也谈电力系统继电保护技术
仪器信息网 · 2009-05-20 21:40 · 11339 次点击
摘要:继电保护装置是保证电力系统安全运行的重要设备。继电保护技术的成熟与发展是近三十年来继电保护领域最显著的进展。笔者根据从事多年相关工作经验,对继电保护技术及常见故障及其影响因素进行了相关探讨,并提出了相关排除故障方法和措施。供同行参考。
关键词:电力系统继电保护工作原理故障排除
1.继电保护组成及工作原理
电力系统及电力传输系统供电过程中出现异常故障,由于故障的不可预见性会引起电流的徒增或者电压的陡降,同时电流电压间的相位角也会发生变化,为了避免上述问题,继电保护根据不同的功能和原理出现不同原理和类型的继电保护器。
1.1继电器分类
按组成和功能分:(1)机电型继电器:包括感应式、电磁式、极化式继电器等;(2)整流型继电器;(3)静态型继电器:包括晶体1继电保护组成及工作原理电力系统及电力传输系统供电过程中出现异常故障,由于故障的不可预见性会引起电流的徒增或者电压的陡降,同时电流电压间的相位角也会发生变化,为了避免上述问题,继电保护根据不同的功能和原理出现不同原理和类型的继电保护器。
1.2继电器分类
按组成和功能分:(1)机电型继电器:包括感应式、电磁式、极化式继电器等;(2)整流型继电器;(3)静态型继电器:包括晶体电器的动作特性区域和特征进行比较分析。
2.电流差动继电器特性分析
电流差动继电器的动作特性线如图3所示,在Ia和Ib的直角坐标系上,直线OC平行于直线OD,可得到电流差动继电器的动作区域为平行线OC、OD上部和下部区域,直线OC、OD斜率均为1。直线OA表示母线流入和流出的电流相等,可以表示为:Ia/Ib=1。直线OB表示电流互感器的误差为0.1的直线,可以表示为:Ia/Ib=0.9。由图上分析可知,直线OD和OB相交,说明当电流互感器存在误差为0.1时,电流差动继电器将发生误判别,产生误动作。当Ia/Ib=0.5时表示母线短路时有一半的电流流出,不难得到其在电流很小时即和电流差动继电器动作区域相交。因此从以上分析可知电流差动继电器是不能用于大电流流出的母线系统。
2.1比率差动继电器特性分析
比率差动继电器的动作特征线如图4所示,做出0.5的电流流出线、0.1电流互感器误差线和继电器动作线,如图4所示,此时K大于等于1/3时。保护的动作线和10%误差线无法相交,继电器的动作线和50%电流流出线是平行的,因此该类继电器抗CT误差能力较好,并适用母线短路电流为50%的情况。在图4中,若K=0.7或者更大,则继电器电流流出为50%时会错误判决,产生误动作。因此不同的系数对应于不同的电流流出数值。
3.继电保护常见故障影响及排除研究
3.1电流互感饱和对配电系统的影响
电流互感器饱和对变电设备和配电保护的影响非常大,随着配电系统设备终端负荷的不断增容,系统如果发生短路,其短路电流很大,当系统靠近终端设备区发生短路时,电流固然大,可以达到或接近电流互感器单次额定电流的百倍量级。在常态短路情形下,越大,电流互感器误差随着一次短路电流倍数增大而增大,当电流速断保护使灵敏度低时就可能阻止动作。在线路短路时,由于电流互感器电流饱和,再次感应的二次电流小或接近于零,也会导致定时限过流保护装置无法动作。当在配电系统的出口线过流保护拒动作导致配电所进口线保护动作了,则使整个配电系统断电。
3.2开关保护设备选择不当造成影响
开关保护设备的选择也很重要,现在,多数配电都采用了在高负荷密集区建立开关站,即采用变电所——开关站——配电变压器的供电输电方式。在未实现继电保护自动化的开关站内,广泛采用负荷开关或与其组合的继电器设备系统作为开关保护设备。通常来说,对开关站入口线路采用负荷开关实现日常分合负载电流不设保护;对直接带配电变压设备的出口线路选用负荷开关组合电器;通常为负荷开关与熔断器组合的电器,因此在造成配电所出口故障时,开关站容易越级跳闸。
3.3继电保护系统故障信息的排除
故障信息处理模块主要实现以下功能:(1)与不同厂家、不同型号的厂站端子系统进行通信,获取各种实时信息并进行处理、显示和存储;(2)对主站、子站历史数据进行查询、管理和统计分析:全面分析和定位故障,对录波文件进行波形分析,利用故障线路两端的记录数据,采用双端测距,完成各种复杂的计算,达到对故障点的精确定位,根据故障分析结果,自动判断相关装置的动作行为是否正确。
3.4继电保护中常见隐形故障的排除
经过调查,现在用电系统上有四分之三以上的停电事故都是由于电力系统保护系统的造成的,继电保护存在很多隐形故障,当前已经成为电力配电系统工程技术人员研究解决的热点问题之一,大多文章中都强调对继电保护隐形故障的分析。对于重要的输电线路,在跳闸元件故障情况下所有的本地的和远地的跳闸指令有效。所有的这些设计需要有一个更可靠的继电保护系统。完成这样的设计才能使一个配电系统在正常操作运行时具有足够的安全系数。