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电网在运行过程中会面临各种故障入侵,而电网的“哨兵”保护装置则时刻准备着消灭这种入侵,将电网的影响减小到最少。
从前的日子慢,继电保护动作速度也慢。继电保护是随着电力系统扩大而发展起来的。最早的保护装置是熔断器,20世纪初期产生了作用于断路器的电磁型继电保护装置。1928年,电子器件已开始被应用于保护装置,电子型静态继电器的大量推广是在50年代晶体管和其他固态元器件迅速发展之后得以实现。1965年出现了应用微机数字式继电保护。
从20世纪50年代到90年代末40余年的时间里,继电保护完成了发展的4个阶段,即从电磁式保护装置到晶体管式继电保护装置、到集成电路继电保护装置、再到微机继电保护装置。
总之,有理由相信从前的日子慢,继电保护动作速度也慢。故障带来的供电中断次数远大于电压暂降次数,再加上电力供应紧张,计划停电次数和时间都大于故障停电次数和时间,有电用就不错了,用户还关注不到电能质量问题。说到这儿,倒是有点怀念那看着漫天星光等电来的童年时光,不像现在一眨眼一年又过去了。
随着ICT技术的飞速发展,人工智能技术如人工神经网络、遗传算法、进化规模、模糊逻辑等相继在继电保护领域的研究应用,继电保护技术向计算机化、网络化、一体化、智能化方向发展。2016年,国家能源局和中电联在北京联合召开了2016电力可靠性指标发布会。
会议发布2015年,南方电网公司全网交流系统保护装置共动作174191次,不正确动作21次(包括500KV11次、200KV3次、110KV2次、110KV以下5次),正确动作率99.99%;应评价故障快速切除次数2658次,实际2657次,故障快速切除率99.96%;220KV及以上系统故障录波应评价2397次,录波不完好0次,录波完好率100%。
截至2015年底,国网公司220KV及以上交流系统微机型保护微机化率达到100%,国产化率97.2%;保护装置正确动作率99.963%,故障快速切除率99.77%,故障录波完好率99.62%,但自动重合闸成功率只有72.72%。
从上面这个数据,可以看出南方电网全年平均每小时有20个保护动作,在研究电压暂降和短时中断的人员眼里,每一次动作都必然伴随着少部分用户的供电出现短时中断,而周边多数用户会出现电压暂降。对电网来说,暂降只是不远处哨所传来的枪声,而中断才是贴身战斗。从暂降产生的原因分析,自恢复性故障、大负荷启动和变压器预充电这些原因不会造成暂降扩大为短时中断,而永久性故障造成的暂降都有扩大为短时中断的危险。如果故障点离用户更近些,或者保护没有有效动作,这些故障造成的电压暂降就会变成短时中断甚至是长时中断。
从用户的角度,往往强调短时中断是一种更严重的电压暂降;而从电网的角度,电压暂降只是一次不完全的短时中断,那是用户离故障点还比较远或者保护快速有效切除故障的表现。同样从电网的角度看,在一次故障入侵并切除的过程中,一定会收到多个用户反馈,其中多数是电压暂降,少数是短时中断。随着电压敏感负荷的比例越来越高,原先一次故障周边残余电压低于30%Pu的区域负荷会停机,而现在残余电压低于80%Pu的区域敏感负荷就会停机,其影响相当于短时中断。更令人烦恼的是,随着分布式新能源发电比例越来越高,电网的旋转惯性下降,不考虑采用微电网的方式,每次故障造成的电压暂降区域也在扩大
所以也有专家认为,电压暂降和短时中断是一个连续集,一味地分开电压暂降和短时中断,过分地强调电压暂降的影响是不科学、不全面的,应该把电压暂降和短时中断作为一件事情的两种表现来看待。
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