电力系统研究分析实用13篇

电力系统研究分析

篇1

实践中可以看到,电厂热力系统节能关系着国家节能降耗之大局,同时也是关系着电厂的可持续发展,因此加强对电厂热力系统节能问题的研究,具有非常重大的现实意义。

1电厂热力系统计算常用方法分析

对于热力系统计算而言,主要是对电厂汽轮机组性能进行分析,对热力试验、热力系统改进计算工作进行分析,对热力系统计算的主要目的在于机组热性指标的确定,因此热力系统计算方法的有效选择,成为机组热经济性研究的前提和基础。

常规热平衡法:基于质量、能量平衡,对电厂热力系统数值进行计算。在此过程中,需对电厂热力系统运行过程中的变工情况进行计算,对汽轮机抽汽口、排汽端蒸汽参数和回热系统参数进行明确,目的在于明确汽轮机新膨胀过程线以及该系统具体参数,其中的难点和核心在于计算汽轮机变工况。

等效热降法:该方法主要以新蒸汽流量、热力过程线以及循环初终参数均保持不变为前提条件,以等效热降变化为基础对热力系统自身的热经济性进行分析研究。局部分析热力系统时,等效热降法的应用有效的改进常规热力计算缺陷与不足等问题,并且建立了热力系统分析研究新方法,从而使热力计算实现系统分析。

循环函数法:实践中,根据热力学第二定律之规定,通过分析循环不可逆性,以循环函数式作为现代汽轮机循环节能定量计算的工循环函数法,实际上是一种计算复杂热力系统的有效方法。

熵分析法:在体系熵平衡计算过程中,求出熵产分布与大小,分析熵产影响因素,以此来确定熵产、不可逆损失之间的关系。同时,还有火用分析法,其主要是在热力学定量基础上,以环境为基础对能的本性的全面认识。

代数热力学法:该方法是一种热力系统能量有效分析法,其主要是利用事件矩阵对系统中的相关子系统的能量出入关系。对于火用矩阵而言,其对各股流火用值、分支等进行了定义,对单一系统中的出入流进行了关系性分析,最终得到一个结构矩阵,以此了从全局对全系统和子系统之间的关系趋势进行研究。

2当前国内电厂热力系统问题分析

首先,分析方法存在缺陷,研究局限性比较大。实践中可以看到,对于电厂热力系统的分析方法依然存在欠缺与不足,尤其是使用的计算工具表现出一定的滞后性,需改进和创新。利用计算机进行热力系统节能研究过程中,还存在着很多的问题与不足,通常情况下采用的是传统的局部优化法,而对热力系统的节能分析法研究甚少。同时,研究存在着一定的局限性。本质上来讲,对于热力系统研究长期处于相对固定状态,虽然稳态模式下的研究可促使发电系统一直保持恒定状态,而且在一定程度上也可降低研究复杂度,但是其局限性也是非常明显的,对电厂节能降耗工作可能会产生非常不利的影响。

其次,对电厂热力系统的分析指导存在着问题。节能降耗是当前最需大力支持的项目,实践中必须不断的提升和创新电厂工作观念。实际工作中,管理人员对电厂分析、指导存在着不到位现象,这成为电厂热力系统节能发展的重大桎梏。比如,电厂管理不善、对具体情况分析不到位,则可能会导致电厂管理失控。

3电厂热力系统节能策略

基于以上对电厂热力系统计算方法、存在的主要问题分析,笔者认为实现电厂热力系统的有效节能和降耗,可从以下几个方面着手。

3.1锅炉排烟过程中的余热有效回收和利用

电厂锅炉的排烟温度通常可达150度~160度,若在锅炉上方适当的位置加装暖风扇,则其排烟温度也达150度,因此电厂热力系统运行过程中的锅炉热损失是非常大的。基于此,如何才能降低能耗,有效的利用这些热量,成为一个值得深思的问题。低压省煤器是一种较为有效的节能装置,它实际上就是一个处于锅炉尾部位置的汽、水换热器,与锅炉省煤器相似。然而,通过其内部的并非高压给水,相反则是低压凝结水。其主要有两种连接方式,即低压省煤器在电厂热力系统中的串联和并联。对于低压省煤器而言,其水源来自于低压加热器出口,而且凝结水在低压省煤器中吸收其排烟热量予,待温度升高后,再将其通入低压加热器系统之中。实践中可以看到,串联形式的省煤器经济性比较好,这主要是因为该种形式下流经低压加热器的水量最大;确定低压省煤器受热面以后,锅炉排烟冷却程度以及其热负荷均非常的大,因此对排烟余热循环应用效果非常的好,从而实现了节能减排之目的。

3.2 利用化学方法实现节能减排

电厂热力系统节能减排中的化学方法,主要是基于对装载有抽凝汽式热力机组系统的一些电厂而言的,该方法主要是利用化学水填补凝汽机实现节能减排之目的。将化学水添入到凝汽机之中时,其中的大量氧气会被除掉。同时,运行过程中将雾化设备安装在凝汽机入口位置,从而确保化学补充水雾化,以此来提高电厂热力系统废热回收利用率。实际操作过程中,若能够将凝汽机处理成真空状态,则该种方法的应用效果会更好,节能减排效果也最佳。

3.3减少煤炭用量,提高电厂发电效率

在电厂机组中,全面推广应用性能管理系统,这是一种采用基于离散坐标法描述锅炉内热流密度时空分布特性的创新方法,利用火焰动态计算模型,对火焰中心、高温腐蚀以及炉膛结渣问题进行分析,从而实现了条件的有效优化。此外,在当前的电厂信息化管理系统建设与发展过程中,有效的引入机组运行性能管理模式,可实现主动性能管理功能,并且能够及时发现电厂机组运行中的相关性能问题与不足,提出一些有效的、针对性解决策略,并在此基础上逐步建立健全机组应用性能考核机制。正所谓无规矩不成方圆,因此电厂通过制定有效的管理机制,开有效减少煤炭用量,提高电厂发电效率,同时这也是节能减排的客观要求。

4结论

总而言之,面临当前国内国际能源资源短缺的现状,发展节能降耗产业势在必行,而对于能耗大户――电厂热力系统而言,节能减排是其发展的必由之路。因此应当加强思想重视和技术创新,以确保我国电厂电力事业的可持续发展。

参考文献

[1]刘建伟.火电厂热力系统节能技术探讨[J].城市建设理论研究,2011(31).

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一、前言

随着时代的发展和科技的进步,电厂热力系统逐渐成为能源消耗大户,电厂的最终经济指标是供电煤耗,耗差分析的结果以供电煤耗的形式表现。电厂热力系统耗差分析关系着电厂的可持续发展,因此加强对电厂热力电厂热力系统耗差分析系统实现的研究具有重要的意义。

二、热力系统经济指标

我国火力发电厂常用的热经济型指标主要有效率和能耗率两种。

全场热效率ηcp:其中,Nj为净上网功率,B为燃煤量,Ql为燃煤低位发热量。全厂热效率指标是电厂运行的综合指标,在进行系统分析是,常将这一综合指标进行分解,以区分各厂家的责任和主攻方向,因此可以改写为:其中,ηb:锅炉效率,锅炉有效吸热量与燃煤低位发热量之比;ηp:管道效率,汽轮机循环吸热量与锅炉有效吸热量之比;ηi:汽轮机循环装置效率,汽轮机内部功与循环吸热量之比;ηm:机械效率,汽轮机输出功率与内部功率之比;ηg:发电机效率,发电机上网功率与前端功率之比;Σξi:厂用电率,电厂所有辅机消耗电功率之和与发电机上网功率之比。

热耗率和标准煤耗率;热耗率指标综合评价汽轮机发电机组热经济性,其实质是发电机每发电1kWh,工质从锅炉吸收的热量值。定义式如下:煤耗率指标也可以分为两种:发电标准煤耗率和供电标准煤耗率。

三、电厂热力系统耗差分析方式

1、独立的机组热力系统耗差分析

独立耗差分析系统是最早出现的机组热力系统耗差分析系统,这种分析系统有自己独立的传感器、计算机和软件系统,它不依赖于其他的分析系统,在机组热力系统耗差分析中占有着重要地位。这种分析系统通过一个传感器将现场机组与计算机相连,传感器可以将设备工作情况的实时数据及时传输到计算机中,计算机将得到的数据经过分析处理后传输至总分析器,通过分析器中的CRT软件,对这些数据进行处理分析,继而得到机组热力系统耗差数据。这种分析系统的使用成本较高,在使用过程中容易分散工作人员的注意力,特别是在新的分析系统出现后,这种系统逐渐被火电厂淘汰,因此这种分析系统并不适用于现代机组热力系统耗差的分析计算。

2、DCS系统耗差分析

DCS系统机组热力系统耗差分析与传统的独立的机组热力系统耗差分析不同,这种系统是通过DCS系统将现场的发电机组设备与计算机相连,通过DCS系统将发电机组的实时数据传输至计算机,由计算机将这些数据进行分析处理。然后将这些数据统一存储在一个数据采集系统中,最终形成一个数据库。工作人员可以利用数据库中的数据对机组的热力系统耗差进行分析计算,计算出来的数据再存储在数据库中,避免热力系统耗差的数据因数量过于庞大而丢失,也可以利用数据库对这些数据进行对比分析,方便工作人员和管理者进一步了解发电机组的工作情况,及时对发电机组的工作状态进行调整。

这种分析方法的优点是实时性比较强,数据传输及时,工作人员能及时了解发电机组的工作状态,而且这种分析方法不需要额外的独立的CRT分析系统的辅助,避免了分散工作人员的注意力,而且这种分析方法的使用成本比较低,节省了工程成本。但是这种分析方法也存在着一定的缺点,DCS系统必须在整个机组设计时或在对机组进行改造就进行加装。但是国内的大部分发电机组在设计时并没有考虑到使用DCS系统进行耗差分析,因此在加装或改进机组设备时会比较困难。此外,基于DCS系统进行耗差分析时花费的计算分时间比较长,会产生一些额外的迭代计算,这对于DCS系统的实用性产生了一定的影响。

现阶段要实现DCS系统分析方法大部分还要依赖于从国外进口的机组设备,这些进口发电机组大部分都带有DCS系统,或者能够针对DCS系统进行相应的改造,这样大大提高了生产成本,不利于耗差分析的可持续发展。这就要求国内的相关生产部门加大对DCS系统的研制,加强与相关部门的交流合作,使我国的发电机组能够全部实现利用国产DCS系统进行耗差分析,节省分析成本,使我国的耗差分析提升到一个新的层次。

3、MIS系统耗差分析

单纯使用MIS系统进行机组热力耗差分析现阶段还比较少见,应用较多的是利用MIS技术实现客户/服务器模式的耗差分析。这种系统将耗差计算模块与耗差显示模块想分离,形成两个相互之间独立的模块,有着各自的模块处理器二者依靠耗差分析数据库进行连接。在这种情况下,MIS系统拥有单独的数据库,与单纯使用MIS系统进行耗差分析相比,安全性得到了相应的提高。而且MIS系统在读取数据库中的数据时,与原有的MIS系统的通信系统并不会产生相互干扰的情况,安全性较高。随着计算机技术水平的不断提高,将会有越来越多的发电机组采取这样的耗差分析方法。

在这种客户/服务器的耗差分析模式下,还有另一种耗差分析方法。在这种情况下,MIS会直接从数据库中读取相关数据,经过一系列的计算处理后再将数据传回到数据库之中。这种模式不利于数据的安全,需要各部门之间的协调配合才能保证分析数据的完整准确。

四、热力系统节能技术

1、电机调速节能技术

火电厂采用的电机调速技术主要包括:变频调速、永磁调速、液力耦合器调速等方式,其中变频调速以其效率高、运行可靠、调速范围宽等优点广泛的应用在各种风机、凝结水泵中并取得了良好的应用效果。据统计,火电厂大型设备经变频改造后可减少20%的厂用电量,300MW机组凝结水泵采用变频改造后节电率可达35%,但是由于变频改造会增加电厂热力系统的复杂度,影响电机的寿命,增加维修成本,所以进行改造前必须进行谨慎的研究,做好电气元件质量检查,共振转速区确定等工作。

2、锅炉部分的节能技术

随着锅炉使用时间的增加,锅炉“三漏”现象,即漏风、漏烟、漏灰的出现会增加散热损失,降低热效率。对此,可以采用硅酸铝平板包覆炉墙,硅酸铝绳与硅酸铝平板密封炉墙交接处的伸缩缝等方法增加炉墙的保温效果,采用先进的密封技术改善回旋式空气预热器漏风问题。根据相关研究表明,漏风率每下降1%,耗煤下降0.18g/kW?h,我国火电厂锅炉的空预器多为受热面回转式,采用光滑片密封,由于空预器运转过程中转子上下端面存在温度差,下端面凹转子会出现热态蘑菇状变形,因此设计密封间隙较大,漏风率较高。目前可供选择的空预器密封技术主要有柔性接触式密封改造技术、双密封改造技术、密封间隙在线自动控制技术以及刷式密封技术等。其中,双密封改造工程量较大,投资多,只适用于径向密封和轴向密封,不适用于旁路密封;柔性接触密封技术的密封效果比较好,适合在大小修期间进行,改造后一年内漏风率可以控制在6%以内,但与双密封技术一样,不能完全解决旁路密封的问题;刷式密封技术主要应用在航空发动机、燃气轮机、汽轮机等领域,在锅炉空预器领域的应用仍需要进一步研究。

3、汽轮机部分的节能技术

汽轮机作为电厂三大件之一,能够将蒸汽的热能转换为机械能,汽轮机运转过程中,约有1/3的损失来自与漏气损失,而汽轮机的漏气问题与机组流通部分间隙关系密切。近几年来关于汽轮机流通部分的节能技术研究各方法和手段各有不同,采用的湍流模型各异,方程离散格式多样,网格类型与N-S方程解法也不尽相同,因此并没有系统的理论指导。20世纪90年代以来,全三维气动热力设计体系成为汽轮机技术进步的引领者,汽轮机中的汽封结构、进排汽蜗壳内的流动、阀门、管道等都具有全三维特征,以这种技术为指导设计出的汽轮机显著提高了汽轮机热效率。

五、结束语

总而言之,耗差分析系统会应根据实际需求进行相应的改进,工作人员要不断加强耗差分析研究,加强技术人员的素质要求,不断总结经验,完善我国自主的耗差分析系统,提升我国电力机组耗差分析的水平,才能为我国电力事业的发展作出贡献。

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在远动装置及自动化系统中,调度端和厂站之间、自动化设备之间有大量的YC(遥测)、YX(遥信)、YK(遥控)、YT(遥调)信息需要进行传送(见图1)。为了保证双方能够准确有效地进行通信,并分清信息传送过程中的轻重缓急,区别所传送信息的类别,必须事先约定好数据传送的格式,在信息发送端和信息接收端做一系列的约定,这种数据传送的格式便是通讯规约。

图1 通讯规约基本模式

通讯规约是设备间进行数据交互的语言,规约中对通讯报了一系列的规定,即为该种交互语言的单词与语法的规定。因此,根据通讯规约的各类规定,对报文进行分析和解释,即可对这种设备交互的语言进行解读和分析。

电力系统常用的通讯规约有“循环式”和“问答式”两类。循环式规约以循环的方式周期性地传送信息给接收端,不顾及接收端的需求,也不要求接收端给予回答,常用的有CDT规约。问答式规约以主站端为主,依次向各个RTU或终端发出查询命令,各RTU或终端根据查询命令进行回答,回答信息串长度是可变的,常用的有N4F、IEC101、IEC103、IEC104规约等。

2通讯接口及新型连接器设计

常用通讯接口包括串行接口和网络接口。串行接口又根据连接形式的不同,分为RS232、RS422、RS485等多种类型。

美国SEL公司(SCHWEITZER ENGINEERING LABORATORIES, INC.)生产的微机型继电器在电力系统中有较广泛应用,主要应用型号包括SEL351、SEL551、SEL387等型号。SEL系列继电器主要使用了RS232串口、EIA485串口两种端口进行通讯,进行设备调试、检修时需要分别使用专用连接线通过相应的端口与继电器进行连接,进而根据通讯规约开展相关工作。由于继电器相关设备调试工作一般都为现场移动作业,带多根不同类型的连接线较为不便,且在实际工作时容易拿错线导致影响工作效率。同时,新型笔记本电脑一般都不再配备RS232串口,只能使用USB转串口线,这使现场工作需再多携带一根USB转串口转接线,进一步增加现场工作复杂程度和难度。因此,我们设计一种便携式通用型SEL继电器用通讯连接器,方便SEL继电器现场调试、检修使用,如图2所示。

图2 便携式通用型SEL继电器用通讯连接器设计图

连接器一端(右侧)设计为现行通用型标准USB接口,可方便插入常用笔记本电脑所带的标准型USB口中,便于与笔记本电脑进行连接;连接器另一端(左侧)设计为与继电器进行连接的模块化接口,一侧为RS232接口,另一侧为EIA485接口,均采用标准9针串口形式,但针脚定义不同。

3电力规约报文解析软件研究

IEC101、IEC103、IEC104为目前在电力系统应用最为广泛的通讯规约。因此,可设计一种电力规约报文解析软件,以方便进行报文解析,如图3所示。

图3 电力规约报文解析软件

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(一)模式搜索法

模式搜索法主要是通过解析法、随机模拟等分析方法对电力系统进行检测分析,进而准确判断出电力系统的运行状态以及可能潜在的故障风险。

1.解析法

解析法是通过数学的方式对于某个点或者时间段的电力系统运行情况进行分析,但是该方法不能够有效处理连续的电力参数,因此运用解析法分析油田电力系统连锁故障较为复杂。一般为了提升解析法的处理效率,引入Q-reduction和tie―cutting这两个指标,通过计算机模拟仿真的方法对于电力系统进行分析,从而在最短时间内及时发现故障点及故障产生的原因。

2.随机模拟法

随机模拟法借助于数理论与概率方法以及数学模型,通过概率抽样分析的方法进行故障点的甄别。通过随机模拟法,结合故障发生的烈度、可能的故障点以及故障发生时间等进行模拟量的加载,通过构建概率模型对电力故障模式进行模拟分析。为了提升随机模拟法的分析效果,在进行概率模拟仿真时要充分考虑电力系统连锁的过载效应和电力设备保护动作等诸多因素,从而构建出系统完善的故障分析与处理系统,保证电力系统安全运行。

3.综合分析法

综合分析法结合了解析法、随机模拟法、状态空间法等诸多模拟方法,快速自动筛选出后果严重且较易发生的连锁故障模式,将电力系统涉及到的故障因素以及设备问题放在大的整体环境下进行解决,从而可以保证交替地进行计算和潮流的处理。通过综合法可以有效甄别出对于电力系统运行影响较大的连锁故障,从而有效降低乃至避免此类故障对于电力系统的影响。由于电力系统发生大规模的连锁故障是极为少见的,传统的模拟分析与计算方并不能满足要求,这就需要运用状态空间分析和网络分析相结合的方法进行故障分析。

(二)模型分析法

为了及时准确地判断电力系统连锁故障的发生点及产生原因,实现对故障的有效防控,就需要运用模型分析法对于电力系统网络进行简化及模型化处理。通过建立起电力系统OPA模型、CASCADE模型等分析模型,运用这些模型并输入相关的参数数据,从而准确判断出油田电力系统发生故障的临界系统。当系统承受的负荷超出临界系统限制,则电力系统发生连锁故障呈现出幂律的分布形式,通过分析幂律的规律,则可以对电力系统连锁故障进行预分析。OPA模型通过研究电力系统输入负载的变化研究油田电力系统当前所处的状态,并且结合电力系统的极限负荷、故障的发生点、发生时间等内容建立起相应的电力系统模型。

OPA模型包括慢速和快速两种动态过程,并引入了具有自组织特性的沙堆模型对电力系统进行模拟分析。慢速OPA模型是电力系统增加一定的载荷,并且观察数天到数年内载荷对于电力系统的影响。快速OPA模型是观察几分钟乃至几小时内输入载荷对于电力系统的影响,从而准确判断电力连锁过负荷和连锁线路故障。

CASCADE连锁故障模型是假设有n条相同的传输线带有随机初始负荷,某故障因素导致电力系统某部分元件发生故障,这些故障元件所带的负荷遵循一定的负荷分配原则自动分配到其他无故障的元件上,进而形成网络连锁故障。CASCADE模型可以实现对涉及传输线和发电机连锁故障的大规模电力系统连锁故障进行分析。

二、油田电力系统连锁故障检修

(一)连锁故障排查

①设备数据质量分析。充分整合不同时期设备状态断面,实现对系统间设备状态的互检比对;

②历史时刻查询。实现电力设备的数据存储、调取,实现迅速快捷的设备状态以及设备使用历史数据查询;

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1高压电气试验几种介绍

截波冲击试验。一般是波尾截断的波形,可用ICE标准棒状间隙截断,也可用多极点火截断装置截断。用多极点火截断装置截断时。可获得较准的截断时间.示伤波的截断时间差异大于0.15Ps,截波冲击试验结果就有问题。用棒状间隙截断就不易从截断时间的差异来判断是否能通过试验。截波试验电压为100%全渡试验电压时,如截断时间小于等于3S时,两者强度相同。与GIS联的变压器必须要考虑截波试验,截波试验必须与全渡试验交替进行,一般采用负极性截波。

操作波试验。由于不作操作波试验的Urn=252kv变压器的相间绝缘决定于全波冲击试验或长时感应带局部放电测量的试验。要进行操作波试验时,外部空气间隙的相间绝缘尺寸就要由操作波试验电压决定,可能要比不考核操作波试验时外部空气间隙要放大。

局部放电试验.局部放电试验是非破坏性试验项目,目前有两类试验方法,一种是以工频耐压作为预激磁电压,降到局部放电试验电压,持续时间几分钟,测局部放电量;另一种是以Um为预激磁电压,降到局部放电试验电压,持续1小时,测局部放电量。局部放电量一般与带电与接地电极表而的场强有关.与电源的频率无关。

全渡冲击试验.止在修订的1k;C76-3标准,己将全波冲击试验列为Um,126kV变压器的出厂试验项目,要进行突发短路试验的变压器,要在短路试验后作全波冲击试验。

2加强试验人员的技术培训和安全意识

为了保证高压实验的安全,必须在平时加强对员工安全意识的培养以及员工自身技术的培训。以人为本的工作核心是保证高压安全实验的一个重要措施,高压安全实验需要人工进行操作,制定的各种安全措施也需要人工去监督。因此,加强员工的安全意识是保证实验安全的重要措施之一,电气实验室一个需要细心的工作,在实际工作中有许多辅的准备工作要做,如果这些工作做的不够完善,只会给实验工作带来安全隐患。技术水平高超的工作人员可以更好的保证工作中的安全性,所以良好的员工技术培训基础,可以使员工熟悉高压实验的原理,了解被实验品的结构,对于实验过程中出现的各种情况有充分的理论依据和工作经验进行处理,止确的判断被实验品的状态和整个实验过程的结论。

3规定高压电气试验工作要求

至少要有两人进行在高压同路上使用携带型仪器的操作,在这种操作过程中需要对高压设备进行停电处理或者预先做好安全防护措施,在工作前应填写高压工作时验票。如果发现设备故障为系统接地故障时,严禁进行接地网接地电阻的测量。在雷电现象发生时,严格禁止对线路绝缘的测量工作。如果在同一设备附近有检修和高压电器试验工作同时进行时,可以使用同一张工作票,但必须在实验前得到检修负责人的许可。在工作进行时,发出高压试验工作票之前,应首先将检修工作票收同,同一地点不能发出第二张工作票。在高压实验工作进行的过程中,如果需要检修人员配合,应将检修人员的名单填写在高压实验工作票中,事先予以说明,在实验现场周围应留有足够的安全距离,在安全距离外装设遮栏和围栏,并在车篮或围栏上悬挂“止步,高压危险”标示牌,并派人看守。

4高压电气试验安全措施分析研究

在实验结束以后,或者实验过程中需要变更接线方式时,需要有时间的相关负责人员发出降低电压的口令,等到设备电压降低,同零位时,断开电源。如果实验设备为直流实验设备,或者具有较大的电容量,需要多次重复放电过程,每次放电时间至少要一分钟以上,并且保证进行实验的设备周围,没有大型的电容设备止在运行过程中也应充分放电。监视仪表指示,发现异常,立即通知降压.迅速断开电源,试验结束后,应拆除自装的接地短路线,恢复被试设备实验前的接线,拆除安全网并清理和检查现场,不应遗忘工具和其他物件.确保被试设备和场地恢复试验前的状况。

为了保证电气高压实验的安全进行,必须采用严格的预防措施,首先要详细的做好危险点的分析控制工作,在日常的工作过程中应发动每一位员工的主观能动性,集思广益,通过以实际工作的经验相结合,对工作过程中所接触的,全部高压实验项目中所包含的危险点进行仔细讨论,认真分析,以讨论结果为依据,对每一个高压实验项目并详细的与之相关的过程控制规程,从实验材料的准备,所使用设备的型号和操作标准,以及实验后的现场清理工作要详细说明,写入控制规程中,并在控制规程中将所有的危险点的控制措施一一列出,是控制规程涵盖所有的高压实验环节。《电业安全规程》规定了要保证操作人员的人身安全,在进行电气高压实验的过程中,需要对所检验设备进行停电,验电措施,在实验之前,应装设接地线,悬挂标示牌,对检验设备装设遮拦等,在电气高压实验过程中,要严格执行相关规程中的技术措施,保证工作中的安全性,高压实验针对的目标具有特殊性,在每一次高压实验项目开始起,必须对实验对象进行充分的放电,操作人员应戴好安全帽,穿上绝缘靴,带绝缘手套,合上地刀并让被试设备充分放电之后,在相应的监护人的监护下,对被试设备本体直接连接接地导体放电,保证实验进行之前,设备完全放电。在实验过程中,应严格按照《电业安全规程》以及其他相关规定和控制规程的相关要求,进行详细的组织工作,几时行工作票制度,工作许可制度,工作监护制度以及工作阶段,转移和终结制度,根据现场的具体情况,由班组长或上级主管部门下达第一种工作票,并且在工作过程中,应严格按票实行时间作业,按照事先制定的各种规程,明确责任分工,再严密的现场组织下进行电气高压实验,在实验过程中应严格遵守呼唱制度,因为现场情况较为复杂,背景噪声较大,人员嘈杂,彼此之间声音很难传递清楚,在这种情况下更应该严格遵守呼唱制度,确保制度的准确执行,以保证施工的安全。

5结束语

综上所述,只有不断加强对电气试验知识的熟悉,努力提高电气试验技术水平克服试验中所出现的各种主观性难题才能切实保障高压电气试验的安全保证电力系统的安全、稳定运行。

参考文献

[l]李建明.高压电气设备试验方法[M].北京.中国电力出版社,2001.

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我国经济发展速度越来越快,对电力的需求也越来越大,电力建设是各行各业发展的基础,是国民经济增长的基础,是我国向现代化前进的命脉。近年来我国电力消耗越来越高,预计到“十二五”时期,我国电力需求会逐年上升10%,在加上我国电力系统的大规模化和系统结构的复杂化,电力系统的不确定性也增加了发生电力事故的概率,给人民生活、工业生产以及国民安全带来较大的损失。所以要维持我国经济的高速发展,必须要建立现代化的电力系统,其首要问题就是保证电力系统稳定正常安全的运行。

电力系统所具有复杂的非线性特征,其不确定的动态行为使得电力系统会出现混沌振荡、频率崩溃和电压崩溃,这三种现象就是电网系统不稳定的典型特征,这也是电网事故三大主要原因。1966年美国两大电网西北西南电网合并互联时,就曾发生过振荡现象,在一分钟内发生了六次混沌振荡,从而导致两大电网解列。1996年5月28日11时57分我国华北电网发生了一起较为罕见的系统振荡事故,振荡持续了1分46秒,造成地处张家口地区的两座火力发电厂的停电,即沙岭子电厂(4*300MW),下花园电厂(2*100+200MW)全停,最后导致该区域大部分地区停电,这就是严重的“5.28”华北电网事故。由此可见,电力工作者们必须在工程和技术上非常重视和关注电力系统的稳定性。

2、电力系统运行的基本状态

电力系统应有充足的静态稳定容量,分有功和无功两种,而且在正常负荷的波动下,能够有效的调节有功和无功间的潮流,并且不发生振荡,这样就可以保持电力系统正常运行的稳定性。若系统任意一元件发生故障,如发电机或变压器等,不应导致主系统发生频率崩溃或电压崩溃等非同步运行的情况。

若电力系统的总功率与总负荷随时相等,那么我们可以称该电力系统正常运行。用数学公式表示为: ;

,式中P为有功功率,Q为无功功率,g为功率,l为负荷,P、Q分别代表有功、无功的损耗。

电力运行的状态主要包括以下四种。(1)正常状态:电力系统可以在电压和频率上满足各用户的用电需求。(2)警戒状态:电力系统在正常运行状态下受到振荡等一些因素的干扰,并且将干扰带来的影响积累起来,当干扰的影响积累足够多时,电力系统进入警戒状态。(3)紧急状态:当干扰的影响积累足够多时,各运行水平偏离正常值,电力系统已经不能在电压和频率上满足各用户的用电需求,这时我们称电力系统进入紧急状态。(4)恢复状态:在进入紧急状态之后,一般电力系统会安装有继电保护或自动保护的装置,可以使故障停止下来或者隔离,这时则可以称为恢复状态。

3、电力系统稳定性的基本概念

在电力系统稳定运行的状态下,发出的电功率为定值,同时在各个节点上的各种参数也是定值,反之,如果发出的电功率和各个节点上的电压或频率出现了波动和偏差,那么这时电力系统就不是在稳定状态下运行。

电力系统的稳定性包含以下几种:(1)电力系统的静态稳定:在往电力系统里加入或移除个别电机电力,加入或移除负荷时,电力系统会受到一些小干扰,在小干扰消失后系统不发生自发振荡或非同步,自动恢复到初始运行状态,这种状态我们就称为电力系统的静态稳定。(2)电力系统的暂态稳定:与静态稳定对立,在电力系统受到较大干扰后,例如短路或者断线,可以暂时达到一个新的状态稳定下来,那我们则称这个新的状态为暂态稳定。(3)电力系统的动态稳定:电力系统的动态稳定则是指电力系统受到干扰后,不发生振幅不断增大的震荡而失步。

4、电力系统稳定性的研究方法

近年来,我国电力系统朝大电网、超高压、大机组、远距离输电的方向发展,但是电力系统基础建设设施水平落后的现在依然存在,在储存和运输能力方面,经常会接近甚至超过电网系统的额定负荷,在这种情况下,就会在较大程度上威胁到电力系统的稳定性。以2010年上海世博会为例子,而电力系统的稳定就是整个世博园区安全最根本的保障。设想在世博会期间,电力系统如果发生了故障,导致停电事故,势必将会造成一定性质的混乱,从而导致一些负面的因素影响到上海乃至中国的国际形象,其后果不堪设想。随着电力行业的发展,各电厂、电站和电力局的规模不断扩大,传输能力和距离的不断提高,在结合电力市场的日益完善和成熟,那么如何提高电力系统运行的稳定性,如何进一步加强和完善提高电力系统的基础设施来保证其稳定性,如何保持其可持续性发展,就成为了各国电力工作者们所面临的一个难题。1980年以来,电力工作者们和电力研究人员在电力系统稳定性领域做了大量的科学研究工作而且也获得很大的成就。下面我们就来看看有关电力系统稳定性的解决办法。

根据电力系统的实际情况和特点,近年来主要的应用措施有以下几点:

(1)在干扰较小的情况下,可以模糊的认为是线性问题,通过建立数学模型的方法来确定动态和稳定性,计算电压和频率的特征值。

(2)在干扰很大的情况下,则不能认为是线性问题,需要建立非线性方程组,而且不能通过建立学学模型的方法来确定动态和稳定性,目前一般是采用积分法来求解,但是由于非线性方程组求解的不确定性,一般会得到多组解,也就是说在干扰很大的情况下,会有多个动态的平衡状态。

参考文献:

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凯里供电局系中国南方电网公司和贵州电网公司领导下的国家大二型企业,担负供电辖区内15个县(市)及湘黔电气化铁路的电能供应、销售与服务任务,并为黔电入粤、黔电入湘的重要通道,为贵州电网公司代管县局最多(15个)的供电企业。该局年售电量40亿千瓦时,辖区内高能耗负荷企业占总负荷70%左右,该局目前营销工作面临负荷结构不合理、代管县局多的复杂管理形势。如何有效的调动代管县局主动做好辖区内的营销服务工作,培育更多优质负荷,提高企业的营销经营业绩,成为该局营销管理工作的研究重点。为此,该局通过建立电力营销数据分析系统,客观公正地评价下属业绩,导入竞争机制,不断提高该局的营销工作质量。

2建立实时数据跟踪监控系统

凯里供电局针对需要实时控制的电量及电费回收等指标推行日报表和帐目日报表、周期性报表制度,建立起销售状况的实时监控数据分析系统。这里重点介绍电量销售日报表和电费回收进度表。

电费欠费说明:

1.凯里供电局本月应收15478万,截至8月30日下午6:00,本月实收14090万,欠费1388万,回收率为91.03%。凯里系统本期合并口径新增欠费953万,月末应收电费余额增加额为673.57万,其中城区供电分局直管客户欠费191万(凯里纸厂欠费110万,城区小客户欠费81万),直管县局终端用户欠费566万(其中施秉恒盛公司欠495万,市郊局小客户欠23万、镇远局小客户欠47万);台江局欠192万。

2.注意问题:凯里城区小客户本月欠费可能较多,要加大催费力度;同时对凯里纸厂进行跟踪催费。

销售异常势头,跟进弱势区域、弱势类别。

(2)电费回收进度表。

欠费数目越大,时间越长,追讨的可能性就越小,控制应收账款的通用原则是对赊销客户设定信用额度和信用期限。凯里供电局要求各分县局和大客户管理所在每月24日后按日上报电费回收进度表。每月最后两天在早会上通报。一方面提醒各分县局和部门注意正常欠费的关注和跟进;另一方面对异常欠款及时暴光,及时检点,及时追究,从上至下形成对应收账款追讨的巨大压力。3建立月度营销分析制度,做好营销数据的月度分析

对于市场营销部而言,简单地根据营销数据考核各分县局和部门工作没有任何意义,重要的在于你能引入公平的评估模式,让各分县局和部门的营销负责人心服口服。

完备科学的月销售分析应达到以下目的:

(1)分析整个地区局的当月电量、线损、欠费余额,同期增长率,教上月成长率。

(2)引导各分县局和部门营销负责人关注自己的电力销售和电费回收是否健康。

(3)引导各分县局和部门营销负责人关注当月重要客户的销售。

(4)排除市场容量不同、市场基础不同等因素的干扰,客观公正地评估各分县局和部门的销售贡献。

这里以月度下网电量分析表进行说明:

通过此表我们可以看到凯里供电局当月的售电量、累计售电量、成长率、同期增长率等,还可以看到各类别电量及所占的比例。更重要的是,我们可以看到各分县局的售电情况,排名情况,对各分县局进行点评,还可以要求后三名说明原因,给其营销负责人相应的指导和压力。

4小结

通过建立有效的电力营销数据分析系统,凯里供电局实现了实时的销售监控和周期性的分析反馈及控制,为提高企业经营业绩奠定了基础。

参考文献

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1、空冷系统概述

我国空冷技术研究工作开始于上世纪 60年代,1964年由哈尔滨空调机厂、兰洲石油机械研究所、北京石油设计院共同开发研制的首台空气冷却器装在锦西石油五厂投入运行。1966年在哈尔滨工业大学试验电站的 50kW机组上,首次进行了直接空冷系统的试验。1967年在山西侯马电厂 1.5MW机组上进行了直接空冷系统的工业性试验。20世纪80年代庆阳石化总厂自备电站 3MW机组的直接空冷系统投运。我国应用的大型空冷技术项目是在20世纪80年代末期,1987年采用引进混凝式间接空冷系统,同时引进混凝式间接空冷技术的2×200MW混凝式间接空冷机组在山西大同第二发电厂投产,这为国产化大型空冷机组的运行提供了工程实践经验。

我国从1990年开始了200MW级机组混凝式空冷系统的设计工作。1993年在内蒙丰镇电厂投产的 4×200MW混凝式间接空冷机组以及1993年在山西太原第二热电厂投产 的2×200MW表凝式间接空冷系统(采用黄铜管HSn70-1A表面式凝汽器,散热器是引进德国GEA公司技术生产的钢管钢翅片散热器)是国家“八五”攻关的两个课题,两个项目的第一台机组均在1993年投入生产运行。 2004年10月华能山西榆社投产了 2×300MW亚临界直接空冷机组,是当时我国单机容量为最大的直接空冷机组; 2005年4月在山西大同二电厂投产了 2×600MW亚临界直接空冷机组,是当时我国单机容量为最大的直接空冷机组。截止到2009年底,国家发改委核准的空冷机组容量已经达到了近85000MW,我国空冷机组的总装机容量达到了近78000 MW,订货超过了100000MW。在建或准备建设的1000MW超超临界空冷机组超过10台,可以说无论在数量上还是在单机容量上我国的空冷机组都走在了世界前列。

2、电厂空冷系统的分类

(1)直接空冷系统:

直接空冷技术的发展主要是围绕直接空冷凝汽器管束进行的,汽轮机排汽将几乎全部在凝汽器中冷凝成冷凝水。汽轮机排出的蒸汽在凝汽器翅片管束内流动,空气的流动也对蒸汽起到了直接冷却的作用。此外,由于直接空冷凝汽器的突出特点,已经逐渐在世界各国进行了技术研究并得到了广泛的推广。在现有运行的机组中,强制的通风方式其可调控性能较好,因此也被应用到各领域中去。由于间接空冷凝汽器系统相对于直接空冷凝汽器系统设备多、维修量大、运行的难度也大。所以只能是水冷凝汽器系统和直接空冷凝汽器系统之间的一个过渡,而直接空冷凝汽器则是今后发电系统的发展方向。

(2)混合式(海勒式)间接空冷机组:

汽轮机排汽进入混合式凝汽器通过大量循环水混合冷却(循环水水质和凝结水水质相同),少部分水进入正常的回热系统,大部分水进入布置在空冷塔的散热管束,被空气冷却。

(3)表面式(哈蒙式)间接空冷系统:汽轮机排汽进入表面式凝汽器通过大量循环水将其冷却,循环水再进入布置在空冷塔周围的管束,被空气冷却。

由于我国空冷机组多建在北方缺水地区,冬季寒冷对防冻要求较高,凝结水温和背压不能过低;夏季高温天气历时较短,因此在新建工程中,大多数采用了直接空冷系统。

直接空冷系统受环境风的风向及风速等气象因素的影响也较明显。国内已发生过因强对流气象条件导致汽轮机跳闸的事故。不利风向将影响进风、排风条件,产生热回流,直接影响机组效率。间接空冷系统对环境气象条件的敏感性和受环境气象条件影响变化较小。

空冷系统技术比较(以两台330MW为例)

2×330MW机组的配置方案

表面式间接空冷系统按对环境风敏感程度较低的散热器在塔内水平布置方案考虑,如采用立式布置散热器,冷却塔尺寸与混合式间接空冷系统基本相当。

3.1投资费用比较

3.2 耗水量运行费用比较(以两台330MW为例)

3.3 耗电量运行费用比较(以两台330MW为例)

3.4 年总费用差比较

4.结论

我国是一个严重缺水的国家,人均淡水资源只有世界平均值得1/5,我国东北、华北、西北地区缺水更为严重。随着人口的增长,人均淡水资源占有率不断地下降,对水的需求量却不断地增加,节水已成为我国国计民生的大事,水资源的可持续利用是社会可持续发展的先决条件,各行各业节约用水、合理用水已成为国家的一项战略国策。我国的工业用水中,湿冷机组冷却用水构成占较大比重,一台1000MW的湿冷机组日耗水量11万吨之多,如果机组建设大量湿冷机组,水资源的矛盾将日趋激烈,水资源的平衡将被打破,将会严重威胁社会发展和人类生存,而空冷机组尽管煤耗稍高,但无废水排放和水的蒸发,故在我国富煤缺水的地区建设空冷发电机组,变输煤为输电,节约大量的淡水资源符合我国发展的战略方针、政策。

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中图分类号:TM73 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)20-0209-02

近年来,随着我国电力工业步入大电网、大机组、大容量、特高压、交直流混合、远距离输电、智能电网的阶段,电力系统的复杂性明显增加,电网的安全稳定问题日渐突出。当电网结构薄弱、缺少技术防范措施时,则可能因某一电气设备故障引发大面积停电事故,因此应把电网的稳定问题放在首位,这是众多事故中得出的客观规律。对于我国来说,长期以来发输变配工程落后于负荷的增长,网架相对薄弱,随着电网的不断发展,保证电网的稳定、可靠、运行,成了一项艰巨而重要的任务。加强电网稳定、可靠控制技术的研发和利用,已成了电力部门的重要任务。无论什么情况下,电力生产调度部门都要把电网安全稳定运行放在极其重要的位置。

一、保障提高电力系统静态稳定的措施

从电力系统静态稳定的本质来看,静态储备越大,电网静态稳定性越高。缩短“电气距离”是提高静态稳定的根本措施。主要措施包括以下几个方面:

1.减小线路电抗

采用分裂导线可以减小架空线路的电抗。对于电压为220kV及以上的输电线路,一般均采用分裂导线。这样既可以减小线路电抗,又加强了系统之间的联系,从而提高了电力系统的稳定性。

2.提高电力线路的额定电压

在电力线路始末端电压相位角保持不变的前提下,沿电力线路传输的功率基本上与电力线路额定电压的平方成正比。换言之,提高电力线路的额定电压相当于减小电力线路的电抗。因此,提高了电力系统的静态性。

3.采用串联电容器补偿

电力线路串联电容器补偿除了可以降低电力线路电压降落并用于调压外,还可以通过减少电力线路的电抗来提高电力系统的静态稳定性。但由于这两种补偿的目的不同,使用的场合、考虑问题的角度也就存在很大的不同。

一般情况下,串联电容器的补偿度愈大,愈接近于1,电力线路补偿后的总电抗愈小,从而可以提高电力线路的输送功率极限值,提高电力系统的静态稳定性。

4.改善电力系统的结构

改善电力系统结构的方法较多,对提高电力系统静态系统作用较明显的方法包括:一是加强系统联系,增加输电线路回数,减少输电线路电抗,使电力系统有坚强的网架,从而提高电力系统的静态稳定性。二是加强电力线路两端系统各自内部联系。三是在电力系统中间接入中间调相电力系统。

因此,电力线路经过的地区有地方电力系统或发电厂时,应尽可能地联合成为较大的联合电力系统,对于提高整个电力系统的静态稳定性有一定好处。

5.维持和控制母线电压

在电力系统正常运行中,维持和控制母线电压是调度部门保证电力系统稳定运行的主要和日常工作。维持和控制变电站、发电厂高压母线电压恒定,特别是枢纽厂(站)高压母线电压恒定,相当于输电系统等值分割为若干段,这样每段电气距离将远小于整个输电系统的电气距离,从而保证和提高了电力系统的稳定性。

二、影响电力系统暂态稳定的主要原因

(1)负荷的突然变化。如切除或投入大容量的用户引起较大的扰动。

(2)切除或投入系统的主要元件。如切除或投入较大容量的发电机、变压器和较重要的线路等引起了大的扰动。

(3)电力系统的短路故障。它对电力系统的扰动最为严重。

三、提高电力系统暂态稳定性的措施

提高电力系统暂态稳定性的措施和提高静态稳定性的措施有所不同。其不是首先考虑缩短电气距离,而是首先考虑减少能量差额或功率的临时性措施。具体措施如下:

1.快速切除故障和自动重合装置的应用

这是两种常常配合在一起使用的借减少功率或能量的差额提高暂态稳定性的措施,经济有效,应首先考虑。

(1)快速切除故障。快速切除故障对提高电网暂态稳定有着决定性作用。其大大提高了发电厂之间的稳定性,减少了电动机失速的危险。

(2)自动重合闸。由于电力系统中的故障,特别是高压电力线路的故障,大多是瞬时性短路故障。采用自动重合闸装置可以大大提高电网的可靠性和稳定性。因重合成功会使系统电源充足,易满足负荷的要求,从而保证了负荷运行的稳定性。

2.电气制动和变压器中性点经小电阻接地

(1)电气制动。当电力系统故障时,电机输出的功率急剧减少,发电机功率因功率过剩而加速,如能迅速投入制动电阻,消耗发电机的有功功率以制动发电机,使发电机不失步,仍能同步运行,可提高电力系统的暂态稳定性。

(2)变压器中性点经小电阻接地。变压器中性点经小电阻接地就是对接地性短路故障的电气制动。在短路靠近送电端时,它主要由送端发电厂供给;靠近受电端时,主要由受端系统供给。送电端发电机由于要供给这部分功率,短路时它们的加速就要放缓,或者说这些电阻中的功率损耗起了制动作用,从而提高了系统能的暂态稳定性。

3.长线路中间设置开关站

在线路较长时,可以在线路中间设置一个或多个开关站,这样相当于缩短了线路,因而可以提高系统的暂态稳定性。

4.采用单元接线方式

这是不增加设备投资以提高电力系统暂态稳定性的措施。采用单元接线基本上防止了发电厂之间并列运行暂态稳定的破坏。

5.连锁切机和切除部分负荷

连锁切机是由单元接线方式派生的,是介于并联接线和单元接线之间的一种提高暂态稳定的措施,它可以提高电力系统的暂态稳定性。当电力系统中备用容量不足,难以采用单元接线方式而必须采用并联接线方式时,为了提高系统暂态稳定性,可以采用连锁切机。

四、商丘电网安全稳定水平现状

通过对2013年夏季大负荷、冬季大负荷进行全接线及N-1暂稳分析,商丘电网无暂稳问题。

由N-1静态安全分析,在主要发、输、变电设备检修情况下,商丘电网存在500千伏联变下网负荷超稳定极限、重要断面过极限及220千伏电压水平偏低问题。

2013年商丘电网稳定约束的重点在于配合各种设备检修时,控制电网负荷使商丘电网电压满足运行要求,各重要断面不过载或不超稳定极限。

五、对商丘电网稳定运行采取的约束措施

(1)电压控制:电压控制是以下各项控制的前提。控制商丘电网220千伏电压不低于220千伏。

(2)开封地区与商丘地区500千伏主变。

1)汴西变投运前:开封地区与商丘地区500千伏主变由祥符两台主变、庄周两台主变共四台主变构成,主变下网极限要求如表1所示。

2)汴西变投运后:开封地区与商丘地区500千伏主变由祥符两台主变、庄周两台主变、汴西一台主变共五台主变构成,主变下网极限要求如表2所示。

(3)张阁庄周西送断面。该断面由220kV健张线、ⅠⅡ华庄线三个元件组成,控制限额如表3所示。

(4)商丘东部受电断面。该断面由220kV张梁线、ⅠⅡ庄陆线、ⅠⅡ裕梁线五个元件组成,控制限额如表4所示。

六、结论

电网的稳定运行对电力系统的安全十分重要。运行经验表明,重大电网事故的发生几乎都是由于电网稳定破坏而扩大,因缺乏事故预案,而后扩大至灾害性后果。因此,一个较弱而有措施准备的电网,将比一个强而无措施准备的电网会有更好的运行效果。本文希望通过对一些对策的研究,提高电网的安全稳定运行及经济效益和社会效益。

参考文献:

[1]何仰赞,温增银.电力系统分析(上、下册)[M].武汉:华中科技大学出版社,2005.

[2]孟祥萍.电力系统分析[M].北京:高等教育出版社,2004.

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Abstract: this article briefly introduc relay protection test device, the types of stage of development and testing; the basic principle of Key research analysis the IEC61850 standard automation relay protection device testing technology, including and traditional testing technology, set up the method and the difference of unified modeling of the relay protection test device of a method.

Key words: electric power system, automatic relay protection devices, test system, IEC61850

电力自动化系统的发展在很大程度上受继电保护装置技术的制约[1],因而加快继电保护装置技术的发展是十分迫切和必要的,然而继电保护装置的发展离不开测试技术的进步。继电保护测试就是进行继电保护试验和测量继电保护的特性参数[2],在保证电力系统安全可靠运行方面起着重要作用。本文针对继电保护测试技术的发展,介绍了继电保护测试装置的基本原理,并研究分析了自动化继电保护装置的测试技术特点。

1继电保护测试装置的类型和发展阶段

1.1 继电保护测试装置的类型[3]

第一种类型由功能强大的仿真软件包和先进的实时数字仿真器件组成,主要模拟电力系统的电磁暂态过程。其特点是硬件结构复杂,电力系统元件模型库较齐全,应用面广,但价格昂贵。比较典型的有法国DTNA数字暂态网络分析仪、西门子NETOMA电力系统仿真软件包等。

第二种类型是针对某一类专门用途而设计的测试系统,具有结构简单,便于携带,价格较便宜的特点。

1.2继电保护测试装置的发展阶段[2,3,4]

第一代微机型继电保护试验仪,以单片机为智能控制器,计算速度较慢,精度较差。

第二代微机型继电保护试验仪,以PC机(笔记本电脑)做为智能控制器,采用DOS操作系统,具有较强的计算功能,精度能达到0.5级。

第三代微机型继电保护试验仪,以PC机和串口为硬件基础;软件采用Windows界面,界面友好;功能模块化,具有可扩展电压、电流插件,能实现连续变频。

第四代微机型继电保护试验仪,充分利用网络技术和数据库技术,具有良好的技术支持、方便的用户服务及灵活的硬件扩展特点;性能高、精度高,能实现实时仿真,可自动生成试验报告,具有辅助专家功能等。

2 继电保护测试装置的基本原理[3,4]

继电保护测试装置一般由主机(下位机)、计算机(上位机)及辅助设备组成。

主机将标准的电流、电压信号经过内部处理转化成所设定测试条件下的电流、电压信号,加载到被试验的继电保护装置上,检测其逻辑功能和动作特性,并且根据国际、国家标准(GB/T 7261-2008《继电保护和安全自动装置基本试验方法》)对测试结果进行标定和评价。

继电保护测试装置的试验方式分手动和自动试验两种。手动试验可以通过主机上的手动控制开关,使变量按设置的步长进行增减,也可以通过计算机上的鼠标和键盘上的功能键来完成变量的递增或递减。自动试验是通过计算机的软件,将试验项目全部试验过程中所有参数变化的要求进行编程,自动完成产品的试验。

3 自动化继电保护装置测试技术的研究分析

3.1数字化继电保护装置与传统继电保护装置的差别[5,6]

随着IEC61850规约的推广和智能电气设备的发展,电气系统自动化继电保护技术进入了新的数字化阶段。符合IEC61850标准的数字化保护装置与传统的继电保护装置在结构上有着相当大的差别,其差别体现在以下几个方面:

⒈硬件差别。传统保护由模拟量输入接口单元、开关量输入输出接口、数据处理单元、人机接口、通信接口等组成。采用IEC61850标准的保护则由光接口单元、中央处理单元、开入开出单元、人机接口和通信接口等组成。

2.产品检测方式的不同。⑴装置测量准确度方面。传统方式通过PT/CT交流采样,而IEC61850的方式是接收过程层送来的数字信号——光PT/CT或者电子式PT/CT。⑵SOE分辨率试验。传统方式的考核对象是继电保护装置。IEC61850方式的考核对象是过程层数字模块。

3.时间同步性。IEC61850要求测试系统的各个单体光数字转换装置、数字保护设备等之间信号的传输必须满足同步性要求。传统模式没有要求一定同步。

4.实时性要求。IEC61850要求闭环仿真测试系统各个环节满足实时性要求。传统模式没有这种要求。

由于IEC61850标准的数字化保护装置与传统的继电保护装置在结构上的巨大差别,传统的测试技术不能用于IEC61850标准的数字化保护装置。

3.2数字化继电保护测试系统的搭建方法[6,7]

数字化继电保护对测试系统的基本要求有3点:⑴能够输出基于IEC 61850-9标准的采样值报文,并且能够模拟电力系统的各种故障,故障参数可以设置;⑵能够发送GOOSE报文给被测装置,模拟变电位置信息、闭锁信号等各种开入量信息;⑶能够接收被测装置发送的GOOSE报文并正确解析,给出GOOSE报文携带的信息。

下面是数字化继电保护测试系统的搭建示意图。

图1 数字化继电保护测试系统的搭建示意图

在数字化继电保护测试系统中必须有光速据转化装置(合并装置)将模拟信号转化为GOOSE报文传送给被测继电保护装置,同时接收被测继电保护装置发出的GOOSE动作信号并解析为开关模拟量信号.并反馈至继电保护测试仪,以此形成数字继电保护装置的闭环测试系统。

3.3统一建模的继电保护测试装置[8-10]

电力系统日趋复杂化和智能化,微机型智能继电保护测控装置的种类也日趋多样化。元件保护,线路保护,辅助保护,智能配网终端及用于测量控制的各类测控装置层出不穷。在这种情况下需要提供统一的整机自动测试平台。图2是统一建模的继电保护测试装置示意图。

图2 统一建模的继电保护测试装置示意图

统一建模的系统要求:⑴测试仪必须具有全自动,全闭环校验的能力;⑵测试仪本身需要具有数据通讯的能力,可以接收命令和执行命令,并接受上位机的控制。

用一台主机同时控制多台测试仪一起工作。每一台测试仪调试一台保护装置,测试结束后,各台测试仪通过数据通信,将测试结果上送到主机,形成历史文档。如果和保护测控装置的条形码识别系统结合,其历史记录将更加完整。采用这样的调试方式,可以最大限度的减少调试人员的工作量,实现对大批量测试对象的测试。中央控制PC机在开始调试之前对每台测试仪进行单独的远程配置,并将测试方案导入到相应的测试仪中,设置测试标准;在调试过程中,对多台测试仪的调试过程进行集中监控管理;调试结束后,对每台被测试仪完成调试报告并且存入数据库。所以,在整机调试线上,只要有一位管理员控制中央控制PC机,即可同时对多台装置进行全自动调试。

开发这样的系统主要在于开发继电保护测试装置各类I/O接口插件和整机测试模型组态软件。基于数字化继电保护装置的硬件架构实现这样的系统并不困难,关键是整机测试模型组态软件的开发。图3是软件测试流程图。

图3测试流程图

软件系统可以使用三层体系结构:⑴界面层。界面层上按照用户使用的位置不同分为远程界面部分和现场界面部分,分别对应于远程工作站和现场控制上位机。⑵逻辑层。逻辑层中包含了所有本系统的核心模块,每个模块都是按面向对象的程序设计思想对其功能进行封装,被上层的界面层的操作来调用,其结果返回给界面或是存入数据库中。⑶数据层。数据层即数据库存储部分,可以用系统自带的单机型数据库,也可使用联机数据库。

4 结论

自动化继电保护装置在电网中的应用越来越普遍,对该装置的安装校验和定期检验日益成为一项繁重的工作,研究和采用新的适应当前和今后继电保护装置的测试系统的方法十分重要,也具有很好的现实意义。

参考文献:

[1] 姚晓松. 对电力系统继电保护自动化发展的论述[J]. 大科技:科技天地,2011(12).

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[3] 孔林. 基于双工控机的微机继电保护测试仪研究与实现[D]. 武汉:华中科技大学,2009.

[4] 杨利水. 继电保护及自动装置检验与调试[M]. 北京:中国电力出版社,2008.

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[8] 王治国等. 基于统一建模的继电保护测试装置开发研究[J]. 电力系统保护与控制,2010,38(19).

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1 电力通信系统雷击损害产生的原因

目前,微电子设备在电力系统运行中得到了普遍运用,但是微电子设备绝缘强度相对不高,耐压能力不足,受雷击影响的可能性较大,对于电力通信系统而言,微电子设备较多,如计算机网络以及指挥系统和公用天线等,受雷击干扰的影响较为明显。雷击主要通过直击雷以及感应雷击两种方式对电力通信系统的设备产生影响,直击雷的杀伤力最为强烈,能够损毁通信设备,导致系统无法正常运行,当前在建筑防雷接地设施配备中做得较为到位,在雷电多发季节能够有效保护各种设备,有效降低了直击雷对电力通信系统的损害概率。与此相对的是感应雷击的破坏性,由于雷击引发较大的磁场,感应雷击和脉冲电压有可能绕过防雷接地体系对微电子设备进行破坏,主要可能有以下几种途径:一是在雷击电流沿着接地引线进入地表的过程中,电流过于强大会造成具有明显冲击力的电磁脉冲,对电力通信系统的微电子设备运行产生干扰,影响运行效果;二是雷击击中区域靠近通信线路,引发地表电位暂时性飙高,对电力系统中一些敏感性高的设备形成反击,损坏设备功能导致无法正常运行,甚至瘫痪;三是在天线以及电缆等设备被雷击之后,由于内部传播引发较大的感应电压,导致电力系统中的微电子设备受到损坏,严重影响整个系统的运行。

2 电力通信系统雷击损害造成的巨大影响

雷击灾害对电力通信系统造成的危害性是巨大的,能够对相关的敏感设备造成破坏性的损失,甚至会导致线路瘫痪,引发整个电力系统的无法正常运行。当前,电力技术不断发展,以微电子设备为代表的敏感性设备与原件不断增多,在敏感性与精密度不断提高的同时,其耐压性也在相应降低,电力通信系统在维护与建设过程中的微小失误有时就会造成敏感设备的损坏,雷击事件的破坏力更为强大,对于系统的安全运行具有较大隐患。雷击较为轻微的状态下,能够引发信号传输不畅,影响系统设备的正常运行以及出现误动,如果雷击强度较大则会损坏电力通信系统中的元件或者设备,导致彻底无法正常工作,甚至会破坏数据、瘫痪系统,造成大面积停电等恶性事故。所以,强化电力系统防雷保护是维护整个通信系统有效运行的重要手段,必须在建设与维护中切实加强。

3 增强电力通信系统防雷能力的主要途径

3.1 提高电力通信系统外部保护能力

在整个电力通信系统的防雷保护工作中,外部保护具有基础性作用,对于避免直击雷击对系统的损害意义重大,防止设备损害和造成系统瘫痪。一般来讲,对其进行外部保护主要是强化防雷接地系统的建设,安装避雷针和相应的接地装置,但是部分地区忽略了建筑物内部金属设施的接地防雷处理,有可能导致雷电传入,所以在强化建筑物外部避雷和接地处理的同时,要完善建筑内部金属构筑物和防雷体系的连接,充分提高整个电力系统的外部保护能力,提升电力通信系统的安全运行水平。

3.2 提高电力通信系统内部防护能力

在电力通信系统内部防护工作中,要抓好三个方面的防护,首先要抓好电源的防护工作,一旦建筑被雷击之后,电流有可能借助电线对电力通信系统进行入侵并产生严重后果。这一环节,电源高压部位一般都设置有专门的高压避雷设施,受到雷击损害的可能性不高,但是对应的低压线路由于保护设施不足,受到雷击并受损的可能性较大,所以在电源保护环节要重点抓好电源低压部位的针对性保护,建议在建筑的总配电盘以及每一层的配电箱和重要设备的进线部位增设电涌保护设备,借助于分离科技分散雷击的能量,并将其导入地表,有效保护电力通信系统各项设备的安全,保障正常运行。其次,要强化对线缆的防护工作,因为光电缆属于电力通信系统中的重要部件,在输送电力以及信号等方面意义重大,强化对线缆部件的防雷能力,能够保护线缆设备,保障整个电力通信系统的有效运行。引发线缆损坏的主要原因的感应雷击的破坏,在建筑物被雷击,电流沿接地引线传输的过程中,能够在线路中出现阶段性的巨大电磁脉冲,严重影响线缆内部信号传输以及电力传输,导致整个电力通信系统运行出现故障。所以,在开展防雷接地系统设置中,要保证系统内部剑术构筑物全部热镀锌处理,按照需求对线缆开展升级,隔离动力电缆,低电压电缆传入钢管,并减少电缆间距离,从而实现电缆之间感应回路强度下降的效果。另外,还要开展建筑内部金属结构等电位连接处理,缩小电位差,提高线缆安全运行的保障能力。另外,还要强化通信设备的防护工作,由于整个电力通信系统中的设备大多数为微电子设备,击穿功率偏小,应当开展多重防雷处理,借助于建筑物法拉第笼以及设备屏柜金属壳、自身金属壳等开展逐级屏蔽,提高防雷效果。要做好系统设备防雷接地工作,同时做好电力通信系统设备以及周边金属部件的等电位连接,最大限度地避免感应雷击破坏系统设备,保证整个系统的有效运行。

综上所述,在电力通信系统建设与运行中,要充分重视防雷工作并有效落实到工作之中,在思想上重视,设施上完善,管理上细化,有效提高电力信息系统的运行安全性与稳定性。

参考文献:

[1](德)彼得·哈塞(PeterHasse)著,傅正财,叶蜚誉译.低压系统防雷保护[M].中国电力出版社,2005.

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1、继电保护基本原理分析

继电保护是一种电力系统自动保护装置,由测量、逻辑及执行三个部分构成。继电保护在实践中,首先对保护对象输入信号、设定整定值进行比较和分析,确保保护装置能够形成逻辑性,执行对应保护动作[1]。然后通过执行部位发出指令,即报警或者跳闸,完成任务执行目标。

在具体应用中,为了促使装置发挥积极作用,需要明确划分系统故障与非故障两种情况。如突然增加的电压、电流信号,负序与零序的电压和电流等。目前,常见的继电保护装置有很多,从制作工艺层面上来看,由机电型、整流型等类型;从原理上来看,有电流型、电压型及阻抗型等。对于继电保护装置的选择,要坚持可靠性、选择性等原则,才能够确保装置充分发挥有效性。

2、继电保护故障信息分析处理系统在电力系统的应用

2.1仿真模型的构建

仿真模型构建的终极目标是为工作人员能够更加全面、真实地了解和掌握装置参数设置情况,获取到相应的参数,以提高设备使用性能。在实际工作中,继电保护故障诊断仿真模型的构建可以从以下几个方面入手:第一,坚持真实性原则,在仿真时要根据真实情况进行设置,形成完善的仿真模型。在此基础上在模拟故障后能够获得真实的效果[2]。第二,保护动作跳闸之后,相关信息呈现出来,能够确保仿真提示与真实情况保持一致性。第三,还需要强调灵活性,面对复杂多变的电力系统,还要坚持灵活性,帮助工作人员随时查看和改变装置参数设置。第四,在不同运行方式下,要输入详细、具体的故障参数,使得仿真模型能够为实践工作提供科学依据。现行电力系统故障种类多种多样,且原因更为复杂,对应的继电保护方式同样需要作出及时调整。如利用典型的保护类型,以此来适应装置性能的发挥。只有这样,才能够真正意义上实现对系统的全面保护。

2.2软件功能的应用

系统数据库中存储了大量故障模拟状态,通过故障量分析和检验,能够做出对应的保护动作行为,并提醒工作人员对系统故障进行维修和调整。其中程序,主要负责故障计算程序等,如对阻抗、电压和电流的判断,可以采取分段方式,逐一排除故障,直至最后一个动作,使得工作人员能够对电网的故障点有所了解和把握,为后续维修计划的制定提供科学依据。

2.3设备监控与维护

将该系统引入到变电站中,能够代替人工对电气设备进行实时监督和控制,一旦出现自检异常情况,系统会自动收集并保存下来,及时汇报给控制中心,安排检修人员进行针对性检查。另外,在控制中心,可以对一次设备装置的定值进行调取,不同的连接装置能够获取实时数据、波形等内容,从而实现远程监视目标。

2.4故障信息管理

随着技术之间融合和发展,研发人员将Browser/Server模式运用于故障处理系统当中,并借助国际通用通讯协议,用户能够实现对数据库的管理。如装置动作、自检等诸多环节产生的信息都会纳入到数据库当中,为工作人员查询和统计提供支持。不仅如此,还具备转存、备份等功能,即便是受到外部恶意侵扰,依旧能够在短时间内恢复到最初状态,从而最大限度上保障电力系统安全、可靠运行[3]。除此之外,借助通讯设备,能够将电网中的地理接线图呈现出来,点击鼠标可以随时调取历史数据,或者自动显示故障所在位置。随着我国电力事业不断发展,我们还应适当增加资金、人力投入,加大对现有故障处理系统的研究,实现对系统的进一步调整和优化,保障电力系统可靠运行的同时,为用户提供更加优质的电力服务。

结论:根据上文所述,我国电网正处于“三集五大”改革进程当中,引进继电保护故障信息处理系统是一项基础性工作。因此在实践中,相关人员要明确认识到故障处理系统在提高电网智能化、自动化水平的重要意义,并结合实际情况,坚持灵活性、多元化等原则,合理引入故障处理系统。同时借助互联网技术,构建相应的信息系统网络,不断提高电网科学管理水平,制定最优决策,从而促进我国电力产业环境、经济等综合效益的有效发挥。

参考文献

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一、电力系统自动化技术

每家每户每个人都要用电,可以说电力系统适合千家万户的日常生活息息相关的。一天二十四小时为每家每户的需要提供电力的支持。因此说,能够保障电力系统正常工作的新技术都应该的大大力的支持与推广。当今社会,随着更像技术不断的发展,电力系统自动化技术的应用范围也在不断扩大。如图所示:自动发电控制总体结构示意图

电力系统制动技术这样至关重要,对其也要有最基本的要求:首先,电力系统自动化技术要能够迅速准确的处理来自电力系统运行过程中的具体运行参数。其次,自动化技术要充分发挥其在系统中的有效作用,是电力系统各部分、各层次之间可以协调运作。再次,电力系统自动化技术的发展和有效运行,可以节省人力、物力,还能够提高电力系统运作时的安全性和可靠性,设备使用寿命变长,进而提高了系统设备的运行能力。尤其是在局部发生故障时,它可以及时有效的反馈信息,调整系统的工作状态,从而保证电力系统的运转正常。

二、简要分析电力系统的发展方向

(一)随着我国电力系统的不断发展,对综合自动化技术有越来越多的要求,同时电力系统需要负责传输的数据也是急剧增加。那么就需要寻找一个信息传输量大的媒介,它就是以太网。以它网具有传输速度快、传输的数据量大等特点,是其他媒介无法比拟的。当代电力系统自动化技术的要求是可以被满足的。那么电力系统自动化技术未来的发展空间是很大的,以以太技术为基础,结合电力工业应用实际,研究新一代以以太网为核心的电力系统现场总线技术。

(二)供电方式以及一次设备。我国的配电网由于受到地域与经济两大因素的共同影响,在管理上划分为城市电网和农村电网。城市电网主要是以电缆网的方式,而农村电网主要是以架空线的方式。电源线、线路开关设备、网架三部分决定配电网以如何的方式提供电。供电方式可以多种多样,那要看怎样对电源点和网架进行排列组合,那么功能各异的供电配合方案是由线路开关设备提供的。城市电网主要是采用了环网柜作为配电线路的主要设备,而农村电网则是采用分段器、重合器、断路器以及负荷开关等作为配电线路的主要设备。那么供电方案有:分段器方案、断路器方案、负荷开关方案等等。

(三)远动系统以及二次设备。远动系统及其设备的主要功能包括环网控制、保护动作、就地手动和远方控制四大方面,它们是具有可靠性的。配电自动化远动系统存在两大制约难题一是线路电源,二是传输规则。那么由于配电线路设备的地理分布,目前采用的规约是不适合的,IEC正在制定新的传输标准。

(四)电力系统的仿真系统。要想使电力系统自动化更好的发展,我国电力科研人员付出了很大的努力。我国建立了仿真模拟实验室,在实验室里拥有研究所需要的仿真系统,这种仿真系统可以提供给研究人员多种电力系统的稳态试验。与此同时,电力系统的数字模拟系统可以与多种控制装置构成严密的闭环系统,为实验研究提供了良好的实验条件。要想电力系统自动化技术得到提高和发展,那么与之相配合的实验设备、实验理念和实验技能都得相应得到提高。那么上面提到的电力系统的仿真系统就是一个不错的平台,是比较有发展潜力的,值得应用和推广。

(五)电力系统中的人工智能。在电力系统及其自动化系统中应用人工智能,这样的方式是一种全新的尝试和很有潜力的发展方向。正是由于我国电力系统发展的要求,在电力系统运作中,对故障的诊断能力、警报的处理能力以及运营分析的能力都是需要提高的。在电力系统中应用人工智能的进行控制,可以提高电力系统运作过程的问题的处理能力以及控制能力。

以上的论断充分说明了电力系统自动化的重要性:

(一)可以保证优质电能的供应 。例如:电压不稳、电流偏差、设备损坏等等都是电能出现的质量问题。那么如果缺少了电力系统自动化技术,这些问题是很难被发现和解决的,应用这样的技术,可以在处理这些问题的时候缩短时间,也节省了很多人力物力,供电的效率和质量从根本上得到了提高。保证了用户用电的优质性。

(二)可以促使电力系统的设备稳定安全的运行。变电设备的正常运行是需要电力系统自动化装置的保证才能完成的。在系统发生故障时,可以迅速有准确的找到故障源并进行修复,这样才能够保证整个电力系统稳定安全的运行。

(三)可以保证电力系统的经济运行。在电力系统中加入自动化装置才能是经济优化、降低网损。在高新科技迅猛发展的现代社会,电力系统主要是应用计算机技术等一系列电子设备的控制。在电子设备运行中,需要处理的信息量很大,范围比较广泛,影响因素也是越来越多,电力系统的自动化技术的发展是十分必要的。所以,电力系统的自动化技术能够优化经济,减少电网损坏费用的支出。

综上所论,我们都知道电力资源适合我们的生活密不可分的,所以保障电力系统的正常运作就成为了当今现实我们要考虑的问题。对电力以及其自动化发展方向的研究对我国的电力行业的发展进步起到了不可估量的积极作用,因此,对电力系统以及其自动化的研究是十分有必要的,需要电力科研人员的不断努力。

参考文献:

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