1、电力系统微机保护与控制

学科信息动态·电力系统与自动化专辑南昌大学图书馆2005-7第1页-共27页检索范围：中国学术期刊、万方数据库检索策略：1、电力系统and(微机保护or继电保护)2、电力系统and可靠性3、电力系统and一体化设计4、电网自动化时间限制：2005年1月~7月检索结果：电力系统微机保护技术的优越性关键词：电力系统；微机保护大庆油田采油一厂处在采油的中后期，需要投入大量的电力设备进行石油开采，因此，安全平稳地供电是非常必要的。该厂现有6kV变配电所45座，常规(电磁式)变配电所37座，微机变配电所8座。通过微机保护和电磁保护的对比分析可以看出，微机保护装置的优点明显多于电磁保护装置，对被保护设备的可靠性和灵活性都大大地提高了。微机保护装置保护的种类非常全面，在设计上也非常简单，只需改动软件就可以轻易地使用所需保护；而常规变由于保护装置及回路所占空间较大，当使用多种保护时存在回路过于复杂、故障点较多等缺陷，使电机保护范围受到限制。从一定时期内微机变和常规变的事故频率对比可以看出，常规变的故障率是基本不变的，而随着微机变的增加，微机保护的故障率却成下降趋势，这说明微机保护故障率低的优点是很明显的。近几年微机保护装置正大量使用，它所具有的优越性，使它成为保护设备的主流。上述分析说明，微机变的优越性很大，是未来变电运行的发展方向。对于设计和应用非常完善的微机保护系统，具有如下优点：(1)维护调试方便。微机保护系统只需要少数人就可以进行调试，维修所用的备件也很少，只需要几块笔记本大小的电路板即可。(2)可靠性高。微机保护的软件设计，考虑到电力系统中各种复杂的故障，具有很强的综合分析和判断能力，几乎就是一个专家智能系统。而常规的电磁保护装置，由于是由各种器件组成，不可能做得很复杂，否则硬件过多，其本身出故障的概率就越大，可靠性自然降低。(3)动作正确率高。鉴于计算机软件计算的实时性特点，微机保护装置能保证在任何时刻均不断迅速地采样计算，反复准确地核校。在电力系统发生故障的暂态时期内，就能正确判断故障，如果故障发生了变化或进一步发展也能及时做出判断和纠正。(4)易于获得各种附加功能。计算机系统的一个特点是能够做到资源共享，在不增加硬件的情况下，只需增加一些软件就可以获得各种附加功能。(5)保护性能容易得到改善。微机保护的性能可以通过研究许多新的保护原理来得到改善。(6)使用灵活、方便。目前微机保护装置的人机界面做得越来越好，也越来越简单方便。(7)具有远方监控特性。微机学科信息动态·电力系统与自动化专辑南昌大学图书馆2005-7第2页-共27页装置都具有串行通信功能，与变电所微机监控系统的通信联络，使微机保护具有远方监控的特点，并将微机保护纳入变电所综合自动化系统。摘自《油气田地面工程》第24卷第4期(20054)电力系统微机保护装置的抗干扰措施关键词：电磁干扰；硬件抗干扰；软件抗干扰电力系统，特别是发电厂与变电所，在正常和异常运行状态下都会产生或遭受到各种电磁干扰。干扰能量可以通过多种途径从干扰源耦合到受干扰的设备或系统上，归纳起来可以分为传导和辐射两大类。传导是指干扰源和受干扰设备间通过互连的导线、互感及静电电容等而起的耦合作用；辐射则是指干扰源通过空间电磁波的作用对被干扰对象产生干扰。这些干扰都会对微机保护的正常运行产生一定的影响。1、微机保护装置常见干扰源及影响微机保护装置是以微机为核心的自动控制系统，其硬件组成主要包括数据采集系统、微机系统、开关量输入/输出系统、人机对话系统。微机保护装置中干扰源较为复杂，有装置内部的也有装置外部的干扰信号，主要有下列三种：a、供电系统干扰，其中电源噪声是微机系统中最重要的干扰来源，并且危害最严重；b、静电感应和电磁感应干扰，通过电磁波辐射窜入系统；c、信号通道干扰，通过与主机相连的输入，输出通道进入系统。在干扰信号产生后，干扰信号对模拟元件和数字化器件的影响是不同的。干扰对微机保护装置的影响，主要表现在运算或逻辑出现错误、运算程序出轨、损坏微机芯片3个方面。2、微机保护装置常见抗干扰措施a、硬件抗干扰：措施主要有电源滤波、屏蔽、隔离、接地等技术。b、软件抗干扰：措施主要WATCHDOG、空指令、数字滤波及软件陷阱等技术。3、微机保护装置开入/开出信号抗干扰措施对引入装置的开入量而言，必须通过隔离技术降低引入量的电压范围至CPU可正常接受的程度，通常需要从110~220V降低到5V甚至更低；另一方面可以大大降低外界干扰信号对核心控制部分的干扰。常用的隔离方式有光耦隔离和电磁隔离两种，和后者相比，光耦隔离的灵敏度较高，同时隔离元件的体积较小，因此在微机保护装置中较为常见。对于开出量而言，一方面，为了防止外界或是装置自身的干扰信号导致出口误动，同样也必须对连接装置内外部的信号加以电气上的隔离；另一方面，为了使得控制CPU的弱电信号足够驱动诸如断路器之类的学科信息动态·电力系统与自动化专辑南昌大学图书馆2005-7第3页-共27页现场装置，还必须加以驱动。微机保护装置首先将TTL电平的出口信号经由三极管，以提高其驱动能力，再通过光耦元件和中间继电器的双重隔离后输出，同时通过中间继电器提高信号的电压范围使之符合现场元件的动作要求。为了进一步提高装置的抗干扰性能，装置还可以采用正常状态下开出量的“出口不带电”技术和强抗干扰要求下的3取2技术。摘自《电力自动化设备》2005年02期电力系统整体可靠性研究关键词：电力系统；可靠性；模拟计算；概率本文利用MonteCarlo方法，模拟电力系统各个部分的可靠性工作原理，通过大量的模拟计算，得到电力系统的整体可靠性分布特性曲线，是系统、综合地分析电力系统中各类可靠性影响因素对电力供应整体可靠性影响的有效工具。1、电力系统的运作流程：电力系统是一个非常复杂的综合系统，它的基本投入是一次能源，有时还包括由周边系统直接调入的电能，产出是终端用户所使用的电力。从系统内物质流动的形态来划分，可将电力系统分成资源RS、一次供应SP和储备S、生产转化TR、二次供应ST和终端消费CS这5个子系统。2、电力系统电力供应的可靠性影响因素分析：影响电力系统电力供应可靠性的因素有很多主要可以归纳为以下几个方面：外来电力输配线路的可靠性；一次能源供应的可靠性；发电系统可靠性及可用发电容量；电力输配系统的可靠性。3、电力系统整体可靠性的MonteCarlo模拟MonteCarlo模拟计算方法是一种运用计算机进行风险分析及决策的方法。MonteCarlo法亦称随机模拟方法或随机抽样技术以及统计试验方法。它的基本思路是：若已知随机变量X1，X2，……，Xk的概率分布及极限状态方程Z=g(X1，X2，……，Xk)，根据各随机变量X1，X2，……，Xk的分布产生相应分布的一组随机数x1，x2，……，xk，代入极限状态方程，得Z1=g(x1，x2，……，xk)，作N次这样的试验，则可得随机变量Z的一组样本：Z1，Z2，……，ZN，如果试验数据量N足够大，这N个Z1，Z2，……，ZN的变化规律就可代表随机变量Z的概率分布。根据以上的分析，运用MonteCarlo模拟计算方法对电力系统整体可靠性进行模拟计算的关键，在于要得到物质流动的极限状态方程Z和影响系统可靠性的各类影响因素的概率分布情况。4、应用实例：根据实际统计结果，2002年上海市电力供应的可靠性指标为99。92%，而模拟计算得到的平均可靠性指标为99。96%，两者数据非常接近，从而证明了模拟计算方法是实用和准确的。2002年上海市电力用户的平均缺电时间为0。16d这一指标基本符合当今世界主要国家所规定的0。1~0。3d/a的可靠性标准。不过，计算的结果也显示2002年上海电力学科信息动态·电力系统与自动化专辑南昌大学图书馆2005-7第4页-共27页系统的可靠性状况并非没有隐患在10%的概率水平下，即通常所说的10年一遇，上海电力用户的平均停电时间为0。41d/a，超过了0。3d/a的可靠性标准上限。因此，判断一个电力系统的可靠性水平，一次统计的结果是不能表示其整体特性的，而必须根据其在不同概率条件下的不同表现来进行整体判断。但对于电力系统，通常的统计数据是无法做到这一点的，而本文所采用的计算机模拟计算方法则可以很方便地做到这一点。不仅如此，在进行电力系统规划时，采用计算机模拟计算法还可以“预见”未来系统的可靠性状况。摘自《上海理工大学学报》2005年02期美国电力新技术的研究方向关键词：电力系统；新技术投资新技术可使电力系统高效运行并对环境影响最小，新技术的研究方向应为：(1)供电网络的数字控制，采用实时电力电子技术，彻底解决可靠性、安全性和市场服务脆弱性问题。(2)电力与通信一体化，形成动态、互动式电力系统，以实时进行信息和电力交换；瞬时检出、消除故障，使事故杜绝在萌芽中；自动重新分配潮流，使系统能够自检、自修正，保证高质量、高可靠性供电。(3)开发电能信息双路测量仪表。(4)分散发电技术与电网一体化。(5)新型发电技术一揽子计划，包括煤的提炼。未来电力系统应更坚固、更灵活、更安全，更有效，供电质量更高，就像可以连接10万亿台微机的互联网络一样，具有更广泛的互联性。未来电力系统应能够自动发现问题，判断其严惩程度，评估其后果，找出解决方法；通过计算机仿真研究各种方法的有效性，优化系统特性，为运行人员提供状态分析报告；利用新的传感技术、数据处理技术、类型辨识软件及固态潮流控制器，如和用户功率控制器等技术，减少拥塞，实时响应扰动并瞬时消除，必要时重新改变分配。近期的3个研究目标是：(1)优化系统整体特性和灵活性，为运行人员提供参考。(2)瞬时响应干扰，使故障影响最小，一旦发生意外，可瞬时启动孤岛或分隔方案，防止故障扩大。(3)故障恢复，实时监测和评估系统状态与拓扑，通过计算机预测仿真软件确定最佳的恢复方案。摘自：《电力建设》2005年05期学科信息动态·电力系统与自动化专辑南昌大学图书馆2005-7第5页-共27页高压直流输电系统可靠性评估的容量模型研究关键词：电力系统；高压直流输电；可靠性评估；容量模型；串并联组合一、直流系统容量模型的结构分析直流系统的容量模型可表示为各子系统容量模型的串并联组合，各子系统容量模型又可表示为元件容量模型的串并联组合，只要知道了容量模型串并联组合的方法，就容易求得直流系统的容量模型。如子系统中任何一组设备停运都会引起该子系统停运，则这组设备在该子系统容量模型中是串联连接的；若子系统中任何一组设备停运都会引起子系统输送容量的降低，但不会使系统停运，则这组设备在该子系统容量模型中是并联连接的。整个高压直流输电系统可由图1所示的三个大的子系统通过串并联组合而成：（1）阀组子系统。由换流变压器、阀组和阀组的控制系统这些子系统串联组成。（2）极子系统。由直流滤波器、平波电抗器、单极输电线路、极控装置这些子系统串联组成。（3）双极子系统。由交流滤波器、主站控制系统、接地极、无功补偿装置组成的极站和双极输电线路这些子系统串联组成。二、直流系统容量模型的建立（1）容量模型的基本形式（2）容量模型的并联等效（3）容量模型的串联等效三、结论（1）由容量模型的建立以及串并联组合公式的推导过程可知，容量模型的基础是状态空间，从求取容量状态的角度来看，与基于状态空间法建立的容量模型等价；但本文的模型不用建立状态空间，将问题的求解公式化，准确而简单。（2）容量模型以元件或子系统的容量为基础，通过下级子系统对上级子系统容量水平的影响来确定整个系统的可靠性指标，因而应用容量模型必须确定元件或子系统容量的大小；但容量模型通过提取容量状态，将可靠性指标的求解公式化，便于在计算机上实现，从而简化了问题。（3）用状态空间法建立元件的容量模型时可考虑元件不独立、共模故障、备用等各种因素对系统可靠性的影响，且元件的状态少，建立元件的容量模型不存在维数灾难问题，因而建立直流系统容量模型也不存在维数灾难问题。（4）直流系统可靠性结构是根据下级子系统对上级子系统输送容量的影响来确定的，因此用本文提出的方法建立直流系统容量模型时必须对系统可靠性的结构有深