电力自动化及继电保护--控制网



电力自动化及继电保护
企业:控制网 日期:2005-07-12
领域:工控机 点击数:1289



1  概述
    为支持经济及科技稳定发展,电力输供安全确实是各行业发展的“先行”条件,各种电网应充分适应负荷特性、地域、时域特点,及适应进入“WTO”。我国长江、黄河及主要支流水力发电十分巨大,煤炭矿区发电及油气发电资源基本处于西部,高态经济及科技、产品研发、生产处于我国东部、南部、沿海区域,为此应务实执行“西电东送、南北互供、全国联网”战略目标,此目标也适应国际实情作相应规划。这种安全、可靠输供电应充分考虑输变电环境、条件、负荷特性,尤其是海拨高度、空气尘埃、电晕、充电、分布电容、谐波源等国际公认为影响电网运行安全的特殊点,经网络结构改造,提升输电电压降低线损及提高传输功率,同时应对电力自动化系统及继电保护适应电网运行实情,为安全、可靠必须务实创新。
2  充分利用电力电子功能实时采集,处理数据
    众所周知,以前机电型、半导体继电保护及自控设备的数据采测、处理,其速度、精度,尤其故障突出时的采测与现在计算机数字比电子测量差距很大,特别超高压系统、高海拨、巨量输送时,根据分布电容,谐波产生,系统与振荡特性,只有计算机、电子测控网络通信等“3C”功能充分利用于各种数据采集、处理,数字化微电子继电保护才能符合各种电网特点的安全、可靠要求。
根据国际技术发展,数据采集、处理以DSP功能为硬件平台基础,GPS实时性对测数据复制,在高性能CPU复件处理过程中,确保各种输电线、主设备及输变电站、发电厂电源的安全、可靠、实时、经济。该数据平台的采样频率较高,
并可有变频采样功能,抗御干扰、电磁兼容性功能较强,据数据实情实施数据窗移动技术,并对各被保护对象运行态的故障预测、速判、容错复判奠定了可靠基础。这些国际先进技术充分适应中国及国际电网,研发高性能数据采集、处理平台十分关键,是电力自动化系统及继电保护安全、可靠创新特点、要求基础。
3  自动化理论技术为继电保护及电力系统测控调度功能提升提供了基础条件
    上述技术功能平台也是国际上成熟多年的自动化理论、技术之一,根据数据可靠采集处理,尤其是数字式滤波功能、一阶递推数滤法、中值及算术平均法等具有很好的抗干扰功能,对故障信号测判实时及可靠性很强。
    除硬件平台的功能充分利用自动化理论实施外,数字化继电保护及自动化系统等各种基本软件功能中,应设置防“死机”、“程序失控”功能,在系统冲击、干扰时发生抗御,并预防此时故障拒动。运行误动十分重要,充分利用创新的自动化理论技术克服软件故障、“死机”测判防御法、“程序失控”拦截法、“防火墙设置”抗干扰及误操作,这些功能都可为继电保护及电力自动化系统安全、可靠性提升,和中国及国际各种电网安全、可靠运行提供十分有利的基础条件。
4  结合各种电网运行环境,创新、务实
    据上所述可知,中国的“西电东送、南北互供、全国联网”在国际电网运行方式中较为特殊,但国际各种电网也有局部地区以类似方式运行,现在许多国家间按输出、变电局域联网,例如东欧、中欧、西北欧、美国与加拿大、巴西等南美诸国等,都以部分单线、复线联通电网,为适应各种电源输送及负荷要求的总量全面提升,其各种电网的运行安全、可靠十分重要。目前我国“西电东送”以南、中、北三线为主:南线为贵州天生桥等水电站与广西龙滩等水电站联体向广东、海南、香港等地输送,目前以交、直流500kV为主,今后会升压、扩展网态;中线以葛洲坝水电站及正在扩展发电的三峡水电站向华东输送,目前也以500kV交直流东送,将会升压输电提高效率;北线以黄河上游青海、甘肃水电站及陕西、甘肃、宁夏、内蒙的煤炭火力发电联体输送至华北、京津区域,现已升至750kV输送,将压制线损和提高传输效率。我国的“西电东送”三线各有特色,在潮热、高温湿度、高海拨、高尘埃度等条件下,一些地区的电容电流、电晕十分突出。还有一个运行特点是我国地域、时域、人口量、工企负荷波动十分巨大,在超高压轻载、空载传输时凭并联电抗器、串补电容克服传输电压突升造成过高电压,有时负荷十分巨大时因未能经电网结构联体调电使该域过载低电压,因系统操作冲击及负荷特性、无功欠缺等因素形成系统振荡等情况。为此,为确保电网运行安全、可靠,必须在上述分析实情下,结合中国及国际电网局部地区的一些特殊情况,克服多年来多处发生的因误动、拒动等原因,造成大面积长时间停电等问题,总结教训,电力自动化系统及继电保护的原理和配置方案应务实创新研发。
    各种电压等级的输电线路应在上述DSP数据采集、处理基础上,实时获取工频突变量,经突变量处理可安全、精确获取动态阻抗监测及各电量实时辅助测判,同时充分利用GPS对输电整线及故障段复制,各电量经模糊推理与保护主体控制出口,确保线路的运行安全、可靠输电;
    变压器是各种电网中十分重要的主设备,由于本体特性及电网特点,运行过程中尤其在合闸过程及外部故障切除升压态时对电网冲击、波动巨大,还有在变压器运行负荷突变的冲击及谐波产生等情况,应充分利用实时、可靠采集电量数据特点。尤其是临界突变态下安全、可靠控制继电保护实时复制,在励磁涌流监测判法中克服谐波、波形态的滞后判法,以实时临界数据复制各电气量确保可靠、安全控制误动,并以高灵敏监判法解决复故障,充分利用模糊推理“三比值法”和“容错复判法”实施原理创新,实时监测各电气量、非电气量,自适应调整制动、差动等办法使主、后备保护功能确保灵敏、快速、可靠。
    母线是电网中调控电量和负荷的关键设备。超高压系统的母线基本为3/2主结线,其它电压等级都为双母线(含多分段)及分段单母线,各种母线在各单元负荷特性与整组系统冲击波动各有特色,内、外部故障发生应随时多量复采及容错复判,尤其对电流互感器在内、外故障时的异态饱和,互感器的高阻接入及断线判法都必须可靠防误。上述各情况对各种电压及电网结构、运行环境,在国际上都应充分考虑和务实实施。ABB的INX系列、RASS系列母线保护、SIEMENS的7SS系列母线运行可提高电网安全性;电气量经创新的光纤CT、PT监测实施上述方案可得到改进。
    并联电抗器是长距离、传输波动量较大的超高压输电线中,是补偿分布电容克服输电超值、确保电网运行安全的重要设备。无论是我国的南、中、北三线“西电东送”及国际电网输变电网,并联电抗器为气隙型铁芯、十多组绕组串接在油箱中还是壳式、磁阀性结构,都与变压器运行功能、故障方式、参数性能根本不一样。现在微机型电抗器保护必须改变几十年国际上大部分过态与变压器配置及保护原理一致性,从合闸过程的励磁电流,运行过程单相接地及匝间短路为主要故障,必须按各点数据实时复制,它的克服谐波、补偿容性电流、微振动运行过程也应通过电量及非电量监测复制。总之,并联电抗器继电保护应适应国情及针对国际上一些特殊情况,必须务实创新、确保安全。
5  结语
    各种电网及电力系统的自动化及继电保护应作创新研发,根据结构、运行态特点研发方案原理及配置安全、可靠、经济性,适应加入“WTO”形势下电力先行基础,充分利用“3C”写自动化理论、技术创新,使电力自动化及继电保护务实创新,促进电力系统优等功能,为综合发展打基础。

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