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時(shí)間:2023-03-24 15:22:32
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1繼電保護(hù)發(fā)展現(xiàn)狀
電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展對(duì)繼電保護(hù)不斷提出新的要求,電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的飛速發(fā)展又為繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展不斷地注入了新的活力,因此,繼電保護(hù)技術(shù)得天獨(dú)厚,在40余年的時(shí)間里完成了發(fā)展的4個(gè)歷史階段。
建國(guó)后,我國(guó)繼電保護(hù)學(xué)科、繼電保護(hù)設(shè)計(jì)、繼電器制造工業(yè)和繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍從無(wú)到有,在大約10年的時(shí)間里走過(guò)了先進(jìn)國(guó)家半個(gè)世紀(jì)走過(guò)的道路。50年代,我國(guó)工程技術(shù)人員創(chuàng)造性地吸收、消化、掌握了國(guó)外先進(jìn)的繼電保護(hù)設(shè)備性能和運(yùn)行技術(shù)[1],建成了一支具有深厚繼電保護(hù)理論造詣和豐富運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍,對(duì)全國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍的建立和成長(zhǎng)起了指導(dǎo)作用。阿城繼電器廠引進(jìn)消化了當(dāng)時(shí)國(guó)外先進(jìn)的繼電器制造技術(shù),建立了我國(guó)自己的繼電器制造業(yè)。因而在60年代中我國(guó)已建成了繼電保護(hù)研究、設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行和教學(xué)的完整體系。這是機(jī)電式繼電保護(hù)繁榮的時(shí)代,為我國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
自50年代末,晶體管繼電保護(hù)已在開(kāi)始研究。60年代中到80年代中是晶體管繼電保護(hù)蓬勃發(fā)展和廣泛采用的時(shí)代。其中天津大學(xué)與南京電力自動(dòng)化設(shè)備廠合作研究的500kV晶體管方向高頻保護(hù)和南京電力自動(dòng)化研究院研制的晶體管高頻閉鎖距離保護(hù),運(yùn)行于葛洲壩500kV線路上[2],結(jié)束了500kV線路保護(hù)完全依靠從國(guó)外進(jìn)口的時(shí)代。
在此期間,從70年代中,基于集成運(yùn)算放大器的集成電路保護(hù)已開(kāi)始研究。到80年代末集成電路保護(hù)已形成完整系列,逐漸取代晶體管保護(hù)。到90年代初集成電路保護(hù)的研制、生產(chǎn)、應(yīng)用仍處于主導(dǎo)地位,這是集成電路保護(hù)時(shí)代。在這方面南京電力自動(dòng)化研究院研制的集成電路工頻變化量方向高頻保護(hù)起了重要作用[3],天津大學(xué)與南京電力自動(dòng)化設(shè)備廠合作研制的集成電路相電壓補(bǔ)償式方向高頻保護(hù)也在多條220kV和500kV線路上運(yùn)行。
我國(guó)從70年代末即已開(kāi)始了計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)的研究[4],高等院校和科研院所起著先導(dǎo)的作用。華中理工大學(xué)、東南大學(xué)、華北電力學(xué)院、西安交通大學(xué)、天津大學(xué)、上海交通大學(xué)、重慶大學(xué)和南京電力自動(dòng)化研究院都相繼研制了不同原理、不同型式的微機(jī)保護(hù)裝置。1984年原華北電力學(xué)院研制的輸電線路微機(jī)保護(hù)裝置首先通過(guò)鑒定,并在系統(tǒng)中獲得應(yīng)用[5],揭開(kāi)了我國(guó)繼電保護(hù)發(fā)展史上新的一頁(yè),為微機(jī)保護(hù)的推廣開(kāi)辟了道路。在主設(shè)備保護(hù)方面,東南大學(xué)和華中理工大學(xué)研制的發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)、發(fā)電機(jī)保護(hù)和發(fā)電機(jī)?變壓器組保護(hù)也相繼于1989、1994年通過(guò)鑒定,投入運(yùn)行。南京電力自動(dòng)化研究院研制的微機(jī)線路保護(hù)裝置也于1991年通過(guò)鑒定。天津大學(xué)與南京電力自動(dòng)化設(shè)備廠合作研制的微機(jī)相電壓補(bǔ)償式方向高頻保護(hù),西安交通大學(xué)與許昌繼電器廠合作研制的正序故障分量方向高頻保護(hù)也相繼于1993、1996年通過(guò)鑒定。至此,不同原理、不同機(jī)型的微機(jī)線路和主設(shè)備保護(hù)各具特色,為電力系統(tǒng)提供了一批新一代性能優(yōu)良、功能齊全、工作可靠的繼電保護(hù)裝置。隨著微機(jī)保護(hù)裝置的研究,在微機(jī)保護(hù)軟件、算法等方面也取得了很多理論成果。可以說(shuō)從90年代開(kāi)始我國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)已進(jìn)入了微機(jī)保護(hù)的時(shí)代。
2繼電保護(hù)的未來(lái)發(fā)展
繼電保護(hù)技術(shù)未來(lái)趨勢(shì)是向計(jì)算機(jī)化,網(wǎng)絡(luò)化,智能化,保護(hù)、控制、測(cè)量和數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展。
2.1計(jì)算機(jī)化
隨著計(jì)算機(jī)硬件的迅猛發(fā)展,微機(jī)保護(hù)硬件也在不斷發(fā)展。原華北電力學(xué)院研制的微機(jī)線路保護(hù)硬件已經(jīng)歷了3個(gè)發(fā)展階段:從8位單CPU結(jié)構(gòu)的微機(jī)保護(hù)問(wèn)世,不到5年時(shí)間就發(fā)展到多CPU結(jié)構(gòu),后又發(fā)展到總線不出模塊的大模塊結(jié)構(gòu),性能大大提高,得到了廣泛應(yīng)用。華中理工大學(xué)研制的微機(jī)保護(hù)也是從8位CPU,發(fā)展到以工控機(jī)核心部分為基礎(chǔ)的32位微機(jī)保護(hù)。
南京電力自動(dòng)化研究院一開(kāi)始就研制了16位CPU為基礎(chǔ)的微機(jī)線路保護(hù),已得到大面積推廣,目前也在研究32位保護(hù)硬件系統(tǒng)。東南大學(xué)研制的微機(jī)主設(shè)備保護(hù)的硬件也經(jīng)過(guò)了多次改進(jìn)和提高。天津大學(xué)一開(kāi)始即研制以16位多CPU為基礎(chǔ)的微機(jī)線路保護(hù),1988年即開(kāi)始研究以32位數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)為基礎(chǔ)的保護(hù)、控制、測(cè)量一體化微機(jī)裝置,目前已與珠海晉電自動(dòng)化設(shè)備公司合作研制成一種功能齊全的32位大模塊,一個(gè)模塊就是一個(gè)小型計(jì)算機(jī)。采用32位微機(jī)芯片并非只著眼于精度,因?yàn)榫仁蹵/D轉(zhuǎn)換器分辨率的限制,超過(guò)16位時(shí)在轉(zhuǎn)換速度和成本方面都是難以接受的;更重要的是32位微機(jī)芯片具有很高的集成度,很高的工作頻率和計(jì)算速度,很大的尋址空間,豐富的指令系統(tǒng)和較多的輸入輸出口。CPU的寄存器、數(shù)據(jù)總線、地址總線都是32位的,具有存儲(chǔ)器管理功能、存儲(chǔ)器保護(hù)功能和任務(wù)轉(zhuǎn)換功能,并將高速緩存(Cache)和浮點(diǎn)數(shù)部件都集成在CPU內(nèi)。
電力系統(tǒng)對(duì)微機(jī)保護(hù)的要求不斷提高,除了保護(hù)的基本功能外,還應(yīng)具有大容量故障信息和數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期存放空間,快速的數(shù)據(jù)處理功能,強(qiáng)大的通信能力,與其它保護(hù)、控制裝置和調(diào)度聯(lián)網(wǎng)以共享全系統(tǒng)數(shù)據(jù)、信息和網(wǎng)絡(luò)資源的能力,高級(jí)語(yǔ)言編程等。這就要求微機(jī)保護(hù)裝置具有相當(dāng)于一臺(tái)PC機(jī)的功能。在計(jì)算機(jī)保護(hù)發(fā)展初期,曾設(shè)想過(guò)用一臺(tái)小型計(jì)算機(jī)作成繼電保護(hù)裝置。由于當(dāng)時(shí)小型機(jī)體積大、成本高、可靠性差,這個(gè)設(shè)想是不現(xiàn)實(shí)的。現(xiàn)在,同微機(jī)保護(hù)裝置大小相似的工控機(jī)的功能、速度、存儲(chǔ)容量大大超過(guò)了當(dāng)年的小型機(jī),因此,用成套工控機(jī)作成繼電保護(hù)的時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟,這將是微機(jī)保護(hù)的發(fā)展方向之一。天津大學(xué)已研制成用同微機(jī)保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)完全相同的一種工控機(jī)加以改造作成的繼電保護(hù)裝置。這種裝置的優(yōu)點(diǎn)有:(1)具有486PC機(jī)的全部功能,能滿足對(duì)當(dāng)前和未來(lái)微機(jī)保護(hù)的各種功能要求。(2)尺寸和結(jié)構(gòu)與目前的微機(jī)保護(hù)裝置相似,工藝精良、防震、防過(guò)熱、防電磁干擾能力強(qiáng),可運(yùn)行于非常惡劣的工作環(huán)境,成本可接受。(3)采用STD總線或PC總線,硬件模塊化,對(duì)于不同的保護(hù)可任意選用不同模塊,配置靈活、容易擴(kuò)展。
繼電保護(hù)裝置的微機(jī)化、計(jì)算機(jī)化是不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展趨勢(shì)。但對(duì)如何更好地滿足電力系統(tǒng)要求,如何進(jìn)一步提高繼電保護(hù)的可靠性,如何取得更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,尚須進(jìn)行具體深入的研究。\
2.2網(wǎng)絡(luò)化
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作為信息和數(shù)據(jù)通信工具已成為信息時(shí)代的技術(shù)支柱,使人類(lèi)生產(chǎn)和社會(huì)生活的面貌發(fā)生了根本變化。它深刻影響著各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域,也為各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域提供了強(qiáng)有力的通信手段。到目前為止,除了差動(dòng)保護(hù)和縱聯(lián)保護(hù)外,所有繼電保護(hù)裝置都只能反應(yīng)保護(hù)安裝處的電氣量。繼電保護(hù)的作用也只限于切除故障元件,縮小事故影響范圍。這主要是由于缺乏強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)通信手段。國(guó)外早已提出過(guò)系統(tǒng)保護(hù)的概念,這在當(dāng)時(shí)主要指安全自動(dòng)裝置。因繼電保護(hù)的作用不只限于切除故障元件和限制事故影響范圍(這是首要任務(wù)),還要保證全系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。這就要求每個(gè)保護(hù)單元都能共享全系統(tǒng)的運(yùn)行和故障信息的數(shù)據(jù),各個(gè)保護(hù)單元與重合閘裝置在分析這些信息和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上協(xié)調(diào)動(dòng)作,確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。顯然,實(shí)現(xiàn)這種系統(tǒng)保護(hù)的基本條件是將全系統(tǒng)各主要設(shè)備的保護(hù)裝置用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接起來(lái),亦即實(shí)現(xiàn)微機(jī)保護(hù)裝置的網(wǎng)絡(luò)化。這在當(dāng)前的技術(shù)條件下是完全可能的。
對(duì)于一般的非系統(tǒng)保護(hù),實(shí)現(xiàn)保護(hù)裝置的計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)也有很大的好處。繼電保護(hù)裝置能夠得到的系統(tǒng)故障信息愈多,則對(duì)故障性質(zhì)、故障位置的判斷和故障距離的檢測(cè)愈準(zhǔn)確。對(duì)自適應(yīng)保護(hù)原理的研究已經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)的時(shí)間,也取得了一定的成果,但要真正實(shí)現(xiàn)保護(hù)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行方式和故障狀態(tài)的自適應(yīng),必須獲得更多的系統(tǒng)運(yùn)行和故障信息,只有實(shí)現(xiàn)保護(hù)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化,才能做到這一點(diǎn)。
對(duì)于某些保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng),也能提高保護(hù)的可靠性。天津大學(xué)1993年針對(duì)未來(lái)三峽水電站500kV超高壓多回路母線提出了一種分布式母線保護(hù)的原理[6],初步研制成功了這種裝置。其原理是將傳統(tǒng)的集中式母線保護(hù)分散成若干個(gè)(與被保護(hù)母線的回路數(shù)相同)母線保護(hù)單元,分散裝設(shè)在各回路保護(hù)屏上,各保護(hù)單元用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接起來(lái),每個(gè)保護(hù)單元只輸入本回路的電流量,將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后,通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳送給其它所有回路的保護(hù)單元,各保護(hù)單元根據(jù)本回路的電流量和從計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上獲得的其它所有回路的電流量,進(jìn)行母線差動(dòng)保護(hù)的計(jì)算,如果計(jì)算結(jié)果證明是母線內(nèi)部故障則只跳開(kāi)本回路斷路器,將故障的母線隔離。在母線區(qū)外故障時(shí),各保護(hù)單元都計(jì)算為外部故障均不動(dòng)作。這種用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的分布式母線保護(hù)原理,比傳統(tǒng)的集中式母線保護(hù)原理有較高的可靠性。因?yàn)槿绻粋€(gè)保護(hù)單元受到干擾或計(jì)算錯(cuò)誤而誤動(dòng)時(shí),只能錯(cuò)誤地跳開(kāi)本回路,不會(huì)造成使母線整個(gè)被切除的惡性事故,這對(duì)于象三峽電站具有超高壓母線的系統(tǒng)樞紐非常重要。
由上述可知,微機(jī)保護(hù)裝置網(wǎng)絡(luò)化可大大提高保護(hù)性能和可靠性,這是微機(jī)保護(hù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。
2.3保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通信一體化
在實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的計(jì)算機(jī)化和網(wǎng)絡(luò)化的條件下,保護(hù)裝置實(shí)際上就是一臺(tái)高性能、多功能的計(jì)算機(jī),是整個(gè)電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)智能終端。它可從網(wǎng)上獲取電力系統(tǒng)運(yùn)行和故障的任何信息和數(shù)據(jù),也可將它所獲得的被保護(hù)元件的任何信息和數(shù)據(jù)傳送給網(wǎng)絡(luò)控制中心或任一終端。因此,每個(gè)微機(jī)保護(hù)裝置不但可完成繼電保護(hù)功能,而且在無(wú)故障正常運(yùn)行情況下還可完成測(cè)量、控制、數(shù)據(jù)通信功能,亦即實(shí)現(xiàn)保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通信一體化。
目前,為了測(cè)量、保護(hù)和控制的需要,室外變電站的所有設(shè)備,如變壓器、線路等的二次電壓、電流都必須用控制電纜引到主控室。所敷設(shè)的大量控制電纜不但要大量投資,而且使二次回路非常復(fù)雜。但是如果將上述的保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通信一體化的計(jì)算機(jī)裝置,就地安裝在室外變電站的被保護(hù)設(shè)備旁,將被保護(hù)設(shè)備的電壓、電流量在此裝置內(nèi)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后,通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)送到主控室,則可免除大量的控制電纜。如果用光纖作為網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì),還可免除電磁干擾。現(xiàn)在光電流互感器(OTA)和光電壓互感器(OTV)已在研究試驗(yàn)階段,將來(lái)必然在電力系統(tǒng)中得到應(yīng)用。在采用OTA和OTV的情況下,保護(hù)裝置應(yīng)放在距OTA和OTV最近的地方,亦即應(yīng)放在被保護(hù)設(shè)備附近。OTA和OTV的光信號(hào)輸入到此一體化裝置中并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后,一方面用作保護(hù)的計(jì)算判斷;另一方面作為測(cè)量量,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)送到主控室。從主控室通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可將對(duì)被保護(hù)設(shè)備的操作控制命令送到此一體化裝置,由此一體化裝置執(zhí)行斷路器的操作。1992年天津大學(xué)提出了保護(hù)、控制、測(cè)量、通信一體化問(wèn)題,并研制了以TMS320C25數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)為基礎(chǔ)的一個(gè)保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通信一體化裝置。
2.4智能化
近年來(lái),人工智能技術(shù)如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、進(jìn)化規(guī)劃、模糊邏輯等在電力系統(tǒng)各個(gè)領(lǐng)域都得到了應(yīng)用,在繼電保護(hù)領(lǐng)域應(yīng)用的研究也已開(kāi)始[7]。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種非線性映射的方法,很多難以列出方程式或難以求解的復(fù)雜的非線性問(wèn)題,應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法則可迎刃而解。例如在輸電線兩側(cè)系統(tǒng)電勢(shì)角度擺開(kāi)情況下發(fā)生經(jīng)過(guò)渡電阻的短路就是一非線性問(wèn)題,距離保護(hù)很難正確作出故障位置的判別,從而造成誤動(dòng)或拒動(dòng);如果用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法,經(jīng)過(guò)大量故障樣本的訓(xùn)練,只要樣本集中充分考慮了各種情況,則在發(fā)生任何故障時(shí)都可正確判別。其它如遺傳算法、進(jìn)化規(guī)劃等也都有其獨(dú)特的求解復(fù)雜問(wèn)題的能力。將這些人工智能方法適當(dāng)結(jié)合可使求解速度更快。天津大學(xué)從1996年起進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)式繼電保護(hù)的研究,已取得初步成果[8]。可以預(yù)見(jiàn),人工智能技術(shù)在繼電保護(hù)領(lǐng)域必會(huì)得到應(yīng)用,以解決用常規(guī)方法難以解決的問(wèn)題。
3結(jié)束語(yǔ)
建國(guó)以來(lái),我國(guó)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)經(jīng)歷了4個(gè)時(shí)代。隨著電力系統(tǒng)的高速發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)的進(jìn)步,繼電保護(hù)技術(shù)面臨著進(jìn)一步發(fā)展的趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)外繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)為:計(jì)算機(jī)化,網(wǎng)絡(luò)化,保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通信一體化和人工智能化,這對(duì)繼電保護(hù)工作者提出了艱巨的任務(wù),也開(kāi)辟了活動(dòng)的廣闊天地。
作者單位:天津市電力學(xué)會(huì)(天津300072)
參考文獻(xiàn)
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6HeJiali,Luoshanshan,WangGang,etal.ImplementationofaDigitalDistributedBus
1繼電保護(hù)發(fā)展現(xiàn)狀
電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展對(duì)繼電保護(hù)不斷提出新的要求,電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的飛速發(fā)展又為繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展不斷地注入了新的活力,因此,繼電保護(hù)技術(shù)得天獨(dú)厚,在40余年的時(shí)間里完成了發(fā)展的4個(gè)歷史階段。
建國(guó)后,我國(guó)繼電保護(hù)學(xué)科、繼電保護(hù)設(shè)計(jì)、繼電器制造工業(yè)和繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍從無(wú)到有,在大約10年的時(shí)間里走過(guò)了先進(jìn)國(guó)家半個(gè)世紀(jì)走過(guò)的道路。50年代,我國(guó)工程技術(shù)人員創(chuàng)造性地吸收、消化、掌握了國(guó)外先進(jìn)的繼電保護(hù)設(shè)備性能和運(yùn)行技術(shù)[1],建成了一支具有深厚繼電保護(hù)理論造詣和豐富運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍,對(duì)全國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍的建立和成長(zhǎng)起了指導(dǎo)作用。阿城繼電器廠引進(jìn)消化了當(dāng)時(shí)國(guó)外先進(jìn)的繼電器制造技術(shù),建立了我國(guó)自己的繼電器制造業(yè)。因而在60年代中我國(guó)已建成了繼電保護(hù)研究、設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行和教學(xué)的完整體系。這是機(jī)電式繼電保護(hù)繁榮的時(shí)代,為我國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
自50年代末,晶體管繼電保護(hù)已在開(kāi)始研究。60年代中到80年代中是晶體管繼電保護(hù)蓬勃發(fā)展和廣泛采用的時(shí)代。其中天津大學(xué)與南京電力自動(dòng)化設(shè)備廠合作研究的500kV晶體管方向高頻保護(hù)和南京電力自動(dòng)化研究院研制的晶體管高頻閉鎖距離保護(hù),運(yùn)行于葛洲壩500kV線路上[2],結(jié)束了500kV線路保護(hù)完全依靠從國(guó)外進(jìn)口的時(shí)代。
在此期間,從70年代中,基于集成運(yùn)算放大器的集成電路保護(hù)已開(kāi)始研究。到80年代末集成電路保護(hù)已形成完整系列,逐漸取代晶體管保護(hù)。到90年代初集成電路保護(hù)的研制、生產(chǎn)、應(yīng)用仍處于主導(dǎo)地位,這是集成電路保護(hù)時(shí)代。在這方面南京電力自動(dòng)化研究院研制的集成電路工頻變化量方向高頻保護(hù)起了重要作用[3],天津大學(xué)與南京電力自動(dòng)化設(shè)備廠合作研制的集成電路相電壓補(bǔ)償式方向高頻保護(hù)也在多條220kV和500kV線路上運(yùn)行。
我國(guó)從70年代末即已開(kāi)始了計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)的研究[4],高等院校和科研院所起著先導(dǎo)的作用。華中理工大學(xué)、東南大學(xué)、華北電力學(xué)院、西安交通大學(xué)、天津大學(xué)、上海交通大學(xué)、重慶大學(xué)和南京電力自動(dòng)化研究院都相繼研制了不同原理、不同型式的微機(jī)保護(hù)裝置。1984年原華北電力學(xué)院研制的輸電線路微機(jī)保護(hù)裝置首先通過(guò)鑒定,并在系統(tǒng)中獲得應(yīng)用[5],揭開(kāi)了我國(guó)繼電保護(hù)發(fā)展史上新的一頁(yè),為微機(jī)保護(hù)的推廣開(kāi)辟了道路。在主設(shè)備保護(hù)方面,東南大學(xué)和華中理工大學(xué)研制的發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)、發(fā)電機(jī)保護(hù)和發(fā)電機(jī)?變壓器組保護(hù)也相繼于1989、1994年通過(guò)鑒定,投入運(yùn)行。南京電力自動(dòng)化研究院研制的微機(jī)線路保護(hù)裝置也于1991年通過(guò)鑒定。天津大學(xué)與南京電力自動(dòng)化設(shè)備廠合作研制的微機(jī)相電壓補(bǔ)償式方向高頻保護(hù),西安交通大學(xué)與許昌繼電器廠合作研制的正序故障分量方向高頻保護(hù)也相繼于1993、1996年通過(guò)鑒定。至此,不同原理、不同機(jī)型的微機(jī)線路和主設(shè)備保護(hù)各具特色,為電力系統(tǒng)提供了一批新一代性能優(yōu)良、功能齊全、工作可靠的繼電保護(hù)裝置。隨著微機(jī)保護(hù)裝置的研究,在微機(jī)保護(hù)軟件、算法等方面也取得了很多理論成果。可以說(shuō)從90年代開(kāi)始我國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)已進(jìn)入了微機(jī)保護(hù)的時(shí)代。
2繼電保護(hù)的未來(lái)發(fā)展
繼電保護(hù)技術(shù)未來(lái)趨勢(shì)是向計(jì)算機(jī)化,網(wǎng)絡(luò)化,智能化,保護(hù)、控制、測(cè)量和數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展。
2.1計(jì)算機(jī)化
隨著計(jì)算機(jī)硬件的迅猛發(fā)展,微機(jī)保護(hù)硬件也在不斷發(fā)展。原華北電力學(xué)院研制的微機(jī)線路保護(hù)硬件已經(jīng)歷了3個(gè)發(fā)展階段:從8位單CPU結(jié)構(gòu)的微機(jī)保護(hù)問(wèn)世,不到5年時(shí)間就發(fā)展到多CPU結(jié)構(gòu),后又發(fā)展到總線不出模塊的大模塊結(jié)構(gòu),性能大大提高,得到了廣泛應(yīng)用。華中理工大學(xué)研制的微機(jī)保護(hù)也是從8位CPU,發(fā)展到以工控機(jī)核心部分為基礎(chǔ)的32位微機(jī)保護(hù)。
南京電力自動(dòng)化研究院一開(kāi)始就研制了16位CPU為基礎(chǔ)的微機(jī)線路保護(hù),已得到大面積推廣,目前也在研究32位保護(hù)硬件系統(tǒng)。東南大學(xué)研制的微機(jī)主設(shè)備保護(hù)的硬件也經(jīng)過(guò)了多次改進(jìn)和提高。天津大學(xué)一開(kāi)始即研制以16位多CPU為基礎(chǔ)的微機(jī)線路保護(hù),1988年即開(kāi)始研究以32位數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)為基礎(chǔ)的保護(hù)、控制、測(cè)量一體化微機(jī)裝置,目前已與珠海晉電自動(dòng)化設(shè)備公司合作研制成一種功能齊全的32位大模塊,一個(gè)模塊就是一個(gè)小型計(jì)算機(jī)。采用32位微機(jī)芯片并非只著眼于精度,因?yàn)榫仁蹵/D轉(zhuǎn)換器分辨率的限制,超過(guò)16位時(shí)在轉(zhuǎn)換速度和成本方面都是難以接受的;更重要的是32位微機(jī)芯片具有很高的集成度,很高的工作頻率和計(jì)算速度,很大的尋址空間,豐富的指令系統(tǒng)和較多的輸入輸出口。CPU的寄存器、數(shù)據(jù)總線、地址總線都是32位的,具有存儲(chǔ)器管理功能、存儲(chǔ)器保護(hù)功能和任務(wù)轉(zhuǎn)換功能,并將高速緩存(Cache)和浮點(diǎn)數(shù)部件都集成在CPU內(nèi)。
電力系統(tǒng)對(duì)微機(jī)保護(hù)的要求不斷提高,除了保護(hù)的基本功能外,還應(yīng)具有大容量故障信息和數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期存放空間,快速的數(shù)據(jù)處理功能,強(qiáng)大的通信能力,與其它保護(hù)、控制裝置和調(diào)度聯(lián)網(wǎng)以共享全系統(tǒng)數(shù)據(jù)、信息和網(wǎng)絡(luò)資源的能力,高級(jí)語(yǔ)言編程等。這就要求微機(jī)保護(hù)裝置具有相當(dāng)于一臺(tái)PC機(jī)的功能。在計(jì)算機(jī)保護(hù)發(fā)展初期,曾設(shè)想過(guò)用一臺(tái)小型計(jì)算機(jī)作成繼電保護(hù)裝置。由于當(dāng)時(shí)小型機(jī)體積大、成本高、可靠性差,這個(gè)設(shè)想是不現(xiàn)實(shí)的。現(xiàn)在,同微機(jī)保護(hù)裝置大小相似的工控機(jī)的功能、速度、存儲(chǔ)容量大大超過(guò)了當(dāng)年的小型機(jī),因此,用成套工控機(jī)作成繼電保護(hù)的時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟,這將是微機(jī)保護(hù)的發(fā)展方向之一。天津大學(xué)已研制成用同微機(jī)保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)完全相同的一種工控機(jī)加以改造作成的繼電保護(hù)裝置。這種裝置的優(yōu)點(diǎn)有:(1)具有486PC機(jī)的全部功能,能滿足對(duì)當(dāng)前和未來(lái)微機(jī)保護(hù)的各種功能要求。(2)尺寸和結(jié)構(gòu)與目前的微機(jī)保護(hù)裝置相似,工藝精良、防震、防過(guò)熱、防電磁干擾能力強(qiáng),可運(yùn)行于非常惡劣的工作環(huán)境,成本可接受。(3)采用STD總線或PC總線,硬件模塊化,對(duì)于不同的保護(hù)可任意選用不同模塊,配置靈活、容易擴(kuò)展。
繼電保護(hù)裝置的微機(jī)化、計(jì)算機(jī)化是不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展趨勢(shì)。但對(duì)如何更好地滿足電力系統(tǒng)要求,如何進(jìn)一步提高繼電保護(hù)的可靠性,如何取得更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,尚須進(jìn)行具體深入的研究。\
2.2網(wǎng)絡(luò)化
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作為信息和數(shù)據(jù)通信工具已成為信息時(shí)代的技術(shù)支柱,使人類(lèi)生產(chǎn)和社會(huì)生活的面貌發(fā)生了根本變化。它深刻影響著各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域,也為各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域提供了強(qiáng)有力的通信手段。到目前為止,除了差動(dòng)保護(hù)和縱聯(lián)保護(hù)外,所有繼電保護(hù)裝置都只能反應(yīng)保護(hù)安裝處的電氣量。繼電保護(hù)的作用也只限于切除故障元件,縮小事故影響范圍。這主要是由于缺乏強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)通信手段。國(guó)外早已提出過(guò)系統(tǒng)保護(hù)的概念,這在當(dāng)時(shí)主要指安全自動(dòng)裝置。因繼電保護(hù)的作用不只限于切除故障元件和限制事故影響范圍(這是首要任務(wù)),還要保證全系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。這就要求每個(gè)保護(hù)單元都能共享全系統(tǒng)的運(yùn)行和故障信息的數(shù)據(jù),各個(gè)保護(hù)單元與重合閘裝置在分析這些信息和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上協(xié)調(diào)動(dòng)作,確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。顯然,實(shí)現(xiàn)這種系統(tǒng)保護(hù)的基本條件是將全系統(tǒng)各主要設(shè)備的保護(hù)裝置用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接起來(lái),亦即實(shí)現(xiàn)微機(jī)保護(hù)裝置的網(wǎng)絡(luò)化。這在當(dāng)前的技術(shù)條件下是完全可能的。
對(duì)于一般的非系統(tǒng)保護(hù),實(shí)現(xiàn)保護(hù)裝置的計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)也有很大的好處。繼電保護(hù)裝置能夠得到的系統(tǒng)故障信息愈多,則對(duì)故障性質(zhì)、故障位置的判斷和故障距離的檢測(cè)愈準(zhǔn)確。對(duì)自適應(yīng)保護(hù)原理的研究已經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)的時(shí)間,也取得了一定的成果,但要真正實(shí)現(xiàn)保護(hù)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行方式和故障狀態(tài)的自適應(yīng),必須獲得更多的系統(tǒng)運(yùn)行和故障信息,只有實(shí)現(xiàn)保護(hù)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化,才能做到這一點(diǎn)。
對(duì)于某些保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng),也能提高保護(hù)的可靠性。天津大學(xué)1993年針對(duì)未來(lái)三峽水電站500kV超高壓多回路母線提出了一種分布式母線保護(hù)的原理[6],初步研制成功了這種裝置。其原理是將傳統(tǒng)的集中式母線保護(hù)分散成若干個(gè)(與被保護(hù)母線的回路數(shù)相同)母線保護(hù)單元,分散裝設(shè)在各回路保護(hù)屏上,各保護(hù)單元用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接起來(lái),每個(gè)保護(hù)單元只輸入本回路的電流量,將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后,通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳送給其它所有回路的保護(hù)單元,各保護(hù)單元根據(jù)本回路的電流量和從計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上獲得的其它所有回路的電流量,進(jìn)行母線差動(dòng)保護(hù)的計(jì)算,如果計(jì)算結(jié)果證明是母線內(nèi)部故障則只跳開(kāi)本回路斷路器,將故障的母線隔離。在母線區(qū)外故障時(shí),各保護(hù)單元都計(jì)算為外部故障均不動(dòng)作。這種用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的分布式母線保護(hù)原理,比傳統(tǒng)的集中式母線保護(hù)原理有較高的可靠性。因?yàn)槿绻粋€(gè)保護(hù)單元受到干擾或計(jì)算錯(cuò)誤而誤動(dòng)時(shí),只能錯(cuò)誤地跳開(kāi)本回路,不會(huì)造成使母線整個(gè)被切除的惡性事故,這對(duì)于象三峽電站具有超高壓母線的系統(tǒng)樞紐非常重要。
由上述可知,微機(jī)保護(hù)裝置網(wǎng)絡(luò)化可大大提高保護(hù)性能和可靠性,這是微機(jī)保護(hù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。
2.3保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通信一體化
在實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的計(jì)算機(jī)化和網(wǎng)絡(luò)化的條件下,保護(hù)裝置實(shí)際上就是一臺(tái)高性能、多功能的計(jì)算機(jī),是整個(gè)電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)智能終端。它可從網(wǎng)上獲取電力系統(tǒng)運(yùn)行和故障的任何信息和數(shù)據(jù),也可將它所獲得的被保護(hù)元件的任何信息和數(shù)據(jù)傳送給網(wǎng)絡(luò)控制中心或任一終端。因此,每個(gè)微機(jī)保護(hù)裝置不但可完成繼電保護(hù)功能,而且在無(wú)故障正常運(yùn)行情況下還可完成測(cè)量、控制、數(shù)據(jù)通信功能,亦即實(shí)現(xiàn)保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通信一體化。
目前,為了測(cè)量、保護(hù)和控制的需要,室外變電站的所有設(shè)備,如變壓器、線路等的二次電壓、電流都必須用控制電纜引到主控室。所敷設(shè)的大量控制電纜不但要大量投資,而且使二次回路非常復(fù)雜。但是如果將上述的保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通信一體化的計(jì)算機(jī)裝置,就地安裝在室外變電站的被保護(hù)設(shè)備旁,將被保護(hù)設(shè)備的電壓、電流量在此裝置內(nèi)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后,通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)送到主控室,則可免除大量的控制電纜。如果用光纖作為網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì),還可免除電磁干擾。現(xiàn)在光電流互感器(OTA)和光電壓互感器(OTV)已在研究試驗(yàn)階段,將來(lái)必然在電力系統(tǒng)中得到應(yīng)用。在采用OTA和OTV的情況下,保護(hù)裝置應(yīng)放在距OTA和OTV最近的地方,亦即應(yīng)放在被保護(hù)設(shè)備附近。OTA和OTV的光信號(hào)輸入到此一體化裝置中并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后,一方面用作保護(hù)的計(jì)算判斷;另一方面作為測(cè)量量,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)送到主控室。從主控室通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可將對(duì)被保護(hù)設(shè)備的操作控制命令送到此一體化裝置,由此一體化裝置執(zhí)行斷路器的操作。1992年天津大學(xué)提出了保護(hù)、控制、測(cè)量、通信一體化問(wèn)題,并研制了以TMS320C25數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)為基礎(chǔ)的一個(gè)保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通信一體化裝置。
2.4智能化
近年來(lái),人工智能技術(shù)如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、進(jìn)化規(guī)劃、模糊邏輯等在電力系統(tǒng)各個(gè)領(lǐng)域都得到了應(yīng)用,在繼電保護(hù)領(lǐng)域應(yīng)用的研究也已開(kāi)始[7]。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種非線性映射的方法,很多難以列出方程式或難以求解的復(fù)雜的非線性問(wèn)題,應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法則可迎刃而解。例如在輸電線兩側(cè)系統(tǒng)電勢(shì)角度擺開(kāi)情況下發(fā)生經(jīng)過(guò)渡電阻的短路就是一非線性問(wèn)題,距離保護(hù)很難正確作出故障位置的判別,從而造成誤動(dòng)或拒動(dòng);如果用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法,經(jīng)過(guò)大量故障樣本的訓(xùn)練,只要樣本集中充分考慮了各種情況,則在發(fā)生任何故障時(shí)都可正確判別。其它如遺傳算法、進(jìn)化規(guī)劃等也都有其獨(dú)特的求解復(fù)雜問(wèn)題的能力。將這些人工智能方法適當(dāng)結(jié)合可使求解速度更快。天津大學(xué)從1996年起進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)式繼電保護(hù)的研究,已取得初步成果[8]。可以預(yù)見(jiàn),人工智能技術(shù)在繼電保護(hù)領(lǐng)域必會(huì)得到應(yīng)用,以解決用常規(guī)方法難以解決的問(wèn)題。
3結(jié)束語(yǔ)
建國(guó)以來(lái),我國(guó)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)經(jīng)歷了4個(gè)時(shí)代。隨著電力系統(tǒng)的高速發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)的進(jìn)步,繼電保護(hù)技術(shù)面臨著進(jìn)一步發(fā)展的趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)外繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)為:計(jì)算機(jī)化,網(wǎng)絡(luò)化,保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通信一體化和人工智能化,這對(duì)繼電保護(hù)工作者提出了艱巨的任務(wù),也開(kāi)辟了活動(dòng)的廣闊天地。
作者單位:天津市電力學(xué)會(huì)(天津300072)
參考文獻(xiàn)
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2004.9再修定
在科學(xué)技術(shù)高度發(fā)達(dá)的今天,自然科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展,已經(jīng)主要不再是不同專(zhuān)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域里的獨(dú)立“專(zhuān)業(yè)個(gè)性技術(shù)發(fā)展理念”(相對(duì)“既有理念”而言)類(lèi)發(fā)展進(jìn)步模式,而是與時(shí)俱進(jìn)地演化為各種“新興發(fā)展的共性技術(shù)理念(后簡(jiǎn)稱(chēng)“共性技術(shù)理念”)優(yōu)勢(shì)”(如“數(shù)字計(jì)算機(jī)技術(shù)”升華形成的“數(shù)字化共性技術(shù)理念”等)在不同專(zhuān)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域里推廣應(yīng)用類(lèi)再創(chuàng)新發(fā)展模式。所謂“理念”就是指規(guī)律性本質(zhì)特征。
本文探討上述這種再創(chuàng)新發(fā)展模式中技術(shù)思想觀點(diǎn)方法方面的一些規(guī)律性。同政治經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域一樣,自然科學(xué)技術(shù)研究領(lǐng)域也需要加強(qiáng)構(gòu)建學(xué)術(shù)民主文化氛圍與健全法制法規(guī)建設(shè),以促進(jìn)提高科技創(chuàng)新能力。中國(guó)特色社會(huì)主義理論、實(shí)踐的光輝典范,同樣是自然科學(xué)技術(shù)研究與實(shí)施其創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略的必由之路。
1、創(chuàng)新發(fā)展的同一標(biāo)準(zhǔn)
社會(huì)科學(xué)、自然科學(xué)技術(shù),其創(chuàng)新發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)都可歸結(jié)為具有內(nèi)在同一性規(guī)律的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。這就是哲學(xué)思想早曾倡導(dǎo)過(guò)的:“取其精華、去其糟粕,古為今用、洋為中用”。如針對(duì)自然科學(xué)技術(shù)范疇,是否適宜增補(bǔ)一點(diǎn),即:
“共性技術(shù)理念優(yōu)勢(shì)”為其對(duì)應(yīng)的“專(zhuān)業(yè)個(gè)性技術(shù)發(fā)展理念優(yōu)勢(shì)”所用。
這里在于強(qiáng)調(diào)與明確:
對(duì)于自然科學(xué)技術(shù)范疇的整體、全局意義上,無(wú)疑“共性技術(shù)理念優(yōu)勢(shì)”是占據(jù)主導(dǎo)地位的。然而對(duì)于一具體個(gè)例專(zhuān)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域而言,則其“專(zhuān)業(yè)個(gè)性技術(shù)發(fā)展理念優(yōu)勢(shì)”是占據(jù)主導(dǎo)地位的。即使相對(duì)于“共性技術(shù)理念優(yōu)勢(shì)”的形成與存在,其對(duì)應(yīng)的“專(zhuān)業(yè)個(gè)性技術(shù)發(fā)展理念優(yōu)勢(shì)”往往是滯后性的。畢竟“專(zhuān)業(yè)個(gè)性技術(shù)發(fā)展理念優(yōu)勢(shì)”是創(chuàng)新發(fā)展的“內(nèi)因、依據(jù)”,而“共性技術(shù)理念優(yōu)勢(shì)”則是創(chuàng)新發(fā)展必要適應(yīng)的、有利性“外因、條件”。
2、“捷徑、同化”潮流、單純“高起點(diǎn)”模式的“半”創(chuàng)新發(fā)展
在一具體個(gè)例專(zhuān)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域里,如果依然同針對(duì)科學(xué)技術(shù)整體、全局意義那樣繼續(xù)強(qiáng)調(diào)“共性技術(shù)理念優(yōu)勢(shì)”占據(jù)主導(dǎo)地位,則容易導(dǎo)致忽視甚者擯棄其對(duì)應(yīng)的“專(zhuān)業(yè)個(gè)性技術(shù)發(fā)展理念優(yōu)勢(shì)”研究,與滿足、停滯于“共性技術(shù)理念優(yōu)勢(shì)”與“專(zhuān)業(yè)個(gè)性技術(shù)既有理念(非優(yōu))”相結(jié)合、單純“高起點(diǎn)”模式的“半”創(chuàng)新發(fā)展技術(shù)進(jìn)步形態(tài)。“專(zhuān)業(yè)個(gè)性技術(shù)既有理念(非優(yōu))”是“半”創(chuàng)新發(fā)展技術(shù)進(jìn)步形態(tài)的標(biāo)志特征,并無(wú)建樹(shù)阻力。
該技術(shù)觀點(diǎn),是發(fā)達(dá)國(guó)家、先進(jìn)性“共性技術(shù)理念優(yōu)勢(shì)”推廣與追求立竿見(jiàn)影效益、盡早占領(lǐng)市場(chǎng)的“捷徑、同化”潮流。對(duì)其產(chǎn)生之根源,另文分析討論。
顯然,一具體個(gè)例專(zhuān)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域里,相對(duì)這種“半”創(chuàng)新發(fā)展、單純“高起點(diǎn)”的“捷徑、同化”潮流而言,對(duì)應(yīng)的“專(zhuān)業(yè)個(gè)性技術(shù)發(fā)展理念優(yōu)勢(shì)”研究與其“全”創(chuàng)新發(fā)展的“高起點(diǎn)、高標(biāo)準(zhǔn)”技術(shù)進(jìn)步形態(tài),必然是要付出持續(xù)更多的研究與時(shí)間(滯后)代價(jià)的(技術(shù)性研究的分野,將是具體實(shí)際、明晰確鑿的)。
3、“高起點(diǎn)、高標(biāo)準(zhǔn)”模式的“全”創(chuàng)新發(fā)展
在一具體專(zhuān)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域里,如果認(rèn)知與正視其“專(zhuān)業(yè)個(gè)性技術(shù)發(fā)展理念優(yōu)勢(shì)”占據(jù)主導(dǎo)地位時(shí),將能夠超越(而非停滯)于“共性技術(shù)理念優(yōu)勢(shì)”與“專(zhuān)業(yè)個(gè)性技術(shù)既有理念(非優(yōu))”相結(jié)合、單純“高起點(diǎn)”與“半”創(chuàng)新發(fā)展技術(shù)進(jìn)步形態(tài),后來(lái)居上實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的“專(zhuān)業(yè)個(gè)性技術(shù)發(fā)展理念優(yōu)勢(shì)”與“共性技術(shù)理念優(yōu)勢(shì)”相結(jié)合,達(dá)到“全”創(chuàng)新發(fā)展“高起點(diǎn)、高標(biāo)準(zhǔn)”技術(shù)進(jìn)步形態(tài)模式。“專(zhuān)業(yè)個(gè)性技術(shù)發(fā)展理念優(yōu)勢(shì)”是“全”創(chuàng)新發(fā)展技術(shù)進(jìn)步形態(tài)的標(biāo)志特征。
這一技術(shù)觀點(diǎn),主要包括兩部分研究?jī)?nèi)容:
“專(zhuān)業(yè)個(gè)性技術(shù)發(fā)展理念優(yōu)勢(shì)”的深入性研究;
“共性技術(shù)理念”在專(zhuān)業(yè)個(gè)性技術(shù)領(lǐng)域里應(yīng)用與發(fā)揮的、充分必要的個(gè)性特征形態(tài)的深入性研究。
其同“共性技術(shù)理念優(yōu)勢(shì)”的誕生,都是同一輪與時(shí)俱進(jìn)新共識(shí)的基礎(chǔ)。
這種技術(shù)觀點(diǎn)之所以不可能忽視或擯棄“共性技術(shù)理念優(yōu)勢(shì)”,是因?yàn)椤肮残约夹g(shù)理念優(yōu)勢(shì)”給予對(duì)應(yīng)的“專(zhuān)業(yè)個(gè)性技術(shù)發(fā)展理念優(yōu)勢(shì)”開(kāi)辟了付諸實(shí)踐的有利性保障條件(獨(dú)立“專(zhuān)業(yè)個(gè)性技術(shù)發(fā)展理念”的進(jìn)步發(fā)展情形除外)。
這一技術(shù)觀點(diǎn)將可能是發(fā)展中國(guó)家、滯后性“專(zhuān)業(yè)個(gè)性技術(shù)發(fā)展理念優(yōu)勢(shì)”研究必然后來(lái)居上的一種發(fā)展進(jìn)步道路。特別是針對(duì)普通工程技術(shù)產(chǎn)品領(lǐng)域,認(rèn)知、正視與研究“專(zhuān)業(yè)個(gè)性技術(shù)發(fā)展理念優(yōu)勢(shì)”占據(jù)主導(dǎo)地位及其后來(lái)居上的規(guī)律性是必要、有益的。主要是事物本身內(nèi)在性質(zhì)規(guī)律的客觀反映。
4、“專(zhuān)業(yè)個(gè)性技術(shù)發(fā)展理念”是與時(shí)俱進(jìn)認(rèn)知的升華
“專(zhuān)業(yè)個(gè)性技術(shù)既有理念(非優(yōu))”與“專(zhuān)業(yè)個(gè)性技術(shù)發(fā)展理念優(yōu)勢(shì)”兩者具有鮮明不同的特征:
“專(zhuān)業(yè)個(gè)性技術(shù)既有理念(非優(yōu))”,是簡(jiǎn)單的、無(wú)需研究確認(rèn)“精華”與“糟粕”的劃分,沿襲“專(zhuān)業(yè)個(gè)性技術(shù)既有理念體系”的全部或主體特征的,它是構(gòu)成“捷徑、同化”潮流模式的本質(zhì)性標(biāo)志(包括承襲既有遺留技術(shù)問(wèn)題的無(wú)奈);
“既有理念(非優(yōu))”不符合“取其精華、去其糟粕”的創(chuàng)新發(fā)展標(biāo)準(zhǔn),其與“共性技術(shù)理念”的結(jié)合,是有如“穿新鞋走老路”的、“半”創(chuàng)新發(fā)展、單純“高起點(diǎn)”而非“高標(biāo)準(zhǔn)”的技術(shù)進(jìn)步,不足以代表發(fā)展進(jìn)步的主流。
“專(zhuān)業(yè)個(gè)性技術(shù)發(fā)展理念優(yōu)勢(shì)”,困難的正是必須研究提取“專(zhuān)業(yè)個(gè)性技術(shù)既有理念體系”中的精華部分與升華發(fā)展為先進(jìn)、新穎、現(xiàn)實(shí)性?xún)?yōu)勢(shì)特征的;它是構(gòu)成“全”創(chuàng)新發(fā)展“高起點(diǎn)、高標(biāo)準(zhǔn)”模式的本質(zhì)性標(biāo)志與存在建樹(shù)阻力的認(rèn)知過(guò)程;又當(dāng)今是“知識(shí)爆炸的時(shí)代”,其與一具體專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域“個(gè)性技術(shù)發(fā)展理念”的“難產(chǎn)”并無(wú)矛盾,如當(dāng)今教育領(lǐng)域因材施教“發(fā)展理念”的形成談何容易;
“發(fā)展理念優(yōu)勢(shì)”符合創(chuàng)新發(fā)展標(biāo)準(zhǔn),其與“共性技術(shù)理念優(yōu)勢(shì)”的結(jié)合,是“全”創(chuàng)新發(fā)展、“高起點(diǎn)、高標(biāo)準(zhǔn)”技術(shù)進(jìn)步形態(tài),經(jīng)得起認(rèn)真對(duì)比、論證檢驗(yàn)與新的共識(shí)的抉擇,代表著發(fā)展進(jìn)步的主流。
如果說(shuō)客觀上必要走過(guò)前者的發(fā)展階段,那么兩種技術(shù)觀點(diǎn)的分野在于:
前者技術(shù)觀點(diǎn)主要反映為,在其現(xiàn)行“半”創(chuàng)新發(fā)展進(jìn)步形態(tài)停滯不前;
后者技術(shù)觀點(diǎn)則主要反映為,主動(dòng)進(jìn)取、持續(xù)發(fā)展進(jìn)步,直至實(shí)現(xiàn)這一輪到位為“全”創(chuàng)新發(fā)展、“高起點(diǎn)、高標(biāo)準(zhǔn)”技術(shù)進(jìn)步形態(tài)。開(kāi)頭善始難,到位善終亦難。
如涉及人為思想主觀能動(dòng)性的影響,前者反映為“共性技術(shù)理念優(yōu)勢(shì)”的一種絕對(duì)化傾向性;后者則反映為對(duì)于相對(duì)普遍的“優(yōu)優(yōu)融合互補(bǔ)”理念重新的共識(shí)。
5、既有技術(shù)產(chǎn)品壟斷性消極因素的轉(zhuǎn)化
在一具體專(zhuān)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域里,如果其權(quán)威專(zhuān)家方面忽視或擯棄了“專(zhuān)業(yè)個(gè)性技術(shù)發(fā)展理念優(yōu)勢(shì)”研究,步入了單純“高起點(diǎn)”的、“共性技術(shù)理念優(yōu)勢(shì)”與“專(zhuān)業(yè)個(gè)性技術(shù)既有理念(非優(yōu))”相結(jié)合的、“捷徑、同化”潮流與“半”創(chuàng)新發(fā)展規(guī)律的發(fā)展道路,不承認(rèn)其“半”創(chuàng)新發(fā)展技術(shù)形態(tài)的固有技術(shù)欠缺,不給予“全”創(chuàng)新發(fā)展技術(shù)思想觀點(diǎn)方法研究以?xún)?nèi)部“技術(shù)交流、奉獻(xiàn)”、對(duì)比論證、檢驗(yàn)共識(shí)的機(jī)會(huì)(后者又不能以“論文”方式公開(kāi),以免可能失去本應(yīng)具有的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),所以使其“奉獻(xiàn)無(wú)門(mén)”正是對(duì)于后者的遏制)。這些非積極性意義的反映,是否正是現(xiàn)實(shí)一些相對(duì)比較突出的、壟斷性行業(yè)技術(shù)進(jìn)步創(chuàng)新發(fā)展的弊病或隱患?
具體如電力系統(tǒng)繼電保護(hù)專(zhuān)業(yè)科學(xué)技術(shù)產(chǎn)品領(lǐng)域,現(xiàn)實(shí)既有“微機(jī)保護(hù)”技術(shù)產(chǎn)品就是典型的“半”數(shù)字保護(hù)、“半”創(chuàng)新發(fā)展技術(shù)思想觀點(diǎn)方法的產(chǎn)物。近20多年來(lái),“微機(jī)保護(hù)”技術(shù)產(chǎn)品創(chuàng)造累積的財(cái)富與使之成為起支配作用的因素,其代表的只是“半”數(shù)字保護(hù)、“半”創(chuàng)新發(fā)展相對(duì)于機(jī)電式傳統(tǒng)保護(hù)技術(shù)產(chǎn)品的進(jìn)步,然而如今它相對(duì)于“全”數(shù)字保護(hù)理念技術(shù)無(wú)疑又是確鑿地落后了。
當(dāng)前“半”數(shù)字保護(hù)、“半”創(chuàng)新發(fā)展的“微機(jī)保護(hù)”技術(shù)產(chǎn)品方面,針對(duì)不同技術(shù)思想觀點(diǎn)方法的研究成果(“全”數(shù)字保護(hù)、“全”創(chuàng)新發(fā)展)的“內(nèi)部技術(shù)交流奉獻(xiàn)”請(qǐng)求,何以再三再五不予置理、長(zhǎng)久給予“拒之門(mén)外”?現(xiàn)實(shí)是多數(shù)?于是不以為然?然而終究是局部、暫時(shí)的,因?yàn)椤鞍搿钡穆浜蟊J匦再|(zhì)是人為無(wú)法改變的客觀存在。
現(xiàn)實(shí)一些壟斷性行業(yè)的“技術(shù)壟斷”消極性因素反映,可能算不上是國(guó)家經(jīng)濟(jì)運(yùn)行中“不健康不穩(wěn)定”性大問(wèn)題,畢竟是其深入層次意義中的具體實(shí)際問(wèn)題之一。
社會(huì)主義中國(guó)現(xiàn)實(shí)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)機(jī)制下,在其主流的“技術(shù)轉(zhuǎn)讓”法定規(guī)范模式之外,針對(duì)“技術(shù)奉獻(xiàn)”應(yīng)該保障其具有同樣法定規(guī)范的一席之地。因?yàn)樵谏鲜鰤艛嘈孕袠I(yè)里對(duì)于不同技術(shù)思想觀點(diǎn)方法的研究成果,敞開(kāi)法定規(guī)范的、“內(nèi)部技術(shù)交流奉獻(xiàn)”的大門(mén),直接關(guān)系到促進(jìn)提高科技創(chuàng)新能力,是符合國(guó)家發(fā)展進(jìn)步大局利益的。否則就為以“不予置理”來(lái)遏制“不同”研究成果問(wèn)題,遺留下法律空白的滋生土壤。不難共識(shí):
①融合發(fā)達(dá)資本主義國(guó)家市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)因素等方面需要法制法規(guī)保障,傳承與發(fā)揚(yáng)光大社會(huì)主義本質(zhì)優(yōu)越性、促進(jìn)提高科技創(chuàng)新能力等因素的方面,同樣離不開(kāi)法制法規(guī)的充分保障。
②以“講學(xué)習(xí)、講政治、講正氣”的科學(xué)性,能夠成為將上述向消極性方面轉(zhuǎn)化了的起支配作用的因素,再予轉(zhuǎn)化到積極性方面來(lái)的重要精神力量。客觀上,唯有將其再予轉(zhuǎn)化到積極性方面來(lái),并使之繼續(xù)發(fā)揮起支配作用的積極性意義,才是創(chuàng)新發(fā)展所期望的、相對(duì)充分有益的結(jié)果(也是互補(bǔ)融合優(yōu)勢(shì))。
③對(duì)于“交流、奉獻(xiàn)”目的的、不同技術(shù)思想觀點(diǎn)方法研究成果,試建議:可否請(qǐng)中國(guó)工程院、中國(guó)科協(xié)等部門(mén)給予同樣奉獻(xiàn)愛(ài)心的關(guān)注,隨時(shí)充分敞開(kāi)“內(nèi)部技術(shù)交流奉獻(xiàn)”的大門(mén),將可能建樹(shù)中國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)機(jī)制又一本質(zhì)特色。
④與此同時(shí),如果國(guó)家專(zhuān)業(yè)大企業(yè),對(duì)于針對(duì)現(xiàn)行技術(shù)產(chǎn)品的固有技術(shù)欠缺請(qǐng)求“內(nèi)部技術(shù)交流奉獻(xiàn)”者,是真誠(chéng)歡迎(而非“拒之門(mén)外”),這樣不僅與國(guó)家反技術(shù)壟斷法規(guī)精神完全一致、更是維護(hù)中國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)機(jī)制特色的、模范的具體貫徹執(zhí)行者。
在“三個(gè)代表”思想精神指導(dǎo)激勵(lì)下,中國(guó)革命、建設(shè)與中國(guó)特色社會(huì)主義的理論、實(shí)踐,已經(jīng)做出與繼續(xù)展示自己典范的光輝,也是中國(guó)科學(xué)技術(shù)研究與實(shí)施創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略的必由之路。
電能是一種即發(fā)即用、便于傳輸、使用的清潔能源。我國(guó)電力工業(yè)發(fā)展速度2000年全國(guó)發(fā)電量為1368.5TWH發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到319GW,居世界第二位。電氣化水平也得到了極大提高。電能已經(jīng)成為我國(guó)各方面建設(shè)及人們生活中不可缺少的能源。電能的使用已遍及各行各業(yè)。如:電能用于金屬熔煉、焊接、切割及金屬熱處理,用于電解、電鍍及電化加工,電能還用于運(yùn)輸工業(yè)、醫(yī)療及農(nóng)業(yè)灌溉等。現(xiàn)在,電能正愈來(lái)愈多地用來(lái)改善居住環(huán)境等。
1接地方式
長(zhǎng)期以來(lái),電力安全運(yùn)行及正確使用電能一直是人們關(guān)心的問(wèn)題,而配電系統(tǒng)的正確接地及有效保護(hù)技術(shù)又是安全利用電能的重要方面。
電力系統(tǒng)中,有兩種接地方式,即中性點(diǎn)直接接地(亦稱(chēng)大電流接地系統(tǒng)),另一種是中性點(diǎn)不接地(或經(jīng)消弧線圈接地,亦稱(chēng)小電流接地系統(tǒng))。在110kV及以上的高壓或超高壓電力系統(tǒng)中,一般采用中性點(diǎn)直接接地,這是為了降低高壓電器設(shè)備的絕緣水平,也可以防止在發(fā)生接地故障后產(chǎn)生的過(guò)電壓,可免除單相接地后的不對(duì)稱(chēng)性。這種接地方式下,接地故障所產(chǎn)生的零序電流足夠使繼電保護(hù)靈敏動(dòng)作,所以保護(hù)可靠。
中壓配電系統(tǒng)一般中性點(diǎn)不接地,所以,一旦發(fā)生單相接地故障,系統(tǒng)還能在不對(duì)稱(chēng)方式下運(yùn)行二個(gè)小時(shí)。但是地下電力電纜大量使用及城市用電負(fù)荷急增,不少地方已開(kāi)始采用中性點(diǎn)接地方式。
對(duì)380/220V的低壓配電系統(tǒng),除某些特殊情況外,絕大部分是中性點(diǎn)接地系統(tǒng),其目的是為了防止絕緣損壞后運(yùn)行人員遭受觸電的危險(xiǎn)。
這里舉一例說(shuō)明(見(jiàn)圖1),低壓三相四線制變壓器二次側(cè)中性點(diǎn)經(jīng)接地,電氣設(shè)備外殼不接地。當(dāng)外殼帶電時(shí),有人觸及外殼,此時(shí)流過(guò)人體的電流為:
Iren=
式中:ux——相電壓(V)
rren——人體電阻(Ω)
r0——接地裝置電阻(Ω)
由于r0<<rren≈1500Ω,則Iren≈≌0.147A,結(jié)果遠(yuǎn)大于安全允許值。
2漏電保護(hù)器
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB16917.1—97《家用或類(lèi)似用途帶過(guò)電流保護(hù)的剩余電流動(dòng)作斷路器的一般要求》等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,漏電保護(hù)器可分:
(1)漏電動(dòng)作開(kāi)關(guān)(僅有漏電保護(hù)的保護(hù)器);
(2)漏電動(dòng)作斷路器(帶過(guò)載、短路和漏電三種功能保護(hù)器);
(3)漏電繼電器(僅有漏電報(bào)警功能的保護(hù)器)。
2.1保護(hù)器的工作原理
漏電保護(hù)是一種電流動(dòng)作型漏電保護(hù),它適用于電源變壓器中性點(diǎn)接地系統(tǒng)(TT和TN系統(tǒng)),也適用于對(duì)地電容較大的某些中性點(diǎn)不接地的IT系統(tǒng)(對(duì)相-相觸電不適用)。
漏電保護(hù)器工作原理見(jiàn)圖2。三相線A,B,C和中性線N穿過(guò)零序電流互感器,零序電流互感器的副邊線圈接中間環(huán)節(jié)及脫扣器。
在正常情況下(無(wú)觸電或漏電故障發(fā)生),由克氏電流定律知道:三相線和中性線的電流向量和等于零,即:
+++=O
因此,各相線電流在零序電流互感器鐵芯中所產(chǎn)生磁通向量之和也為零,即:
+++=0
當(dāng)有人觸電或出現(xiàn)漏電故障時(shí),即出現(xiàn)漏電電流,這時(shí)通過(guò)零序電流互感器的一次電流向量和不再為零,即:
Δ+++≠0
零序電流互感器中磁通發(fā)生變化,在其副邊產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),此信號(hào)進(jìn)入中間環(huán)節(jié),如果達(dá)到整定值,使勵(lì)磁線圈通電,驅(qū)動(dòng)主開(kāi)關(guān),立即切斷供電電源,達(dá)到觸電保護(hù)。
2.2漏電保護(hù)器性能參數(shù)說(shuō)明
2.2.1額定漏電動(dòng)作電流(In)
它是指在規(guī)定條件下,漏電保護(hù)器必須可靠動(dòng)作的漏電動(dòng)作電流值。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB6829—86)規(guī)定為0.006、0.01、0.015、0.03、0.05、0.075、0.1、0.2、0.3、0.5、1、3、5、10、20A計(jì)15個(gè)等級(jí),在0.03A(30mA)以下為高靈敏度,0.03~1A為中靈敏度,1A以上為低靈敏度。
2.2.2額定漏電不動(dòng)作電流(In0)
這是為防止漏電保護(hù)器誤動(dòng)作的必需技術(shù)參數(shù),即在電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)允許的三相不平衡漏電流。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定In0不得低于In的1/2。
2.2.3漏電動(dòng)作分?jǐn)鄷r(shí)間
動(dòng)作時(shí)間是從突然施加漏電動(dòng)作電流開(kāi)始到被保護(hù)主電路完全被切斷為止。為達(dá)到人身觸電時(shí)的安全保護(hù)作用和適應(yīng)分級(jí)保護(hù)的需要,漏電保護(hù)器分快速型、延時(shí)型及反時(shí)限型三種。
2.2.4靈敏度α
一般漏電信號(hào)電流不可能很大,又要保證人身安全,我國(guó)規(guī)定的30mA信號(hào)電流可直接接觸保護(hù),國(guó)外可小到6mA。
漏電互感器的靈敏度由下式表示:
α=
式中:
E——副邊繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)模;
I——一次漏電流的模。
α反應(yīng)了漏電互感器對(duì)漏電流的反應(yīng)能力。根據(jù)電磁感應(yīng)原理計(jì)算得到:
=1/
采取加大鐵芯截面積,增加匝數(shù)N1,可以增加勵(lì)磁阻抗Zm,及增加負(fù)載阻抗ZL,則可以得到高的靈敏度。3低壓配電系統(tǒng)的接地
3.1三種接地系統(tǒng)
在我國(guó)的《民用電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》(JGJ/T16—92)標(biāo)準(zhǔn)中將低壓配電系統(tǒng)分為三種,即TN、TT、IT三種形式。其中,第一個(gè)大寫(xiě)字母T表示電源變壓器中性點(diǎn)直接接地;I則表示電源變壓器中性點(diǎn)不接地(或通過(guò)高阻抗接地。第二個(gè)大寫(xiě)字母T表示電氣設(shè)備的外殼直接接地,但和電網(wǎng)的接地系統(tǒng)沒(méi)有聯(lián)系;N表示電氣設(shè)備的外殼與系統(tǒng)的接地中性線相連。
TN系統(tǒng):電源變壓器中性點(diǎn)接地,設(shè)備外露部分與中性線相連。
TT系統(tǒng):電源變壓器中性點(diǎn)接地,電氣設(shè)備外殼沒(méi)有專(zhuān)用保護(hù)接地線(PE)。
IT系統(tǒng):電源變壓器中性點(diǎn)不接地(或通過(guò)高阻抗接地),而電氣設(shè)備外殼沒(méi)有專(zhuān)用保護(hù)接地線(PE)。
3.2TN系統(tǒng)
電力系統(tǒng)的電源變壓器的中性點(diǎn)接地,根據(jù)電氣設(shè)備外露導(dǎo)電部分與系統(tǒng)連接的不同方式又可分三類(lèi):即TN—C系統(tǒng)、TN—S系統(tǒng)、TN—C—S系統(tǒng)。下面分別進(jìn)行介紹。
3.2.1TN—C系統(tǒng)(見(jiàn)圖3)
其特點(diǎn)是:電源變壓器中性點(diǎn)接地,保護(hù)零線(PE)與工作零線(N)共用。
(1)它是利用中性點(diǎn)接地系統(tǒng)的中性線(零線)作為故障電流的回流導(dǎo)線,當(dāng)電氣設(shè)備相線碰殼,故障電流經(jīng)零線回到中點(diǎn),由于短路電流大,因此可采用過(guò)電流保護(hù)器切斷電源。TN—C系統(tǒng)一般采用零序電流保護(hù);
(2)TN—C系統(tǒng)適用于三相負(fù)荷基本平衡場(chǎng)合,如果三相負(fù)荷不平衡,則PEN線中有不平衡電流,再加一些負(fù)荷設(shè)備引起的諧波電流也會(huì)注入PEN,從而中性線N帶電,且極有可能高于50V,它不但使設(shè)備機(jī)殼帶電,對(duì)人身造成不安全,而且還無(wú)法取得穩(wěn)定的基準(zhǔn)電位;
(3)TN—C系統(tǒng)應(yīng)將PEN線重復(fù)接地,其作用是當(dāng)接零的設(shè)備發(fā)生相與外殼接觸時(shí),可以有效地降低零線對(duì)地電壓。
3.2.2TN—S系統(tǒng)(見(jiàn)圖4)
整個(gè)系統(tǒng)的中性線(N)與保護(hù)線(PE)是分開(kāi)的。
(1)當(dāng)電氣設(shè)備相線碰殼,直接短路,可采用過(guò)電流保護(hù)器切斷電源,如果線路較長(zhǎng),可在線路首端裝設(shè)RCD,靠它切斷故障電流;
(2)當(dāng)N線斷開(kāi),如三相負(fù)荷不平衡,中性點(diǎn)電位升高,但外殼無(wú)電位,PE線也無(wú)電位;
(3)TN—S系統(tǒng)不必重復(fù)接地,因?yàn)橹貜?fù)接地后對(duì)N線斷后保護(hù)設(shè)備作用不明顯;
(4)TN—S系統(tǒng)適用于工業(yè)企業(yè)、大型民用建筑。
3.2.3TN—C—S系統(tǒng)(見(jiàn)圖5)
它由兩個(gè)接地系統(tǒng)組成,第一部分是TN—C系統(tǒng),第二部分是TN—S系統(tǒng),其分界面在N線與PE線的連接點(diǎn)。
(1)當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生單相碰殼,同TN—S系統(tǒng);
(2)當(dāng)N線斷開(kāi),故障同TN—S系統(tǒng);
(3)TN—C—S系統(tǒng)中PEN應(yīng)重復(fù)接地,而N線不宜重復(fù)接地。
PE線連接的設(shè)備外殼在正常運(yùn)行時(shí)始終不會(huì)帶電,所以TN—C—S系統(tǒng)提高了操作人員及設(shè)備的安全性。
3.3TT供電系統(tǒng)(見(jiàn)圖6)
如圖6,電源中性點(diǎn)直接接地,電氣設(shè)備的外露導(dǎo)電部分用PE線接到接地極(此接地極與中性點(diǎn)接地沒(méi)有電氣聯(lián)系)。
(1)當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生相碰殼接地,環(huán)路阻抗Z=ZL+ZPE+Zf+RA+RB
式中:
ZL——相線阻抗;
ZPE——PE線阻抗;
Zf——相線與外殼間接觸電阻;
ZA——用電設(shè)備接地電阻;
ZB——電源中性點(diǎn)接地電阻。
由于ZL、ZPE、Zf很小,可忽略,接地電流:
Id==
按JGJ/T16—92標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定RA·I'd≤50V,及I'd=
U——相電壓;
I'd——為低壓斷路器瞬時(shí)或延時(shí)過(guò)電流脫扣整定值(A);
Id——單相短路電流(A)。
RA≤(15/29)·RB
如果RB≤4Ω,則:RA≤·RB=2.07Ω;接地電阻的要求極其苛刻,較難實(shí)現(xiàn),因此一般要求RA取值范圍為4Ω~10Ω。
如果RA≤4Ω,則Ia≈12.5A。
由RL1型熔斷器特性曲線與自動(dòng)開(kāi)關(guān)保護(hù)特性曲線得到的保護(hù)裝置允許最大整定值列于下表。
由表可知RA≤4Ω時(shí),熔斷器熔體的額定電流Ie≤4A或Ie≤2A,而低壓斷路器瞬時(shí)動(dòng)作整定值Ie≤11A才能保證在規(guī)定時(shí)間內(nèi)切斷故障回路。在工程上,這么小的整定值是沒(méi)有實(shí)際意義的,另外,容量較大的分支負(fù)荷或支路負(fù)荷也無(wú)法采用熔斷器或自動(dòng)開(kāi)關(guān)作這種TT接地系統(tǒng)的保護(hù)電器,因此要采用RCD保護(hù)電器。
(2)TT系統(tǒng)在國(guó)外被廣泛應(yīng)用,在國(guó)內(nèi)僅限于局部對(duì)接地要求高的電子設(shè)備場(chǎng)合,如果在負(fù)荷端和首端裝設(shè)RCD而干線末端裝有斷零保護(hù),則可適用于農(nóng)村居住區(qū)、工業(yè)企業(yè)及分散的民用建筑等場(chǎng)所。
3.4IT系統(tǒng)
電力系統(tǒng)的帶電部分與大地間無(wú)直接連接(或經(jīng)電阻接地),而受電設(shè)備的外露導(dǎo)電部分則通過(guò)保護(hù)線直接接地(如圖7)。
圖7(a)配電中性點(diǎn)與地絕緣;圖7(b)配電中性點(diǎn)經(jīng)電阻(阻抗)接地;圖7(c)配電中性點(diǎn)經(jīng)阻抗接地而設(shè)備外露導(dǎo)電部分接到電源的接地體上。
下面分析發(fā)生單相短路故障時(shí)的情況這里只論述圖7(b)。在發(fā)生第一次接地故障時(shí)。
Id≤U/(Z+RA+RB+ZL+Zf)
式中:
Z——配電系統(tǒng)中性點(diǎn)的阻抗
RA——用電設(shè)備的接地電阻,一般RA≤4Ω
RB——配電設(shè)備中性點(diǎn)的接地電阻,一般RB≤4Ω
U——電源相電壓,220V
ZL——相線電阻
Zf——相線與外殼之間接觸電阻
ZL、Zf數(shù)值很小,略去不計(jì)。按IEC標(biāo)準(zhǔn),Z的阻抗推薦5倍于相線電壓數(shù)值,
Z=5×2201000Ω
Id≤220/(1000+4+4)=0.218(A)
設(shè)備外露部分的電壓:Uf≤Id·RA=0.218×4=0.872V,這個(gè)電壓不會(huì)造成觸電傷害,因此第一次出現(xiàn)這種情況,不用切斷電源,而是發(fā)一個(gè)聲光告警。
在發(fā)生第二次接地故障時(shí)(圖8),M1設(shè)備的L3相接地,M2設(shè)備的L2相接地時(shí),必須滿足RA·Ia≤50V及RC·IC≤50V,式中Ia、IC分別為M1,M2保護(hù)器的動(dòng)作電流。
在一般情況下,RA=RC=4Ω,則Ia=Ic≈50V/4Ω=12.5A;如果采用熔斷器或空氣斷路器作保護(hù)時(shí),IT系統(tǒng)只能提供小容量負(fù)荷。如果采用RCD,則IT系統(tǒng)可以提供較大負(fù)荷量。4漏電保護(hù)器的配置
4.1漏電保護(hù)器的配置技術(shù)
一般僅有一級(jí)保護(hù),額定動(dòng)作電流In≤Vr/Rs。式中:Vr——安全觸電電壓,特別潮濕場(chǎng)所為2.5V,潮濕場(chǎng)所取25V,而干燥場(chǎng)所取56V;Rs為設(shè)備外露導(dǎo)電部分接地電阻。
如果有二級(jí)保護(hù),圖9表示了兩級(jí)保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間和動(dòng)作電流的配合關(guān)系。其第一級(jí)的目的是為了防止人身間接接觸觸電,被保護(hù)電網(wǎng)面積大負(fù)載電流大,通常150kVA變壓器總出線電流216A,動(dòng)作電流取100~300mA,而動(dòng)作時(shí)間為0.2s以上;其第二級(jí)的目的是防止直接接觸觸電事故,被保護(hù)電網(wǎng)覆蓋小,動(dòng)作電流選30mA,動(dòng)作時(shí)間≥0.04s。
如果多級(jí)漏電保護(hù)時(shí),多級(jí)漏電保護(hù)In1≥3In2t1≥tfd,式中,In1是上一級(jí),In2為下一級(jí)RCD額定動(dòng)作電流,tfd為上一級(jí)RCD可返回的時(shí)間;tfd為下一級(jí)RCD分、合斷時(shí)間。
如果要采取三級(jí)保護(hù),則(1)末線路端用電設(shè)備In=30mAt≤0.1s;(2)分支路選擇RCD,取In=100mAt≤0.3s;(3)干線選擇In=300mAt≤1s。
4.2安裝漏電保護(hù)器的注意事項(xiàng)
(1)漏電保護(hù)器能否正常工作,它與接地方式及安裝方式有很大關(guān)系。這里僅舉一例說(shuō)明In=100mAt≤1s。
由于兩個(gè)漏電保護(hù)器出線后的線路混用(見(jiàn)圖10),而造成兩個(gè)漏電保護(hù)器不能同時(shí)供電。
圖中,由于臨時(shí)將照明燈泡跨接在兩個(gè)漏電保護(hù)器出線后的相線與中性線之間,它是跨接在2LDB中的相線與的1LDB中性線之間,當(dāng)燈泡亮后,其相線電流流經(jīng)2LDB和1LDB回到中線,很明顯2LDB使出現(xiàn)不平衡電流,1LDB中也出現(xiàn)差流,從而2LDB和1LDB一起動(dòng)作,切斷了電源,因此造成兩個(gè)回路都無(wú)法正常工作。
(2)安裝漏電保護(hù)器時(shí),一定要注意線路中中性線的正確接法,即工作中性線一定要穿過(guò)漏電電流互感器,而保護(hù)中性線決不能穿過(guò)漏電電流互感器,如圖4—(a)(即TN-S系統(tǒng))。5結(jié)論
中圖分類(lèi)號(hào): P185.16文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
雷電是大氣放電所產(chǎn)生的氣象,可以產(chǎn)生強(qiáng)烈的閃光、霹靂,掉在地上可以摧毀房屋、殺傷人畜、引發(fā)火災(zāi)等。隨著近代高科技的發(fā)展,尤其是微電子技術(shù)的高速發(fā)展,雷電災(zāi)害越來(lái)越頻繁,損失越來(lái)越大,原先的避雷針已無(wú)法保護(hù)建筑物、人和電器設(shè)備。80年代以后,雷災(zāi)出現(xiàn)新的特點(diǎn),這主要是因?yàn)橐恍└叽蠼ㄖ呐d起,如高層智能大廈,微波站、天線塔等都會(huì)吸引落雷,從而使本身所在建筑及附近建筑遭到破壞。增設(shè)的各種架空長(zhǎng)導(dǎo)線反倒引雷入室,使避雷裝置失去作用。
此外,微電子技術(shù)的高度發(fā)達(dá),并且廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域,使得雷害對(duì)象出現(xiàn)了變化——從對(duì)建筑物本身的損害轉(zhuǎn)移到對(duì)室內(nèi)的電器、電子設(shè)備的損害。以至發(fā)生人身傷亡事故。隨之防雷對(duì)象也由強(qiáng)電轉(zhuǎn)移到弱電。雷電產(chǎn)生的電磁感應(yīng)已成為主要危害。所以,現(xiàn)代建筑防雷設(shè)計(jì)就必須高度重視雷電問(wèn)題,加大力度去完善建筑物內(nèi)部電子設(shè)備的安全保護(hù)措施。
我國(guó)建筑智能系統(tǒng)的研究和開(kāi)發(fā)起點(diǎn)較低,因此我們的智能建筑廣泛存在著絕緣強(qiáng)度低,過(guò)電壓和過(guò)電流耐受能力差,對(duì)雷電引起的外部侵入造成的電磁干擾敏感等弱點(diǎn),尤其是抗雷擊電涌能力差。如不加以有效防范,無(wú)法保證智能化系統(tǒng)及設(shè)備的正常運(yùn)行。所以,目前關(guān)于智能建筑的雷擊電涌保護(hù)可靠性及安全運(yùn)行問(wèn)題,已成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。
1、建筑受雷擊的途徑
1.1 由附近的對(duì)地雷擊引起的地電位反擊
兩個(gè)相鄰的樓當(dāng)附近有雷擊時(shí),電位的變化是不同的,所以存在著電位差,它的大小決定于雷電大小、接地電阻和樓間距離。如樓間有信號(hào)線,則將承受高壓沖擊,據(jù)資料介紹,電纜或建筑物附近100米以?xún)?nèi)的雷擊,能感應(yīng)5KV和1.25KA的浪涌。
1.2 對(duì)建筑物的直接雷擊
直接雷的電流通過(guò)避雷導(dǎo)體系統(tǒng)流入大地,除了使地電位升高外,當(dāng)電流快速流過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)體時(shí),因?qū)w的自感而在導(dǎo)體的二端產(chǎn)生電勢(shì),一根30米的避雷導(dǎo)線可產(chǎn)生1.5MV電勢(shì),使附近的無(wú)金屬保護(hù)的靠墻電纜會(huì)出現(xiàn)“閃絡(luò)”,避雷導(dǎo)線和附近的電纜間還可由電容或電感耦合產(chǎn)生電壓,一個(gè)距避雷導(dǎo)線1米的10米×10米的回路,當(dāng)避雷導(dǎo)線的電流為2kA/μs時(shí),峰值電壓可達(dá)9.5kV。
1.3 由電力線被直接雷擊或感應(yīng)雷擊
直接雷擊中高壓電力線上,通過(guò)變壓器的電容耦合產(chǎn)生浪涌電壓(在高壓線上200kA的雷擊,可在低壓屏產(chǎn)生6kV的浪涌電壓),足以引起設(shè)備損壞。直接打在高壓線上的雷擊概率較小,90%的雷電放電發(fā)生在云與云之間,電力線會(huì)因電磁感應(yīng)或靜電感應(yīng)產(chǎn)生二次雷擊。雷雨云之間的放電,因電磁輻射而在電力線上感應(yīng)出脈沖,稱(chēng)電磁感應(yīng)雷;雷雨云的靜電荷電場(chǎng),會(huì)在電力線表面感應(yīng)出電荷,當(dāng)該雷雨云的電荷與其它雷雨云接閃后,電力線表面的電荷被釋放,向二邊放電,稱(chēng)靜電感應(yīng)雷。上述兩種感應(yīng)雷,在架空或埋地的導(dǎo)線上產(chǎn)生電流或電壓沖擊波,沿導(dǎo)線經(jīng)接口進(jìn)入設(shè)備,即所謂雷電波竄入,對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)危害極大。
1.4 雷電電磁脈沖波(LEMP)
雷電放電的dv/dt及di/dt均很高,其電磁輻射很大 。 雷 電 波 的 主 頻 為 1k~10kHz, 高 頻 為5MHz~10MHz。電磁波可通過(guò)建筑物的門(mén)、窗和電子設(shè)備機(jī)箱上的空洞、縫隙,直接作用于設(shè)備的元、器件,引起故障。雷電波的主頻不高,對(duì)大地而言,其穿透深度可達(dá)15~50m,埋在地下的通信和電力電纜將受到影響。
2、建筑物防雷設(shè)計(jì)因素
防雷是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。
2.1接閃功能
指實(shí)現(xiàn)接閃功能所應(yīng)具備的條件,包括接閃器的形式(避雷針、避雷帶和避雷網(wǎng))、耐流耐壓能力、連續(xù)接閃效果、造價(jià)以及接閃器與建筑物的美學(xué)統(tǒng)一性等。
2.2分流影響
指引下線對(duì)分流效果的影響。引下線的粗細(xì)和數(shù)量直接影響分流效果,引下線多,每根引下線通過(guò)的雷電流就小,其感應(yīng)范圍就小。
2.3均衡電位
建筑物的各個(gè)部分可以形成一個(gè)電勢(shì)相等的等電位。若建筑物內(nèi)的結(jié)構(gòu)鋼筋與各種金屬設(shè)置及金屬管線都能連接成統(tǒng)一的導(dǎo)電體,建筑物內(nèi)當(dāng)然就不會(huì)產(chǎn)生不同的電位,這樣就可保證建筑物內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生反擊和危及人身安全的接觸電壓或跨步電壓,對(duì)防止雷電電磁脈沖干擾微電子設(shè)備也有很大的好處。
2.4屏蔽作用
屏蔽的主要目的是保護(hù)建筑物內(nèi)的通訊設(shè)備、電子計(jì)算機(jī)、精密儀器以及自動(dòng)化控制系統(tǒng)不受雷電電磁脈沖的危險(xiǎn)。應(yīng)盡量利用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)的鋼筋,即建筑物內(nèi)地板、頂板、墻面、及梁、柱內(nèi)的鋼筋,使其構(gòu)成一個(gè)六面體的網(wǎng)籠,即籠式避雷網(wǎng),從而實(shí)現(xiàn)屏蔽。
2.5接地效果
良好的接地效果也是防雷成功的重要保證之一。每個(gè)建筑物都要考慮哪種接地方式的效果最好和最經(jīng)濟(jì)。
2.6合理布線
指如何布線才能獲得最好的綜合效果。現(xiàn)代化的建筑物都離不開(kāi)照明、動(dòng)力、電話、電視和計(jì)算機(jī)等設(shè)備的管線,在防雷設(shè)計(jì)中,必須考慮防雷系統(tǒng)與這些管線的關(guān)系。為了保證在防雷裝置接閃時(shí)這些管線不受影響,設(shè)計(jì)室內(nèi)各種管線時(shí),必須與防雷系統(tǒng)統(tǒng)一考慮。
3、現(xiàn)代建筑防雷的新重點(diǎn)
智能建筑的發(fā)展使得傳統(tǒng)的建筑防雷設(shè)計(jì)不再能滿足建筑本身對(duì)雷電安全的需要。雷電防護(hù)已經(jīng)不僅僅是對(duì)建筑本體的防護(hù),更側(cè)重于對(duì)建筑內(nèi)人身和電氣設(shè)備的安全的防護(hù)。防雷工作正在從以傳統(tǒng)的防直擊雷為主向防雷電感應(yīng)過(guò)電壓對(duì)通迅、安防、自動(dòng)控制等系統(tǒng)的設(shè)備的損害而轉(zhuǎn)變。其中重要的防雷觀念變化有:
3.1重視雷電電磁感應(yīng)作用
以前建筑物防雷以防直擊雷為主,側(cè)重機(jī)械性破壞和雷電反擊;現(xiàn)在則以防感應(yīng)雷擊為主,側(cè)重雷電的電磁感應(yīng)效應(yīng)。
3.2建筑物防雷的整體性
建筑物防雷的整體性體現(xiàn)在對(duì)建筑物防雷設(shè)計(jì)和安裝時(shí),要對(duì)內(nèi)部防雷裝置和外部防雷裝置做整體的統(tǒng)一的考慮。建筑物外的整體觀念是指對(duì)一個(gè)院落、一個(gè)小區(qū)以及附近的環(huán)境要做全面的防雷規(guī)劃,同時(shí)還不能違反小區(qū)規(guī)劃的要求例如:所安裝的避雷針桿塔是否影響小區(qū)的美觀,所用的避雷針、避雷帶或避雷網(wǎng)是否與建筑物的立面相配以及低矮建筑物能否由高大建筑物或高大煙囪上的避雷裝置所保護(hù)等等。
4.防雷通信電源的管理
通信電源在防雷方面尤其應(yīng)該引起重視。
4.1 加強(qiáng)對(duì)電源設(shè)備的重視
電源設(shè)備與通信網(wǎng)中的其他設(shè)備(如交換、傳輸?shù)龋┯休^大的不同,本質(zhì)上,電源設(shè)備是機(jī)電設(shè)備而非通信設(shè)備。正因?yàn)槿绱耍谕ㄐ艠I(yè)中,它得不到充分的重視,然而,必須看到,通信電源作為整個(gè)通信電信網(wǎng)的能量保證,它的作用是整體性和全局性的。雖然它不是通信網(wǎng)主流設(shè)備,但它卻是通信網(wǎng)中最重要、最關(guān)鍵的設(shè)備。
4.2 加強(qiáng)電源管理上的專(zhuān)業(yè)化
對(duì)通信電源要求通信網(wǎng)上的各級(jí)管理層次和建設(shè)、維護(hù)方面都應(yīng)該有獨(dú)立的電源專(zhuān)業(yè)管理人員。因?yàn)橥ㄐ烹娫词且粋€(gè)專(zhuān)業(yè),而且是個(gè)包括多種系統(tǒng)和學(xué)科的大專(zhuān)業(yè),因此,應(yīng)該對(duì)它作相應(yīng)的專(zhuān)業(yè)管理。
4.3 電源設(shè)備購(gòu)置與維護(hù)的具體措施
4.3.1在購(gòu)置通信電源過(guò)程中,除考慮性?xún)r(jià)比外,要考慮高可靠性、多種自動(dòng)保護(hù)功能、寬電壓、良好的均流均衡性能、在線運(yùn)行模式,要考慮是否嚴(yán)格按照高標(biāo)準(zhǔn)組織生產(chǎn),另外系統(tǒng)故障率、防雷和電涌措施、交直流配電一體化等都應(yīng)是分析考慮配置的重點(diǎn)。要選用可靠性高的設(shè)備,合理配置備份設(shè)備。
4.3.2供電方式要大力推廣分散供電,要有備品和備份,使用同一種直流電壓的通信設(shè)備,采用兩個(gè)以上的獨(dú)立供電系統(tǒng)。
4.3.3設(shè)備宜采用模塊化、熱插拔式,便于更換和維修。再一個(gè)就是平時(shí)應(yīng)建立起對(duì)電源故障的應(yīng)急措施,保證可靠供電。最后,要提高技術(shù)維護(hù)水平,大力推廣集中維護(hù)體制。
綜上所述,雷電危害是有目共睹的,但只要措施得當(dāng),就可以有效地降低雷害。
1 概述
漏電保護(hù)是低壓農(nóng)村電網(wǎng)用電保護(hù)中的一項(xiàng)重要的保護(hù)技術(shù),廣泛的用于防止漏電火災(zāi)和人身觸電傷亡事故的發(fā)生。漏電保護(hù)技術(shù)很早就受到人們的關(guān)注和研究。
在討論剩余電流保護(hù)技術(shù)之前,首先要搞清兩個(gè)概念,其一,何謂剩余電流?剩余電流是指線路中的電流矢量和,即:ΔI=■+■+■+■。
也就是漏電保護(hù)器上的零序電流互感器檢測(cè)的漏電電流;其二,何謂對(duì)地漏電電流?指線路對(duì)大地的泄露電流,由于電網(wǎng)中的線路對(duì)地絕緣電阻不是無(wú)窮大,且存在對(duì)地分布電容。因此有泄漏電流產(chǎn)生,這些電流一般稱(chēng)為漏電電流,也叫固有漏電電流。
在一定條件下,人觸電或者設(shè)備故障漏電,不一定就會(huì)引起剩余電流的增加,反而會(huì)導(dǎo)致剩余電流的減少,因此造成了人體觸電或者設(shè)備故障漏電時(shí)漏電保護(hù)器的不動(dòng)作,即保護(hù)死區(qū)。
在實(shí)際電網(wǎng)中,對(duì)于單相線路,當(dāng)零線電壓為零時(shí),則剩余電流就是相線對(duì)地的漏電電流,即:ΔI=■+■+■
而對(duì)于三相線路,且線路絕緣狀況較差時(shí),各相線對(duì)地都有漏電電流。
ΔI=■+■+■+■=■+■+■+■
此時(shí),剩余電流與對(duì)地漏電電流便不同,它則不能真實(shí)的反映出線路及設(shè)備的漏電情況或人體的觸電等情況,只有對(duì)地漏電電流才能做到這一點(diǎn)。
2 剩余電流動(dòng)作保護(hù)技術(shù)存在的問(wèn)題
剩余電流動(dòng)作保護(hù)技術(shù)的關(guān)鍵就是采用零序電流互感器實(shí)現(xiàn)對(duì)剩余電流信號(hào)的檢測(cè),當(dāng)沒(méi)有剩余電流時(shí),從電源流出的電流與流入的電流相等,在剩余電流互感器的電流矢量和為零;當(dāng)有剩余電流時(shí),流出的電流與流入的電流不相等,零序電流互感器二次側(cè)有感應(yīng)信號(hào)產(chǎn)生。當(dāng)剩余電流值達(dá)到整定動(dòng)作值時(shí),互感器二次側(cè)感應(yīng)信號(hào)經(jīng)放大后推動(dòng)脫扣器使開(kāi)關(guān)動(dòng)作,實(shí)現(xiàn)剩余電流保護(hù)。
現(xiàn)在市場(chǎng)上的剩余電流斷路器均采用零序電流互感器檢測(cè)漏電信號(hào),這種方法它檢測(cè)的是電網(wǎng)中的剩余電流,在三相線路中,檢測(cè)到的剩余電流,是各相線路對(duì)地漏電或者人體觸電電流的矢量和,因而它無(wú)法對(duì)線路中發(fā)生的相線對(duì)地漏電或者人體觸電事故進(jìn)行有效的保護(hù),圍繞這一問(wèn)題人們進(jìn)行了廣泛的研究,現(xiàn)在就以下幾種技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行分析與探討:
2.1 脈沖漏電保護(hù)技術(shù) 脈沖漏電保護(hù)技術(shù)它能夠?qū)⑹S嚯娏鲄^(qū)分為突變剩余電流與緩變剩余電流,把突變剩余電流視為人體觸電或設(shè)備突發(fā)漏電(如電氣設(shè)備投、切時(shí)產(chǎn)生的漏電),把緩變剩余電流看作是電網(wǎng)中的固有漏電,這樣讓漏電保護(hù)器對(duì)這兩種漏電電流進(jìn)行分別保護(hù),便可實(shí)現(xiàn)人體觸電的安全保護(hù)。
但是該方法中的脈沖電流信號(hào)(人體觸電電流或設(shè)備突變漏電電流)仍為三相線路中的脈沖漏電矢量和,也是剩余電流,而不是線路中發(fā)生的真實(shí)的人體觸電或設(shè)備突變漏電電流,因此它仍不能真正滿足人體觸電保護(hù)的安全要求,另外由于它不能區(qū)分脈沖漏電,是人體觸電還是設(shè)備突變漏電?所以,當(dāng)線路中有設(shè)備突變漏電時(shí),它容易引起保護(hù)器的頻繁跳閘,影響供電可靠性。
2.2 鑒相鑒幅保護(hù)技術(shù) 它根據(jù)電網(wǎng)中原先的剩余電流和當(dāng)線路中發(fā)生設(shè)備突變漏電或人體觸電后,引起的剩余電流位移,通過(guò)平行四邊形法則,求得真實(shí)的人體觸電或設(shè)備突變漏電電流,即對(duì)地突變泄露電流。這樣便能對(duì)電網(wǎng)中發(fā)生的人體觸電事故進(jìn)行有效地保護(hù),但是由于它仍無(wú)法區(qū)分對(duì)地突變漏電是人體觸電還是設(shè)備突變漏電?因此,仍無(wú)法解決供電可靠性的問(wèn)題。因?yàn)樵陔娋W(wǎng)中發(fā)生的突變漏電事故中,有99%以上是電網(wǎng)中的電氣設(shè)備投、切所致,人體觸電的情況很少,所以將該技術(shù)用于漏電保護(hù)器在實(shí)際應(yīng)用中,雖然它保證了人體觸電安全,但是仍沒(méi)有改變易使保護(hù)器頻繁跳閘的問(wèn)題,影響供電可靠性,最后在漏電保護(hù)的推廣中不得不被遺棄。
2.3 特波保護(hù)技術(shù) 用特波的方法來(lái)區(qū)分人體觸電與設(shè)備等的突變漏電,其原理是根據(jù)人體觸電電流的波形與設(shè)備突變漏電的波形的不同,從而將它們區(qū)分開(kāi)來(lái),以實(shí)現(xiàn)既能保證人體觸電的安全保護(hù),又能在設(shè)備突變漏電時(shí),保證電網(wǎng)的供電可靠性。該技術(shù)成立的前提是人體觸電的波形是相同的和固定的,而實(shí)際上人體觸電的波形是不可能相同和固定的。首先,該方法仍與脈沖漏電方法一樣,它檢測(cè)的是電網(wǎng)中的剩余電流,因此在三相線路中,人體觸電電流與其他漏電電流經(jīng)零序電流互感器疊加后會(huì)發(fā)生變化;其次,不同的人或同一人在不同的情況下其觸電電流的波形也是不一樣的。如人全身出汗時(shí)、洗澡時(shí)、皮膚非常細(xì)嫩的、皮膚角質(zhì)層、活體的皮膚傷口處等觸電時(shí),人體瞬間就會(huì)擊穿,產(chǎn)生的人體觸電流波形就不是特波,因此,當(dāng)在這些情況下發(fā)生人體觸電時(shí),仍不能對(duì)人體觸電安全真正起到保護(hù)作用;再加上一些電氣設(shè)備發(fā)生的對(duì)地電流波形,會(huì)類(lèi)似所謂的特波波形,如一根帶電螺絲刀插入地下時(shí),產(chǎn)生的漏電波形即類(lèi)似其設(shè)定的特波,因而會(huì)引起保護(hù)器的跳閘,影響到供電可靠性。
綜上所述,在特波方法中,由于人體觸電電流波形的不確定性,而該方法中設(shè)定的特波波形又是單一的和固定的,所以,當(dāng)線路中發(fā)生突變漏電后,該方法無(wú)法準(zhǔn)確地鑒別出是人體觸電還是電氣設(shè)備突變漏電,因此,它仍無(wú)法滿足供電部門(mén)對(duì)供電可靠性和人體觸電安全保護(hù)的要求。
3 一種新型的解決方法
雙鑒保護(hù)技術(shù)是一種新型的漏電保護(hù)解決方法,也是本文所推廣的一種漏電保護(hù)技術(shù)。該方法首先采用了原先鑒相鑒幅技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),即獲得對(duì)地泄露電流,它能夠真實(shí)的反映出電網(wǎng)中的人體觸電與設(shè)備對(duì)地泄露電流,從而對(duì)電網(wǎng)中的人體觸電安全進(jìn)行有效的保護(hù);其次,它又在檢測(cè)突變漏電的同時(shí)檢測(cè)負(fù)荷電流,而后通過(guò)對(duì)電網(wǎng)中發(fā)生的突變漏電與負(fù)荷電流變化的情況進(jìn)行雙方面的綜合鑒別,來(lái)決定是否該保護(hù),從而克服了鑒相鑒幅技術(shù)不能區(qū)分電網(wǎng)中的突變漏電到底是人體觸電還是設(shè)備突變漏電的缺點(diǎn)。
當(dāng)線路中發(fā)生突變漏電時(shí),如果負(fù)荷電流沒(méi)有發(fā)生變化,則視為人體觸電,保護(hù)器即應(yīng)保護(hù)跳閘;如果此時(shí)負(fù)荷電流也相應(yīng)發(fā)生變化,則視為線路中的電氣設(shè)備投、切所致,保護(hù)器便不予保護(hù),即剩余電流斷路器不動(dòng)作。這樣它便能夠正確分辨電網(wǎng)中的突變漏電是人體觸電或是電氣設(shè)備投、切時(shí)引起的突變漏電,全面滿足供電部門(mén)對(duì)人體觸電安全保護(hù)和供電可靠性的需要。
另外,該方法由于根據(jù)負(fù)荷電流的變化情況來(lái)決定保護(hù)器是否該保護(hù),因而它能夠有效地解決保護(hù)器間的越級(jí)跳閘問(wèn)題(如二級(jí)保護(hù)器若跳閘,便會(huì)切斷其下負(fù)荷,一級(jí)保護(hù)器通過(guò)對(duì)負(fù)荷電流變化的鑒別,便不會(huì)再跳閘)。這樣將大大提高供電可靠性。
綜上所述,該方法的應(yīng)用必將使漏電保護(hù)事業(yè)邁上一個(gè)新臺(tái)階。
4 結(jié)論
本文對(duì)漏電保護(hù)技術(shù)進(jìn)行了分析,根據(jù)電網(wǎng)和設(shè)備故障漏電的基本特征,提出了一種新型的漏電保護(hù)技術(shù)——雙鑒保護(hù)技術(shù),可以解決以下問(wèn)題:①提出的采用雙鑒保護(hù)技術(shù)的剩余電流斷路器解決了現(xiàn)有國(guó)網(wǎng)公司低壓配電臺(tái)區(qū)的漏電保護(hù)技術(shù)的重要缺陷。實(shí)現(xiàn)故障漏電保護(hù)動(dòng)作的準(zhǔn)確性和無(wú)誤性,提高了供電安全性和可靠性。②把漏電設(shè)備與人體觸電區(qū)分開(kāi)來(lái),在三相線路中的帶漏電設(shè)備投切引起的突變,剩余電流不動(dòng)作,提高了供電可靠性;而在三相線路中的任意某一相如果發(fā)生人體觸電,則保護(hù)器動(dòng)作,提高了供電安全性。③該技術(shù)已經(jīng)通過(guò)了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,雙鑒保護(hù)技術(shù)剩余電流斷路器具有高精度,高穩(wěn)定性的保護(hù)特性,符合漏電保護(hù)的要求,也滿足了故障漏電保護(hù)的要求,具有很高的實(shí)用價(jià)值和推廣價(jià)值。
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中圖分類(lèi)號(hào):TP391文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-3044(2010)19-5381-02
繼電保護(hù)裝置是一種利用電磁感應(yīng)原理而發(fā)展起來(lái)的電力系統(tǒng)保護(hù)裝置,隨著電子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的飛速發(fā)展,目前已經(jīng)發(fā)展到微機(jī)型階段,并且利用軟件技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)由軟件技術(shù)驅(qū)動(dòng)硬件而實(shí)現(xiàn)微機(jī)繼電保護(hù),這就是目前研究很熱的技術(shù)――基于虛擬儀器技術(shù)的繼電保護(hù)系統(tǒng)。利用虛擬儀器技術(shù)實(shí)現(xiàn)的微機(jī)繼電保護(hù)裝置,具有傳統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)裝置所不具備的優(yōu)勢(shì),例如控制更加安全可靠等。
本論文主要將虛擬技術(shù)應(yīng)用于微機(jī)保護(hù)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),擬對(duì)基于虛擬儀器技術(shù)的微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā),并從中找到可靠有效的微機(jī)保護(hù)實(shí)驗(yàn)方法與建議,并和廣大同行分享。
1 微機(jī)繼電保護(hù)概述
1.1 微機(jī)繼電保護(hù)的基本構(gòu)成
微機(jī)繼電保護(hù)裝置,其基本結(jié)構(gòu)構(gòu)成與普通的電力保護(hù)裝置一樣,也是有硬件和軟件兩大部分構(gòu)成。硬件部分主要由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)及邏輯判斷控制模塊等幾個(gè)部分構(gòu)成,主要由數(shù)據(jù)采集模塊負(fù)責(zé)對(duì)電力系統(tǒng)的相關(guān)電參數(shù)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)與采集,并將數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)運(yùn)算之后,由邏輯判斷控制模塊調(diào)用軟件控制程序,并發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào),驅(qū)動(dòng)保護(hù)裝置執(zhí)行保護(hù)動(dòng)作,從而實(shí)現(xiàn)電力繼電保護(hù)的功能。
隨著集成電子電路技術(shù)的發(fā)展,目前發(fā)展的微機(jī)型繼電保護(hù)裝置,其硬件系統(tǒng)主要由CPU(微處理器)主機(jī)系統(tǒng)、模擬量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和開(kāi)關(guān)量輸入/輸出系統(tǒng)三大部分組成,盡管結(jié)構(gòu)構(gòu)成已經(jīng)發(fā)生一定變化,但其實(shí)實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的基本原理仍是一樣的,由模擬量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)負(fù)責(zé)相關(guān)保護(hù)參數(shù)的采集,微機(jī)繼電保護(hù)裝置是以微處理器為核心,根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所采集到的電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù),按照給定算法來(lái)檢測(cè)電力系統(tǒng)是否發(fā)生故障以及故障性質(zhì)、范圍等,并由此做出是否需要跳閘或報(bào)警等判斷。
1.2 微機(jī)繼電保護(hù)裝置的特點(diǎn)
微機(jī)保護(hù)與常規(guī)保護(hù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
1) 微機(jī)繼電保護(hù)裝置主要由微處理器為核心而構(gòu)成的硬件系統(tǒng),因此借助于現(xiàn)代功能強(qiáng)大的微處理器,微機(jī)型繼電保護(hù)裝置可以實(shí)現(xiàn)一定程度的智能化。
2) 相比于傳統(tǒng)的機(jī)械式硬件實(shí)現(xiàn)的硬件保護(hù)裝置,微機(jī)型繼電保護(hù)裝置能夠依靠數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)參數(shù)的檢測(cè)與采集,整個(gè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)數(shù)字化流程,這就為繼電保護(hù)裝置的控制功能的穩(wěn)定性、可靠性提供了技術(shù)條件;另一方面,依靠微處理器內(nèi)部的軟件程序,微機(jī)繼電保護(hù)裝置能夠進(jìn)行周期性自檢,一旦發(fā)現(xiàn)自身硬件或者軟件發(fā)生故障,能夠立即實(shí)施報(bào)警,從而保障了繼電保護(hù)裝置功能的可靠性。
3) 傳統(tǒng)的機(jī)械式硬件實(shí)現(xiàn)的硬件保護(hù)裝置,其保護(hù)功能較為單一,僅僅是實(shí)現(xiàn)基本的保護(hù)功能,動(dòng)作依靠一次性機(jī)械元件完成,一旦該部件發(fā)生故障,則整個(gè)繼電保護(hù)裝置無(wú)法工作;而微機(jī)型繼電保護(hù)裝置除了能夠利用弱電驅(qū)動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的功能外,還能夠依靠數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的相關(guān)電力參數(shù)都實(shí)施監(jiān)測(cè)與采集,通過(guò)程序的分析,實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)整體性能的檢測(cè),保護(hù)功能大大豐富。
4) 傳統(tǒng)的機(jī)械式硬件實(shí)現(xiàn)的硬件保護(hù)裝置,其功能調(diào)試復(fù)雜,工作量大,而且極容易造成內(nèi)部晶體管集成電路的失效,而現(xiàn)代微機(jī)繼電保護(hù)裝置,依靠?jī)?nèi)部的核心微處理器,能夠開(kāi)發(fā)專(zhuān)用的人機(jī)交互系統(tǒng),利用人機(jī)交互系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)裝置的調(diào)試,簡(jiǎn)單易行,還可以自動(dòng)對(duì)保護(hù)的功能進(jìn)行快速檢查。
5) 利用微機(jī)的智能特點(diǎn),可以采用一些新原理,解決一些常規(guī)保護(hù)難以解決的問(wèn)題。例如,采用模糊識(shí)別原理或波形對(duì)稱(chēng)原理識(shí)別判斷勵(lì)磁涌流,利用模糊識(shí)別原理判斷振蕩過(guò)程中的短路故障,采用自適應(yīng)原理改善保護(hù)的性能等。
2 基于虛擬儀器的微機(jī)保護(hù)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)
2.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
本論文探討的是基于虛擬儀器技術(shù)的微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng),因此首先面臨選擇合適的虛擬儀器開(kāi)發(fā)平臺(tái)的問(wèn)題,這里選擇基于G語(yǔ)言的LabView開(kāi)發(fā)平臺(tái)是目前國(guó)際最先進(jìn)的虛擬儀器控制軟件,集中了對(duì)數(shù)據(jù)的采集、分析、處理、表達(dá),各種總線接口、VXI儀器、GPIB及串口儀器驅(qū)動(dòng)程序的編制。基于虛擬儀器的微機(jī)繼電保護(hù)裝置系統(tǒng),是利用虛擬儀器開(kāi)發(fā)平臺(tái),構(gòu)建虛擬的微機(jī)繼電保護(hù)裝置,實(shí)現(xiàn)完整的微機(jī)繼電保護(hù)裝置的全部功能,并對(duì)設(shè)計(jì)的虛擬繼電保護(hù)裝置進(jìn)行評(píng)估和改進(jìn),從而完成微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一種設(shè)計(jì)手段。
利用虛擬儀器技術(shù)進(jìn)行微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì),從具體設(shè)計(jì)流程來(lái)說(shuō),主要從以下幾個(gè)環(huán)節(jié)入手進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì):
根據(jù)微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)、設(shè)計(jì)功能,列出所需要的相關(guān)硬件,構(gòu)建整體微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架;另一方面,盡量采用模塊化的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)模式,將微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)按照不同的功能環(huán)節(jié),設(shè)計(jì)各功能模塊之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。
如下圖所示,是本論文所探討的利用虛擬儀器平臺(tái)所開(kāi)發(fā)的微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖。這種方式既便于模塊的單獨(dú)調(diào)試,節(jié)省系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期,又便于系統(tǒng)功能的改變,使系統(tǒng)具有更強(qiáng)的移植與升級(jí)功能。
如圖1所示,基于虛擬儀器技術(shù)的微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要由一次系統(tǒng)、轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、保護(hù)測(cè)量模塊及保護(hù)決策軟件系統(tǒng)等幾部分構(gòu)成,一次系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)面向電網(wǎng)系統(tǒng)模擬設(shè)置合適的傳感器,將相關(guān)擬生成電網(wǎng)的二次側(cè)電壓、電流信號(hào),信號(hào)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換、調(diào)理電路變換成符合要求的-5V~+5V模擬信號(hào)送數(shù)據(jù)采集模塊,數(shù)據(jù)采集模塊主要由DAQ數(shù)據(jù)采集卡構(gòu)成,能夠自動(dòng)將模擬產(chǎn)生的模擬電壓信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,并進(jìn)行初步的數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)換再傳送給以虛擬微處理器為核心的保護(hù)決策模塊,最終將生成的繼電保護(hù)控制決策信號(hào)輸出到保護(hù)策略模塊,最終實(shí)現(xiàn)微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)的功能。
2.2 數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
本文中微機(jī)實(shí)現(xiàn)的繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)輸入信號(hào)來(lái)源于繼電保護(hù)測(cè)試儀,根據(jù)保護(hù)系統(tǒng)測(cè)試輸入信號(hào)的特點(diǎn),本論文采用數(shù)據(jù)采集卡來(lái)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集與高速傳輸。
2.2.1 數(shù)據(jù)采集卡的選擇
要實(shí)現(xiàn)基于虛擬儀器技術(shù)平臺(tái)的微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng),一次系統(tǒng)在完成相應(yīng)電力系統(tǒng)電參數(shù)的傳感檢測(cè)之后,數(shù)據(jù)采集模塊要能夠按照微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)的功能于設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)相應(yīng)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換與采集,因此,數(shù)據(jù)采集卡的選擇成為整個(gè)微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)保護(hù)功能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。目前的數(shù)據(jù)采集卡,主要有12位或16位的DAQ數(shù)據(jù)采集卡,在具體決定選用12位還是16位的DAQ設(shè)備時(shí),主要從采集精度和分辨率這兩個(gè)指標(biāo)考慮,可以由給定的系統(tǒng)精度指標(biāo)衡量出DAQ卡需要的整體精度。
在本論文中,這里選取PCI-1716數(shù)據(jù)采集卡。PCI-1716是研華公司的一款功能強(qiáng)大的高分辨率多功能PCI數(shù)據(jù)采集卡,它帶有一個(gè)250KS/s16位A/D轉(zhuǎn)換器,1K用于A/D的采樣FIFO緩沖器。PCI-1716可以提供16路單端模擬量輸入或8路差分模擬量輸入,也可以組合輸入。它帶有2個(gè)16位D/A輸出通道,16路數(shù)字量輸入/輸出通道和1個(gè)10MHz16位計(jì)數(shù)器通道。PCI-1716系列能夠?yàn)椴煌脩籼峁?zhuān)門(mén)的功能。
2.2.2 虛擬數(shù)據(jù)采集程序的實(shí)現(xiàn)
在選擇了數(shù)據(jù)采集卡硬件設(shè)備之后,需要借助于虛擬儀器平臺(tái)為整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)虛擬護(hù)具采集程序。在具體進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),由系統(tǒng)內(nèi)部虛擬程序產(chǎn)生數(shù)據(jù)采集卡鎖需要的相應(yīng)信號(hào),具體來(lái)說(shuō)就是CT、PT信號(hào),因此,在具體編程時(shí),首先將CT、PT信號(hào)傳輸至相應(yīng)的濾波器,LabVIEW提供了各種典型的濾波器模塊,根據(jù)需要可以設(shè)置成低通、高通、帶通、帶阻等類(lèi)型的濾波器;其次,將經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)濾波處理之后的數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出。數(shù)據(jù)采集模塊的程序如圖2所示。
2.3 微機(jī)保護(hù)模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
既然在數(shù)據(jù)采集模塊之后需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的濾波,盡管LabVIEW提供了各種典型的濾波器模塊,但是仍然需要借助于虛擬濾波模塊設(shè)計(jì)專(zhuān)用的濾波算法,而且在微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)中,對(duì)電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn),主要是由相應(yīng)的濾波保護(hù)算法實(shí)現(xiàn)的,因此有必要為虛擬微機(jī)電力保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)濾波保護(hù)算法程序。
本論文采用如下的設(shè)計(jì)方法對(duì)濾波保護(hù)算法進(jìn)行設(shè)計(jì):
1) 利用LabVIEW自帶的濾波器進(jìn)行數(shù)據(jù)的排序?yàn)V波。
2) 按照系統(tǒng)保護(hù)功能所需要的數(shù)據(jù)頻帶,設(shè)置相應(yīng)的低通、高通、帶通、帶阻等燈濾波保護(hù)功能。按照上述方法,基于虛擬儀器平臺(tái)的微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng),其濾波器輸入得到的數(shù)據(jù)序列,多數(shù)是傳感器采集到的電參數(shù),如電壓和電流,而電壓和電流數(shù)據(jù)是離散的數(shù)字量序列,其中包含了大量的諧波干擾信號(hào),因此有必要進(jìn)行濾波。在本論文中,采用了二級(jí)濾波保護(hù)算法,即分別進(jìn)行前置濾波和后置濾波,實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的二級(jí)濾波保護(hù),從而提高整個(gè)微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。前置濾波模塊如圖3所示,后置濾波模塊如圖4所示。其中前置濾波模塊提供了差分濾波器、積分濾波器、級(jí)聯(lián)濾波器、半波和1/4周波傅立葉濾波器、半波和1/4周波沃爾氏濾波器,可以根據(jù)需要自行選擇;后置濾波模塊提供了平均值濾波器、中間值濾波器,也可以自由選擇。
3 結(jié)束語(yǔ)
利用虛擬儀器技術(shù)進(jìn)行微機(jī)繼電保護(hù)裝置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā),能夠很好的避免了實(shí)物硬件開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)所帶來(lái)的周期較長(zhǎng)、調(diào)試較復(fù)雜以及成本較高等劣勢(shì),所有的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)任務(wù)全部在虛擬儀器平臺(tái)上完成。本論文將虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用到了微機(jī)保護(hù)裝置的設(shè)計(jì),對(duì)于進(jìn)一步提高微機(jī)繼電保護(hù)裝置的可靠性與穩(wěn)定性具有優(yōu)勢(shì),同時(shí)借助于虛擬儀器技術(shù)的開(kāi)發(fā),能夠更好的實(shí)現(xiàn)電氣繼電保護(hù)功能的完善與提升。
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中圖分類(lèi)號(hào):S157.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
一.前言
提高繼電保護(hù)運(yùn)行的可靠性的相關(guān)措施將會(huì)大大提高電網(wǎng)的運(yùn)行效率并且減少電網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)性。提高繼電保護(hù)的技術(shù)水平和采取先進(jìn)的繼電保護(hù)措施將會(huì)使繼電保護(hù)的日常驗(yàn)收、日常的管理以及其他各項(xiàng)相關(guān)工作都更加地快捷和高效。提高繼電保護(hù)運(yùn)行可靠性的技術(shù)和措施有其重要意義。
二.提高繼電保護(hù)運(yùn)行可靠性的技術(shù)措施
1.要把好繼電保護(hù)的驗(yàn)收關(guān)
交接驗(yàn)收對(duì)于一個(gè)即將投入運(yùn)行的發(fā)電廠或變電所是一次全面的“體檢”,因此這項(xiàng)工作的好壞直接影響其今后的安全運(yùn)行,繼電保護(hù)交接更是如此。保護(hù)交接驗(yàn)收必須嚴(yán)格遵循如下工序:在繼電保護(hù)調(diào)試完畢后,要嚴(yán)格自檢、專(zhuān)業(yè)驗(yàn)收,然后提交驗(yàn)收單由工區(qū)組織的檢修、運(yùn)行、保護(hù)3個(gè)班組進(jìn)行保護(hù)整組試驗(yàn)、斷路器合跳試驗(yàn)合格。并確認(rèn)拆動(dòng)的接線、元件、標(biāo)志、壓板已恢復(fù)正常,現(xiàn)場(chǎng)文明衛(wèi)生清潔干凈之后,在驗(yàn)收單上簽字。保護(hù)定值或二次回路變更時(shí),進(jìn)行整定值或保護(hù)回路與有關(guān)注意事項(xiàng)的核對(duì),并在更改簿上記錄保護(hù)裝置變動(dòng)內(nèi)容、時(shí)間、更改負(fù)責(zé)人和運(yùn)行班負(fù)責(zé)人簽名。保護(hù)主設(shè)備的改造還必須進(jìn)行試運(yùn)行或試運(yùn)行試驗(yàn),如差動(dòng)保護(hù)更換TA后,應(yīng)作六角圖試驗(yàn),合格后方可投運(yùn)。
2.搞好保護(hù)動(dòng)作行為分析
保護(hù)動(dòng)作跳閘后,嚴(yán)禁隨即將掉牌信號(hào)復(fù)歸,而是檢查動(dòng)作情況并判明原因,做好記錄,在恢復(fù)送電前,才將所有掉牌信號(hào)全部復(fù)歸,并盡快恢復(fù)電氣設(shè)備運(yùn)行,事后做好保護(hù)動(dòng)作分析記錄及運(yùn)行分析記錄。內(nèi)容包括:崗位分析、專(zhuān)業(yè)分析及評(píng)價(jià)、結(jié)論等,凡屬不正確動(dòng)作的保護(hù)裝置,及時(shí)組織現(xiàn)場(chǎng)檢查和分析處理,找出原因,提出防患措施,避免重復(fù)性事故的發(fā)生。
3.提高繼電運(yùn)行的微機(jī)化和信息化水平
隨著電子信息技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新,微機(jī)保護(hù)在各個(gè)方面的科技含量也大大增加。目前,最新出現(xiàn)的工控機(jī)功能、速度以及存儲(chǔ)容量等方面都大大優(yōu)于原來(lái)的小型機(jī)。并且現(xiàn)在所使用的工控機(jī)的體積很小,僅僅類(lèi)似于微機(jī)保護(hù)裝置大小。所以,用成套的工控機(jī)做繼電保護(hù)在技術(shù)上已經(jīng)有了可操作性。這種情況下,繼電保護(hù)在運(yùn)行過(guò)程中的不可靠性將會(huì)顯著降低。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用已經(jīng)徹底顛覆了傳統(tǒng)的繼電保護(hù)運(yùn)行的方法和狀態(tài),由于繼電保護(hù)裝置的作用是很單一的,主要是用來(lái)切除故障元件,但是它在保護(hù)電力系統(tǒng)的運(yùn)行上還存在一定欠缺。為了保證每個(gè)保護(hù)單元都可以共享運(yùn)行的數(shù)據(jù)和故障信息,以進(jìn)一步提高保護(hù)的及時(shí)性和準(zhǔn)確性,就必須將整個(gè)電力系統(tǒng)作為一個(gè)整體連接起來(lái)。要想實(shí)現(xiàn)這種連接應(yīng)該通過(guò)計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的幫助,實(shí)現(xiàn)微機(jī)保護(hù)裝置的網(wǎng)絡(luò)和共享化。
4.加強(qiáng)繼電保護(hù)運(yùn)行的智能化程度
提高繼電保護(hù)運(yùn)行可靠性的一項(xiàng)重要措施是智能化,同時(shí)這也是一項(xiàng)重要的技術(shù)創(chuàng)新。人工智能化應(yīng)用的領(lǐng)域已經(jīng)越來(lái)越廣泛,行業(yè)也不斷得到拓展。很多先進(jìn)的技術(shù)和理念也已經(jīng)開(kāi)始在電力系統(tǒng)中出現(xiàn)。諸如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、進(jìn)化規(guī)劃、遺傳算法、模糊邏輯等技術(shù)在電力系統(tǒng)中已經(jīng)得到了應(yīng)用,在繼電保護(hù)領(lǐng)域應(yīng)用的研究也正在進(jìn)行并不斷深化。人工智能技術(shù)的引進(jìn)具有強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。人工智能將會(huì)從很大程度上提高繼電保護(hù)裝置的穩(wěn)定性能,并且還可以對(duì)繼電保護(hù)裝置原有的工作隱蔽性以及連續(xù)性等不可靠因素進(jìn)行有效的控制。人工智能的顯著優(yōu)勢(shì)是可以進(jìn)行快速處理,并且具有極強(qiáng)的邏輯思維能力。實(shí)踐表明,人工智能在在線評(píng)估中所發(fā)揮的作用是重要的,其明顯優(yōu)勢(shì)是不可忽略的,并且具有一定的主導(dǎo)地位。人工智能在電力系統(tǒng),尤其是在繼電保護(hù)工作中的普及和應(yīng)用將會(huì)給繼電保護(hù)運(yùn)行的可靠性帶來(lái)極高的效率。
5.廣泛使用性能極其優(yōu)良的數(shù)字控制器件
性能優(yōu)良的數(shù)字控制器件的使用將會(huì)大大提高繼電保護(hù)的質(zhì)量。CPLD和FPGA等器件在繼電保護(hù)領(lǐng)域被廣泛使用。CPLD是一種復(fù)雜可編程序邏輯器件,F(xiàn)PGA是一種現(xiàn)場(chǎng)可編程序門(mén)陣列,這兩種器件在繼電保護(hù)中都具有極其強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì),因?yàn)椋珻PLD和FPGA作為現(xiàn)代可編程序?qū)S眉呻娐?ASCI),具有功能高度集成的特點(diǎn),并且他們還會(huì)把多個(gè)微機(jī)系統(tǒng)的功能集中在同一塊芯片上。這一類(lèi)性能優(yōu)良的數(shù)字控制器件的使用將會(huì)給電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來(lái)極大變革,并且會(huì)展示出強(qiáng)大生命力。因?yàn)楸Wo(hù)系統(tǒng)的高度集成、快速響應(yīng)以及較高的可靠性的實(shí)現(xiàn)都離不開(kāi)這一類(lèi)控制器件。同時(shí),這一類(lèi)器件有效縮短了保護(hù)裝置的研發(fā)周期,從很大程度上保證了繼電保護(hù)運(yùn)行的可靠性。
6. 要把好繼電保護(hù)運(yùn)行準(zhǔn)確操作關(guān)
運(yùn)行人員在學(xué)習(xí)了保護(hù)原理及二次圖紙后,應(yīng)核對(duì)并熟悉現(xiàn)場(chǎng)二次回路端子、繼電器、信號(hào)掉牌及壓板情況;嚴(yán)格“兩票”的執(zhí)行,并履行保護(hù)安全措施票;每次保護(hù)投入、退出,要嚴(yán)格按設(shè)備調(diào)度范圍的劃分,征得調(diào)度同意。為保證每套保護(hù)投入退出的準(zhǔn)確性,在變電站運(yùn)行規(guī)程中應(yīng)編入各套保護(hù)的名稱(chēng)、壓板、時(shí)限、保護(hù)所跳斷路器及壓板使用說(shuō)明。由于規(guī)定明確,執(zhí)行嚴(yán)格,簡(jiǎn)化了運(yùn)行值班人員保護(hù)查圖時(shí)間,避免運(yùn)行操作出差錯(cuò)。
三、變電站繼電保護(hù)故障處理的常用方法
1.替換法
用運(yùn)行良好的或者當(dāng)前運(yùn)行正常的相同元件代替懷疑的或認(rèn)為有故障的元件,來(lái)判斷它們的好壞,可以快速地縮小故障查找范圍。這是處理綜合自動(dòng)化保護(hù)裝置內(nèi)部故障最常用的方法,當(dāng)一些微機(jī)保護(hù)故障,或者一些內(nèi)部回路復(fù)雜的單元繼電器,可以用附近備用或者暫時(shí)處于檢修的插件、繼電器而取代它。
2.短接法
將電路回路的某一段或者某一部分用短接線進(jìn)行人為短接,借此來(lái)判斷故障是否存在于短接線范圍之內(nèi),如果不在,可以同樣方法進(jìn)行排查,不斷縮小排查范圍,以此來(lái)縮小故障范圍。此方法主要在電磁鎖失靈、電流回路開(kāi)路、切換繼電器不動(dòng)作時(shí)使用,借此判斷控制等轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的接點(diǎn)是否良好。
3. 直觀法
處理一些無(wú)法用儀器進(jìn)行逐點(diǎn)測(cè)試,或者某一插件在故障時(shí)沒(méi)有備品進(jìn)行更換,而又想及時(shí)將故障排除的情況下使用。10kV開(kāi)關(guān)拒分或者拒合的故障處理,在操作命令下達(dá)后,觀察到合閘接觸器或者跳閘線圈能夠動(dòng)作,說(shuō)明電氣回路運(yùn)轉(zhuǎn)正常,故障存在于斷路器操作機(jī)構(gòu)內(nèi)部。
4.逐項(xiàng)拆除法
將并聯(lián)在一起的二次回路順序解開(kāi),之后再按照線路順序依次接回,一旦有故障出現(xiàn),就表明故障存在于哪一路。再在這一回路內(nèi)用同樣的方法查找出更小的分支回路,直至找到電路故障點(diǎn)。此法主要用于排查直流電源,交流電源熔斷器投入即熔斷等電路故障。
對(duì)于直流接線故障,可以先通過(guò)拉路法,根據(jù)負(fù)荷的重要性,分別短時(shí)拉開(kāi)直流屏所供直流負(fù)荷各回路,切斷時(shí)間不得超過(guò)3秒鐘,當(dāng)切除某一回路故障消失,則說(shuō)明故障就在該回路之內(nèi),再進(jìn)一步運(yùn)用拉路法,確定故障所在的支路。再將接地支路的電源端端分別拆開(kāi),直到排查到故障點(diǎn)。
四.結(jié)語(yǔ)
近年來(lái),我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展,電力系統(tǒng)各在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)發(fā)展中的作用也日益重要。并且伴隨著新技術(shù)的出現(xiàn),繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展也出現(xiàn)了嶄新的發(fā)展前景。同時(shí),我國(guó)電力系統(tǒng)的運(yùn)行與發(fā)展也對(duì)繼電保護(hù)的運(yùn)行可靠性提出了新的更高要求。繼電保護(hù)是電網(wǎng)安全和穩(wěn)定運(yùn)行的必要條件,擔(dān)負(fù)的職責(zé)是極其重大的,相關(guān)單位應(yīng)該及時(shí)提高繼電保護(hù)運(yùn)行可靠性的相關(guān)措施和技術(shù),以保證電網(wǎng)的健康運(yùn)行。
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DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.02.179
1 電力繼電保護(hù)的基本特性
1.1 電力繼電保護(hù)靈敏性強(qiáng)
電力繼電保護(hù)李敏性的關(guān)鍵就在于:電力系統(tǒng)在繼電保護(hù)出現(xiàn)故障的時(shí)候,查找電路類(lèi)型及位置,短路點(diǎn)會(huì)不會(huì)出現(xiàn)過(guò)渡電阻的情況,一旦發(fā)現(xiàn)繼電保護(hù)就可以立即的做出智能、快速的反應(yīng)。電力繼電保護(hù)的這種智能保護(hù)反應(yīng)覆蓋的范圍十分的廣泛,不僅僅是電力系統(tǒng)大負(fù)荷運(yùn)行之下的三相短路,而且還會(huì)出現(xiàn)電力系統(tǒng)小功率之下電流經(jīng)過(guò)較大過(guò)渡電阻而出現(xiàn)的雙相、單相短路的情況,繼電保護(hù)均可以應(yīng)對(duì)。
1.2 電力繼電保護(hù)工作穩(wěn)定性好
現(xiàn)如今,現(xiàn)代化社會(huì)用量的暴增,各個(gè)地區(qū)也在逐漸的擴(kuò)大用電的容量,這些在很大程度之上給電力系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行面臨著巨大的挑戰(zhàn)。在電力系統(tǒng)之中,繼電保護(hù)裝置對(duì)于電網(wǎng)的正常運(yùn)行的作用十分的關(guān)鍵,假使機(jī)電保護(hù)裝置在發(fā)生故障的時(shí)候,就會(huì)使得電力系統(tǒng)運(yùn)行發(fā)生問(wèn)題,在嚴(yán)重的情況下還會(huì)發(fā)生繼電保護(hù)裝置無(wú)法將自身的特性發(fā)揮出來(lái),電網(wǎng)系統(tǒng)處在一個(gè)不穩(wěn)定的狀態(tài),導(dǎo)致電力系統(tǒng)發(fā)生崩潰的現(xiàn)象。
2 電力繼電保護(hù)故障的檢測(cè)
2.1 利用空間的電磁場(chǎng)來(lái)探測(cè)單相接地故障的支路方法
在小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障的時(shí)候,接地點(diǎn)的無(wú)故障支路、后向支路及其前向支路的零序電流以及電壓所表現(xiàn)出來(lái)的特征是不同的。那么在這個(gè)時(shí)候周邊的電磁分布不會(huì)不同。所以,可以有效的利用零序電場(chǎng)及磁場(chǎng)來(lái)查找接地故障點(diǎn)。
2.2 區(qū)別故障支路和故障相的方法
在小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障的時(shí)候,會(huì)發(fā)生一個(gè)涵蓋故障特征的顯現(xiàn)出來(lái)暫態(tài)的情況。且相應(yīng)的還得建立一個(gè)小電流接地系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,可以仿真在出現(xiàn)故障之前幾個(gè)周波的具體波形,那么就可以得到電力系統(tǒng)之中符合電流發(fā)生的瞬時(shí)畸變波形,再就是發(fā)生接地故障的時(shí)候,所出現(xiàn)時(shí)刻電流暫態(tài)信號(hào)進(jìn)行小波分解,最終得到故障之路三相電流能量時(shí)譜。之后就可以在出現(xiàn)故障之后,一個(gè)周波內(nèi)能量的小波能量在接地的過(guò)程之中選線選相判斷的根據(jù)。且可以直接性的通過(guò)查找故障時(shí)候的頻帶特征量以及負(fù)電荷電流提取的瞬時(shí)性特征,那么就可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在沒(méi)有故障干擾的時(shí)候,精確的查找并識(shí)別出來(lái)故障相機(jī)故障支路。
2.3 綜合故障分析系統(tǒng)的繼電保護(hù)和檢測(cè)方法
將危機(jī)保護(hù)裝置進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化,使得繼電保護(hù)之中關(guān)鍵裝置的每一點(diǎn)均可以實(shí)行縱聯(lián)串聯(lián)及差動(dòng)保護(hù),且還得給系統(tǒng)之中的主站進(jìn)行相應(yīng)的協(xié)調(diào)管理提供一個(gè)數(shù)據(jù)處理、上傳及通訊等通信的支持。且還得要依據(jù)繼電保護(hù)裝置反應(yīng)的保護(hù)安裝處的電氣量,實(shí)施檢測(cè)可以及時(shí)的將故障的位置、性質(zhì)、原因及相應(yīng)的參數(shù)找出來(lái),立即的向系統(tǒng)之中的保護(hù)裝置發(fā)出命令,精確的將出現(xiàn)故障的設(shè)備及元件查找出來(lái),最大限度之上降低發(fā)生故障時(shí)候的經(jīng)濟(jì)損失,充分的加大系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性及可靠性。
3 維修方法
3.1 電力繼電保護(hù)替代維修法
(1)對(duì)于處在運(yùn)行狀態(tài)的元器件進(jìn)行相應(yīng)的替代操作的時(shí)候,那么就可以不用采取措施,假使部分元器件在替換操作的時(shí)候,務(wù)必得要及時(shí)的斷開(kāi)電源;(2)分析提到元器件相關(guān)參數(shù)的時(shí)候,保障其完全相同并不會(huì)發(fā)生任何問(wèn)題的時(shí)候,才予以替代;(3)針對(duì)相同廠家所制造的繼電產(chǎn)品,就可以采取外部加壓的方式來(lái)確定即性核后,才能進(jìn)行相應(yīng)的替換。
3.2 電力繼電保護(hù)電路拆除維修法
(1)電壓互感器的二次熔絲在被燒毀的時(shí)候,回路之中就會(huì)出現(xiàn)短路故障,那么此時(shí)就可以通過(guò)電壓互感器二次短路將相應(yīng)的問(wèn)題及時(shí)的查找出來(lái),對(duì)于端子就可以及時(shí)的進(jìn)行分離工序,最終達(dá)到解決故障;(2)假使箍套裝置的保護(hù)發(fā)生損毀的現(xiàn)象,或者是電源空氣部位的開(kāi)關(guān)不能啟閉,那么在該類(lèi)現(xiàn)象之下,就可以憑借各個(gè)元器件的插拔工序來(lái)查找故障,同時(shí)還得要時(shí)刻觀察熔絲在發(fā)生熔斷現(xiàn)象而相應(yīng)的發(fā)生改變;(3)假使發(fā)生直流接地故障的時(shí)候,就可以先利用拉路法,及時(shí)的將故障的位置及原因及時(shí)的找出來(lái),之后就可以將接地支路拆開(kāi)以及相隊(duì)形的電源端斷子,最終到真正的解決故障。
3.3 電力繼電保護(hù)帶負(fù)荷檢查維修法
將參考對(duì)象確定下來(lái),比如相位測(cè)量在選擇參考電壓的時(shí)候,一般選用的是A相母線電壓,假使電壓發(fā)生不便,就可以立即選擇電流來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的參考。但是要保障所有的參考點(diǎn)的一致性。
總之,現(xiàn)如今,隨著人民生活水平的不斷提高,用于家居的電量也在與日俱增,在這種形勢(shì)之下,就會(huì)在無(wú)形之中給電力企業(yè)的帶來(lái)用電壓力。那么電力企業(yè)要及時(shí)的意識(shí)到這一點(diǎn),將主要的工作目標(biāo)定位為保障居民用電及工業(yè)用電的安全可靠性。
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中圖分類(lèi)號(hào):TM7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-0118(2011)-12-0-02
社會(huì)的進(jìn)步帶動(dòng)了經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,經(jīng)濟(jì)的發(fā)展又提高了人們的生活水平,而伴隨著人們生活水平的不斷提高,人們的用電量有了很大的提升,人們對(duì)于電的要求也日益增加。我國(guó)電網(wǎng)如異軍突起,發(fā)展強(qiáng)大。在電網(wǎng)發(fā)展的同時(shí),繼電保護(hù)技術(shù)也隨著電網(wǎng)的發(fā)展而發(fā)展著,繼電保護(hù)從過(guò)去的晶體管繼電保護(hù)、集成電路繼電保護(hù),再到后來(lái)的微機(jī)繼電保護(hù)時(shí)代,已經(jīng)走過(guò)了六十多個(gè)年頭。但隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)和通信技術(shù)的快速發(fā)展,電力系統(tǒng)對(duì)繼電保護(hù)的要求也越來(lái)越高,繼電保護(hù)向保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通信一體化和人工智能化發(fā)展是必然的趨勢(shì),下面筆者就繼電保護(hù)系統(tǒng)故障的專(zhuān)家診斷進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析。
一、繼電保護(hù)故障專(zhuān)家診斷的作用
所謂的繼電保護(hù)就是當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),能迅速、準(zhǔn)確的自動(dòng)切除故障,保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全運(yùn)行。
繼電保護(hù)在電力公司日常工作中占有重要地位,它是建立在設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)這一基礎(chǔ)之上的,而設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)主要包括壽命預(yù)測(cè)、可靠性評(píng)價(jià)以及故障專(zhuān)家診斷。在進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)以后,電力公司要把設(shè)備狀態(tài)以及分析診斷結(jié)果作為繼電保護(hù)的根據(jù),安排好檢修項(xiàng)目和檢修時(shí)間,對(duì)于電力系統(tǒng)和設(shè)備進(jìn)行主動(dòng)的檢修。由于電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備在一般情況下都是按照規(guī)定的時(shí)間進(jìn)行檢修,這個(gè)固定的檢修時(shí)間被我們稱(chēng)為“檢修期”,而在檢修期對(duì)電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備所進(jìn)行的檢修主要包括電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備的維護(hù)、試驗(yàn)以及調(diào)試。對(duì)于電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備進(jìn)行檢修的時(shí)間是一個(gè)周期,這個(gè)周期是固定不變的,周期可能是一年也可能是幾年。
繼電保護(hù)故障專(zhuān)家診斷有利于加強(qiáng)有關(guān)專(zhuān)家及時(shí)、便捷地了解電力系統(tǒng)設(shè)備的狀態(tài),因?yàn)槔^電保護(hù)的故障專(zhuān)家診斷能夠使電力專(zhuān)家在辦公室里隨時(shí)的瀏覽整個(gè)管變電站中任何一臺(tái)電氣設(shè)備的歷史狀態(tài)和當(dāng)前狀態(tài),繼電保護(hù)的故障專(zhuān)家診斷作用不止包括這一點(diǎn),它還能夠使電力專(zhuān)家迅速的對(duì)電氣設(shè)備的未來(lái)處于什么狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)的預(yù)測(cè)。對(duì)于其檢測(cè)出來(lái)的電氣設(shè)備存在的隱患,電力專(zhuān)家可以在網(wǎng)上進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷,在網(wǎng)上遠(yuǎn)程診斷中,有關(guān)電力專(zhuān)家會(huì)對(duì)存在故障隱患的電氣設(shè)備進(jìn)行診斷,且會(huì)做出對(duì)該電氣設(shè)備是否進(jìn)行維修以及何時(shí)進(jìn)行維修、怎樣維修等等問(wèn)題的決策,這就為電氣設(shè)備維修提供了平臺(tái)。
二、繼電保護(hù)故障專(zhuān)家診斷主要內(nèi)容
繼電保護(hù)故障專(zhuān)家診斷的實(shí)踐主體是設(shè)備制造廠,繼電保護(hù)的故障專(zhuān)家診斷內(nèi)容應(yīng)該包括省、市級(jí)電力專(zhuān)家對(duì)故障專(zhuān)家診斷分析的系統(tǒng)平臺(tái)、通信通道以及變電站的現(xiàn)場(chǎng)元件這3個(gè)部分,筆者現(xiàn)對(duì)這3個(gè)故障專(zhuān)家診斷內(nèi)容進(jìn)行分析。
(一)繼電保護(hù)故障專(zhuān)家診斷分析的系統(tǒng)平臺(tái)
繼電保護(hù)故障專(zhuān)家診斷分析的系統(tǒng)平臺(tái)的主體就是電力專(zhuān)家,這些電力專(zhuān)家都是省級(jí)和市級(jí)以上的專(zhuān)家,繼電保護(hù)故障專(zhuān)家診斷分析的系統(tǒng)平臺(tái)就是這些省級(jí)和市級(jí)以上的電力專(zhuān)家分析的系統(tǒng)平臺(tái),他們通過(guò)一種現(xiàn)代的管理方式進(jìn)行管理程序的編寫(xiě),這種現(xiàn)代的管理方式是通過(guò)對(duì)相關(guān)單位的實(shí)際管理方式進(jìn)行采集來(lái)實(shí)現(xiàn)的,而編寫(xiě)管理程序是指專(zhuān)家們對(duì)一些大眾化的程序進(jìn)行管理程序編寫(xiě),在進(jìn)行編寫(xiě)以后會(huì)進(jìn)行資源共享和狀態(tài)共享,在這里,資源共享和狀態(tài)共享的實(shí)現(xiàn)媒介是有關(guān)單位,也就是在有關(guān)單位進(jìn)行狀態(tài)共享和資源共享的實(shí)現(xiàn),從而做到有關(guān)電力專(zhuān)家的遠(yuǎn)程診斷。
(二)繼電保護(hù)故障專(zhuān)家診斷分析的通信通道
繼電保護(hù)故障專(zhuān)家診斷分析的通信通道也可以與調(diào)動(dòng)自動(dòng)化共同使用,例如載波、光纖、無(wú)線擴(kuò)頻等等,在被網(wǎng)絡(luò)覆蓋所允許的情況下,也可以使用現(xiàn)代所流行的VPN路由器加上ADSL線路通過(guò)加密這一方式,擬定一個(gè)虛擬專(zhuān)網(wǎng)。這個(gè)虛擬專(zhuān)網(wǎng)必須在調(diào)度中心與變電站之間實(shí)現(xiàn)。
(三)繼電保護(hù)故障專(zhuān)家診斷分析的變電站現(xiàn)場(chǎng)元件
變電站現(xiàn)場(chǎng)元件就是指集中器、采集器、現(xiàn)場(chǎng)后臺(tái)軟件、主屏以及各種傳感器等等,這里所指的各種傳感器主要包括電壓、溫度、壓力、濕度及位移等等。
三、繼電保護(hù)故障的專(zhuān)家診斷注意事項(xiàng)
繼電保護(hù)在故障專(zhuān)家診斷中是有一定要求的,因?yàn)槔^電保護(hù)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,這就要求故障專(zhuān)家診斷建立一套完整的方法機(jī)制、保障體系、技術(shù)手段、管理體制規(guī)范,以達(dá)到電氣設(shè)備繼電保護(hù)的目的。
(一)建立方法機(jī)制
建立方法機(jī)制就是指在進(jìn)行電氣設(shè)備繼電保護(hù)這一重要工作時(shí)所運(yùn)用的方法和機(jī)理,其主要體現(xiàn)在一系列的評(píng)價(jià)導(dǎo)則、檢修工藝導(dǎo)則、技術(shù)導(dǎo)則以及試驗(yàn)規(guī)程等。例如,目前電力設(shè)備品種繁多,對(duì)于各種各樣的電氣設(shè)備開(kāi)展?fàn)顟B(tài)評(píng)價(jià),這就需要運(yùn)用狀態(tài)量定義、檢測(cè)方法、評(píng)價(jià)模型以及評(píng)估方法等,這一過(guò)程的實(shí)現(xiàn)就是繼電保護(hù)對(duì)故障專(zhuān)家診斷要求的方法機(jī)制建立。
建立繼電保護(hù)對(duì)故障專(zhuān)家診斷的方法機(jī)制主要包括繼電保護(hù)的評(píng)估、狀態(tài)量采集方法的研究、狀態(tài)量存儲(chǔ)方法的研究、診斷方法研究、電氣設(shè)備的特征量、電氣設(shè)備的狀態(tài)量定義、對(duì)于不同的設(shè)備類(lèi)型進(jìn)行不同設(shè)備故障模式的研究、繼電保護(hù)的管理模式適用性研究以及故障專(zhuān)家診斷評(píng)估的管理流程研究等內(nèi)容。
(二)建立保障體系
繼電保護(hù)對(duì)故障專(zhuān)家診斷要求的保障體系建立主要是指對(duì)于繼電保護(hù)工作開(kāi)展順利所需要的輔工作保障的建立,例如標(biāo)準(zhǔn)文件的制定;裝置入網(wǎng)的檢測(cè)、運(yùn)維;人員培訓(xùn);繼電保護(hù)工作的仿真模擬等等內(nèi)容。
(三)建立技術(shù)手段
繼電保護(hù)對(duì)故障專(zhuān)家診斷要求的技術(shù)手段建立是指在狀態(tài)評(píng)價(jià)工作的進(jìn)行中,通過(guò)實(shí)現(xiàn)相關(guān)的評(píng)估和檢測(cè)方法的過(guò)程,而相關(guān)評(píng)估和檢測(cè)方法過(guò)程的實(shí)現(xiàn)要求必須通過(guò)相關(guān)技術(shù)手段。在現(xiàn)代繼電保護(hù)中,國(guó)家電網(wǎng)公司提出了基于狀態(tài)量加權(quán)評(píng)分這一電氣設(shè)備狀態(tài)的評(píng)價(jià)方式,并被廣泛的應(yīng)用在繼電保護(hù)電力領(lǐng)域之中。筆者在這里提出了國(guó)家電網(wǎng)公司的評(píng)價(jià)方式,現(xiàn)代社會(huì)中存在著一些比國(guó)家電網(wǎng)公司所提出的評(píng)價(jià)方式更好的評(píng)價(jià)方式,但是每種評(píng)價(jià)方法都有自身的局限性和優(yōu)點(diǎn),如果想更好的對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行繼電保護(hù)就要綜合考慮現(xiàn)代有關(guān)的各個(gè)行業(yè)和各個(gè)領(lǐng)域的安全的評(píng)價(jià)方法,用多種狀態(tài)評(píng)價(jià)方法互相結(jié)合這一技術(shù)手段來(lái)實(shí)現(xiàn)故障專(zhuān)家診斷的狀態(tài)評(píng)價(jià),這樣做有利于實(shí)現(xiàn)電力領(lǐng)域故障專(zhuān)家診斷和評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)化和專(zhuān)業(yè)化。繼電保護(hù)管理是一門(mén)學(xué)問(wèn),還需要我們更深層次的發(fā)掘和研究。
(四)建立管理體制
繼電保護(hù)對(duì)故障專(zhuān)家診斷要求的管理體制建立主要是指繼電保護(hù)工作中所需要的種種組織形式,其還包括這些組織形式中的相關(guān)分工以及相關(guān)職責(zé)。筆者主要強(qiáng)調(diào)繼電保護(hù)的主要工作流程體系,繼電保護(hù)的主要工作流程體系主要包括工作流程、組織體系以及績(jī)效評(píng)估等。
四、結(jié)語(yǔ)
近些年來(lái),社會(huì)得到了不斷進(jìn)步,經(jīng)濟(jì)也得到了快速的發(fā)展,再加上信息技術(shù)科學(xué)的研發(fā)和不斷提升,繼電保護(hù)故障專(zhuān)家診斷為繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展開(kāi)辟了新的道路,必將為電力系統(tǒng)的發(fā)展注入新的活力。
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繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用,其正常工作與否將對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行造成重大影響,如何提高繼電保護(hù)裝置的可靠性也就成為人們?nèi)找骊P(guān)注的重要課題。因此,有必要對(duì)電力系統(tǒng)"狀態(tài)檢修"進(jìn)行梳理和分析,以期對(duì)今后的工作有所助益。
一、狀態(tài)檢修定義
狀態(tài)檢修,也叫預(yù)知性維修,顧名思義就是根據(jù)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的好壞來(lái)確定是否對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修。狀態(tài)檢修是根據(jù)設(shè)備的狀態(tài)而進(jìn)行的預(yù)防性作業(yè)。狀態(tài)檢修的目標(biāo)是減少設(shè)備停運(yùn)時(shí)間,提高設(shè)備可靠性和可用系數(shù),延長(zhǎng)設(shè)備壽命,降低運(yùn)行檢修費(fèi)用,改善設(shè)備運(yùn)行性能,提高經(jīng)濟(jì)效益。
二、繼電保護(hù)裝置的"狀態(tài)"識(shí)別
1. 重視設(shè)備初始狀態(tài)的全面了解
設(shè)備的初始狀態(tài)如何,對(duì)其今后的安全運(yùn)行有著決定性的影響。設(shè)備良好的初始狀態(tài)是減少設(shè)備檢修維護(hù)工作量的關(guān)鍵,也是狀態(tài)檢修工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此,實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修首先要做好設(shè)備的基礎(chǔ)管理工作。需要特別關(guān)注的有兩個(gè)方面的工作,一方面是保證設(shè)備在初始時(shí)是處于健康的狀態(tài),不應(yīng)在投入運(yùn)行前具有先天性的不足。另一方面,在設(shè)備運(yùn)行之前,對(duì)設(shè)備就應(yīng)有比較清晰的了解,掌握盡可能多的'指紋'信息。包括設(shè)備的銘牌數(shù)據(jù)、型式試驗(yàn)及特殊試驗(yàn)數(shù)據(jù)、出廠試驗(yàn)數(shù)據(jù)、各部件的出廠試驗(yàn)數(shù)據(jù)及交接試驗(yàn)數(shù)據(jù)和施工記錄等信息。
2. 注重設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析
要實(shí)行狀態(tài)檢修, 必須要有能描述設(shè)備狀態(tài)的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。也就是說(shuō), 要有大量的有效信息用于分析與決策。設(shè)備部件在載荷和環(huán)境條件下產(chǎn)生的磨損、腐蝕、應(yīng)力、蠕變、疲勞和老化等原因,最后失效造成設(shè)備損壞而停止運(yùn)行。這些損壞是逐漸發(fā)展的,一般是有一定規(guī)律的,在不同狀態(tài)下,有的是物理量的變化,有的是化學(xué)量的變化,有的是電氣參數(shù)的變化,另外,還有設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間、啟停次數(shù)、負(fù)荷的變化、越限數(shù)據(jù)與時(shí)間、環(huán)境條件等。因此要加強(qiáng)對(duì)繼電保護(hù)裝置歷史運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)分析。
3. 應(yīng)用新的技術(shù)對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)和試驗(yàn)
開(kāi)展?fàn)顟B(tài)檢修工作,大量地采用新技術(shù)是必然的。在目前在線監(jiān)測(cè)技術(shù)還不夠成熟得足以滿足狀態(tài)檢修需要的情況下,只有在線數(shù)據(jù)與離線數(shù)據(jù)相結(jié)合,進(jìn)行多因素地綜合分析評(píng)價(jià),才有可能得到更準(zhǔn)確、可信的結(jié)論。此外,還可以充分利用成熟的離線監(jiān)測(cè)裝置和技術(shù),如紅外熱成像技術(shù)、變壓器繞組變形測(cè)試等,對(duì)設(shè)備進(jìn)行測(cè)試,以便分析設(shè)備的狀態(tài),保證設(shè)備和系統(tǒng)的安全。
三、開(kāi)展繼電保護(hù)狀態(tài)檢修應(yīng)注意的問(wèn)題
1. 要嚴(yán)格遵循狀態(tài)檢修的原則
實(shí)施狀態(tài)檢修應(yīng)當(dāng)依據(jù)以下原則:一是保證設(shè)備的安全運(yùn)行。在實(shí)施設(shè)備狀態(tài)檢修的過(guò)程中,以保證設(shè)備的安全運(yùn)行為首要原則,加強(qiáng)設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和分析,科學(xué)、合理地調(diào)整檢修間隔、檢修項(xiàng)目,同時(shí)制定相應(yīng)的管理制度。二是總體規(guī)劃,分步實(shí)施,先行試點(diǎn),逐步推進(jìn)。實(shí)施設(shè)備狀態(tài)檢修是對(duì)現(xiàn)行檢修管理體制的改革,是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,而我國(guó)又尚處于探索階段,因此,實(shí)施設(shè)備狀態(tài)檢修既要有長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)、總體構(gòu)想,又要扎實(shí)穩(wěn)妥、分步實(shí)施,在試點(diǎn)取得一定成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,逐步推廣。三是充分運(yùn)用現(xiàn)有的技術(shù)手段,適當(dāng)配置監(jiān)測(cè)設(shè)備。
2. 重視狀態(tài)檢修的技術(shù)管理要求
狀態(tài)檢修需要科學(xué)的管理來(lái)支撐。繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)中通常是處于靜態(tài)的,但在電力系統(tǒng)中,需要了解的恰巧是繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)故障時(shí)是否能快速準(zhǔn)確地動(dòng)作,即要把握繼電保護(hù)裝置動(dòng)態(tài)的"狀態(tài)"。因此,根據(jù)對(duì)繼電保護(hù)裝置靜態(tài)特性的認(rèn)識(shí),對(duì)其動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行判斷顯然是不合適的。因此,通過(guò)模擬繼電保護(hù)裝置在電力事故和異常情況下感受的參數(shù),使繼電保護(hù)裝置啟動(dòng)和動(dòng)作,檢查繼電保護(hù)裝置應(yīng)具有的邏輯功能和動(dòng)作特性,從而了解和把握繼電保護(hù)裝置狀況,這種繼電保護(hù)裝置的檢驗(yàn),對(duì)于電力系統(tǒng)是很有必要的和必須的。
3. 開(kāi)展繼電保護(hù)裝置的定期檢驗(yàn)
實(shí)行狀態(tài)檢驗(yàn)以后, 為了確保繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的安全運(yùn)行,要加強(qiáng)定期測(cè)試,所有集成、微機(jī)和晶體管保護(hù)要每半年進(jìn)行一次定期測(cè)試,測(cè)試項(xiàng)目包括:微機(jī)保護(hù)要打印采樣報(bào)告、定值報(bào)告、零漂值,并要對(duì)報(bào)告進(jìn)行綜合分析,做出結(jié)論;晶體管保護(hù)要測(cè)試電源和邏輯工作點(diǎn)電位,現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題要找出原因, 及時(shí)處理。
4. 高素質(zhì)檢修人員的培養(yǎng)
高素質(zhì)檢修人員是狀態(tài)檢修能否取得成功的關(guān)鍵。在傳統(tǒng)的檢修模式中, 運(yùn)行人員是不參與檢修工作的。狀態(tài)檢修要求運(yùn)行人員與檢修有更多聯(lián)系, 因?yàn)檫\(yùn)行人員對(duì)設(shè)備的狀態(tài)變化非常了解, 他們直接參與檢修決策和檢修工作對(duì)提高檢修效率和質(zhì)量有積極意義。其優(yōu)點(diǎn)是可以加強(qiáng)運(yùn)行部門(mén)的責(zé)任感; 取消不必要的環(huán)節(jié), 節(jié)約管理費(fèi)用; 迅速采取檢修措施, 消除設(shè)備缺陷。
綜上所述,狀態(tài)檢修是根據(jù)設(shè)備運(yùn)行狀況而適時(shí)進(jìn)行的預(yù)知性檢修,"應(yīng)修必修"是狀態(tài)檢修的精髓。狀態(tài)檢修既不是出了問(wèn)題才檢修,也不是想什么時(shí)候檢修才檢修。實(shí)行狀態(tài)檢修仍然要貫徹"預(yù)防為主"的方針,通過(guò)適時(shí)檢修,提高保護(hù)裝置運(yùn)行的安全可靠性,提高繼電保護(hù)裝置的正確動(dòng)作率。因此,實(shí)行"狀態(tài)檢修"的單位一定要把電力設(shè)備的"狀態(tài)"搞清楚,對(duì)設(shè)備"狀態(tài)"把握不準(zhǔn)時(shí),一定要慎用"狀態(tài)檢修"。
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