智能化变电站二次继电保护技术的应用

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张祥

衡阳雁能电力勘测设计咨询有限公司 湖南衡阳 421000

摘要

随着社会经济发展电力需求不断增加,新建的智能变电站的是主流方向。其中,二次专业的继电保护技术作为智能化变电站的关键技术,在其中发挥着重要作用,影响着变电站的稳定、安全运行。但如何有效应用二次继电保护技术,使其效用充分发挥,仍为当前需深入探讨的课题。既要把握好智能化变电站继电保护技术的应用准则,也要注意对应用二次继电保护技术的多角度思考,确保二次继电保护技术能够有效发挥其作用,保障智能化变电站的有效运行。


关键词

智能化变电站;二次继电保护;技术应用

正文


引言

智能电网可以实现对通信网络运行的高质量控制,在这一过程中,需要使用到多个智能终端才能保证控制的质量,而继电保护技术的应用,能保证电量的安全输送,从而更好地进行电力资源的分配。对于相关工作人员来说,在智能变电站运行过程中,就要加强二次继电保护技术的应用,保证智能电网的安全稳定运行。

1继电保护技术

继电保护原理就是通过检测线路上的电压变化,判断出保护动作行为及其方向的一门学科。它是电力系统自动化领域里最基本的专业之一,在整个电力系统中有着非常重要的作用。继电保护是对电力系统中发生的故障或异常情况进行检测,从而发出报警信号,或直接将故障部分隔离、切除的一种重要措施。而继电保护装置是一种控制装置,即在发生故障时将其发出的信号转换成电信号传递给控制系统。传统的继电器式保护存在许多缺点和不足,已经不能适应现代化电网对继电保护的新要求,而以电子计算机为基础的数字式继电保护则更显示出其优越性。微机继电保护就是用微处理器代替普通电子线路实现继电保护功能的系统。目前,国内外主要采用微机型继电保护,随着现代科学技术的发展,特别是计算机技术等的较快进步,使微机保护装置得到了广泛应用,并已成为当今变电站综合自动化的核心部分。微机保护具有可靠性强、功能全、实时性好等特点。

2智能化变电站在变电二次继电保护中的问题

设备带电检查与检修问题。智能化变电站变电二次继电保护在设备的带电检修时,由于工作细节比较多,在进行操作时,很容易会出现各种问题,导致设备出现故障。例如,电流、电压二次回路出现问题,需要加强对二次回路的重视,避免发生短路、开路、分流等情况发生;控制回路出现问题,需要检测控制回路是否断线、压板是否正确投退等情况。拆开的二次线要做好标记,避免误接线情况的发生。

停电检查与修理的问题。在停电检查与修理二次继电保护时,要保证操作的严谨性以及规范性,加强对各个设备运行状态的关注,避免各种问题的出现。(1)要保证设备之间的电流回路是处于切断状态的,通过这种方式加强对母线回路电流的保护;(2)在设置失去效用保护电闸的回路时,需要确保它处于断开的状态,从而加强对装备的保护;(3)要注意将被检查与检修设备故障录波回路和开启中央的信号灯相隔离,保证智能化变电站的安全稳定运行。

3智能化变电站二次继电保护技术的应用

3.1自适应继电保护技术

自适应继电保护技术对电力系统运行的保护,是通过机械化自主排查与应急反应而实现的,借此对各个环节的具体信息进行有效把控,进而由自适应系统快速反应并进行修复,以解决继电保护期间存在的电流故障等问题。如若电流值超出设定范围,自适应系统则会自动进行电流保护处理。简言之,即电流过载保护。其主要是针对大电流的瞬时动作。同时,自适应继电保护技术还运用于因元件过热而导致的电力系统失灵问题。而对于其他因电流产生的故障问题,该技术都能够进行有效处理。例如,当电源发生故障,自适应继电保护技术则会启动一级防护系统,对电流进行保护并切断电源,以保障电力系统继电保护的稳定运行,避免因此引发安全事故。这种保护形式可称作自适应纵连保护形式,在日常电力系统保护工作中较为常见,主要是以自适应过载保护器、电流速断保护器等为载体,借助电力系统中的纵连装置,通过切断或维护因过载或速率引起的故障,达到保护作用,从而提高智能化变电站的稳定性。

3.2智能监控技术的应用

二次继电保护技术的关键,在于对变电站各环节的监控与管理,以便及时发现并解决故障问题,保障变电站运行的稳定性。因而在二次继电保护技术的应用中,还需注意智能监控技术的应用,以便对变电站运行信息和数据进行及时收录与更新,从而更好地应对变电站运行期间出现的突发故障及事件。在实际应用该技术时,需合理分配智能化监控设备,确保全方位获取变电站运行信息。进而在此基础上,则需结合实际情况进行评估。之后,再对数据信息进行备份和处理,完善智能化变电站的运行模式。具体在智能监控技术的应用上,需结合变电站实际运行情况以及各区域特征,合理安装监控系统,确保监控处理模式可实现统一管理、集中管理的效果,提高监控的整体性。在实际应用中,可结合现有变电站结构进一步完善智能化变电站继电保护模式,打造分布式、多层次的监控网络。其中,监控网络需由监控单元、监控站、监控中心等部分构成,并注意将监控站与监控中心、监控单元相邻处理。这样,借助监控网络系统,智能监控技术则可充分发挥其作用,及时评估变电站运行状态,从而达到实时监测、及时规避故障及风险的效果。

4变电站继电保护二次系统接地技术的实践应用策略

4.1二次设备等电位接地

变电站二次设备种类繁杂,各类二次设备的接地要求、正确接地操作方法存在明显差异。因此,工作人员必须遵循实际出发原则,提前了解项目情况,根据二次设备配置情况选择恰当的接地方式,具体分为逻辑接地、交流接地、保护接地、计算机接地4种方式。

逻辑接地。此方式适用于二次设备内部存在电位差的情况,部分设备地电位处在虚空状态,无法直接和外部电力系统进行连接。工作人员把设备连接位置与接地引线进行连接,以设备金属外壳等导电体作为接地连接口,电位直接和设备外壳连接,这也是当前最为常用的二次设备接地方式。

交流接地。其适用于采取交流电源的变电站,工作人员提前对全部二次设备开展工作接零操作,无须连接设备机柜外壳与电缆系统中性线芯,完成前期准备工作后,即可对二次设备进行交流接地连接。

保护接地。其适用于站内存在电磁干扰源的情况,采取多点连接方式,把二次系统接地网和变电站主接地网的连接点数量控制在4个及以上,保持现场设备参考电位、室内设备电位、继电控制室电位一致状态。

计算机接地。其适用于二次系统信号地和逻辑地等接地部分数量较多的情况,依托绝缘电缆来连接接地铜排与各处接地点,无须额外搭建独立计算机接地系统。

4.2二次电缆屏蔽层接地

在二次电缆屏蔽层接地环节,当前主要采取单端接地、双端接地2种方式,接地效果略有不同。其中,单端接地是在被控设备位置保持一端电缆悬浮状态,在计算机控制器或是其他二次设备部位对另一端电缆进行接地处理,后续如果在地网内进入大电流,凭借接地网高阻抗特性,可以在短时间内衰减入地电流,把屏蔽电缆接地点部位的实际感应电压控制在可承受范围内,但也存在抗电磁干扰效果差的局限性,主要用于减轻高频雷电流对二次系统造成的影响。双端接地强调通过等电位连接手段来控制屏蔽层两端电位差,具备良好抗电磁干扰性能,但在雷电流侵入地网时会产生干扰电压。正常情况下,在变电站内部对全部控制电缆屏蔽层采取双端接地方式,以截面积超过4mm2的多股软铜线作为接地线,一端和电缆屏蔽层进行焊接连接,另一端和保护屏内接地铜排进行压接处理。此外,为改善电缆屏蔽层接地效果,避免接地功效发挥受限,还应额外采取站内二次电缆辐射状分布、二次电缆和母线保持安全间距、降低接地网与设备接地引下线接地电阻值、电缆屏蔽层接地点远离避雷器接地点等多项防护措施。

5变电站二次回路及继电保护调试技术的应用

5.1区域差异给二次继电保护带来的影响

二次继电保护技术的具体运用在各区域的变电站中各不相同。其原因是因为在具体的操作过程中,各区域对设备的运作方式以及进行调试工作的方式各不相同。这种情况对国内的继电保护技术的运用以及完善带来了不小的困难,因此要进行一定的地区考察,依据各区域的实际情况对组屏的配置、故障的录波器以及操作箱的配置等进行挑选,进而保障二次继电保护技术的有效运用。除此之外,还要在区域差异的基础上选择不同的继电保护措施,使得保障措施能够和基础的配置相匹配,进而使得二次继电保护技术具有更广泛的运用。

智能变电站里,间隔层能够对继电保护起到功能的自治化保护,并且为了使继电保护符合一定的指标就不能够将发电装置的配置一个个的完成,就需要进行一体化建设,与此同时里面的一次装置的功能就是对其进行测试,使其符合标准。二次继电保护的目的是实现系统的通信以及预算,主要是利于实现系统的配置。除此以外,在这样一个大数据的时代背景下,为了使网络监控以及网络的信息交换达到一定的要求,就要对以太网的接口有一定的要求,因此就需要使以太网的接口的性能得到不断的强化与完善。我们需要对继电保护技术进行不断的完善,进而形成一个比较成熟的继电保护系统。

5.2继电保护调试

1)继电保护主要包括仪表、控制和信号元件、继电保护装置、信号电源回路、控制电缆及连接导线、发出音响的信号元件、接线端子排及熔断器等设备,当电气设备发生短路故障时,能够自动、快速、有选择性地断开故障元件,保护其他元件免遭破坏,从而保证电力系统正常运转,

2)继电保护设备是智能变电站系统中的重要组成部分,可以具体划分为两个不同的层次,即变电站层以及继电保护过程层。变电站层中运用了在线实时调整技术以及自适应技术,通过这两种技术可以实现在变电站的不同地方进行配置的保护,并且还可以利用配置广域的保护的端口使得变电站广域得到一定的保护;过程层中独立的主保护指的是利用变电站的一次设备进行保护,再利用间隔保护对其进行辅助的保护,间隔层以及过程层两者之间进行相互的配合,进而对变电站提供双重的保护。

3)继电保护调试工作检查要点。为避免电流互感器单侧布置导致出现断路器和电流互感器间的故障死区,按照《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》要求,220kV及以上电压等级双母线接线方式的母联、分段断路器,应在断路器两侧配置电流互感器。对于双通道保护装置,为避免装置内部通道接线错误,需要对双通道进行自环检查。为避免一次主接线错误造成保护误动,需要核对一次回路主接线图与现场接线是否正确,特别是要检查500kV变压器的低压侧一次接线是否满足变压器组别要求。对于断路器气压闭锁回路,应模拟空气压力(或油压)降低的实际情况,不建议采用短接接点的方式进行检查。当压力值降至闭锁值时,应及时闭锁,且发出相应的声光信号指示。对于光口接口,应在未接入尾纤前进行防尘保护。对于用于母线差动保护、变压器差动保护等各差动保护的电流互感器绕组,应加强极性检查,确保电流互感器极性符合设计要求等。

6继电保护二次回路缺陷故障与解决办法

6.1断线故障与解决办法

正常的解决措施就是根据工作人员的经验总结起来的,基于系统性学习的知识,结合工作实际,归纳出最有用的解决方法。基于此类问题,最好利用系统控制及CT/PT断线监测法,出现事故时,立刻进行分析、处理,确保第一时间解决事故、防止事故范围变大。在电网正常运行中,所有保护均正常投退,系统出现相应故障时,对应的保护会动作,隔离故障,切开故障点,防止事故范围变大,将范围变为最小,确保最快时间内做到隔离故障时很重要的。确保安全、稳定、经济运行。

6.2隐性故障与解决办法

电力系统的二次回路由CT/PT及直流构成,每个部分都有很大概率出现故障。首先是因计算设计失误引发故障,原因可能是准备的项目资料和实际施工条件有出入,或是图纸内容不完善。其次是继电保护二次回路的一些元件已经出现老化与磨损,这主要是与长时间运行有关,比较常见的问题包括线路辅助接点老化。最后是二次接线错误。

结语

智能化变电站的建设使电网系统得到了优化,其不仅能够实现信息的交互式传递、保障数据收集的精确性,且处理方式更加科学。但要想保证智能化变电站的稳定运行,还需对二次继电保护技术及其应用重点关注,以提高智能化变电站运行的可靠性。例如,智能整定和在线校核技术、自适应继电保护技术、智能告警以及事故信息处理技术、智能监控技术的应用等,都是二次继电保护技术的应用方向。另外,在实际应用中,还需注意把握好应用准则,确保二次继电保护技术应用的合理性。

参考文献

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