電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)與自動化裝置的可靠性研究

1概述

繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障,也是電力系統(tǒng)現(xiàn)代化發(fā)展的重要技術(shù)支撐。繼電保護(hù)是可以檢測電力系統(tǒng)中發(fā)生的故障或異常情況,并發(fā)出報(bào)警信號,將故障部分隔離、切除的一種技術(shù)。在實(shí)際使用時,必須正確區(qū)分被保護(hù)元件的運(yùn)行狀態(tài),依據(jù)故障發(fā)生前后的電氣物理量變化,判斷故障發(fā)生在保護(hù)區(qū)內(nèi)還是保護(hù)區(qū)外。繼電保護(hù)與自動化抓裝置能夠判斷電力系統(tǒng)中的故障,及時采取有效措施,減少重大安全事故的發(fā)生,保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定安全運(yùn)行。繼電保護(hù)與自動化裝置在電力系統(tǒng)中表現(xiàn)出來的可靠性主要體現(xiàn)在選擇性、靈敏性與速動性上。選擇性是指當(dāng)供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時,繼電保護(hù)與自動化裝置直接選擇切除故障點(diǎn)。靈敏性是指使用靈敏系統(tǒng)保護(hù)裝置的靈敏性。速動性是指繼電保護(hù)與自動化裝置能夠在最短時間內(nèi)將故障設(shè)備排除到系統(tǒng)正常運(yùn)行以外。

2電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)與自動化裝置的可靠性

2.1選擇切斷故障點(diǎn)

故障點(diǎn)指的是自動化裝置為保證電力系統(tǒng)正常運(yùn)行,選擇解決故障問題的位置點(diǎn)。繼電裝置因其特殊的輸入特征量而比較復(fù)雜,在實(shí)際工作時主要按照如圖1所示的指標(biāo)判斷故障點(diǎn)。

由圖1可知,繼電保護(hù)裝置有多項(xiàng)可靠性指標(biāo),可維修部分的成功率表示在特定條件下,繼電保護(hù)可以完成特定功能的概率。計(jì)算無故障工作時間的平均值,繼電保護(hù)裝置會針對電力系統(tǒng)中不同種類的故障調(diào)節(jié)自身工作時間,自動調(diào)節(jié)對不可修復(fù)產(chǎn)品的作用時間,避免在電力系統(tǒng)中不可修復(fù)部分過度浪費(fèi)工作時間。有效度指標(biāo)表示的是自動化裝置與電力系統(tǒng)之間的故障關(guān)系。

在自動化裝置電子式互感器的可靠性不低于常規(guī)電磁型互感器的前提下,隨著電力系統(tǒng)長時間運(yùn)行,自動化裝置故障的修復(fù)率與常規(guī)互感器作用相等,二次回路采用了通信網(wǎng)絡(luò)代替銅電纜,其間指標(biāo)大小發(fā)生驟變,表示故障的發(fā)生,例如基本指標(biāo)成功率在不可修護(hù)的前提下,以正常成功率數(shù)值為基準(zhǔn),數(shù)值比正常數(shù)值大時,在距離電力系統(tǒng)近處的500m內(nèi),自動化裝置會任意選擇一點(diǎn)切斷電纜,保護(hù)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。當(dāng)數(shù)值小于基本數(shù)值時,繼電保護(hù)裝置會選擇大于500m某處的電纜為故障點(diǎn)。在可維修部分,繼電保護(hù)與自動化裝置也會自動比較指標(biāo)數(shù)值的變化,但此時自動化裝置會選擇一個故障點(diǎn)去修護(hù),而不是采取切斷電纜的操作。

這種依據(jù)故障指標(biāo)判斷電力系統(tǒng)故障的方式,得到判斷指標(biāo)與電力系統(tǒng)正常運(yùn)行指標(biāo)的大小關(guān)系,以此推測故障的發(fā)生點(diǎn),促使自動化裝置選擇故障切斷點(diǎn),維持電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行,增強(qiáng)了繼電保護(hù)自動化裝置的可靠性。

2.2評價(jià)保護(hù)裝置靈敏度

繼電保護(hù)及自動化裝置內(nèi)含有靈敏模塊,內(nèi)置一個電子式互感器,這種電子式互感器使用了多個獨(dú)特的光纖輸入/輸出口。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時,多個光口的發(fā)熱量會影響電子式互感器的采樣值,采樣值會傳輸至繼電保護(hù)裝置中,自動化裝置會執(zhí)行備用切換操作,將保護(hù)裝置自動調(diào)節(jié)到合適的冗余方式。繼電保護(hù)及自動化裝置分析采樣值的變化規(guī)律,將其作為參考,找到電力系統(tǒng)中各個線路以及母線的故障部位,自動使用繞組變形測試判斷保護(hù)裝置的靈敏性,得到對應(yīng)的靈敏度情況如表1所示。

此時繼電保護(hù)及自動化裝置采用優(yōu)化評價(jià)方式評價(jià)靈敏度,當(dāng)靈敏度發(fā)生偏差時,繼電保護(hù)自動化裝置會改變硬件設(shè)備的冗余方向,自動變更硬件的容錯技術(shù),采用多表計(jì)數(shù),切換電力系統(tǒng)的電纜連接方式。或是使用備用零件提升靈敏模塊的可用度及誤動率,當(dāng)靈敏模塊中某個繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)了錯誤行為時,靈敏模塊依舊可以檢測電力系統(tǒng)是否正常運(yùn)行。繼電保護(hù)裝置也依舊可以繼續(xù)評價(jià)電力系統(tǒng)保護(hù)裝置的靈敏性。

2.3短時間切除故障設(shè)備

電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行過程中,其中的某項(xiàng)設(shè)備會突然發(fā)生故障,此時繼電自動化裝置會在最快速度內(nèi)感知到設(shè)備故障發(fā)生位置,依據(jù)故障位置信息以及故障模式,將兩種信息轉(zhuǎn)化為信號提示給工作人員。在故障不嚴(yán)重時,繼電裝置會自行修復(fù)故障設(shè)備,在短時間內(nèi)切除電力系統(tǒng)中的故障設(shè)備,然后將更換成功的信號發(fā)送到管理人員的監(jiān)管口,提示電力系統(tǒng)已正常運(yùn)行。當(dāng)故障嚴(yán)重時,繼電設(shè)備除了向電力系統(tǒng)管理人員傳輸警示信號外,還會根據(jù)靈敏模塊接受到的故障模式及所在部位,自行判斷是否要執(zhí)行短時間切除指令,將電力系統(tǒng)局部失效與最終失效后果轉(zhuǎn)化為信號,予以提示。具體的故障發(fā)生模式及后果如表2所示。

表2中的失效后果指的是繼電裝置在切除電力網(wǎng)絡(luò)中的故障時,局部網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的后果以及對整體區(qū)域性電網(wǎng)產(chǎn)生的后果。

3結(jié)語

繼電保護(hù)及自動化裝置為電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供了保障,是電力系統(tǒng)的重要組成部分。除了在裝置設(shè)計(jì)上精益求精,還要提升電力工作人員的專業(yè)素養(yǎng),讓技術(shù)人員在實(shí)際工作中熟練判斷繼電保護(hù)及自動化裝置的各項(xiàng)活動,以及發(fā)出信號所代表的含義,以便保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。