電力系統繼電保護校驗與評估系統分析

黃興隆

(國網福建尤溪縣供電有限公司,福建尤溪 365100)

電力系統繼電保護校驗與評估系統分析

黃興隆

(國網福建尤溪縣供電有限公司,福建尤溪 365100)

隨著經濟的快速發展和和諧社會的構建,電力企業的發展越來越快,在同時電力系統的結構也越來越復雜,電力系統對繼電保護的要求也越來越高,電力系統繼電保護具有選擇性、靈敏性、速動性、可靠性等特點,當系統發生故障后,能及時將故障點隔離開來,防止設備受到破壞,從而保證非故障區域電力設備能安全穩定的運行,同時電力設備出現運行異常的現象時,會發出動作信號,做出跳閘或者減負荷的動作,因此,確保電力系統繼電保護的穩定運行有十分重要的意義。文章重點分析了電力系統繼電保護評估系統級校驗。

繼電保護 評估 校驗

繼電保護對電力系統的穩定運行有十分重要的意義,同時繼電保護是一門十分嚴謹的學科,任何繼電保護原理都需要經過大量的驗證后,才能正式的投入系統運行中,目前,研究人員在驗證繼電保護的新保護原理時,有兩種方法,一種是通過分析電力系統故障仿真系統的故障狀態,從而驗證保護原理的正確性,另一種是采用工控機做出保護裝置,然后采用C語言編制出相應的軟件,通過動模試驗驗證保護算法的正確性。這兩種研究方法都存在過程不清晰,不利于尋找問題的現象,因此,要設計一套功能完善,實用性強的電力系統繼電保護校驗與評估系統來進行實際保護裝置模擬,從而有效地提高繼電保護裝置的功能。

1 系統總體方案設計

1.1 系統具備的功能

電力系統繼電保護校驗與評估系統的設計具有很強的針對性,它能幫助現場保護人員對繼電保護裝置的運行情況進行分析,提高現場保護人員的理論知識水平,減輕保護人員的工作強度,提高保護人員的工作效率。電力系統繼電保護校驗與評估系統能利用一次仿真系統建立的系統接線圖,對一次設備在二次圖形化仿真支撐平臺上相對應的配置進行保護,然后選擇需要校驗的內容,進行校驗,其校驗方式有離線校驗、實時閉環校驗、故障錄波數據校驗等三種方式,工作人員可以根據實際應用條件選擇合理的校驗方式。在進行仿真條件設置時,可以在一次實時數字仿真系統中進行,這樣不僅能對電力系統的正常運行狀態及故障狀態進行仿真,還能準確的模擬跨線故障、轉換性故障、系統振蕩再故障、重合閘的等復雜情況,從而為繼電保護裝置全面校驗提供可靠的數據。

1.2 繼電保護配置

繼電保護配置是電力系統繼電保護校驗與評估的基礎,是選用合理的方法構建與實際繼電保護裝置相同的軟保護。由于生產繼電保護裝置的廠家有很多,而繼電保護裝置的種類也有很多,因此,需要對當前主要的繼電保護裝置進行詳細的分析,從而找出繼電保護構成的最小元素,結合實際繼電保護裝置,開發出繼電保護配置的通用工具,滿足實際工程的需求。繼電保護配置要與實際繼電保護裝置的原理、邏輯程序、動作、算法、進程、定值清單等完全一致,同時還要保證在繼電保護校驗時,能直接投入運行。

1.3 微機繼電保護專用培訓、分析與評估工具

微機繼電保護專用培訓、分析與評估工具可以和保護校驗、仿真數據等形成故障波錄數據、報告,連接在通用微機保護試驗裝置上,通過保護校驗對閉環校驗報告、一次實時仿真系統的數據、故障波錄數據、校驗系統與以太網的傳輸數據等進行規約,形成評估系統,從而對所有數據進行保護校驗、分析,得出評價結論。

1.4 二次圖形化仿真支撐平臺

圖形化仿真支撐平臺系統是利用先進的計算機圖形技術,開發出具有強大的圖形建模、圖形繪制、圖形化調試等功能的仿真支撐平臺系統,這個系統能為用戶提供一個十分方便、直觀的圖形化模型構建工具,用戶只需要將算法從算法庫中拖到建模區,就可以形成一個新的模塊,然后將相應的模塊連線連接好,就能構建出一個新的模型,并且各模塊的連線輸出量和輸入量的修改十分方便。二次圖形化仿真支持平臺系統在構建模型時,能很輕松的切換到模型運行狀態,掌握該模型的運行情況,還能通過改變模型的變量數據來控制模型的運行狀態,同時還可以利用曲線來監視各模型變量數據的相關變化情況。

2 軟保護層構建

2.1 模塊分層

按照電力系統繼電保護對象分,可以將繼電保護分成主設備保護、線路保護兩種情況,其中主設備保護包括母線保護、電動機保護、變壓器保護、發電機保護等,線路保護包括差動保護、距離保護、電流電壓保護等。對各種繼電保護裝置,按電路構成及功能逐層向下分解,可以發現有很多保護裝置的功能要素很相似,如果將這些功能要素進行整合,歸納成一種或幾種特殊的功能單元,然后將這些功能單元分離出來,成為單獨的具有某種功能的獨立單元,這就能得到系統分解的通用模塊雛形。在進行模塊分層時,選擇的模塊不僅容易與系統分離,還要容易與系統組合,從而便于驗證單獨的保護模塊功能和整套保護組合。將系統分解成模塊時,要將分解點選在接口少、弱的位置,模塊的內聚度要大,從而便于模塊接口。

2.2 微機保護的分層

將微機保護分成保護動作邏輯層、動作特性和保護判斷層、保護的基本功能元件、采樣數據預處理等四層,其中保護動作邏輯層能根據各種保護功能模塊,構建相應的保護裝置,并且完成保護任務,從而滿足實際應用的需求;動作特性和保護判斷層是各種具體保護功能的動作判斷和動作特性,如CT斷線、不完全縱差保護、PT斷線、零序各段動作判斷等;保護的基本功能元件是按照保護原理所需的功能劃分,保證各元件的相互獨立;采樣數據預處理主要有濾波、濾序、電壓、電流的計算以及數據采樣和模數轉換。

3 線路保護校驗

以110kV線路保護為例,搭建線路軟保護,對零序、距離、重合閘等進行搭接和校驗,零序保護用到的特殊模塊有PT斷線元件、零序方向元件;距離保護用到的特殊模塊有阻抗特性元件、阻抗測量元件、閉鎖開放元件;重合閘用到的特殊模塊有同期檢測,將所有用到的模塊采用FORTRAN進行編寫翻譯,構建動腦袋鏈接庫,并建立與動態鏈接庫文件相同的信息文件,然后按功能對所有的保護模塊進行分類。采用數字實時仿真系統構建電網系統模型,對110kV線路短路故障進行模擬,然后查看保護裝置是否能快速的啟動,并通過相應的元件判斷故障點,通過查看運行過程中模塊輸入輸出數據及波形,判斷模塊算法是否與實際情況相符合。

4 結語

繼電保護投入使用后,在其保護設備運行情況下,不能對保護裝置進行調整試驗,因此,需要保護裝置能適應各種復雜故障,由于當前對繼電保護試驗有一定的缺陷,因此,設計開發一套完善的電力系統繼電保護校驗與評估系統是十分重要的。

[1]何紅丹.研究繼電保護仿真與評估系統[J].城市建設與商業網點,2009,(17):125-126.

[2]周亮.電力系統繼電保護狀態檢修及評估[J].廣東科技,2011,(06):132-133.