电力系统保护技术

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文章来源:北京创联汇通电气       发布时间: 2021-06-15 07:25:01
导读:继电保护技术的未来趋势是向保护、控制、测量和数据通信的计算机化、网络化、智能化和集成化发展。1.1电算化随着计算机硬件的飞速发展,微机保护硬件也在不断发展。华北电力学

继电保护技术的未来趋势是向保护、控制、测量和数据通信的计算机化、网络化、智能化和集成化发展。1.1电算化随着计算机硬件的飞速发展,微机保护硬件也在不断发展。华北电力学院开发的基于微处理器的线路保护硬件经历了三个发展阶段:从8位单CPU结构的微机保护问世,不到5年就发展成多CPU结构,再发展成总线上无模块的大模块结构,大大提高了其性能,得到广泛应用。华中科技大学开发的微机保护也从8位CPU发展到基于工控机核心部分的32位微机保护。南京电力自动化研究所在一开始就开发了基于16位CPU的微机线路保护,并得到了广泛的推广。目前也在研究32位保护硬件系统。东南大学开发的微机主设备保护硬件也进行了多次改进和提高。当初天津大学开发的是基于16位多CPU的微机线路保护。1988年开始研究基于32位数字信号处理器(DSP)的保护、控制、测量一体化微机装置。目前已与珠海金典自动化设备公司合作开发出32位大模块,功能齐全,一个模块是小型电脑。32位单片机不仅仅注重精度,因为精度受到A/D转换器分辨率的限制,超过16位就很难接受转换速度和成本;更重要的是,32位单片机集成度高,工作频率和计算速度高,寻址空间大,指令系统丰富,输入输出端口多。CPU的寄存器、数据总线、地址总线都是32位,具有内存管理、内存保护、任务转换等功能。缓存和浮点数组件都集成在中央处理器中。电力系统对微机保护的要求越来越高。除了保护的基本功能外,还应具有大容量故障信息和数据的长期存储空间、快速的数据处理功能、强大的通信能力、通过与其他保护、控制装置和调度装置联网来共享整个系统的数据、信息和网络资源的能力,以及高级语言编程。这就要求微机保护装置具有相当于PC的功能。在计算机保护发展之初,人们设想用一台小型计算机作为继电保护装置。当时小型机体积大,成本高,可靠性差,所以这个想法不现实。目前与微机保护装置同尺寸的工控机,其功能、速度和存储容量大大超过当年的小型机。因此,用成套工业计算机制作继电保护的时机已经成熟,这将是微机保护的发展方向之一。天津大学开发了一种继电保护装置,它是由一台与微机保护装置结构相同的工控机改造而成的。该装置的优点是:(1)具有486PC的全部功能,能满足当前和未来微机保护的各种功能要求。(2)尺寸和结构与目前的微机保护装置相似,技术精良,抗冲击、抗过热、抗电磁干扰能力强,能在非常恶劣的工作环境下操作,成本可接受。(3)采用STD总线或PC总线,硬件模块化。不同的保护可以任意选择不同的模块,配置灵活,易于扩展。继电保护装置的微机化和计算机化是不可逆转的发展趋势。然而,如何更好地满足电力系统的要求,如何进一步提高继电保护的可靠性,如何取得更大的经济效益和社会效益,需要深入研究。1.2网络计算机网络作为信息和数据交流的工具,已经成为信息时代的技术支柱,从根本上改变了人类生产和社会生活的面貌。它对工业,的各个领域产生了深远的影响,也为各种各样的人提供了强有力的交流手段 #p#分页标题#e#

系统保护的概念在外已经提出,当时主要指安全自动装置。继电保护的作用不仅仅局限于切除故障元件,限制事故影响范围(这是先要任务),还要保证整个系统的安全稳定运行。这就要求各保护单元能够共享整个系统的运行数据和故障信息,各保护单元和重合闸装置在分析这些信息和数据的基础上协调动作,保证系统的安全稳定运行。显然,实现这种系统保护的基本门槛是通过计算机网络将整个系统中主要设备的保护装置连接起来,即实现微机保护装置的网络化。这在目前的技术门槛下是完全可能的。对于一般的非系统保护,实现保护装置的计算机联网也有很大的好处。继电保护装置获取的系统故障信息越多,判断故障性质、故障位置和故障距离就越准确。自适应保护原理的研究已经进行了很长时间,并取得了一些成果。然而,为了真正实现保护对系统运行方式和故障状态的自适应,需要获取更多的系统运行和故障信息,只有保护的计算机网络化才能实现。一些保护装置的计算机联网也可以提高保护的可靠性。1993年,天津大学提出了三峡水电站未来500千伏超高压多回母线分布式母线保护原理,并初步研制成功该装置。其原理是将传统的集中式母线保护分为几个母线保护单元(与被保护母线的回路数相同),分散安装在每个回路的保护屏上。每个保护单元通过计算机网络连接。每个保护单元只输入该电路的电流,将其转换成数字量,然后通过计算机网络传输到所有其他电路的保护单元。每个保护单元根据该电路的电流和从计算机网络获得的所有其他电路的电流来计算母线差动保护。如果计算结果证明是母线内部故障,则只跳闸该回路的断路器,隔离故障母线。当母线区外出现故障时,每个保护单元都被视为外部故障,不动作。这种由计算机网络实现的分布式母线保护原理比传统的集中式母线保护原理具有更高的可靠性。因为如果某个保护单元因干扰或计算错误而发生故障,只能误跳回路,不会造成全母线切除的致命事故,这对三峡电站超高压母线的系统枢纽非常重要。从以上可以看出,微机保护装置的网络化可以大大提高保护的性能和可靠性,这是微机保护发展的必然趋势。1.3

保护、控制、测量、数据通信一体化 在实现继电保护的计算机化和网络化的条件下,保护装置实际上就是一台高性能、多功能的计算机,是整个电力系统计算机网络上的一个智能终端。它可从网上获取电力系统运行和故障的任何信息和数据,也可将它所获得的被保护元件的任何信息和数据传送给网络控制中心或任一终端。因此,每个微机保护装置不但可完成继电保护功能,而且在无故障正常运行情况下还可完成测量、控制、数据通信功能,亦即实现保护、控制、测量、数据通信一体化。 目前,为了测量、保护和控制的需要,室外变电站的所有设备,如干式变压器、线路等的二次电压、电流都必须用控制电缆引到主控室。所敷设的大量控制电缆不但要大量投资,而且使二次回路非常复杂。但是如果将上述的保护、控制、测量、数据通信一体化的计算机装置,就地安装在室外变电站的被保护设备旁,将被保护设备的电压、电流量在此装置内转换成数字量后,通过计算机网络送到主控室,则可免除大量的控制电缆。如果用光纤作为网络的传输介质,还可免除电磁干扰。现在光电流互感器(OTA)和光电压互感器(OTV)已在研究试验阶段,将来必然在电力系统中得到应用。在采用OTA和OTV的情况下,保护装置应放在距OTA和OTV较近的地方,亦即应放在被保护设备附近。OTA和OTV的光信号输入到此一体化装置中并转换成电信号后,一方面用作保护的计算判断;另一方面作为测量量,通过网络送到主控室。从主控室通过网络可将对被保护设备的操作控制命令送到此一体化装置,由此一体化装置执行断路器的操作。1992年天津大学提出了保护、控制、测量、通信一体化问题,并研制了以TMS320C25数字信号处理器(DSP)为基础的一个保护、控制、测量、数据通信一体化装置。 来源:中电力资料网#p#分页标题#e#

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