[拼音]:jidian baohu

[英文]:relay protection of power system

研究電力系統故障和危及安全執行的異常工況,以探討其對策的反事故自動化措施。因在其發展過程中曾主要用有觸點的繼電器來保護電力系統及其元件(發電機、變壓器、輸電線路、母線等)使之免遭損害,所以沿稱繼電保護。

電力系統繼電保護的基本任務是:當電力系統發生故障或異常工況時,在可能實現的最短時間和最小區域內自動將故障裝置從系統中切除,或者給出訊號由值班人員消除異常工況的根源,以減輕或避免裝置的損壞和對相鄰地區供電的影響。

簡史

19世紀的最後25年裡,作為最早的繼電保護裝置熔斷器已開始應用。電力系統的發展,電網結構日趨複雜,短路容量不斷增大,到20世紀初期產生了作用於斷路器的電磁型繼電保護裝置。雖然在1928年電子器件已開始被應用於保護裝置,但電子型靜態繼電器的大量推廣和生產,只是在50年代電晶體和其他固態元器件迅速發展之後才得以實現。靜態繼電器有較高的靈敏度和動作速度、維護簡單、壽命長、體積小、消耗功率小等優點,但較易受環境溫度和外界干擾的影響。1965年出現了應用計算機的數字式繼電保護。大規模積體電路技術的飛速發展,微處理機和微型計算機的普遍應用,極大地推動了數字式繼電保護技術的開發,目前微機數字保護正處於日新月異的研究試驗階段,並已有少量裝置正式執行。

基本效能

繼電保護的正確工作不僅有力地提高電力系統執行的安全可靠性,並且正確使用繼電保護技術和裝置,還可能在滿足系統技術條件的前提下降低一次裝置的投資。繼電保護為完成其功能,必須具備以下5個基本效能。

(1)安全性:繼電保護裝置應在不該動作時可靠地不動作,即不應發生誤動作現象。

(2)可靠性:繼電保護裝置應在該動作時可靠地動作,即不應發生拒動作現象。

(3)快速性:繼電保護裝置應能以可能的最短時限將故障部分或異常工況從系統中切除或消除。

(4)選擇性:繼電保護裝置應在可能的最小區間將故障部分從系統中切除,以保證最大限度地向無故障部分繼續供電。

(5)靈敏性:表示繼電保護裝置反映故障的能力。通常以靈敏係數klm表示。靈敏係數有兩種表達方式,即反映故障參量上升的保護靈敏係數,klm=保護區內金屬性短路時故障參量的最小計算值/保護的動作參量;反映故障參量下降的保護靈敏係數,klm=保護的動作參量/保護區內金屬性短路時故障參量的最大計算值。

繼電保護須具備的 5個性能彼此緊密聯絡。在選擇保護方案時,還應注意經濟性。所謂經濟性,不僅指保護裝置的裝置投資和執行維護費,還必須考慮由於保護裝置不完善而發生誤動或拒動時對國民經濟所造成的損失。

分類

繼電保護可按以下4種方式分類。

(1)按被保護物件分類,有輸電線保護和主裝置保護(如發電機、變壓器、母線、電抗器、電容器等保護)。

(2)按保護功能分類,有短路故障保護和異常執行保護。前者又可分為主保護、後備保護和輔助保護;後者又可分為過負荷保護、失磁保護、失步保護、低頻保護、非全相執行保護等。

(3)按保護裝置進行比較和運算處理的訊號量分類,有模擬式保護和數字式保護。一切機電型、整流型、電晶體型和積體電路型(運算放大器)保護裝置,它們直接反映輸入訊號的連續模擬量,均屬模擬式保護;採用微處理機和微型計算機的保護裝置,它們反應的是將模擬量經取樣和模/數轉換後的離散數字量,這是數字式保護。

(4)按保護動作原理分類,有過電流保護、低電壓保護、過電壓保護、功率方向保護、距離保護、差動保護、高頻(載波)保護等。

系統保護

實現繼電保護功能的裝置稱為繼電保護裝置。雖然繼電保護有多種型別,其裝置也各不相同,但都包含著下列主要的環節:

(1)訊號的採集,即測量環節;

(2)訊號的分析和處理環節;

(3)判斷環節;

(4)作用訊號的輸出環節。以上所述僅限於組成電力系統的各元件(發電機、變壓器、母線、輸電線等)的繼電保護問題,而各國電力系統的執行實踐已經證明,僅僅配置電力系統各元件的繼電保護裝置,還遠不能防止發生全電力系統長期大面積停電的嚴重事故。為此必須從電力系統的全域性和整體出發,研究故障元件被相應繼電保護裝置動作而切除後,系統將呈現何種工況,系統失去穩定時將出現何種特徵,如何儘快恢復系統的正常執行。這些正是系統保護所需研究的內容。系統保護的任務就是當大電力系統正常執行被破壞時,儘可能將其影響範圍限制到最小,負荷停電時間減小到最短。

大電力系統的安全穩定執行,首先必須建立在電力系統的合理結構佈局上,這是系統規劃設計和執行排程工作中必須重視的問題。在此基礎上,系統保護的合理配置和正確整定,同時配合系統安全自動裝置(如解列裝置、自動減負荷、切水輪發電機組、快速壓汽輪發電機出力、自動重合閘、電氣制動等),達到電力系統安全執行的目的。

鑑於機、爐、電諸部分構成電力生產中不可分割的整體,任一部分的故障均將影響電力生產的安全,特別是大機組的不斷增加和系統規模的迅速擴大,使大電力系統與大機組的相互影響和協調問題成為電能安全生產的重大課題。電力系統繼電保護和安全自動裝置的配置方案應考慮機、爐裝置的承受能力,機、爐裝置的設計製造也應充分考慮電力系統安全經濟執行的實際需要。

為了巨型發電機組的安全,不僅應有完善的繼電保護裝置,還應積極研究和推廣故障預測技術,以期實現防患於未燃,進一步提高大機組的安全可靠性。

參考書目

王梅義、蒙定中等編:《高壓電網繼電保護執行技術》,電力工業出版社,北京,1981。

王維儉、侯炳蘊著:《大型機組繼電保護理論基礎》,電力工業出版社,北京,1983。

參考文章

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