1 概述
為支持經濟及科技穩定發展,電力輸供安全確實是各行業發展的“先行”條件,各種電網應充分適應負荷特性、地域、時域特點,及適應進入“WTO”。我國長江、黃河及主要支流水力發電十分巨大,煤炭礦區發電及油氣發電資源基本處于西部,高態經濟及科技、產品研發、生產處于我國東部、南部、沿海區域,為此應務實執行“西電東送、南北互供、全國聯網”戰略目標,此目標也適應國際實情作相應規劃。這種安全、可靠輸供電應充分考慮輸變電環境、條件、負荷特性,尤其是海撥高度、空氣塵埃、電暈、充電、分布電容、諧波源等國際公認為影響電網運行安全的特殊點,經網絡結構改造,提升輸電電壓降低線損及提高傳輸功率,同時應對電力自動化系統及繼電保護適應電網運行實情,為安全、可靠必須務實創新。
2 充分利用電力電子功能實時采集,處理數據
眾所周知,以前機電型、半導體繼電保護及自控設備的數據采測、處理,其速度、精度,尤其故障突出時的采測與現在計算機數字比電子測量差距很大,特別超高壓系統、高海撥、巨量輸送時,根據分布電容,諧波產生,系統與振蕩特性,只有計算機、電子測控網絡通信等“3C”功能充分利用于各種數據采集、處理,數字化微電子繼電保護才能符合各種電網特點的安全、可靠要求。
根據國際技術發展,數據采集、處理以DSP功能為硬件平臺基礎,GPS實時性對測數據復制,在高性能CPU復件處理過程中,確保各種輸電線、主設備及輸變電站、發電廠電源的安全、可靠、實時、經濟。該數據平臺的采樣頻率較高,并可有變頻采樣功能,抗御干擾、電磁兼容性功能較強,據數據實情實施數據窗移動技術,并對各被保護對象運行態的故障預測、速判、容錯復判奠定了可靠基礎。這些國際先進技術充分適應中國及國際電網,研發高性能數據采集、處理平臺十分關鍵,是電力自動化系統及繼電保護安全、可靠創新特點、要求基礎。
3 自動化理論技術為繼電保護及電力系統測控調度功能提升提供了基礎條件
上述技術功能平臺也是國際上成熟多年的自動化理論、技術之一,根據數據可靠采集處理,尤其是數字式濾波功能、一階遞推數濾法、中值及算術平均法等具有很好的抗干擾功能,對故障信號測判實時及可靠性很強。
除硬件平臺的功能充分利用自動化理論實施外,數字化繼電保護及自動化系統等各種基本軟件功能中,應設置防“死機”、“程序失控”功能,在系統沖擊、干擾時發生抗御,并預防此時故障拒動。運行誤動十分重要,充分利用創新的自動化理論技術克服軟件故障、“死機”測判防御法、“程序失控”攔截法、“防火墻設置”抗干擾及誤操作,這些功能都可為繼電保護及電力自動化系統安全、可靠性提升,和中國及國際各種電網安全、可靠運行提供十分有利的基礎條件。
4 結合各種電網運行環境,創新、務實
據上所述可知,中國的“西電東送、南北互供、全國聯網”在國際電網運行方式中較為特殊,但國際各種電網也有局部地區以類似方式運行,現在許多國家間按輸出、變電局域聯網,例如東歐、中歐、西北歐、美國與加拿大、巴西等南美諸國等,都以部分單線、復線聯通電網,為適應各種電源輸送及負荷要求的總量全面提升,其各種電網的運行安全、可靠十分重要。目前我國“西電東送”以南、中、北三線為主:南線為貴州天生橋等水電站與廣西龍灘等水電站聯體向廣東、海南、香港等地輸送,目前以交、直流500kV為主,今后會升壓、擴展網態;中線以葛洲壩水電站及正在擴展發電的三峽水電站向華東輸送,目前也以500kV交直流東送,將會升壓輸電提高效率;北線以黃河上游青海、甘肅水電站及陜西、甘肅、寧夏、內蒙的煤炭火力發電聯體輸送至華北、京津區域,現已升至750kV輸送,將壓制線損和提高傳輸效率。我國的“西電東送”三線各有特色,在潮熱、高溫濕度、高海撥、高塵埃度等條件下,一些地區的電容電流、電暈十分突出。還有一個運行特點是我國地域、時域、人口量、工企負荷波動十分巨大,在超高壓輕載、空載傳輸時憑并聯電抗器、串補電容克服傳輸電壓突升造成過高電壓,有時負荷十分巨大時因未能經電網結構聯體調電使該域過載低電壓,因系統操作沖擊及負荷特性、無功欠缺等因素形成系統振蕩等情況。為此,為確保電網運行安全、可靠,必須在上述分析實情下,結合中國及國際電網局部地區的一些特殊情況,克服多年來多處發生的因誤動、拒動等原因,造成大面積長時間停電等問題,總結教訓,電力自動化系統及繼電保護的原理和配置方案應務實創新研發。
各種電壓等級的輸電線路應在上述DSP數據采集、處理基礎上,實時獲取工頻突變量,經突變量處理可安全、精確獲取動態阻抗監測及各電量實時輔助測判,同時充分利用GPS對輸電整線及故障段復制,各電量經模糊推理與保護主體控制出口,確保線路的運行安全、可靠輸電;
變壓器是各種電網中十分重要的主設備,由于本體特性及電網特點,運行過程中尤其在合閘過程及外部故障切除升壓態時對電網沖擊、波動巨大,還有在變壓器運行負荷突變的沖擊及諧波產生等情況,應充分利用實時、可靠采集電量數據特點。尤其是臨界突變態下安全、可靠控制繼電保護實時復制,在勵磁涌流監測判法中克服諧波、波形態的滯后判法,以實時臨界數據復制各電氣量確??煽俊踩刂普`動,并以高靈敏監判法解決復故障,充分利用模糊推理“三比值法”和“容錯復判法”實施原理創新,實時監測各電氣量、非電氣量,自適應調整制動、差動等辦法使主、后備保護功能確保靈敏、快速、可靠。
母線是電網中調控電量和負荷的關鍵設備。超高壓系統的母線基本為3/2主結線,其它電壓等級都為雙母線(含多分段)及分段單母線,各種母線在各單元負荷特性與整組系統沖擊波動各有特色,內、外部故障發生應隨時多量復采及容錯復判,尤其對電流互感器在內、外故障時的異態飽和,互感器的高阻接入及斷線判法都必須可靠防誤。上述各情況對各種電壓及電網結構、運行環境,在國際上都應充分考慮和務實實施。ABB的INX系列、RASS系列母線保護、SIEMENS的7SS系列母線運行可提高電網安全性;電氣量經創新的光纖CT、PT監測實施上述方案可得到改進。
并聯電抗器是長距離、傳輸波動量較大的超高壓輸電線中,是補償分布電容克服輸電超值、確保電網運行安全的重要設備。無論是我國的南、中、北三線“西電東送”及國際電網輸變電網,并聯電抗器為氣隙型鐵芯、十多組繞組串接在油箱中還是殼式、磁閥性結構,都與變壓器運行功能、故障方式、參數性能根本不一樣。現在微機型電抗器保護必須改變幾十年國際上大部分過態與變壓器配置及保護原理一致性,從合閘過程的勵磁電流,運行過程單相接地及匝間短路為主要故障,必須按各點數據實時復制,它的克服諧波、補償容性電流、微振動運行過程也應通過電量及非電量監測復制。總之,并聯電抗器繼電保護應適應國情及針對國際上一些特殊情況,必須務實創新、確保安全。
5 結語
各種電網及電力系統的自動化及繼電保護應作創新研發,根據結構、運行態特點研發方案原理及配置安全、可靠、經濟性,適應加入“WTO”形勢下電力先行基礎,充分利用“3C”寫自動化理論、技術創新,使電力自動化及繼電保護務實創新,促進電力系統優等功能,為綜合發展打基礎。