繼電保護的可信賴性
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繼電保護的可信賴性范文第1篇
關鍵詞：配電系統 ；繼電保護；保護裝置
隨著經濟的快速發展，電力需求增長迅速，配電網日趨復雜，城市10KV配電網絡的改造和20KV新電壓等級的配電系統試點發展規劃，城市配電網中大量使用電纜，這種架空線路和電纜混合使用配電網絡構架的供電可靠性要求也日趨提高，常規繼電保護已不能滿足配電網保護的要求，配電網系統繼電保護的將如何應用已成為一個研究課題。
1、配電網繼電保護基本概念
配電網繼電保護(distribution network relay protection)當配電網中的電力設備發生故障或出現影響安全運行的事件時，以終止這些故障或事件發展造成對配電網進一步破壞的自動化設施和裝備。這種性質的自動化裝備的特點是非調節性的(即突然投人或切除某一設備)和要求快速動作。實現這種用于保護電網元件和線路的自動化成套硬件統稱為繼電保護裝置。在整個配電網中的各個分散的繼電保護裝置要求相互協同配合，并按預定順序進行工作，從而在配電網中形成一個龐大的繼電保護系統，簡稱繼電保護。繼電保護裝置功能盡可能在最短的時間和最小的區間內自動把發生故障的線路、變壓器或其它電氣設備從電網中斷開，以減輕故障設備的損毀和對電網的影響。安全自動裝置功能盡快消除電網出現的異常事件，防止電網大面積停電和保持對重要用電戶連續供電，在事故后迅速恢復電網的正常供電和運行，例如自動重合閘、備用電源自動投入、自動切除供電負荷等。
繼電保護的基本要求可歸納為可靠性、快速性、 選擇性、靈敏性四個方面。
(1)可靠性。是對保護的基本要求，是指一個元件、設備或系統在預定時間內，在規定的條件下完成規定功能的能力。它又分為可信賴性和安全性兩個方面。可信賴性要求繼電保護在設計要求它動作的悄況下能夠正確地完成動作。安全性要求繼電保護在非設計要求它動作的其他所有情況下能夠可靠地不動作。繼電保護裝置的拒動和誤動都會給電力系統造成嚴重危害。但提高其不拒動和提高其不誤動作的可靠性的措施往往是互相矛盾的。
(2)快速性。是以允許的可能最快的速度動作于斷路器跳閘。
(3)選擇性。是繼電保護在對電網影響可能最小的處所實現對斷路器的控制操作，以終止故障和配電網事故的擴大。
(4)靈敏性。是繼電保護對設計規定要求動作的故障或異常事件的能夠動作反應的能力，一般都有具體的規定。
2、繼電保護裝置評價指標
2.1配電系統的幾種運行狀況
2.1.1正常運行 這種狀況系指系統中各種設備或線路均在其額定狀態下進行工作；各種信號、指示和儀表均工作在允許范圍內的運行狀況；
2.1.2故障 這種狀況系指某些設備或線路出現了危及其本身或系統的安全運行，并有可能使事態進一步擴大的運行狀況；
2.1.3異常運行 這種狀況系指系統的正常運行遭到了破壞，但尚未構成故障時的運行狀況。
2.2 繼電保護裝置屬于可修復元件，在分析其可靠性時，應該先正確劃分其狀態，常見的狀態有：
①正常運行狀態。這是保護裝置的正常狀態。
②檢修狀態。為使保護裝置能夠長期穩定運行，應定期對其進行檢修，檢修時保護裝置退出運行。
③正常動作狀態。這是指被保護元件發生故障時，保護裝置正確動作于跳閘的狀態。
④誤動作狀態。是指保護裝置不應動作時，它錯誤動作的狀態。例如，由于整定錯誤，發生區外故障時，保護裝置錯誤動作于跳閘。
⑤拒動作狀態。是指保護裝置應該動作時，它拒絕動作的狀態。例如，由于整定錯誤或內部機械故障而導致保護裝置拒動。
⑥故障維修狀態。保護裝置發生故障后對其進行維修時所處的狀態。
2.3 目前常用的評價統計指標
2.3.1 正確動作率 即一定期限內（例如一年）被統計的繼電保護裝置的正確動作次數與總動作次數之比。
正確動作率=（正確動作次數/總動作次數）×100
用正確動作率可以觀測該繼電保護系統每年的變化趨勢，也可以反映不同的繼電保護系統（如220kv與500kv）之間的對比情況，從中找出薄弱環節。
2.3.2 可靠度r(t) 是指元件在起始時刻正常的條件下，在時間區間（0，t）不發生故障的概率。對于繼電保護裝置，注意力主要集中在從起始時刻到首次故障的時間。
2.3.3 可用率a(t) 是指元件在起始時刻正常工作的條件下，時刻t正常工作的概率。可靠度與可用率的不同在于，可靠度中的定義要求元件在時間區間(0，t)連續的處于正常狀態，而可用率則無此要求。
2.3.4 故障率h(t) 是指元件從起始時刻直到時刻t完好條件下，在時刻t以后單位時間里發生故障的概率。
2.3.5 平均無故障工作時間m t b f 設從修復到首次故障之間的時間間隔為無故障工作時間，則其數學期望值為平均無故障工作時間。
2.3.6 修復率m(t) 是指元件自起始時刻直到時刻t故障的條件下，自時刻t以后每單位時間里修復的概率
2.3.7 平均修復時間m t t r 平均修復時間是修復時間的數學期望值。
3、10KV配電系統繼電保護
目前，10KV電壓等級是我國主要配電網絡。它能否安全、穩定、可靠地運行，不但直接關系到企業和居民用電的暢通，而且涉及到電力系統能否正常的運行。現在10KV配電線路的保護，一般采用電流速斷（Ⅰ段）、定時限過電流（Ⅲ段）、零序電流保護（僅限少數大城市的電阻接地系統）和三相一次重合閘保護（若線路有架空線）構成。下面對幾種常用電流保護的進行分析。
3.1 反時限過電流保護
繼電保護的動作時間與短路電流的大小有關，短路電流越大，動作時間越短；短路電流越小，動作時間越長，這種保護就叫做反時限過電流保護。反時限過電流保護雖外部接線簡單，但內部結構十分復雜，調試比較困難；在靈敏度和動作的準確性、速動性等方面也遠不如電磁式繼電器構成的繼電保護裝置。
3.2 定時限過電流保護
繼電保護的動作時間與短路電流的大小無關，時間是恒定的，時間是靠時間繼電器的整定來獲得的。時間繼電器在一定范圍內是連續可調的，這種保護方式就稱為定時限過電流保護。
定時限過電流保護是由電磁式時間繼電器(作為時限元件)、 電磁式中間繼電器(作為出口元件)、電磁式電流繼電器(作為起動元件)、電磁式信號繼電器(作為信號元件)構成的。它一般采用直流操作，須設置直流屏。
定時限過電流保護的基本原理。在10kV中性點不接地系統中，廣泛采用的兩相兩繼電器的定時限過電流保護。它是由兩只電流互感器和兩只電流繼電器、一只時間繼電器和一只信號繼電器構成。 保護裝置的動作時間只決定于時間繼電器的預先整定的時間，而與被保護回路的短路電流大小無關，所以這種過電流保護稱為定時限過電流保護。
動作電流的整定計算。過流保護裝置中的電流繼電器動作電流的整定原則，是按照躲過被保護線路中可能出現的最大負荷電流來考慮的。也就是只有在被保護線路故障時才啟動，而在最大負荷電流出現時不應動作。
4、20KV配電系統繼電保護改造
20KV電壓等級尤其適宜于較高電力負荷密度情況下的工業化初期階段，十分適合于我國現階段，目前，全國各地都已在20KV電壓等級作為配電網的試點，為節省投資，大多對現行的10KV配電方式進行升壓改造。
我國現有的10KV系統大多為中性點不接地或經消弧線圈接地系統，均為小電流接地系統，在發生單相接地故障時，一般只要求繼電保護設備能有選擇性的發出信號即可，而不必跳閘。但如今城市配電網絡建設和改造中，電纜大量使用，造成系統的對地電容電流大幅度增加，同時絕緣水平較低的新型電氣設備得到了廣泛應用，傳統的中性點接地方式難以適應以電纜為主的城市配電網的發展要求。20KV系統中性點宜改為經低電阻接地方式，由于單相接地故障電流大，需要立即跳閘，切除故障，這與小電流接地方式有根本的區別，因此升壓后系統的繼電保護也需要作出相應改造。
升壓后20KV出線的繼電保護，除了電壓互感器、電流互感器以及一次設備需要適當調整外，二次保護裝置、保護類型及定值整定原則和10KV大體一致。經實踐分析，對20KV配電系統中性點經低電阻接地條件的繼電保護可采取以下幾種改造措施：
1）在20KV架空線路中采取中途附加自動配電開關的措施，可以擴大相間短路的保護區域，使之與10KV原系統做同樣程度的整定，這種方法尤其適用于長距離20KV架空配電線路的系統。
2）20KV配電線路及主變壓器20KV側均應配置反映接地故障的零序保護。在需要或者有條件的系統中可以考慮增加零序方向電流保護，以克服地區故障點接地電阻過大可能出現拒動的弱點。
3）20KV配電線路同10KV一樣，宜采用過流速斷保護做主保護，以定時過電流保護作后備保護，架空線路并采用自動重合閘裝置。
4）主變壓器零序保護配置應根據其20KV側繞組聯結方法不同而不同。20KV母線需要配置兩段定時限零序保護。
繼電保護的可信賴性范文第2篇
（1）傳輸容量較大。光纖通信技術的傳輸容量主要與傳輸帶寬、調制方式有關。由于光源的調制特性，決定了其與銅線、電纜相比具有更大的通信容量。另外，光纖通信技術還有許多手段可以進一步減少在傳輸過程中信息的損耗，解除信息容量的限制。
（2）抗干擾能力較強。由于光纖原材料主要是由具有絕緣性的石英材料制作而成，所以具有很強的抗干擾能力。一方面，石英材料比較穩定，具有較強的抗腐蝕性；另一方面石英是絕緣材料，所以能夠不受自然界雷電以經濟太陽黑子活動的干擾。除此之外，光波還能抵御一些人為釋放的電磁的干擾。如果將光纖與高壓輸電線采用平行架設的方式，還能構成復合型光纜，有利于電網調度自動化的順利開展，減輕電磁脈沖效應對通信的影響。
（3）保密性能較高。在進行電波傳輸的過程中，不可避免地會出現電磁波的泄露。電磁波一旦泄漏，就會對各個傳輸通道的正常工作造成一定的影響，從而導致信號安全性降低，可能被竊取。如果使用光纖通信，就可以將光信號完全限制在光纖之內。即使有部分射線泄露，也會被光纖外的不透明包皮吸收，外界無法竊取。同時，一條光纜中可能會有數量較多的光纖，但是由于光傳遞規律和光纖不透明包皮的限制，相鄰光纖之間的信息不會相互干擾。
（4）傳輸損耗較低。當下，石英光纖的傳輸損耗低于市場現有的各個傳輸介質。根據最新研究表明，理論上還可以使用其他材質進一步降低光纖傳輸過程中的損耗。所以，光纖傳輸具備的低損耗性能更適應遠距離的傳輸。隨著現代交通工具的進一步發展，人們信息傳輸的距離也越來越遠。而傳輸距離的增大也會導致傳輸損耗的增加，所以如何降低遠距離信息傳輸中的信息損耗成為的人們研究的關鍵問題，利用光線通信技術可以為解決這一問題提供合理思路。
2光纖通信技術的具體應用
（1）供電單位通信概況。某供電單位下有9所變電站，其中有8所110kV變電站，有1所35kV變電站。該單位在進行通信時主要使用的是環形光纖通信系統與樹形光纖通信系統相結合的方式。通過將中心變電站與調度中心連接，實現調度中心對中心變電站的控制。再將中心變電站與其他的變電站構成環狀的網絡結構，實現中心變電站對其的控制。各個站點之間的通信均采用光纖通信技術。
（2）光纖的配置。為了避免環路節點過多對光纜或是光纖設備造成影響，導致故障的出現，該單位主要使用雙光線環路自愈網來避免通信造成中斷。其原理是，將具有自愈功能的光纖收發器配備到環形光纖系統中的各個站點，一旦環路節點出現異常，光纖收發器可以自動切換，避免對系統造成進一步的損傷。該單位還使用12芯的光纜，并選取其中的兩芯當作綜自信息通道，從而構成了兩個相互不會干擾的通信環網。在傳輸過程中，同一份通信報文會在兩個環網中分別傳遞。分站每次都可以在同一時段接收到兩份環路的信號。選擇某一環路的信號，由光端設備傳送至RTU。一旦光纜設備出現問題，僅能接收某一個環路的信號。然后收發器會做出相應的反應，使用另一個環路將接收到的信號發送出去，從而構成全新的環路。此外，從組網方式上來看，光纖通信可以構建成網狀、樹狀、星型等。
（3）保護輸電線路。某單位主要是為煤礦提供電力，所以需要電網具有較強的可靠性。所以該單位關注繼電保護，并且重視對動作可信賴性的保障。一旦系統出現故障，就會立即采取切除的解決辦法，避免繼電保護出現拒動。這樣一來，通過縱聯保護，高壓電網的運行就可以得到保障。縱聯保護的原理是通過通道使處于線路兩段的保護裝置交換增長信息。通過故障信息的進一步交換，可以對故障的種類進行初步的判斷。除了上文提到的綜自信息傳遞的自動化之外，電力系統調度自動化還需要其他的通信系統支持。例如視頻監控系統等，這些系統同樣需要光纖通信技術的支持，在此不再贅述。
3在電力系統內光纖通信技術的發展前景
隨著網絡技術的不斷發展，光纖通信技術與數字信號結合成為必然趨勢。在傳輸介質材料的選擇上，由于光纖具備較強的經濟性和穩定性，成為了智能變電站信息通信的首選。未來，變電站會朝著智能化方向進一步發展。作為智能變電站技術的延伸，光纖通信技術需要采集、傳輸乃至處理信息，以便為變電站實現數字化提供基礎。因此，隨著智能變電站的不斷發展，光纖通信技術也會獲得進一步的發展。首先是在覆蓋范圍上，光纖通信技術整體的覆蓋范圍會提升，涉及到的領域也會拓展。也就是說，光纖通信技術會影響到社會各個領域，為各個行業提供更好的信息傳遞服務，方便人們的工作與生活。其次，光纖通信技術本身會有進一步的提升，無論在傳輸效率還是傳輸質量上都會有所提升，從而能夠提供更好的服務。
4結語
