关于高压电网继电保护原理及技术分析

关于高压电网继电保护原理及技术分析

(陕西陕化煤化工集团有限公司电仪分厂714100)

摘要:继电保护为高压电网的元件故障、异常运行提供了可靠的安全保障,为电网检修确定了方向,并提供了必要的数据参考,即便有故障发生,也能将其及时切除,使其它元件设备免遭损坏,保持正常运行。

关键词:高压电网;继电保护原理;技术

引言

电力系统在运行的过程中会出现各种各样的故障,所以必须做好相对的防范措施,尽量减少故障的发生,继电保护系统是指在故障产生的时候可以快速并有效的切断与故障相关的元件,从而防止故障波及到其他线路,切断电路这个任务就是由继电保护系统和相关的自动装置完成的。

1高压电网继电保护原理

对于高压电网的继电保护而言,装置应具有以下功能:对被保护元件所处状态进行区分,确认是否存在故障,若存在故障还应区分故障属于区外还是区内。要实现这样的目标,应将电网故障发生前和发生后的物理量改变作为依据。高压电网在产生故障以后,工频电气量发生的变化具有以下显著特征:

1)电流明显增大。发生短路后,电源和故障点存在的设备与线路电路会从负荷电流快速增加到远超负荷电流;

2)电压明显降低。如果高压电网中有相间短路或接地短路,则电网上各个点的实际相间电压都会大幅降低,而且与短路点越近,下降越多;

3)电压和电流的相位角发生变化。在高压电网正常运行过程中,电压和电流相位角实际上是负荷对应的功率因数角,通常在20°左右。而在有三相短路故障发生后,相位角将取决于阻抗角,因此增加到60°-85°,此外在保护反方向三相短路情况下,相位角将在此基础上+180°;

4)测量阻抗出现明显变化。对于测量阻抗,实际上就是测量点的电压和电流比值。在正常运行状态下,这一阻抗就是负荷的阻抗,而发生金属性短路故障时,将从负荷的阻抗改变成线路的阻抗,数值上明显减小,但阻抗角会有所增大。当有不对称短路故障发生时,会产生相序分量,若存在两相短路或单相接地短路,则会有负序电压分量及负序电流;在单相接地的情况下,将出现负序及零序电流与电压分量。当运行状态为正常时,上述分量均不会出现。根据短路故障状态下电气量发生的上述变化,即可提供继电保护功能。除以上保护之外,还有其它类型的保护,比如瓦斯保护等。

2高压电网系统运行情况分析

2.1对于稳定性要求较高

高压电网运行过程中电容量和输送功率较大,并且由于500kV电网线路波阻抗明显大于750kV和1000kV电网波阻抗,电能输送过程中功率更大,这也使得高压电网对于稳定性要求较高,相关保护技术必须快速、准确地排除继电保护故障。

2.2单相重合闸成功率不高

高压电网为了减少能量损耗、线路损耗和电压损耗,多应用分裂导线,但是这在一定程度上增加了高压电网线路的分布电容,容易造成单相接地故障,使得线路电流瞬间增大,导致单相重合闸成功率不高。

2.3对于继电保护的可靠性和灵敏性要求较高

我国高压电网建设技术还不成熟,网络架构的稳定性较低,一旦高压电网出现运行故障,由于高压输电的负荷重、范围广、距离长,江需要继电保护装置具有较高的灵敏性和可靠性,合理控制电流互感器变比,尽量降低传变电的二次电流。

3高压电网继电保护技术

3.1高压电网继电保护技术研究现状

目前,关于高压电网继电保护技术的研究越来越深入,各种原理采用不同技术实现的继电保护形式也多种多样,比如小型水电厂和火电厂一般都采用电磁型继电保护,在配电线路上依旧采用比较普通的电磁型电流保护。对于一些中型的发电机以及变压器一般采用晶体管型比例制动原理的差动保护。对于那些主网和新建的大型变压器以及大机组的发电厂,一般都采用微机进行继电保护,使得继电保护实现了信息化和智能化。当然,依旧有一些发电机、变压器以及输电线路采用了集成电路进行保护。当前关于继电保护技术的研究,也逐渐和计算机、网络等实现了融合,使得继电保护技术得到有效地拓展。从原理角度来讲,我国的电网继电保护技术有很多种类,这些对从事继电保护工作的技术人员带来了很大的难度。

3.2高压电网继电保护技术的发展

3.2.1神经网络与高压电网继电保护的智能化

神经网络与继电保护技术之间的结合,可以有效地提高继电保护水平。神经网络出现后,可以对各个系统内部的关系进行更加充分的分析,不断提高神经网络内存知识量。使用神经网络理论建立的高压电网继电保护装置可以对各种比较复杂的模式进行分辨,从而更好地识别高压电网在运行过程中出现的各种异常情况,并且采取相应的应对措施对其进行处理,使得高压电网得到有效的保护。

3.2.2用全球卫星定位系统建立高压电网继电保护

从上世纪九十年代开始,我国就已经基本实现了通信一体化,全球卫星定位系统的应用,使得各个领域的技术研究都得到了很大的拓展。全球卫星定位系统可以实现全球性、全天候连续的实时定位和授时,而且是无条件地针对多个领域的,因此在全球范围内都是一个备受推崇的应用技术。这种技术在很多领域都有应用,比如军事、导航、民用等。进入21世纪以后,有的国家开始对全球定位系统与高压电网的继电保护技术之间的关系进行研究,全球定位系统在高压电网继电保护技术上应用,主要是从全球定位系统接收机获取精确时间和同步脉冲信号,并且可以进行电网统一的时钟和同步采集,对全国的电力系统时间进行统一。全球定位系统的接收机能够提供两种时间信号,并且误差很小,可以缩短高压电网继电保护过程中的通信时间,建立一种统一化的通信状态,便于进行高压电网继电保护的统一定位。

3.2.3加大对高压电网继电保护的投入,更新保护装置设备

在高压电网的继电保护过程中,各种继电保护装置是关键,为了要提高高压电网的继电保护能力,应该要加强对各种保护装置的配备,增加保护装置动作的可靠性,加大对高压电网继电保护的投入,对各种已经落后的设备进行淘汰,加强对各种新型的继电保护装置的利用,提高对高压电网运行过程中的各种异常情况的敏感度,更好地实现保护。继电保护装置与输出电压存在一定的正相关系,由于高压电网继电保护装置的运行效果也取决于效验的准确性,因此为了确保保护装置的正常运行,应该要进行必要的保护效验,确保各个继电保护装置在使用过程中具备良好的性能。也就是说,在高压电网的运行过程中,对安全生产不会造成影响的时候,应该要及时对继电保护装置以及继电保护校验设备进行检查,并且建立比较完善的供电网络系统,确保各个电网的贿赂可以有充分的相应时间和保护时间,对高压电网中的异常情况进行准确全面的监测,从而使得高压电网安全稳定地运行。

结语

高压电网是利国利民的重要工程,为社会的进步发展作出了重要贡献。近年来,我国高压电网建设数量和规模不断增多,相应的安全问题也引起了社会的广泛重视,所以加强其继电保护技术措施十分重要。继电保护不仅是高压电网的重要组成部分,而且还是使电网向自动化和智能化等方向发展的关键要素,在电网可靠供电这一根本目的上有着十分重要的作用与意义。

参考文献

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