解析电力系统中继电保护自动化技术的应用

2014-12-23陈荣旭

中国科技纵横 2014年24期

关键词：零序继电保护短路

陈荣旭

(国网福建尤溪县供电有限公司,福建尤溪 365100)

解析电力系统中继电保护自动化技术的应用

陈荣旭

(国网福建尤溪县供电有限公司,福建尤溪 365100)

从继电保护的特征和原理入手,分析了继电保护自动化技术在电力系统中的功能和作用,并针对几个重点应用领域进行了分析,总结其应用的方式和技术要点。

继电保护电力系统自动化应用要点分析

自动化的继电保护装置就是在电力网出现故障的时候对线路设备等进行保护,自动切断线路从而避免故障扩大,其动作的反应时间通常可以达到0.1s,甚至更短。这样的保护装置在电力系统中对于其安全性意义重大,因此继电保护装置的自动化技术也在不断的发展和进步。

1 继电保护设备的特征分析

电力系统中运行故障时不能百分百避免的,在故障中如短路或者过载等,几点保护设备就可以及时的发出跳闸的指令以及信号,并在可以有效控制范围内保障安全。主要的目的就是将故障点以及波及的范围控制在最低,或者直接切除故障线路。在正常的情况下电力系统出现故障的几率较低,所以在解决故障问题上应用不多。一般情况下继电保护都是拒动和误动,拒动主要是在电力系统出现故障时继电保护设备对其不能及时的修复或者报警等,也没能切除故障,即不能达到保护电力系统的作用。误动则是在系统正常的清下出现继电保护装置的报警和切断等,这样的故障应在电力系统中杜绝。新型的继电保护装置往往都具备一定的在线远程监测功能,因此自动化技术已经逐步进入到继电保护装置的控制和监控中。

2 继电保护装置的自动化技术概述

2.1 基本原理

继电保护的自动化就是指在供电系统故障的时候,装置按照电压和电流的异常情况进行自动化动作,根据与限值的对比快速得到动作指令,并进行自动的切断操作,异常保护供电系统,这就是继电保护自动化的基本原理。

2.2 技术应用优势

继电保护自动化发展到今天已经可以利用卫星和网络等技术,对远程的电力网络运行情况进行分析,整个装置更加简单方便操作,可以自动对参数进分析和对比,可以有效的保护线路安全,尤其是与网络技术的结合更可以帮助电力系统处理复杂问题,节约管理和维护的成本和人力等。

2.3 继电保护的作用

继电保护自动化技术主要有两个方面的作用,一则是在电路正常的运行中对电路进行监视,并实施的采集数据反馈到控制中心,对电路稳定运行提供参考;一则是在电路出现故障的时候,发出报警信息,并对故障进行快速分析切断相关线路,并记录数据信息,保障大范围的电路安全。

3 电力系统继电保护自动化技术的应用

3.1 接地保护

电力系统线路的接地方式存在差异,因此电力系统有两种形式,一个是小电流接地,一个是大电流接地。小电流接地保护负责发出信号,如果电力系统母线接地故障,系统应在一定时间内,保持持续的运行。大电流接地保护则是需要出现故障即可切断电源,对电力系统起到良好的保护作用。下面就针对小电流的接地形式进行分析。(1)零序电压下,电力系统正常运行中系统没有零电压,并与三相电压形成对称关系,三个不同的电压可以独立显示线路电压。如果电力系统接地出现故障,电力系统就会出现零序电压,自动化的继电保护就会发乎报警信息。此时可以利用电压表的读数来判断故障情况,就是因为在电力系统故障时电压会出现明显的异常,电压会出现下降。(2)零序电流,主要是电力系统接地系统出现故障的时候,零序电流就会出现异常升高,继电保护会检测这个改变,能够切断电源,对电力系统进行保护。(3)零序功率,如果电力系统接地出现故障,此时零序电流波动较小,但是零序功率的改变却出现了异常,继电保护也可通过这个异常判断故障并进行保护。

3.2 变压器继电保护自动化技术

变压器也是电力系统中的重要设备,对电力系统的稳定运行有着重要的作用,继电保护自动化技术主要对以下几个要素进行监控,(1)接地情况,对于直接接地的变压器进行保护,采取的是零序电流的保护模式,在变压器接地两侧实施零序保护,通过电流互感器产生的零序电流的情况对变压器进行监测和保护,对不接地的变压器则采用零序电压保护;(2)气体监控,变压器在工作中油箱会产生气体,如果出现故障油和绝缘材料都会因为电弧放电而分解,所以会出现有害气体。瓦斯保护就是对这类气体进行监控,如果油箱出现瓦斯异常则会启动保护,切断变压器电源,并发出系统报警信号;(3)短路保护应用,变压器的短路保护要求对过电流和阻抗进行保护,过电流的继电保护主要是在变压器的电源两边电流和时间元件中间,如果电流元件运行一段时间后,就会进行跳闸并切断电源。阻抗继电器则是利用变压器的阻抗元件进行保护,阻抗元件运行一段时间就会触发保护装置进行跳闸并切断电源,对变压器进行保护。对变压器的自动化保护是通过对变压器的基本参数的测量完成的,因此可以设定相应的限值,以此保障系统的运行稳定。

3.3 电机的自动化保护

发电机也是电力系统中的重要设备,必须强调对发电机的保护,以此提高网络供电的安全性。发电机的保护主要是重点保护和备用保护,其中重点保护就是对发电机的失磁故障进行保护,通过对发电机的相位、电流、中性点等进行监控,形成纵联差动的保护模式,完成对发电机的保护。但是发电机单相接地出现的电流超标,可以利用接地保护装置进行继电保护。如果发电机定子绕组发生短路,可能会导致发电机的温度异常,此时绝缘层被烧则会对发电机产生威胁,可以定子绕组上安装匝间保护装置,对发电机出现的电子绕组匝间短路进行监控和保护。备用保护,则是发电机定子绕组出现超标的低负荷,自动保护装置则立即跳闸切断电源,并发出警告。通过过电流保护措施,对发电机的外部短路故障进行监控和保护,避免短路时过电流对发电机的冲击,过电压保护则是避免发电机出现低负荷的时候出现绝缘击穿的故障。

3.4 网络母线保护

母线的继电保护主要是两种,一则差动保护;一则相位保护,差动保护主要是将变化和特点都一致的电流互感器设置在母线上进行监测,二次绕组与母线侧的端子连接后,再将继电保护装置设置在母线差动位置上,实现对母线的自动保护。相位保护则是通过对比相位的方式进行监测和保护,一体感母线保护的有效性。在小电流接地的过程中,网络母线保护位置在相间短路中,通过两相连接的模式进行保护。在大电流的接地中,网络母线保护则通过三相连接的方式实现保护。