继电保护可靠性国内外研究现状
时间:2017-04-18 20:32 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 继电保护系统是包含互感器、断路器、继电器及相关接线在内的电力系统二次部分。继电保护的发展在经历了机电型、整流型、晶体管型和集成电路型几个阶段后，现在已发展到了微机保护阶段。相比于传统的保护，微机保护不仅精度高、计算速度快，而且还可以实现传统保护难以实现的原理和功能，成了电网向现代化迈进的最重要支撑。有关资料显示[30]，截至 2006 年底，国网公司 220 千伏及以上保护设备微机化率达到 91.41%，其中线路保护微机化率为 98.20%，变压器保护微机化率为 78.32%，母线保护微机化率为 69.85%；220 千伏及以上系统保护的双重化率也大幅提高，其中线路保护已全部实现双重化，变压器保护双重化率达到 89.08%，母线保护双重化率达到 54.66%。7353 然而，关于继电保护可靠性的研究还处于起步阶段，涉及继电保护可靠性的一些问题目前也还处于百家争鸣的状态。我国的《继电保护和安全自动装置技术规程》DL400-91 对继电保护可靠性要求的解释是“保护该动作时应动作，不该动作时不动作”，通常也称为不拒动且不误动。目前，我国普遍使用“正确动作率”来描述继电保护的可靠性，即用一定年限（例如一年）内被统计的继电保护装置的总动作次数和其中的正确动作次数来定义：正确动作率=（正确动作次数/总动作次数）×100%。用“正确动作率”可以观测继电保护可靠性每年的变化趋势，也可以反映不同系统之间的对比情况，这种方法为提高我国继电保护水平起过很大的启发和指导作用，但其自身存在一定的缺陷：没有考虑到区外故障正确不动作的次数，因此不能真实地反映保护的可靠性。此外，也不利于激发保护工作人员预防事故的积极性，因为按照这种方法，系统中的故障越多，保护的正确动作率可能反而越高。针对上述问题，文献[31]对继电保护装置的工作状态进行了重新划分，将区外故障正确不动作纳入继电保护装置运行时正确工作率指标计算内，并对正确工作率和不正确工作率做了进一步的细分。上述工作有利于对继电保护装置的运行性能及出现的问题进行更为具体深入的研究。然而，区外故障不误动的统计比较困难，一则很难确定什么类型故障和多大范围的故障应纳入不误动统计，二则很难在现有多数保护上实现这种次数记录，目前由于已广泛使用了数字录波器，或许可以从中找到一种统计方法，微机型保护也可能有通过启动次数的记录来实现。总之，保护不误动次数的统计牵涉的问题比较多，需要进一步研究解决。 应当明确区分继电保护系统可靠性和继电保护装置可靠性，二者的含义是不同的，继电保护系统不仅包含电流电压互感器、继电保护装置，还应包括断路器、通信装置等设备。继电保护是一种典型的可修复系统，其工作过程符合 Markov 过程，可以采用状态转移图来描述系统的运行情况[32]。文献[33]提出了继电保护装置的状态空间模型，但该模型未考虑装置自检对可靠性的影响；文献[34]建立了继电保护装置状态空间模型，通过对传统继电保护装置与数字继电保护装置的比较，认为自检功能大大提高了继电保护装置的可用度，并能带来客观的经济效益，但文章未就经济费用进行具体的分析，也未能将误动的影响考虑进来；文献[35]提出了一种分析继电保护可靠性的新思路，分别从一次系统和二次系统的观点出发，定义了功能可靠性与设备可靠性的概念，并将二者的组合定义为完好度，以此作为电力系统继电保护可靠性的衡量指标。 可见，在以往的继电保护可靠性研究中，往往忽略了保护误动的情况。根据以往的运行经验，继电保护偶尔误动使某一设备退出运行一般不会使全系统遭受重大影响，而如果不能够及时切除故障将严重危害被保护的设备。正是基于上述考虑，在设计和运行继电保护系统时往往更加重视其可靠度而牺牲部分安全度。继电保护系统在配备了足够的冗余装置后可靠度极大提高，但是同时任一保护装置误动概率也随之增加，往往导致被保护设备连锁停运和大范围不可控制的停电，甚至发生灾难性系统故障。特别是当电网已经处于紧急状态时，运行在稳定极限附近，此时，安全就成为更加重要的问题，若继电保护系统再发生误动，势必造成潮流转移，线路相继断开，引起大面积停电。正如，类似 8. 14 美加大停电这样的事故，在事故发展初期的过负荷阶段，目前所配置的继电保护是无能为力的。只有在事态进一步恶化，由异常运行发展为故障，继电保护才会发挥作用。在此之前，事态的有效控制主要依赖于人为干预和电网的安全自动装置，直到发生故障后，才轮到继电保护履行职责，即“及时、有效地切除故障，且既不误动，也不拒动”。目前，巨大的电力需求和资产经济运行使电网的稳定裕度越来越小，继电保护系统的拒动和误动成为触发和传播系统扰动的重要因素之一。 (责任编辑：qin) |