自适应继电保护在电网中的应用
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继电保护装置在电力系统的应用摘要:所谓继电保护装置也就是当电力系统中的元件或者由于系统本身的原因发生了一些故障,从而使电力系统不能够安全稳定的运行,此时,继电保护装置就会向电力系统的管理人员发出信号或者直接跳闸来结束这些故障,这一自动化设备与设备我们就称之为继电保护装置。
该装置能够有效的降低电力系统中元件的损坏,从而保证电力系统能够安全稳定的运行。
本文就继电保护装置在电力系统中的运用做浅要分析。
关键词:继电保护安全运行在电网或者电力系统中,继电保护是其中最重要的组成部分。
目前,由于社会的发展,继电保护装置在电力系统中得到了广泛的应用,在变电站对电力变压过程中,以及断路器在输送电流过程中,继电保护装置能够有效的监测电力系统中的运行状态,记录其中发生的故障情况,并且有效的保证输电线路的稳定运行。
在电力系统正常运行过程中,它的作用是:能够有效的保护电力系统中的元件。
如果元件在工作过程中,发生了各种故障,那么此时就会影响到整个电力的输送,所以继电保护装置能够快速的检测到故障并给电力设备发出跳闸命令,这能够有效的保证电力系统的安全稳定的运行。
电力系统随着社会的发展而得以不断进步,其电力系统运行都越来越复杂,这就需要对保护装置的性能要求越来越高。
1、继电保护的作用与组成继电保护装置通常由三个部分组成,即:测量部分、逻辑部分、执行部分。
继电保护装置是电力系统中最重要的组成部分,如果电力系统中的元件出现一定的故障时,系统中的继电保护装置就能够及时、迅速的将这一元件进行处理,避免使故障元件传染到其他正常元件,从而保证电力系统的正常运行。
另外,当电力系统中的某个元件在运行过程中出现异常,那么继电保护装置就可以根据电力系统运行的条件来及时对元件进行处理,从而发出信号或者跳闸以保证电力系统的安全稳定的运行。
在此时需要注意的是继电保护对出现异常的元件进行处理时,需要根据元件对电力系统的威胁程度延时,这样可以使继电保护装置能够准确的掌握异常元件,并不会影响到其他元件的运作。
深入探讨自适应控制在电力系统继电保护中的应用摘要:本文介绍了自适应控制系统的模型,并以距离保护为例,说明运用自适应控制解决继电保护整定值设置和调整等问题的方法,给出自适应距离保护模型。
关键词:自适应控制;继电保护;距离保护;整定值伴随着计算机技术的飞速发展,现代自动控制理论正日渐深入应用到各个领域,形成了各种成熟的计算机控制系统。
它具有不同的控制方式:程序控制、数字控制、实时控制,也可以充分发挥其计算机软件功能与分时特性,实现多变量、多回路、多对象、多工况、变参数和自适应的综合控制。
电力系统的运行状态处于频繁的变化中,且可能发生各种类型的短路故障,如瞬时的、永久的、金属性的、非金属性的故障,以及可能出现的各种极端运行方式等。
1 自适应控制模型设计自适应控制系统的目标:即使参数发生变化,这个系统也能保持它的标准特性。
它可以通过反馈控制,比较性能指标后修改控制参数来实现对某一系统的控制。
自适应控制系统分为参数自适应控制系统和性能自适应系统。
后者最典型的模型参考自适应控制系统(如图1 所示)。
图1 自适应控制模型在图1 中,输入信号可同时加到可调系统和参考模型, om代表期望的响应, os为系统当时的实际响应, e 为期望响应与实际响应的误差。
自适应控制的任务是,当可调系统受到干扰时,使可调系统的输出和参考模型之差e 为最小。
为实现这个要求,自适应机构根据性能指标,按预定策略进行参数调整或综合出一个辅助输入信号(虚线所示),以实现可调系统的最优响应。
2 自适应在继电保护中的应用以继电保护中最常用的且很重要的线路距离保护为例,说明自适应保护的特点及应用过程。
2.1 距离保护设置的难点作为高压、超高压输电线路的主保护,距离保护基本不受电力系统运行方式和结构变化的影响,因而保护范围较长且稳定,适合于远距离、重负荷的高压线路,但在保护构成上仍存在如下一些问题:a)避越最小负荷阻抗,防止保护误动的能力;b)避越非金属性短路,过渡电阻的影响,防止保护拒动的能力;c)外部短路伴随系统振荡时,防止保护误动的能力。
大陆桥视野・2016年第2期 124随着科学技术的提高,我国电力工业也得到了很大的发展。
电力系统的稳定运行可以为广大用户提供优质可靠的供电服务,为我国的生产生活活动提供保障。
继电保护是电力系统重要的保护机制,对于防止发生电力事故,维持国家电网正常运行具有重要作用。
本文将对继电保护系统的可靠性进行分析,探讨继电保护系统在电网中运用的方法,希望为我国电力系统的发展提供帮助。
一、继电保护系统概述目前,电力系统的主要环节包括发电环节、变电环节、输电环节、配电环节以及用电环节等。
电力系统主要将自然界中一次能源通过电力转化装置转化成生活和生产所需的电力能源。
继电保护系统在国家电网中是发生故障时候的第一道保护机制,主要有测量元部件、逻辑环节和执行输出三个内容组成。
为了确保继电保护系统的良好运行,电网工作人员要对系统的运行情况进行了解,对发生的故障进行记录,总结出相似故障发生的规律,从而为解决故障提供重要的参考意见。
二、继电保护系统可靠性分析(1)继电保护系统可靠性指标内涵对于继电保护系统来说,其可靠性指的是如果电力系统出现故障的时候,要能够通过对应的保护机制,为电力系统提供安全性保障,当电力系统正常运转的时候,继电保护系统处于拒动的状态。
继电保护系统的可靠性指标是对可靠性的具体数值评价,通常用到的可靠性指标包括可靠度、故障发生率、设备可用率、计划检修率、以及平均无故障和修复时间。
(2)完善继电保护系统的措施继电保护系统可靠性指标的确定对于完善机电保护系统具有重要意义。
故障人员可以根据可靠性指标分析出可能造成系统故障的原因,在设计和维修故障中进行重点关注,并作为具体维修周期的制定依据。
过去的继电保护系统缺乏自检功能,因此需要人工定期检修工作来弥补系统的缺陷。
目前,采用比较广泛的继电保护装置是微机继电保护装置,具有较强的自检功能,同时可以对系统运行状态随时监测。
通常情况下,微机继电保护系统的自检功能就能够实现对故障的有效排查,但为了避免特殊情况的发生,在实际工作中也不能忽略人工定期检查的作用。
继电保护在电力系统中应用分析1. 引言1.1 继电保护在电力系统中的重要性继电保护在电力系统中扮演着至关重要的角色。
电力系统是现代社会不可或缺的基础设施,涉及到人们的生活、工业生产、经济发展等方方面面。
在电力系统中,如果出现故障或短路等问题,将会对系统的正常运行造成严重影响甚至引发严重事故。
而继电保护作为电力系统的安全保障,可以及时准确地对故障进行检测和隔离,保护电力设备和系统免受损坏,维护系统的安全稳定运行。
继电保护系统可以对电力系统中的各种故障情况做出及时反应,并采取相应的保护措施,避免事故扩大和蔓延。
通过对电气信号的监测和分析,继电保护系统可以准确判断故障的位置和类型,快速切除故障区域,最大限度地减少系统运行中的故障停电时间。
继电保护在电力系统中的重要性不言而喻,是确保电力系统安全稳定运行的重要保障。
1.2 本文的研究背景和意义本文的研究背景和意义部分主要围绕继电保护在电力系统中的重要性展开。
随着电力系统规模的不断扩大和电力设备的复杂性增加,系统中可能出现各种故障和异常情况,这些故障和异常情况对电力设备造成威胁,可能导致设备损坏甚至系统崩溃,从而给人们的生活和生产带来巨大影响。
而继电保护作为电力系统的重要组成部分,能够及时发现电力系统中的故障和异常情况,保护电力设备免受损失。
继电保护不仅可以提高电力系统的可靠性和稳定性,还可以减少停电事件的发生,保障电力供应的稳定性和安全性。
研究继电保护在电力系统中的应用意义重大。
本文旨在深入探讨继电保护的基本原理、在电力系统中的应用情况、技术发展趋势、常见问题及未来发展方向,进一步加深对继电保护的理解,为电力系统的安全运行和稳定发展提供理论支持和实践指导。
通过对继电保护的研究,可以为提高电力系统的运行效率、降低能源消耗、保障用电安全提供有力支持。
2. 正文2.1 继电保护的基本原理继电保护的基本原理是保护电力系统中的设备免受故障和异常工作状态的影响,确保电力系统的安全稳定运行。
继电保护技术在智能电网中的应用摘要:智能电网是基于物理性电网所实现的,实现了计算机技术、现代通信技术等的有机结合,属于新型电网模式,能够有效节约能源,促进生态环境保护,与可持续发展要求相符合。
在智能电网大环境下,应当高度重视继电保护技术的变革,平衡需求侧与供给侧,发挥新工艺、新材料设备及新技术的应用优势,促进传统电网升级,推动电网持续健康发展。
关键词:继电保护技术;智能电网;应用;引言智能电网体系正在通过科学技术手段与互联网技术实现高效建设与发展的状态。
智能电网实现了电网的智能化发展,以集成、高速的双向通信网络为基础,将先进的传感、测量技术以及创新发展的设备、控制方法、决策支持系统等应用其中,实现了智能电网安全、可靠、高效的电力输送及电力供应保障作用。
继电保护技术的应用,在智能电网中能够保障电力输送的稳定性、高效性,对智能电网系统进行及时的、高效的监控与故障预警、自动维修等程序化操作,进一步保障智能电网的安全性。
1继电保护继电保护是指当电力系统中的某个部件或系统自身发生故障时,对现场的工作人员进行及时的报警,或对断路器下达跳闸指令,使其停止故障的发生。
继电器由逻辑电路、测量电路、执行电路三大部分组成,其工作原理是在电源系统或者电力元件出现故障时,电压、电流等电气量的变化,是继电保护工作的基本原则,并含有一定的物理量,例如,当变压器油罐发生故障时,气体大量释放,油压强度增加,油流加速。
通常,无论发生何种物理量,都能使继电器正常工作。
该系统避免了对电力系统整体的安全运行造成的影响,并使其对电力系统部件的损伤降到最低。
该设备能够有效地减少故障部件对电力系统的供电可靠性,从而达到电力系统的某些特定需求。
另外,该继电器还能对电器运行中出现的不正常现象进行及时报警,同时,根据不同的设备操作状况,发送不同的信号,方便操作人员进行有针对性的处置。
2智能电网中的继电保护技术2.1智能传感技术在继电保护关键技术之中,智能传感技术的应用通过为继电保护系统提供有效的信息与数据收集、传输,提高了继电保护系统的功能性,也提高了继电保护系统的高效性。
继电保护与自动化技术在配电网中的应用发布时间:2021-05-06T16:17:18.887Z 来源:《中国电业》2021年1月3期作者:孙立宁1,夏瑜2[导读] 我国电力行业的快速发展加速我国各行业的发展进程,使得我国人们的生活品质有了很大的提升和改善。
孙立宁1,夏瑜21中水北方勘测设计研究有限责任公司天津 300222; 2 天津机电职业技术学院天津 300000摘要:我国电力行业的快速发展加速我国各行业的发展进程,使得我国人们的生活品质有了很大的提升和改善。
配电网故障拥有一定的复杂性,当出现故障以后只有在精确地检查出故障出现的地方以及原因以后才可以利用策略展开解决。
随着电力企业的持续进步,自动化技术开始普遍的运用在配电网故障的解决当中,让故障的诊断获得改善。
把自动化技术和继电保护配合可以达到对故障进行及时解决的目的,提升了解决故障的速度,为电力体系的稳定,正常运转给予了良好的保证。
关键词:继电保护;自动化技术;配电网;应用引言我国电力行业自改革开放发展至今,使得我国彻底摆脱之前用电供不应求的尴尬局面。
为了进一步满足人们的生活需求,相应的电力企业只有注重电力系统继电保护设备及其自动化,才可以确保电力系统的稳定性运行,这可以为人们营造一个相对安全稳定的生活环境,维护社会的稳定性。
1继电保护配电网在运转的过程之中因为受到外界因素的干扰,时常会发生各式各样的故障,让供电体系的运转发生问题。
还可能会威胁到整体配电体系的安全以及稳定,对工作人员的安全产生一定的威胁。
在普遍的状况之中,技术工作人员对于这些故障会采取继电保护的方法展开解决,这种经过对机电装置的利用,保护电力设备避免受到损伤,达到其性能价值过程的目的,就是继电保护。
2继电保护与自动化技术在配电网中的应用2.1在电网运行维护中的应用在采用继电自动化保护技术进行电网运行维护工作时,首先,需要技术人员能够对输配电网的基本保护要求进行明确,选用一些适用性高的装置进行电网系统的基本保护工作,确保电力系统的运行可靠性。
自适应技术在继电保护中的应用及其前景展望作者:常浩峰来源:《华中电力》2014年第04期【摘要】随着现代科技和经济的发展,为电力系统发展提供了有利条件,自适应继电保护是现代计算机继电保护发展的一个必然趋势,本文对自适应控制的原理以及自适应控制技术的应用进行分析,继而对今后的自适应技术在继电保护提出前景展望。
【关键词】自适应;继电保护;技术0前言电力系统随着计算机、通信技术的不断进步而提升,继电保护是随着各类技术的发展被广泛运用到电力系统中,提高人们日常生活工作的质量,自适应继电保护基本思想是尽可能的适应电力系统的各种变化,进一步完善和保护电力系统的各种用户,主要作用是切除发生故障的设备以保障电力系统的正常运行,本文通过自适应继电保护概况、应用、发展条件,进行研究。
一、继电保护与自适应控制技术的概况1.自适应控制技术的概况现代科技不断进步发展,随着技术的革新,自动控制逐渐的深入了各个领域,计算机控制系统越来越广泛,目前,自适应控制理论与断电保护相结合产生了自适应式断电保护,这种能自动对各种保护功能进行调节或改变以更适合给定的电力系统,自适应继电保护是增加了自适应模块。
自适应模块根据被保护设备状态变量、电力系统其他部分有关量、保护情况进行实时监测“识别”、“判断”,从而进行自动调节而做出“决策”,作用于常规保护,使常规保护适合各种运行状态,从而改善常规继点保护的性能。
2自适应控制原理的应用配电网络的继电保护一般以过电流保护为主,但是过电流保护的灵敏度、动作速度受电源、保护范围、负荷情况影响很大,需要计算机网络技术发展的支持下,将自适应原理用于配电网络的保护系统后,变电站的控制计算机将每个变电站的各开关、负荷状态传给中央计算机。
中央计算机根据电力系统电源及上层网络状态以及各变电站上传的状态信息综合分析计算出各保护的投退、整定值,再通过网络下传至每个保护并自动修改整定值,使保护保证选择性,获得最高灵敏度和最快的动作速度,这种受电源、负荷情况影响的各种性能得到比较大的改进。
自适应继电保护在电网中的应用浅谈
摘要:随着电力系统的不断发展,对电力系统的保护也不断提高,要求在电力系统发生故障时,自动、迅速、有选择地将故障切除。
自适应继电保护是使保护装置尽可能地适应电力系统的各种变化,改善保护性能,使其能够适应电力系统各种运行方式和复杂故障类型,有效地处理故障信息,从而获得更可靠的保护。
通过对传统电流保护和自适应电流保护的算法的比较,突出显示自适应电流保护的优越性。
关键词:继电保护传统电流保护
中图分类号: tm77 文献标识码: a 文章编号:
0 引言
自适应继电保护是20世纪80年代提出的研究课题。
其基本思想是使保护装置尽可能地适应电力系统的各种变化,改善保护性能,使其能够适应电力系统各种运行方式和复杂故障类型,有效地处理故障信息,从而获得更可靠的保护。
自适应继电保护能够克服同类型传统保护长期以来存在的困难和问题,改善保护的动作性能。
经过多年的发展,目前自适应保护在电力系统中已经广泛运用。
2006年1月13日由国家知识产权局公布:经国家电网公司推荐,国电自动化研究院薛禹胜院士发明的“电力系统的自适应系统保护方法”荣获中国专利优秀奖。
1 自适应电流速断保护
电力系统继电保护的基本要求包括选择性和速动性。
当发生故障
时,继电保护不仅要有选择地切除故障路线,而且要在保障可靠性和稳定性的前提下尽量快速地执行,以最大限度地减少故障造成的损失。
这种在电流瞬时增大时动作的电流保护就是电流速断保护。
传统的速断装置是在离线状态下,假定工作在最大运行方式下,当线路末端发生短路时确定出保护整定值。
随着电力系统的不断发展,电网结构越来越复杂,其规模越来越大,而且处在不断地变化之中,电力系统故障变得多种多样,传统的速断保护明显地与电网变化发展脱节:一方面,整定值虽然相对合理,但与实际运行状态仍有区别,它必将导致保护装置不能总是运行在最佳状态;另一方面,整定值是假设工作在最大运行方式下得到的,当系统运行在其它(或最小)运行方式时,保护可能失效。
自适应电流速断保护特点是可以根据电力系统的运行方式和故障状态实时改变保护性能和整定值,使保护性能最优化。
1.1 传统电流速断保护原理
根据电力系统短路分析,当电源电势一定时,三相短路电流可以表示为
id=e/zs+zd ,(1)
式中:e—系统等效电源的相电势;
zd ,—短路点至保护安装处的阻抗,即被保护线路的阻抗;zs—保护安装处到系统等效电源的阻抗。
id.max=e/zs.min+zd 0(2)
则流过保护的电流的整定值
id=kkid.max,(3)
式中,可靠度系数kk=1.2~1.3,用来反映理论计算与实际情况之间存在的差别。
以上仅是理论上的计算值,在实际运行中,短路电流还与故障点的位置和故障类型有关,用公式表示为
id.1=kd.e/zs+azd,(4)
式中,kd为故障类型系数,故障类型不同,kd取不同的值,在相间短路保护条件下,三相短路时,kd =1;两相短路时,kd:√3/2。
令id.1=id,可得电流速断最小保护范围为
a=kd/(zs.min+zd)/kk.zd-zs/zd。
(5)
由以上公式可以分析得出,传统速断保护的保护范围总是小于最大运行方式下的保护范围,且保护范围受系统运行方式的影响很明显,严重时甚至会出现保护范围为0的情况,这是亟待解决的突出问题。
1.2自适应电流速断保护原理
自适应电流保护的特点是利用微型机的计算和记忆功能,在线计算出电流速断保护的整定值,即让整定值随着运行方式和故障类型的变化而变化。
自适应电流保护整定值
i,d=kkkde/zs+zd’ (6)
式中:e —系统等效电源的相电势;
zd—短路点至保护安装处的阻抗,即被保护线路的阻抗;zs—保护安装处到系统等效电源的阻抗;
kk—取1.2~1.3;
kd —故障类型系数。
所以,必须实时测量出kd 和zs才能确保整定值的实时性。
测量kd的关键是判断电网的故障是三相故障还是两相故障。
三相故障时会有很小的不平衡负序电出现;两相故障时,会有较大的负序电流出现。
可据此判断线路的故障类型。
三相短路时,kd= 1;两相短路时,kd =√3/2。
令式(6)与式(4)相等,得到自适应电流保护的范围
а,=zd-(kk-1)zs/kkzd。
(7)
从式(7)可以看出,自适应电流保护的保护范围与故障类型无关,但а,是随时间变化的,它的大小取决于阻抗的大小,并能够使保护总是处在最佳保护的状态。
为了比较传统电流速断保护和自适应电流保护的性能,将zs.min =0.187ω,zs =0.00375 lω,zd=0.0032lω式中l为阻抗计算长度,0.187,0.00375,0.0032分别为1km的阻抗值,代入式(5)和式(7),分别计算出а和а,,结果见表1。
表1 传统电流速断保护和自适应电流保护的性能比较
从表1计算结果比较可以看出,自适应电流速断保护的性能明显优于传统速断保护。
2 自适应过电流保护
过电流保护通常是指其启动电流按照躲开最大负荷电流来整定的一种保护。
它在正常运行时不应该起动,而在电网发生故障时,则能反应于电流的增大而动作。
在一般情况下,它不仅能够保护本线路,而且能够保护相邻线路,以起到后备保护的作用。
2.1 传统过电流保护原理
过电流保护是根据在电网发生故障时短路电流增大的原理动作的。
为了避免在非故障情况下保护误动,传统过电流保护的整定式如下
idz=kkkzg/kh ihmax, (8)
式中: idz—电流组件的启动电流;
kk—可靠系数,取1.15~1.25;
kzg—自启动系数,kzg >1;
kh——电流组件的返回系数,ks1>0.85;
ihmax,—最大负荷电流。
过电流保护是否有效决定于灵敏度klm
klm=ifmin/idz,(9)
式中,ifmin为最小运行方式下,保护区末端发生金属两相短路的短路电流。
当灵敏系数klm≥1.3时,可以采用过电流保护。
从式(9)可以看出,在ifmin 固定的条件下,id的大小决定了灵敏系数能否满足要求。
可见,传统的过电流保护是按躲过最大负荷电流进行整定,在区外故障切除后继电器应能可靠返回,且要考虑电动机自启动系数。
所以,过电流保护的保护范围受系统运行方式、负荷变化、返回系数及自起动系数的影响,使它的保护范围大大减小。
2.2 自适应过电流保护原理
自适应过电流保护按照当时的负荷电流来整定动作电流的定值;动作时限按反时限特性在线或离线整定。
设当时的负荷电流为,ih,其动作电流就整定为
izdz=kkkzqih/kho(10)
动作时限设定,以离线方式整定
t= tp/[(i,d/ip)n-1],(11)
式中:t —动作时间;
tp—时间常数;
i,d—流人保护安装处电流继电器的电流;
ip—电流系数,取ip =(2/3)idz;
n —般反时限取0.02,非常反时限取1。
如图1所示,当保护线路分成几段时,上一段要与后一段相配合,只能采用一种特性,先把最后一段线路的时限设定好,比如设为t1,而上一段线路的时间就为t1+△t,由此求出上一段线路的值来确定动作时间曲线。
根据式(10)可以使保护装置随系统运行方式、负荷的变化实时调整动作电流定值,当故障电流id大于整定电流,izdz时,保护启动,
再用故障电流,id与时间曲线方程式(11)计算出动作延时,经过动作延时使保护动作切除故障。
由此可见,自适应过电流保护可以通过对负荷电流的实时监测,随时调整动作电流整定值及动作时限特性,使保护时刻处于最佳状态。
3 结束语
通过对自适应电流保护和传统电流保护的算法比较,突出显示了自适应电流保护优于传统电流保护。