水力發(fā)電中微機(jī)繼電保護(hù)的應(yīng)用

賀家維 王葉樞

【摘 ?要】在水力發(fā)電過(guò)程中，微機(jī)繼電保護(hù)得到充分應(yīng)用，大大促進(jìn)了水力發(fā)電站的良好發(fā)展，還有利于資本節(jié)約，與常規(guī)的繼電保護(hù)系統(tǒng)相比而言，微機(jī)繼電保護(hù)在系統(tǒng)上進(jìn)行了變革，在系統(tǒng)的安裝調(diào)試過(guò)程中也不斷完善，從而使得微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)的操作更簡(jiǎn)單、更便捷。水力發(fā)電是我國(guó)的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，在社會(huì)建設(shè)過(guò)程中具有重要的作用，微機(jī)繼電保護(hù)是水力發(fā)電系統(tǒng)的核心之一，所以必須要充分加強(qiáng)對(duì)微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)的建設(shè)及維護(hù)，對(duì)系統(tǒng)的功能進(jìn)行優(yōu)化，不斷減少甚至避免微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)的問(wèn)題，促進(jìn)水力發(fā)電站的安全運(yùn)行水平越來(lái)越高。

【關(guān)鍵詞】水力發(fā)電;微機(jī)繼電保護(hù);應(yīng)用

引言

微機(jī)繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)中一種新興的繼電保護(hù)方式，是對(duì)常規(guī)繼電保護(hù)的創(chuàng)新發(fā)展。與常規(guī)繼電保護(hù)相比，大大節(jié)約了資源，應(yīng)用操作更加簡(jiǎn)單快捷，基于這些特點(diǎn)使其繼電保護(hù)在水力發(fā)電中得到了廣泛應(yīng)用。水力發(fā)電是一種基礎(chǔ)型公眾設(shè)施，因此通過(guò)微機(jī)繼電保護(hù)在其中的應(yīng)用發(fā)揮更大的成效顯得尤為重要。

1微機(jī)繼電保護(hù)的主要特點(diǎn)

第一，繼電保護(hù)的動(dòng)作性能和特征得到了有效改善和提高，確保了其動(dòng)作的正確率。通常情況下，它具有很強(qiáng)的記憶力，可以通過(guò)自動(dòng)控制對(duì)故障分量進(jìn)行有效保護(hù)，且一些新的數(shù)學(xué)理論和技術(shù)如狀態(tài)預(yù)測(cè)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制及自適應(yīng)等，都具有非常高的運(yùn)行正確率，已經(jīng)在大量實(shí)踐中得到了有效證明。第二，從數(shù)字元件的角度進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，它的主要特點(diǎn)是不易受電源波動(dòng)、溫度變化和使用年限的影響，而且不受元件更換的影響，同時(shí)巡檢和自檢能力較強(qiáng)，可以借助軟件對(duì)其主要元件、部件的實(shí)際運(yùn)行情況及功能軟件本身的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。第三，操作靈活便利，人機(jī)界面趨于友好，維護(hù)和調(diào)試便利，一定程度上縮短了維修時(shí)間。根據(jù)微機(jī)繼電保護(hù)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，可以借助軟件方法在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)其特性、結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變。

2水力發(fā)電中微機(jī)繼電保護(hù)的應(yīng)用

2.1水力發(fā)電微機(jī)繼電保護(hù)常見類型

目前在電力系統(tǒng)當(dāng)中獲得一致認(rèn)可并能夠得到廣泛應(yīng)用的微機(jī)繼電保護(hù)裝置主要可以分為主保護(hù)和后備保護(hù)兩種類型。其中主保護(hù)方式是國(guó)外水力發(fā)電廠常見的保護(hù)方式，微機(jī)繼電保護(hù)裝置在具體應(yīng)用中主要通過(guò)二次諧波制動(dòng)方式完成電力系統(tǒng)控制，從而借助比率差動(dòng)實(shí)現(xiàn)保護(hù)。而在國(guó)內(nèi)，兩種保護(hù)方式根據(jù)具體水電廠建設(shè)方式，需進(jìn)行合理選擇。其中主保護(hù)方式主要采用間段角保護(hù)和二次諧波制動(dòng)保護(hù)相結(jié)合的保護(hù)方式，在系統(tǒng)之中通過(guò)波形對(duì)稱，完成精準(zhǔn)度的提升。部分地區(qū)主保護(hù)和后備保護(hù)同時(shí)實(shí)現(xiàn)，主要由于其變壓器自身的電壓標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)較低，可以采用同時(shí)保護(hù)措施，而前文所論述的主保護(hù)方式并不包含后備保護(hù)，后備保護(hù)通常集成于獨(dú)立變壓器內(nèi)部，這種模式應(yīng)用范圍十分廣泛。

2.2水力發(fā)電微機(jī)繼電保護(hù)的裝置構(gòu)成

為了能夠滿足微機(jī)裝置人機(jī)交互功能，微機(jī)繼電保護(hù)通常具備大屏幕液晶顯示屏幕，屏幕一般可以進(jìn)行按鍵操作，工作人員可以借助八個(gè)按鍵對(duì)屏幕當(dāng)中15×8的菜單式漢字顯示進(jìn)行操作。裝置系統(tǒng)當(dāng)中的顯示信息和打印信息內(nèi)容則由單獨(dú)的CPU進(jìn)行控制。該CPU獨(dú)立于主運(yùn)算CPU之外，只進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的展示，因此可以大幅度提升主運(yùn)算CPU的處理速度。內(nèi)容顯示要求CPU需要進(jìn)行代碼通訊，從而達(dá)到更快的速度和更全面的顯示內(nèi)容。系統(tǒng)內(nèi)部的跳閘裝置，由系統(tǒng)內(nèi)部的控制整定來(lái)完成操控，為了保證保護(hù)配置具有靈活性，整定操作中的整定值以十進(jìn)制制度進(jìn)行顯示，而在上電時(shí)，則利用三取二的方式進(jìn)行校驗(yàn)，并完成自我修改。而在正常運(yùn)行狀態(tài)之下，整定值需要進(jìn)行隨機(jī)的自我檢查，并通過(guò)復(fù)制、永久保存的方式，進(jìn)行日志統(tǒng)計(jì)。

2.3水力發(fā)電微機(jī)繼電保護(hù)處理的故障類型

首先，水力發(fā)電廠所采用的發(fā)電機(jī)，在進(jìn)行水電生產(chǎn)和運(yùn)作當(dāng)中容易發(fā)生諸如短路、停機(jī)等故障。微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)需要在故障發(fā)生之前，對(duì)發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)是否存在異常進(jìn)行判斷，并根據(jù)故障特征和異常方式，實(shí)現(xiàn)保護(hù)動(dòng)作。常見的保護(hù)動(dòng)作包括解列滅磁、減出力以及程序跳閘、光信號(hào)等。其中解列滅磁要求繼電保護(hù)裝置能夠第一時(shí)間完成發(fā)電機(jī)斷路器的斷開，同時(shí)完成水輪導(dǎo)水翼的關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)滅磁;減出力則是通過(guò)系統(tǒng)控制手段，對(duì)原發(fā)電機(jī)的出力范圍進(jìn)行限制，將其出力大小縮減至給定值范圍之內(nèi)，避免故障問(wèn)題和故障態(tài)勢(shì)的進(jìn)一步擴(kuò)大;程序跳閘則要求繼電保護(hù)裝置能夠?qū)λ啺l(fā)電機(jī)進(jìn)行迅速的關(guān)閉出力，并將導(dǎo)水翼?？坑诳蛰d位置之上。隨后斷路器開關(guān)的跳開，完成快速滅磁;則是系統(tǒng)報(bào)警裝置的應(yīng)用策略，要求繼電保護(hù)裝置能夠在第一時(shí)間完成快速的信號(hào)報(bào)警。

其次，母線裝置作為水電廠的電能分配樞紐，其故障問(wèn)題的產(chǎn)生影響更為劇烈。在故障發(fā)生之后，發(fā)電廠中的電氣設(shè)備將會(huì)受到嚴(yán)重?fù)p壞，連接于母線的元件修復(fù)周期十分漫長(zhǎng)，并且會(huì)導(dǎo)致大范圍的停電。因此微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)需要為母線裝置安裝單獨(dú)的保護(hù)設(shè)備，以保證故障發(fā)生時(shí)，能夠完成及時(shí)的故障隔離處理。微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)之中，水電廠母線保護(hù)措施根據(jù)母線出線狀態(tài)的不同，可以分為單母線保護(hù)和雙母線保護(hù)兩種類型。其中單母線保護(hù)由于出線回路較少，一般借助差動(dòng)保護(hù)模式對(duì)其進(jìn)行保護(hù)，這種保護(hù)方式需要進(jìn)行三相式連接，并且保證繼電器能夠充當(dāng)起動(dòng)元件，利用符合電壓閉鎖，在回路出口完成故障隔離;雙母線接線方式主要應(yīng)用于地區(qū)樞紐變電所當(dāng)中，用以進(jìn)行與多回路出線發(fā)電廠的連接，因此在微機(jī)繼電保護(hù)裝置方面，通常設(shè)置為固定連接方式下的差動(dòng)保護(hù)。其中母線相位比較保護(hù)、相位比較差保護(hù)兩種方式，是目前固定連接差動(dòng)保護(hù)中主要應(yīng)用策略。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，繼電保護(hù)對(duì)水力發(fā)電系統(tǒng)起到了很重要的作用，而微機(jī)繼電保護(hù)的反應(yīng)靈敏，動(dòng)作準(zhǔn)確，運(yùn)行穩(wěn)定性好，比傳統(tǒng)的常規(guī)繼電保護(hù)的綜合效率高，在水力發(fā)電站中的應(yīng)用非常廣泛，同時(shí)，做好微機(jī)繼電保護(hù)在水力發(fā)電中正常應(yīng)用的相關(guān)保障工作，以有效提高水力發(fā)電站的安全運(yùn)行水平，在水力發(fā)電產(chǎn)業(yè)中繼續(xù)發(fā)揮微機(jī)繼電保護(hù)的重要作用。

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（作者單位：華能瀾滄江水電股份有限公司）