智能电网继电保护探讨

智能电网继电保护探讨　张焰民　（福建永福工程顾问有限公司，福建福州３５０１００）　摘要：电网继电保护综合自动化系统以网络为平台，综合收集分析整个电网信息，利用自动化装置对电网进行分析，调整各设备工作状　态，来维持整个电网的安全高效运行。介绍了继电器的基本概念、常用继电器的结构与工作原理、电流保护装置常用的三种接线方式．讨论　了电网的过电流保护。　关键词：智能电网；继电保护；技术；自动化　０引言　２１世纪．计算机技术日新月异，促进了整个电网的综合利　用，并且大大提高了使用效率。为了使继电保护装置能准确、及　时地完成上述任务，在设计和选择继电保护装置时，主要应满足　四个基本要求：选择性、速动性、灵敏性和可靠性。这四项基本要　求互相联系而又互相矛盾。在一个具体的保护装置中，不一定都　是同等重要。在各要求发生矛盾时，应进行综合分析，选取最佳　方案，首先要满足选择性，非选择性动作是决不允许的。但是，为　了保证选择性，有时可能使故障切除的时间延长从而影响到整　个系统。为了尽快恢复系统的正常运行就必须保证速动性而暂　时牺牲部分选择性，因为此时的速动性是照顾全局的措施。　１概述　１．１继电保护装置的作用　厂矿供电系统在运行中。可能发生一些故障和出现各种不　正常运行状态。常见的主要故障有相间短路，中性点直接接地　系统的单相接地短路和变压器，电动机及电力电容器等可能发　生的匝间或层间短路。　短路故障一般均有很大的短路电流产生，并伴随有强烈的　电弧．产生很大的热量和电动力，使故障回路内的电气设备遭　受损坏。而且短路后，故障点处和附近的电网电压要急剧下降．　影响其他用户的正常生产，严重的短路故障可导致整个系统的　解裂，给供电系统造成严重的后果。为了尽可能快的消除发生　故障，应搞好设备、线路的维护与管理。为避免故障和不正常运　行状态造成严重后果，保障供电的安全性和可靠性，在电力系　统中必须装设继电保护装置。　所谓继电保护装置是一种能够反映电力系统中电气设备　或线路发生故障或不正常运行状态，并能使断路器跳闸和发出　信号的自动装置。　１．２继电保护的组成及工作原理　供电系统出现故障时。将引起电流的增加和电压的降低以　及电流、电压间相位角的变化。因此，利用故障时的参数与正常　运行时的参数差值，就可以组成不同原理和类型的继电保护装　置。继电保护装置的种类比较多，其原理结构如图１所示，基本　上由测量元件、逻辑元件、执行元件组成。　图１继保护装置原理结构框图　２电流保护装置的接线方式　剩余电流保护装置的是否正确接线，关系到保护装置能否　正确动作，同时也关系到保护装置的正常运行、能否起到防护　人身电击、电气设备损坏、电气火灾事故的问题。　剩余电流保护装置接线要点：　（１）根据低压系统接地型式确定接线方式。　剩余电流保护装置在安装接线前，首先应查清低压系统接　地型式，我国低压系统接地形式有ＴＴ、ＴＮ、ＩＴ系统。由于ＩＴ系　统自形成一个封闭系统，在特殊情况下采用，且安全性能高，一　般不采用剩余电流保护装置作为人身电击、电气火灾保护．在　此不作论述。　ＴＮ系统中，又可分为ＴＮ—Ｃ、ＴＮ—ｃ—Ｓ、ＴＮ—ｓ系统。剩余　电流保护装置在ＴＴ、ＴＮ—ｃ—ｓ、ＴＮ—ｓ系统中的接线要求是不　同的，在ＴＮ－Ｃ系统是不能安装剩余电流保护装置的，必须改造　为ＴＮ—Ｃ—Ｓ、ＴＮ—ｓ或局部ＴＴ系统后才能安装。在ＴＮ—Ｃ—Ｓ　系统中，对安装剩余电流保护装置的要求更严格，不然接线错误　会造成误动作或拒动作。　在ＴＴ系统中，无论是２２０Ｖ电源供电的电气设备，接用二　极二线式剩余电流保护装置，还是三相设备与单相设备共用的　三相四线式３８０Ｖ电源供电的电气设备．接用三极四线式或四　极四线式剩余电流保护装置，其中中性线必须穿过剩余电流保　护装置。　在ＴＮ—Ｓ系统中，除满足在ＴＴ系统中的接线要求外，还　必须满足保护（ＰＥ）线不能通过剩余电流保护装置。　ＴＮ—Ｃ—Ｓ系统由ＴＮ—ｃ系统改造而来。只有将ＴＮ—Ｃ系　统改造为ＴＮ—Ｃ—Ｓ系统、ＴＮ—ｓ系统或局部ＴＴ系统，才允许　安装剩余电流保护装置。在ＴＮ—ｃ—ｓ系统中，剩余电流保护装　置只允许使用在Ｎ线与ＰＥ线分开部分。通过剩余电流保护装　置的Ｎ线，不得作为ＰＥ线，不得重复接地。剩余电流保护装置　负荷侧的Ｎ线，只能作为中性线，不得与其他回路共用。　ＴＮ－Ｃ系统的配电线路因运行需要．在Ｎ线必须有重复　接地时，不应将剩余电流保护装置作为线路电源端保护。　（２）根据电气设备的供电确定接线方式。　①单相２２０Ｖ电源供电的电气设备，接线时应有一根相线　和一根Ｎ线穿过二极二线式剩余电流保护装置。②三相三线式　３８０Ｖ电源供电的电气设备，接线时应有三根相线穿过三极三　线式剩余电流保护装置。③三相四线式３８０Ｖ电源供电的电气　设备，在三相设备与单相设备共用的电路接线时。应有三根相　线和一根Ｎ线穿过三极四线式或四极四线式剩余电流保护装　置。④三极四线式或四极四线式剩余电流保护装置，分为中性　极不能断开和能断开两种，接线时要和供电方式相配合。　３电网的过电流保护　输配电线路或电气设备发生短路故障时。其主要特点是线　广东科技２０１４４第８期５１　Ｉｌ电力建设电力系统　路上的电流突然增大，同时故障相间的电压下降。过电流保护　就是利用电流增大的特点构成的保护装置。过电流保护一般分　为定时限过电流保护、反时限过电流保护、无时限电流速断保　护和有时限电流速断保护等。　３．１开式电网的定时限过电流保护　３．１．１保护装置的工作原理　（１）定时限过电流保护原理接线如图２所示。　、　‘。。　　．《　ｒ—　Ｊ｛ｉ　图２定时限过电流保护原理接线图　（２）原理：过流一电流继电器动作一ＫＴ延时闭合一Ｋｓ显　示一ＫＭ动作—ＹＲ跳闸。　３．１．２保护装置的时限特性　定时限过电流保护的时限过程如图３所示。　璺‘　ｗＬ　＿／　ＩＱＦ　，ＱＦ　＾　ＩＩ　‘Ｉ　图３定时限过电流保护的时限特性　（１）时限配合：采用阶梯原则。　（２）时限级差：定时限ａｔ＝０．５￣０．７，反时限Ａｔ＝０．７￣０．９ｓ。　３．２保护装置的整定计算　３．２．１动作电流的整定　（１）躲过最大工作电流　计算公式：　Ｉｏｐ＞Ｉ…　Ｉ￣＝ＫＫＩ　ｔ　＝警　１　‘　（２）返回电流Ｉ　应大于最大工作电流。　３．２．２灵敏度校验　（１）最小的短路电流大于动作电流。　（２）计算公式：　Ｔ（２）　Ｋ＝　－ｏｐ　（２）　ＴＫｒ　（３）要求：保护装置灵敏度系数的最小允许值，对于主保护　还要求Ｉ（ｆ≥１．５，对于后备保护区Ｉ（ｒ≥１＿２。　当保护装置灵敏度不满足时，要通过改变接线方式、降低　继电器的动作电流、提高继电器的返回系数和增大线路的短路　５２广东科技２０１４４第８期　电流等方法来提高保护装置的灵敏度。　３．２．３保护装置的时限整定　（１）原则：阶梯原则。　（２）位于电网末端的过电流保护装置不设延时元件。　（３）ａｔ不可过小，否则可能造成误动。　３．３开式电网的反时限过电流保护　基本元件：ＧＬ型感应式电流继电器或晶体管继电器也可　组成反时限过电流保护装置，如图４。　图４反时限过电流保护装置接线图　３．３．１动作电流的整定　整定计算、灵敏度校验、类同定时限过电流保护装置。　３．３．２动作时限整定　阶梯原则要符合时限的配合点：　ｔ１ｓｉ＝ｔ２ｓ１＋ａ　ｔ　．Ａ　ｔ＝０．７￣０．９ｓ　求电流保护装置中电流继电器的动作电流ｔ　：　ｚ　。。…　计算保护装置２的电流和动作电流倍数：　ＫｗＩ　一“．　ｓ１—　＿　Ｎ２＝　生　Ｊ。ｐ２・ｋ　查表得　：　求：ｔｈ１＝　１＋Ａｔ　求：Ｎ１＝｛　１ｏｐｌ－ｋ　查表求出１０倍动作电流的动作时限。　３．４电流速断保护　一般要求．当过电流保护装置的动作时限如果超时１ｓ。还　应装设电流速断保护，种类包括瞬时（无时限）电流速断保护　和限时（有时限）电流速断保护。电流速断保护装置的选择如　下：　（１）限时电流速断保护装置比无时限速断保护大于时限差　ａｔ（０．５ｓ）即可。　（２）第一级速断装置：瞬时电流速断保护装置。第二级速断　装置：限时电流速断保护装置。　第一段线路的限时电流速断保护的动作电流要比下一段　线路的瞬时速断装置的动作电流大。　（下转第４１页）　各科室领导、设计师为成员的质量管理领导小组．负责本工程　３．３撰写电力设计质量与施工事故报告制度　工程质量事故发生后，立即对事故部位或工点采取有效措　施，防止事态扩大，并保护事故现场。工程质量事故发生后．事　质量管理。项目部下设安全质量科，配备专职质检工程师，设计　队配专职质检人员，同时配备质检工程师行使质量奖罚权和质　量一票否权。认真贯彻执行国家有关质量的方针、政策、法规，　坚持全面质量管理，确立项目质量目标，确保工程质量的稳步　增长。满足顾客需要。　故发生单位在２４小时内用电话或传真、电报报告项目部．并通　知设计、监理、建设等单位驻现场有关人员。项目部接到报告　后，立即上报上级单位设计技术科和安全质量科。　凡发生工程质量事故的单位．在７２小时内向所属上级机　关提出书面报告材料，并逐级上报。报告材料内容包括：事故发　生的时间、地点、工程项目；发生的简要经过、损失情况；发生原　因的初步分析；采取的应急措施及事故控制情况；处理方案及　工作计划等。　　Ｉ，专职机构任务：严格履行合同文件中的各项条款：加强上　下、内外关系的协调，合理组织设计，保证工程质量；配合建设　单位组织好验收、开通和交付工作；贯彻落实质量方针和质量　目标，制定项目质量规划及实施计划，监督检查计划执行情况，　定期组织工程质量检查，确保质量管理体系的有效运作；负责　对工程项目进行人、财、物的资源合理配置，保证质量管理体系　有效运行；对项目部质量职责的履行情况进行考核和评价。　按审定的设计组织设计．按ＩＳＯ９００１标准抓好质量管理，　３．４建立电力设计质量的奖惩制度　建立从项目经理到全体职工的质量经济责任制．建立健全　严格的质量考核制度，将项目部电力设计经济效益与工程施工　质量挂钩。将责任成本管理和工程质量紧密联系起来，工程质　量不达标决不进行内部验工，用经济手段强化质量管理。实行　工程质量“一票否决制”．质量不达标．取消电力设计相关责任　人评先、晋升等一切资格，并进行经济处罚。　贯彻执行ＩＳＯ９００１质量保证体系的要求．保证每道设计工序始　终处于受控状态。同时负责管理本项目部有关人员贯彻落实　《质量手册》和《程序文件》，建立健全相应的质量管理制度。　确保产品在生产、安装及交付的各个环节以规定的方式加　以标示，并保护好检验和试验状态的标示；负责产品和本工程　设计现场材料的标示和可追溯性、最终试验、检验和检验试验　状态、不合格品的控制、质量记录的控制、搬运贮存程序的执　行：质量检验评定标准．对全部工程质量进行检查指导。　负责本工程项目的计量测试工作，并负责工程项目的检　验、测量和试验设备的核定、校准及使用管理工作。质检工程师　对全部工程质量负责。专职质检员对各设计队工程质量负责。　质检工程师行使质量奖罚权和质量一票否决权。　４结束语　在初步设计阶段，电力工程设计企业要结合工程项目的　具体特点，根据已经批准的供电方案，在严格遵守技术标准、　法规的基础上。充分听取业主的意见和建议。在提出初步设计　原则报业主审查．并将业主确认后的初步设计原则作为指导　初步设计的文件。在设计的过程中，严格遵守电力设计质量管　理体系。　３．２定期开展电力设计质量检验工作　电力设计自检本着“谁设计谁负责质量”的原则，认真贯彻　执行国家有关设计标准．严格按照单位编制的设计工艺标准、　参考文献：　［１］傅丽君．电力设计企业服务质量控制的思考［Ｊ］．经营管理者，２０１０　（１１）：２３￣２５．　操作细则等进行作业，以自身的工作质量保证所承担的工程质　量。　［２］储节旺，郭春侠．企业核心竞争力特性与知识管理流程的关系研究　［Ｊ］．情报理论与实践，２０１０（３）：１７７￣１７９．　［３］周雅．基于核心竞争力的外包决策［Ｊ］．经营与管理，２０１０（３）：５３￣　５５　在自检的基础上．严格工序管理。在内部，上道工序完成　后．下道工序开始前。由下道工序作业组对上道工序的质量进　行检查．或两个作业组之间互相进行质量检查，以便在检查时　发现设计中的问题．确保一次成活。在流水作业的前后工序间　或作业之间。由设计技术负责人或设计师组织检查，交接双方　的设计负责人、质检员共同参加，确保交接检查的顺利展开。　作者简介：郭文婷（１９８６￣），女，助理工程师，本科，从事电力建　设工程造价工作。　（上接第５２页）　Ｉｏｐｌ－２＝Ｋｋ．Ｉ　［ｏｐｔ，２ｋ￣　生活水平的提高起着极其重要的作用。现代电力系统是一个由　电能产生、输送、分配和用电环节组成的大系统。电力系统的飞　。ｐ２．１　速发展对电力系统的继电保护不断提出新的要求。继电保护技　术未来趋势是向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和　数据通信一体化发展。　参考文献：　［１］李树伟．矿山供电［Ｍ］．徐州：中国矿业大学出版社，２００６．　［２］王翠平．继电保护装置的维护及试验［Ｊ］．科苑论坛，２００３（４）．　［３］严兴畴．继电保护技术极其应用［Ｊ］．科技资讯，２００７（２７）：６０，￣６１　（３）限时电流速断装置的灵敏度应按线路末端最小两相短　路电流校验，其值不应小于１．２５，即：　Ｔ（２）　Ｋ＝—　Ｉ一≥１．２５　ｎＤ１ｌ２．ｋ　３．５三段式电流保护装置　瞬时电流速断称为第一段保护，限时电流速断称为第二　段．定时限过电流保护称为第三段保护。　４结束语　电力作为当今社会的主要能源，对国民经济的发展和人民　作者简介：张焰民（１９８０￣），男，工程师，本科，从事变电站二次　专业设计工作。　广东科技２０１４４第８期４１