设备),减少了信号的传输环节,增加了使用的可靠性。缺点是:光芯利用率降低(与复用比较),保护人员维护通道设备没有优势。而且在带路操作时需进行本路保护与带路保护光芯的切换,操作不便,而且光接头经多次的拔插,易造成损坏。
(二)复用光纤保护
光纤与纵联保护(如:7SL32、WXH-11、CSL101、WXH-11C保护)配合构成复用光纤纵联保护。采用允许式,保护装置发出的允许信号和直跳信号需要经音频接口传送给复用设备,然后经复用设备上光纤通道。优点是:接线简单,利于运行维护。带路进行电信号切换,利于实施。提高了光芯的利用率。缺点是:中间环节增加,而且带路切换设备在通信室,不利于运行人员巡视检查,通信设备有问题要影响保护装置的运行。
(三)光纤纵联电流差动保护
光纤通道的大容量、较高的抗干扰能力,为纵联电流差动的应用提供了可能。首先得到应用的是模拟式的光纤纵联电流差动,当前已很少采用。随着大规模集成电路的应用,数字式电流差动广泛应用开来。目前,在湖南电网运行的纵联电流差动保护有:REL-561(ABB)、LFCB-102(GEC)、MCD(三菱)、LFP-943(南瑞)、7SD511(西门子)等保护装置。采用的通道方式有复用光纤方式和专用光纤方式。
四、结语
随着通信技术的发展,继电保护可以选择的通道类型越来越多,光纤网络的形成为继电保护采用高性能的通道提供了硬件基础。但如何有效地利用它,使它为继电保护更好的服务,这也不是很容易做到的。这需要工程设计、运行、维护、通信、保护各专业之间的协调、沟通。在配电网络自动化的通信系统,必须构建一个成本低、收效高的双向通信系统,用可以接受的费用在可靠性和信息流量方面提供非常高的性能。同时,由于智能电网配电网络自动化系统所要完成的功能太多而系统复杂,采用单一的通信系统来满足所有的功能需要是不现实的,也是不经济的。因此,在智能电网配电网络自动化系统中,要应用多种通信方式,按综合的经济技术指标而选取其中最优的组合。
参考文献
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