繼電保護(hù)的利用和研究

繼電保護(hù)的利用和研究

一、概述

隨著公司生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和生產(chǎn)自動(dòng)化水平的提高,生產(chǎn)工藝對(duì)電氣系統(tǒng)自動(dòng)化程度的要求也越來越高，促使微機(jī)繼電保護(hù)裝置在我公司電力系統(tǒng)中大規(guī)模投入使用。電力系統(tǒng)上各種智能設(shè)備采集的模擬量、開關(guān)量、一次設(shè)備狀態(tài)量大大增加，運(yùn)行人員可以從中獲取更多的一、二次設(shè)備的實(shí)時(shí)信息。但是，由于目前的微機(jī)型二次設(shè)備考慮較多的是對(duì)以往設(shè)備功能的替代，導(dǎo)致這些設(shè)備基本上是獨(dú)立運(yùn)行，致使它們采集的大量信息白白流失，未能得到充分利用。

公司的電力系統(tǒng)是一個(gè)不可分割的整體，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的一、二次設(shè)備信息進(jìn)行綜合利用，對(duì)保證安全供電具有重大的意義。近幾年，計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，使綜合利用整個(gè)電力系統(tǒng)的一、二次設(shè)備信息成為可能。綜合利用整個(gè)電力系統(tǒng)智能設(shè)備所采集的信息，人為或自動(dòng)對(duì)信息進(jìn)行計(jì)算分析，并調(diào)整繼電保護(hù)的工作狀態(tài)，有利于工作人員分析處理事故、調(diào)整運(yùn)行方式和進(jìn)行設(shè)備的技術(shù)管理工作。能實(shí)現(xiàn)以下主要功能：

1、對(duì)各個(gè)6KV主要變電所的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，科學(xué)調(diào)度管理；

2、實(shí)現(xiàn)對(duì)各類復(fù)雜的系統(tǒng)事故進(jìn)行快速準(zhǔn)確定位和處理；

3、使用各類裝置的故障錄波和故障信息記錄，快速準(zhǔn)確查找分析故障原因；

4、通過對(duì)給類裝置的編程功能、開入量的綜合利用實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備本身的連鎖和配合儀表DCS控制系統(tǒng)；

5、遠(yuǎn)距離對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行調(diào)整、切換；

6、對(duì)系統(tǒng)中運(yùn)行的繼電保護(hù)裝置的可靠性進(jìn)行分析研究。

二、系統(tǒng)構(gòu)成

各個(gè)變電所現(xiàn)場(chǎng)的微機(jī)繼電保護(hù)裝置、智能信號(hào)采集裝置和各類自動(dòng)調(diào)控裝置根據(jù)各自不同的特點(diǎn)，利用不同的通訊方式組成本變電所的綜合自動(dòng)化調(diào)度管理系統(tǒng)：01＃、02＃、05＃變電所采用RS232和RS485串口通訊方式，把現(xiàn)場(chǎng)的西門子微機(jī)保護(hù)裝置、南瑞中德的NSP-7xx系列分散型保護(hù)監(jiān)控單元、南瑞電控的微機(jī)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁裝置和智能電度表等各類的單個(gè)智能設(shè)備連接起來，利用NSC2000廠站自動(dòng)化系統(tǒng)軟件組成各變電所獨(dú)立的綜自調(diào)度管理系統(tǒng)；03＃、04#變電所采用工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)總線的通訊方式，把北京德威特德公司的600系列、9000系列的微機(jī)繼電保護(hù)裝置和現(xiàn)場(chǎng)智能電度表連接起來，利用DVP3000變電站綜合自動(dòng)化軟件組成03#、04＃變電所的自動(dòng)化管理系統(tǒng)。

各個(gè)變電所通過利用通訊電纜、光纜的通訊介質(zhì)，組建各變電所之間的電力調(diào)度系統(tǒng)局域網(wǎng)，在總降調(diào)度室統(tǒng)一組態(tài)，供運(yùn)行人員使用，監(jiān)控全公司主要變電所的運(yùn)行情況，并對(duì)其進(jìn)行調(diào)度管理。通訊結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示：

三、實(shí)際應(yīng)用情況分析和研討

1、實(shí)現(xiàn)對(duì)11OKV變電站和各個(gè)6KV主要變電所的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，以便運(yùn)行人員能夠及時(shí)準(zhǔn)確的了解系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行方式實(shí)現(xiàn)科學(xué)調(diào)度管理，是公司的整個(gè)供電系統(tǒng)處于安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的狀態(tài)。同時(shí)技術(shù)人員可以利用計(jì)算機(jī)智能軟件和過程能量?jī)?yōu)化技術(shù)，對(duì)收集的所有信息進(jìn)行分析、計(jì)算，根據(jù)供電系統(tǒng)的實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整運(yùn)行方式，降低供電線路和變電設(shè)備的用電損耗，且促進(jìn)供電系統(tǒng)安全穩(wěn)定長(zhǎng)周期運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，增強(qiáng)企業(yè)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

2、實(shí)現(xiàn)對(duì)各類復(fù)雜的系統(tǒng)事故進(jìn)行快速準(zhǔn)確定位和處理，目前的保護(hù)和故障錄波器的故障測(cè)距算法，一般分為故障分析法和行波法兩類。其中行波法由于存在行波信號(hào)的提取和故障產(chǎn)生行波的不確定性等問題而難以在生產(chǎn)中得到較好的運(yùn)用。而故障分析法如果想要準(zhǔn)確進(jìn)行故障定位，必須得到故障前線路兩端綜合阻抗、相鄰線運(yùn)行方式、與相鄰線的互感等信息，很顯然，僅利用保護(hù)或故障錄波器自己采集的數(shù)據(jù)，很難實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的故障定位。另外，對(duì)于比較復(fù)雜的故障，單端分析手段已經(jīng)無法正確判斷故障性質(zhì)和故障距離。我們知道，得到的系統(tǒng)故障信息愈多，則對(duì)故障性質(zhì)、故障位置的判斷和故障距離的檢測(cè)愈準(zhǔn)確，因此，通過對(duì)調(diào)度端數(shù)據(jù)庫(kù)中已經(jīng)儲(chǔ)備了所有一次設(shè)備參數(shù)，通過共享EMS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，可以獲得故障前系統(tǒng)一次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。故障發(fā)生后，線路兩端變電站的客戶機(jī)可以從保護(hù)和故障錄波器搜集故障報(bào)告，上送到服務(wù)器。調(diào)度端服務(wù)器將以上信息綜合利用，通過比較簡(jiǎn)單的故障計(jì)算，就可確定故障性質(zhì)并實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的故障定位。

3、使用各類裝置的故障錄波和故障信息記錄，快速準(zhǔn)確查找分析故障原因，系統(tǒng)發(fā)生事故后，往往有可能伴隨著其它保護(hù)或相鄰回路保護(hù)的誤動(dòng)作。傳統(tǒng)的事故分析由人到各個(gè)保護(hù)動(dòng)作地點(diǎn)收集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析完成，受個(gè)人經(jīng)驗(yàn)、水平和老式繼保裝置性能的影響，易出現(xiàn)偏差。由于由微機(jī)繼電保護(hù)組成綜合自動(dòng)化系統(tǒng)搜集了故障前后系統(tǒng)一次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行數(shù)據(jù)和變電站保護(hù)和故障錄波的故障報(bào)告，可以綜合線路兩端保護(hù)動(dòng)作信息及同一端的其它保護(hù)動(dòng)作信息進(jìn)行模糊分析，并依靠保護(hù)和故錄的采樣數(shù)據(jù)精確計(jì)算，從而能夠迅速準(zhǔn)確的做出判斷。

4、通過對(duì)微機(jī)繼電保護(hù)裝置的編程功能、開入量的綜合利用實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備本身的連鎖和配合儀表DCS控制系統(tǒng)：可以通過利用西門子公司的第4代微機(jī)型保護(hù)7UM62裝置內(nèi)置于名為ANSI66的功能模塊中的熱模型，以高壓異步電動(dòng)機(jī)的定子電流為初始值，間接計(jì)算出轉(zhuǎn)子的實(shí)時(shí)溫度，當(dāng)該溫度超過電機(jī)的再啟動(dòng)限值時(shí)，就不再允許電機(jī)再次啟動(dòng)，直到溫度降低限值溫度以下；我公司的熱電聯(lián)產(chǎn)的兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組（16MW＋30MW）西門子7UM62裝置中的PLC編程模塊對(duì)采集到的發(fā)電機(jī)的電流、電壓進(jìn)行分析判斷發(fā)電機(jī)是否處于過負(fù)荷狀態(tài)，一旦過負(fù)荷就送出兩對(duì)節(jié)點(diǎn)，一對(duì)節(jié)點(diǎn)采集到總降PLC系統(tǒng)解列減載系統(tǒng)做為判據(jù)，一對(duì)節(jié)點(diǎn)被送到總降后臺(tái)信息報(bào)警系統(tǒng)，提醒運(yùn)行人員調(diào)整發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。

另外我們利用北京德威特公司的DVP9000系列的裝置的12路開入量和12路出口繼電器之間的相互關(guān)聯(lián)和配合，把速斷、差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作信號(hào)關(guān)聯(lián)閉鎖電動(dòng)機(jī)的合閘回路，防止工藝現(xiàn)場(chǎng)操作人員再次合于故障造成事故擴(kuò)大；把開關(guān)柜的接地刀閘位置、斷路器位置通過開入量接入微機(jī)繼電保護(hù)裝置，關(guān)聯(lián)斷路器的分、合閘回路，完善補(bǔ)充高壓開關(guān)柜的“五防”措施；把設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)分、合閘，DCS分、合閘，控制室分、合閘以及DCS工藝連鎖信號(hào)引入微機(jī)繼電保護(hù)裝置，準(zhǔn)確記錄動(dòng)作信息以便事故情況下快速確定具體的動(dòng)作回路，分析查找原因解決故障。

5、遠(yuǎn)距離對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行調(diào)整、切換，以便快速適應(yīng)運(yùn)行方式的調(diào)整變換，我公司使用的南瑞中德的NSP-7xx系列保護(hù)裝置和北京德威特的9000系列的微機(jī)繼電保護(hù)裝置都可以設(shè)置5套不同運(yùn)行方式的保護(hù)定值且可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離切換調(diào)整，便于調(diào)整運(yùn)行方式時(shí)，及時(shí)調(diào)整繼電保護(hù)定值適應(yīng)改方式下系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

6、對(duì)系統(tǒng)中運(yùn)行的繼電保護(hù)裝置的可靠性進(jìn)行分析研究，通過與繼電保護(hù)管理信息系統(tǒng)交換保護(hù)配置、服役時(shí)間、各種保護(hù)裝置的正動(dòng)率及異常率等信息，通過計(jì)算機(jī)軟件可以實(shí)現(xiàn)對(duì)繼電保護(hù)裝置的可靠性進(jìn)行分析。特別是當(dāng)某種保護(hù)或保護(hù)信號(hào)傳輸裝置出現(xiàn)問題，并暫時(shí)無法解決時(shí)，通過將此類裝置的可靠性評(píng)價(jià)降低，減輕系統(tǒng)對(duì)此類保護(hù)的依賴，通過遠(yuǎn)程調(diào)整定值等手段，實(shí)現(xiàn)與上下級(jí)回路的保護(hù)的配合，防止因此類保護(hù)的拒動(dòng)而擴(kuò)大事故范圍。

四、分析存在的問題，探討解決方法

1、安全性問題：由于電網(wǎng)繼電保護(hù)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能強(qiáng)大，并且可以控制運(yùn)行設(shè)備，與電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行息息相關(guān)，因此在設(shè)計(jì)之初，就必須對(duì)系統(tǒng)的安全性問題給予足夠重視?？梢哉f，安全性解決的好壞，將是微機(jī)繼電保護(hù)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)能否運(yùn)用的關(guān)鍵。初步設(shè)想，調(diào)度端服務(wù)器必須采用雙機(jī)熱備用方式保證硬件安全；通過遠(yuǎn)方修改保護(hù)定值時(shí)，客戶機(jī)必須通過加密的數(shù)字簽名核實(shí)調(diào)度端傳送定值的可信度，并通過校驗(yàn)碼及數(shù)據(jù)回送保證定值的可靠性。并且，當(dāng)客戶機(jī)向保護(hù)傳送定值時(shí)，必須不能影響保護(hù)的正常性能。在這方面，還需要做大量的工作。

2、規(guī)約問題，需要將全網(wǎng)所有微機(jī)保護(hù)、故障錄波器和現(xiàn)場(chǎng)智能采集設(shè)備聯(lián)系到了一起，如果能夠解決好信息的組織及傳輸規(guī)約，將對(duì)系統(tǒng)實(shí)施起到事半功倍的作用。因此，希望參照國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)，盡快建立國(guó)內(nèi)繼電保護(hù)信息組織規(guī)約。

五、結(jié)束語(yǔ)

通過