保护与控制

保护与控制（精选12篇）

保护与控制 篇1

在21世纪中, 科学技术被认为是第一生产力, 而这一概念也经过了社会实践。随着电子信息技术的广泛应用, 采用先进的科技以及自动化程度较高的设备, 是维持火力发电厂生存和发展的关键。

1 火力发电厂电气控制措施概述

首先, 从建设模式来说, 一般国内2X600MW规模的火力发电厂中, 电气控制室分为两部分, 即主控室和单元控制室。一般情况下, 单机容量较小的火力发电厂 (100MV以下) 会采用主控制室, 而单机容量在200MV以上的发电厂宜采用单元控制室, 其中, 单元控制室也分为两种类型, 即独立单元控制室以及网络控制室。

参照电气工程专业知识判断, 这两种形式各有特点, 单一的主控室在安装、操作、运行、调试等方面较为便利, 但前期工作需要消耗大量时间, 多项电气设施的链接设计地理位置布置;而单元控制的方式可以进行两机或多机联控, 便于节点对接, 但缺点是运行管理较为分散, 联系沟通相对滞后, 管理人员也需要增加。

其次, 从控制方式上来说, 火电厂的控制方式有三种, 分别为:强电控制、弱电控制和微机控制。较为常见的方式, 是采用强弱电转换装置, 来实现弱电控制断路器, 可以说断路器的跳合与回路控制是紧密相联的, 但是这种控制方式非常复杂, 远没有强电控制优势更为明显;随着电子信息技术的发展, 微机技术与电气自动化控制技术逐渐作用, 从而成就了新的控制技术。新的火电厂控制方式中, 利用微机监控方式实现电气控制技术的DCS系统, 有利于实现整体自动化水平。

再次, 涉及火电厂中央信号系统。火电厂的中央信号系统会在发生异常情况时提供警报作用, 在我国现有的火电厂中, 中央信号系统的构成有两类。一种是利用冲击继电器和光字牌组成的信号系统, 特点是能够重复动作, 也可以人工手动复位;另一种是利用微机技术构建的闪光报警器系统。相比较而言, 后者的技术含量较高, 功能齐全, 灵敏度更强, 拥有瞬时记忆, 信号回路简单。国内的火电厂正在普遍向后一种产品转移。

2 火力发电厂电气控制存在的主要问题

作为一项现代化科学技术, 电气控制系统的发展和应用也不是一蹴而就的, 在进入火力发电系统中也存在磨合适应, 一些存在的问题也亟待解决。例如, 发电机组中的控制协调问题、老旧火电厂的控制系统无法兼容、企业规模限制导致无法应用等。但整体而言, 要想加快火力发电厂的运转效率, 就必须解决机组协调和整体控制的基础问题。

第一, 发电机组协调控制问题。目前我国对电气自动化技术的应用, 主要体现在火电机组控制不协调方面。由于火力发电厂中, 机组主要是由汽机、锅炉、发电机、燃煤炉等部分构成, 而在单元机组中, 锅炉、气炉等设备与厂区之间的用电控制水平往往存在误差;就国内现实状况而言, 不同的单元机组中无法实现统一值班, 而且辅助系统的自动化水平较低, 辅助车间无法满足电厂主要机房的自动化控制。

第二, 整体控制问题。不得不说, 火力发电技术在世界范围内是最早出现的, 这也就意味着, 随着可续技术的不断发展, 火力发电在技术的兼容性方面存在偏差, 火电厂的控制技术不够先进。因此, 无论采取主控室技术或是单元机组控制技术, 控制系统的技术水平和结构设计, 都无法向下实现兼容, 同时国内机组自动化功能的水平与国际先进水平相差甚远。

3 火力发电厂电气控制系统问题解决策略

电力是一项清洁高效的能源, 在我国经济发展和社会建设中发挥着重要作用, 在注重节能减排的今天, 火力发电依然是社会电力的主要来源 (超过社会电能供应的70%) 。因此, 依靠科学技术提升火力发电厂存在的问题, 提高发电效率, 利用电气化技术实现更好的控制和保护, 是具有十分重要的意义的。其途径有以下两个:

第一, 通过单元发电机组的控制中心智能化。所谓“智能化”, 是指以提高火力发电效率为目的, 将单元机组的控制中心进行智能化和自动化, 具体做法为利用微机技术, 实现DCS系统的吸纳, 缩小控制室, 提升电气控制与锅炉、汽机和监控系统的协调性。网络控制要实现全面计算机化, 实现单元控制集中统一。

第二, 提升火电企业的整体作业自动化水平。火电企业是被看作电力发生的基本单位, 任何一个节点的存在, 都是影响电力生产的要素。因此, 不能仅仅对关键部分进行智能化、自动化改造, 还要从整体上提升电气化控制和保护能力。具体来说, 包括水处理、煤炭资源运输、水泵房等辅助部分, 也要与监控设备实现联动, 为整体系统的运行确保正常作业。

参考文献

[1]张祥生.浅谈火力发电厂电气控制与保护[J].科技与企业, 2014, 04:57.

[2]管宏宇, 郝庆久, 赵金英, 张学礼.论火力发电厂电气控制系统的发展趋势[J].中国新技术新产品, 2011, 19:115.

[3]张雷.DCS在火力发电机组电气控制系统中的应用[D].山东大学, 2006.

[4]焦邵华, 李娟, 李卫, 刘勇.大型火力发电厂电气控制系统的实现模式[J].电力系统自动化, 2005, 15:81-85+95.

保护与控制 篇2

信管0901杜仲凯200906040103

输变电系统及其保护与控制这门课，让我大概的认识了电力系统的基本结构。虽然我不是电力专业的学生，但是我可以用我所学的专业知识来和这门课上所学的知识进行衔接，这样可以达到很好的效果。例如：用数据库来管理电力系统中复杂的数据等等。

电力系统是当今最庞大、最复杂的人造系统。我国电力系统仍处于高速发展时期，人才需求量较大。除了电力系统及其自动化专业之外，电力工业还需要大量的自动化、计算机、通信、电机、热能动力和机械工程等专业人才。他们要从事电力系统及其自动化设备的研究、制造乃至管理，需具有电力系统的基础知识。本课程就是为非电力系统专业的本科生编写的，书中尽量回避复杂的电力系统计算模型，尽可能用简明语言说明复杂对象内涵。

我国输变电工程的发展现状：

我国紧凑型输电线路的技术设计已跻身于世界先进水平行列。我国第一条500千伏昌房紧凑型输电线路1999年建成投产，其自然功率比常规线路提高了1／3。目前，500千伏邯郸至新乡紧凑型线路、政平至宜兴同塔双回紧凑型线路、330千伏天水至成县紧凑型线路正在建设中。这些项目建成后将填补我国在紧凑型输电线路技术领域的空白。

我国输变电工程的必然趋势：

我国目前输变电线路发展趋势是以220kV电网为基础，逐步成熟500kV电网结构，并发展特高压技术。西北750kV输变电示范工程标志着我国交流输电工程跨入世界先进行列；在直流高压输电方面，自1990年±500kV葛上直流输电工程建成投产，加上在建的直流输电工程投运后，我国±500kV直流输电工程总长度将达4691km，规模之大，居世界前列。

与发达国家相比，在电网输送能力、节约输电走廊等方面还存在差距。我国高压输电线路的发展比电力发达国家滞后约20a，目前国外440kV及500kV超高压输电电网已经进入成熟期，而我国500kV高压输电电网还处于发展、成长期；我国目前500kV长距离送电线路输送能力在60万—100万kW，与国外相比有40万-80万kW的差足巨；我国500kV紧凑型线路的应用尚处于起步阶段，送电线

路铁塔基础设计与国外相比在设计方法、施工技术、环保要求和地质勘探深度方面有一定的差距。

保护与控制 篇3

【关键词】继电;保护;紧急;系统

分析了我国电网西电东送、南北互供、全国联网实施过程中可能出现的问题:交、直流并列输电发生故障时,将对保护和控制装置的正确工作产生不利的影响;大功率、远距离输电断面输电能力的充分发挥问题;现有自动装置在动作值和动作时序的不协调,可能会造成网络结构的不稳定问题;稳定性控制系统难以防御小概率、大灾难事故问题;固定的解列点难以保证解列后系统事故不扩大的问题等.提出拓展原安全稳定实时控制的三道防线为四道防线,并指出今后发展各道防线应致力研究的基本理论和核心技术问题,即:研制暂态性能更好、动作速度更快的新型继电保护系统,以减少故障对系统的冲击:在同步相量信息网的基础上,研制不依赖于电力系统模型、参数的暂态稳定预测与紧急控制系统,以提高输电能力并防止同步稳定性破坏:构建基于广域信息系统的全网安全自动装置、后备保护协调动作的网络保护系统,以维护电网拓扑结构的稳定性和安全性,防止连锁跳闸的发生;构建自适应的网络解列系统,以防止电网崩溃并减少停电时间:电力市场环境下保护及紧急控制经济分担原则的研究,调动电力市场各参与方保障运行安全性的积极性。

1.继电保护技术的理解

继电保护技术是指在正常用电的过程中,能够对电路故障进行及时的警报,并能够有效地防止事故发生的一项技术,其核心是继电保护的装置。继电保护的装置随着现代电力的发展变化也由原先的机电整流式向集成微机处理式过渡。尤其是近三十年以来,将计算机运用技术融入继电保护装置,使得微机继电保护技术得到了长足的发展,也使得保护的性能得到進一步的增强。

继电保护技术的主要特点是:

（1）自主化运行率提高,计算机的数据处理技术能够使得继电设备具有很强的记忆功能,加之自动控制等技术的综合运用,使得继电保护能更好地实现故障分量保护,提高运行的正确率。

（2）兼容性辅助功能强,继电保护技术在保护装置的制造上采用了比较通用兼容的做法,便于统一标准,并且装置体积小,减少了盘位数量,在此基础上,还可以扩充其它辅助功能。

（3）操作性监控管理好,该技术主要表现在一些核心部件不受外在化境的影响,能够产生一定的使用功效。

2.继电保护技术的在电力系统中的运用特性

2.1继电保护技术的智能化运用特性增强

现代化的电力管理越来越体现了智能化的控制管理模式,具有一定的人工智能化的特征。这些特征,一方面使得电力系统在管理上减少了不必要的资源浪费;另一方面为其他各项技术的运用提供了广阔的技术空间。正是在这样的技术背景下,继电保护技术出现了一定的人工智能化,使得保护装置在设计上更具有合理性和科学性。

这些智能化的信息特征使得继电保护技术在发展的过程中逐渐地进入了自动化的发展进程。目前,在我国主要大城市供电公司的继电保护设备中已采用了模拟人工神经网络(ANN)来进行对用电的保护。因此,进一步推进了继电保护技术智能化的发展前景。据现有的资料介绍,在输电过程中出现的短路现象一般有几十种,如果出现这样的情况用人工进行排除,至少需要12小时以上。但若是采用上述的神经网络继电保护方法,可通过采集的数据样本对发生故障进行检测,从而能在半小时之内得出故障出现的原因,大大缩短了维修时间。

2.2继电保护技术的网络化更新发展显著

继电技术的运用离不开计算机网络的支持。这种网络化的技术,不仅给继电技术提供了可操作检查的直观空间范围,也给其发展更新提供了更为广泛的动力支持和保障。这也正是继电技术开放性发展的必然要求。继电保护的主要功能在于保护电力系统的安全稳定,而这种保护离不开计算机网络的数据模拟生成系统,需要依据计算机通过数据采集和分析来检测故障存在的原因,进而发出警报。

这些网络化的发展,一方面,能够通过数据的的采集和模拟生成,综合分析可能出现的各种故障;另一方面,在显示故障的同时,能够准确地反映出故障的缘由、位置的情况,便于工作人员能够采取有效的解决策略。

3.继电保护常见的故障分析

3.1电流互感饱和故障

电流互感器的饱和对电力系统继电保护的影响是非常之大。随着配电系统设备终端负荷的不断增容，如果发生短路，则短路电流会很大。如果是系统在靠近终端设备区的位置发生短路时，电流可能会达到或者接近电流互感器单次额定电流的100倍以上。在常态短路情况下，越大电流互感器误差是随着一次短路电流倍数增大而增大，当电流速断保护使灵敏度降低时就可能阻止动作。在线路短路时，由于电流互感器的电流出现了饱和，而再次感应的二次电流小或者接近于零，也会导致定时限过流保护装置无法展开动作。当在配电系统的出口线过流保护拒绝动作时而导致配电所进口线保护动作了，则会使整个配电系统出现断电的状况。

3.2开关保护设备的选择不当

开关保护设备的选择是非常重要的一项工作，现在的多数配电都在高负荷密集的地区建立起开关站，也就是采用变电所—开关站—配电变压器的供电输电的模式。在未实现继电保护自动化的开关站内，我们应当更多地采用负荷开关或与其组合的继电器设备系统作为开关保护的设备。

3.3继电保护故障的处理方法和措施

常见的继电保护故障的处理方法

（1）替换法：用完好的元件代替被认定有故障的元件，来判断它的好与坏，可以快速缩小故障的查找范围。

（2）参照法：通过对正常设备和非正常设备的相关技术参数对比，找出不正常设备的故障点。这个方法主要用于检查接线错误、定值校验过程中测试值与预想值有比较大差异的故障。在进行改造和设备更换之后二次接线不能正确恢复时，可参照同类设备的接线。并在继电器定值校验时，如果发现某一只继电器测试值与整定值相差得比较远，此时，不可以轻易做出判断，判断该继电器特性不好，应当调整继电器上的刻度值，可用同只表计去测量其他相同回路同类继电器进行比较。

4.加强继电紧急控制系统后的变化

对于继电控制型伺服系统，继电控制是指驱动电源的全部电压按照控制偏差值符号的正负，正向或反向地加到执行电动机上。例如，在双位式温度调节中，常采用双金属片作为敏感元件，温度变化时双金属片因两部分金属的膨胀系数不同而弯曲变形，接通或断开触点。其他如液压和气动阀等也是具有继电特性的元件。继电控制系统的主要分析方法有相平面法和描述函数法。继电控制系统的主要优点是控制装置比较简单。对于同样的功率，继电控制装置的重量和体积在各类控制系统中几乎是最小的，所以广泛应用于飞行控制。在最速控制系统和最省燃料控制系统中，控制规律也可采用继电特性来实现。继电控制系统的主要缺点是控制的非线性。改善的方法是使继电系统线性化，通过改变继电控制的非线性特性使系统具有近似的线性特性。

5.结束语

综上所述,继电保护技术在电力系统网络化的发展趋势中,定会综合各种学科的发展,必将步入更为广阔的发展空间,由数字时代跨入信息化时代,增强电力发展的安全性。

【参考文献】

［１］葛耀中.新型继电保护与故障测距原理与技术[M].西安交通大学出版社,1996.

［２］王梅义.高压电网继电保护运行技术[M].电力工业出版社,1981.

［３］吴斌,刘沛,陈德树.继电保护中的人工智能及其应用[J].电力系统自动化,1995,(4).

［４］葛耀中.自适应继电保护及其前景展望[J].电力系统自动化,1997,(2).

浅谈钢筋保护层的控制与作用 篇4

钢筋和混凝土在建筑工程中已经成了不可分割的孪生兄弟, 从材料的物理力学性能来分析, 钢筋具有较强的抗拉、抗压强度, 而混凝土只具有较高的抗压强度, 抗拉强度很低。但两者的弹性模量较接近, 还有较好的粘结力, 这样既发挥了各自的受力性能, 又能很好地协调工作, 共同承担结构构件所承受的外部荷载。

钢筋与混凝土之间存在着很强的粘结力。在计算时, 钢筋混凝土构件是作为一个整体承受着外力。同时, 由于混凝土的抗拉强度很低, 故只考虑混凝土所承受的受压应力, 而拉应力则全部由钢筋来承担。对于受力构件截面设计来讲, 受拉的钢筋离受压区越远, 其单位面积的钢筋所能承受的外部弯矩也越大, 这样钢筋发挥效率也就越高。所以一般来讲, 无论是梁还是板, 受拉钢筋总是应尽量靠近受拉一侧混凝土构件的边缘。如挑梁的受力筋应设在构件上部受拉区。如果放置错误或者钢筋保护层过大, 轻者降低了梁的承载能力, 重者会发生重大事故。

那么, 受拉的钢筋是否越靠边越好呢?答案是否定的。这是因为钢筋的主要成份是铁, 铁在常温下很容易氧化, 更别说在高温或潮湿的环境中。钢筋被包裹在混凝土构件中形成钝化保护膜, 不与外界接触相对还比较安全, 但如果钢筋保护层厚度过小, 也就是钢筋过分靠近受拉区一侧, 一方面容易造成钢筋露筋或钢筋受力时表面混凝土剥落, 另一方面随着时间的推移, 表面的混凝土将逐渐碳化。用不了多久, 钢筋外混凝土就失去保护作用, 从而导致钢筋锈蚀, 断面减小, 强度降低, 钢筋与混凝土之间失去粘结力, 构件整体性受到破坏, 严重时还会导致整个结构体系破坏。通常除基础外梁的保护层厚度一般为2.5cm。

在工程实际中, 由于钢筋保护层厚度未按规范要求所导致的质量问题不胜枚举。比较突出的如商品住宅楼工程建设中, 楼板负弯矩钢筋保护层偏大及现浇框架结构中主次梁交界处主梁的上部负弯矩钢筋保护层偏大的问题。以住宅楼为例, 如今的住宅面积越来越大, 尤其是客厅楼板。笔者曾见到过某单位建设的跨度达5.7米的楼板, 厚度为15cm, 设计是双层双向钢筋网。从结构的力学计算来讲, 支座处的负弯矩不比跨中板底正弯矩小多少, 但由于施工时施工单位对支座负弯矩钢筋未引起足够重视, 结果工程刚竣工还未使用就发现楼板上表面四周墙根处出现了许多裂缝。后经权威检测部门检查测试后发现, 支座处负筋的保护层普遍超过规范2-4cm, 最大的甚至超过了7cm, 使楼板上部的负弯矩钢筋的作用大大降低, 有些甚至完全失去作用, 最后在迫不得已的情况下经设计同意采取局部加固补强措施, 尽管这样还是给施工单位本身造成很大的经济损失。据有关资料统计, 目前住宅楼开裂原因70%左右是由钢筋保护层位置不正确引起的。

那么, 钢筋保护层又该如何控制呢?笔者认为重点应从两方面着手, 一是抓施工前技术交底;二是抓过程中要素控制。在施工前, 应针对不同的工程部位, 根据设计图纸及施工验收规范, 确定正确的保护层的厚度并非千篇一律, 一般来说, 现浇楼板的保护层厚度1.5cm, 而基础的保护层厚度通常为5cm, 有时甚至达到10cm。因此, 在对操作者的技术交底中必须明确此厚度, 否则很容易造成返工。施工过程中, 重点要做到规范操作, 特别是在混凝土现浇板浇捣过程中, 尤其需要重视。往往钢筋绑扎时位置很正确, 但一到浇捣时情况就变了样, 不是人踩就是工器具压在上面, 由此造成的结果是支撑钢筋的马墩被踩倒, 混凝土上层钢筋弯曲变型, 保护层的厚度也就得不到保证。所以在施工过程中, 应做到规范操作, 严禁操作人员在钢筋上随意行走;对上层钢筋应作有效的固定;浇捣中还应经常检查, 发现问题及时解决。

保护与控制 篇5

一、主要成效

2007年以来，德化县环保局在县委、县政府的领导下，在泉州市环保局的指导下，贯彻落实国家环保法律法规和方针政策，认真履行环境统一监管职责，突出环境源头监管，加强环境执法监督和污染治理，不断强化工作措施，取得明显成效：一是辖区环境质量保持良好，城区环境空气质量达到国家标准二级以上，地表水水质达到相应功能区标准，饮用水源水质达标率达100%。经市环境监测站监测，冷水坑断面（德化县与永春县交接）保持Ⅱ类水质。二是清洁能源推广有了显著成效，全县80%以上的陶瓷企业使用天然气、电等清洁能源，促进经济社会环境的协调发展。三是生态环境保护工作取得进展，晋江流域源头两侧一重山无林地造林和抚育管理计划已完成，项目总投资97万元，面积共1211亩，其中盖德乡上地村195亩，国宝乡佛岭村434亩，三班镇泗滨村龙门滩库边区周边无林地造林582亩。丰富的森林资源为涵养水源提供可能，促进了晋江流域水环境质量的提高。

二、计划重点项目完成情况

至2007年12月31日，德化县列入两江污控计划的重点项目已全部开工建设，并基本完成或竣工验收。1．开展省级环境优美乡镇创建。德化县水口镇投资230多万元开展省级环境优美乡镇建设，编制镇环境规划并通过专家评审，由县政府批准实施，开工建设镇垃圾填埋场，实施镇区美化绿化亮化工程，取得良好成交。水口镇省级环境优美乡镇已通过省环保局预验收，具备创建国家级环境优美乡镇的条件。

2．在线监测安装。督促重点污染企业安装在线监测，投入55万元，安装完成隆泰化工有限公司与德化热电公司安装在线监测监控设备并验收，进一步提高污染控制能力。

3．乡镇垃圾填埋场建设。稳步推进沿岸乡镇垃圾填埋场和垃圾中转站建设，治理农村面源污染。国宝乡投入75万元，征地8.5亩，建成乡镇生活垃圾填埋场，日填埋垃圾10吨，使用年限达10年。工程于2007月7月20日开始动工，10月18日竣工验收，并正式投入使用。

4．环境污染应急监测能力建设。投入32万元，购置应急监测车一部，采购配套应急监测设备，配置原子吸收分光光度计、离子色谱仪，形成铅、锌、砷、汞、总磷等相关项目监测能力。加强上游地区水源水质监测，为确保水环境安全提供技术支持，为环境污染事故处置提供决策依据。

三、存在问题

由于德化县以前SO2排放总量很小，并且已于2004年完成液化天然气建设，建成亚洲最大的液化天然气供气站，2005年底实现日供气16万立方米，热电厂及民用煤大部份为天湖山的低硫煤，含硫量为0.15%,因此再实现减排十分困难。

四、今后工作计划

今后，我县将进一步建立健全水资源保护机制，加大水资源保护力度，全面贯彻落实市政府关于《晋江、洛阳江上游水资源保护五年规划》的工作要求，坚持将晋江上游水环境保护与经济发展一起规划、一起部署，实施污染防治和生态保护并重的方针，继续抓好晋江流域上游水环境保护与污染控制工作。

1、健全环保管理责任制，建立水环境保护长效机制。实行环境保护行政主要领导亲自抓、负总责制度，完善各职能部门齐抓共管、社会公众积极参与和环保部门统一监管的运行机制。将环保目标责任制考核逐步拓展到乡镇、各职能部门，建立健全环保责任追究办法，开展重点乡镇、部门主要领导干部环保工作绩效考核，确保水环境保护工作落到实处。

2、强化环境监管，加大执法力度。严格执行建设项目环境影响评价和环保“三同时”两项制度，从源头上防治污染。经常性开展辖区重点污染源达标情况检查，及时处理环保110投诉，加强监测监管，严肃查处环境违法行为，加强工业污染源综合治理力度，确保重点工业污染源达标排放。

3、坚决执行污染物减排计划，推进污染点源、面源治理。加大晋江流域水资源保护工作力度，加强基础设施建设。贯彻执行COD、二氧化硫等主要污染物2007减排计划，加强对重点削减项目跟踪监督，按时完成削减任务。

4、发展循环经济，积极创建循环经济示范县。贯彻实施《德化县推进县域循环经济发展规划》，用好用足国家、省、市鼓励发展循环经济的扶持政策，引导各行各业强化技术创新，开展循环经济实践。按照发展新型工业化要求，围绕我县支柱和重点产业的发展，积极探索和引进高新技术，探索建立循环经济产业链和共生产业群，实现资源最大限度的优化配置和污染物产生的最减量化。争取早日通过国家级循环经济示范县验收。

5、实施生态保护工程，提高水源涵养能力。加强戴云山国家级自然保护区、石牛山国家森林公园、国家地质公园的建设和管护，保护晋江流域两侧一重山森林植被，进一步提高水源涵养能力，促进晋江水环境质量的提高。

保护与控制 篇6

关键词：继电保护；控制系统；隐性故障

中图分类号： TM588 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）18-177-2

0 引言

电力系统出现大范围内的停电，通常情况下都是由于继电保护与控制安全系统之间出现隐性故障引起的。出现的隐性故障实际上就是指存在的故障具有一定的隐蔽性，主要是两个方面的原因造成的，一方面是装置设备本身的缺陷引起的；另一方面是人为的原因，在操作上出现了一定的失误。出现隐性故障会带来很大的影响，造成国家经济的损失，所以隐性故障造成的停电现象不容忽视，因此必须要加强对继电保护系统和安全控制系统的管理。

本文主要研究故障出现的现象，根据安全系统的特点，分析出隐性故障的原因，通过对故障问题以及对隐性故障原因进行分析，二次设备运行的管理等方面提出一定的要求，为电力正常运行提供一定的保障，采取有效措施对电网的运转路径进行调控，这样可以提供有效的规避隐性故障。

1 继电保护隐性故障的分析

一般情况下，即使继电保护系统存在一定的故障问题，在正常的运行中是不会带来任何的影响，不会造成大规模停电的情况，但是如果继电保护系统运行时非常吃力，出现装置不运行的现象，或者在断开某电路元件的方式不正确时，才会导致继电保护装置失灵，会出现大面积停电的事故。继电保护系统出现隐性故障的原因主要有几个方面导致的，装置设备出现一些缺陷，也有可能是因为软件版本出现的错误，保护的定值设置的不合理，天气情况也会造成隐性故障，除此之外也有认为操作导致隐性故障。继电保护装置存在的一些缺陷造成很多隐性故障问题的出现，除了人为的损坏，还有一部分原因是硬件或者软件不能适应电网的运行方式。

2 隐性故障的影响和研究方法

一般情况下，电力系统中会设置三道防线，第一道防线是继电保护系统，所以必须要具备一定的可靠性，同时要保障电网处于正常的运行状态，如果一旦出现问题就会导致继电保护系统出现一些隐性故障，就会存在一定的风险。对继电保护系统中出现的问题进行分析，根据相关的风险评估的方法，与现代的技术和分析方法相结合，通过对继电系统进行分析研究隐性故障出现的原因。继电保护系统中的装置对电力的正常运行也有一定的影响，应该加强辨识在系统中起到关键的作用的装置，提高继电保护系统的安全性和可靠性。

继电保护系统中出现的隐性故障对系统也会造成一定的影响。通过借助仿真的工具，运用仿真的方法，模拟电力系统的正常运行状态。对隐性故障进行监控是预防保护系统发生故障的重要的方法。在筛选事故时，有时会暴露出诸如系统连锁故障等隐患问题，针对这种情况可以给对脆弱的路线进行保护，有效地控制隐性故障的出现。

3 安全控制装置隐性故障分析

安控装置主要是保障电力系统的安全性和可靠性，同时安全控制系统是电力系统中的第二道防线，安控装置的运行状态直接影响电网的安全，所以必须要对安控装置的运行状态进行及时检测。要根据电网的出现故障进行研究，一般情况下，安控装置的隐性故障主要出现在策略、通信、定值、测量方面以及表决的模式上，因此，我们要逐一进行探究。

3.1 在测量方面

安控装置在测量方面主要是电压互感器断线事故，这就会造成了隐性故障。也会因为测量回路芯片失效，导致测量时测量值出现误差，这也是造成故障误判的原因之一。

3.2 在策略方面

安控装置起到一个载体的作用，实现策略控制主要是通过两种方式来实现，一种是在线决策的方式，另一种方式是离线决策的方式。如果安控装置不能适应电网的运行方式，就会导致在安控装置出过切、欠切甚至误切的现象，这会造成故障的进一步扩大。

3.3 在定值方面

安控装置中的定值必须要保持正确，如果装置的定值错误，则安控装置不能有效的发挥作用，并且直接影响到故障检测的及时性。

3.4 在通信方面

一般情况下，安控装置需要系统的规划，实现的功能，以及控制范围方面进行配置，可以实现大范围内的操控。电力系统会采取把多个电厂的安控装置的通信通道连接到一起工作，这样可以使区域内电力系统的安全得到有效控制。如果在通信中出现了误码的现象，就会出现通信通道在传输时不稳定现象，以及信息传送不及时的情况，这会影响命令的接受和执行。如果通信中出现命令不及时的情况，就会导致错过最佳的执行时间，安控装置就会出现拒动或者误动，引起更严重的故障。

3.5 表决模式

安控系统在设计方面采取了冗余的设计方式，主要是为了提高安控装置的安全性和可靠性。安控系统在冗余设计过程中，必须要考虑到表决模式的类型。表决模包括以下几种模式，集体的分析，首先是三取二的模式，实际上就是指在三套装置中至少要有两套动作，这种情况可以防止因单套装置性的原因造成的安控装置的拒动或者误动。这种模式的成本比较高，接线方面也比较复杂，在运行和维护方面也比较困难，所以这中模式很少被采用。其次是二取二的模式，就是指把两套安控装置出口连接起来，只有在两套装置都运行的情况下，才能跳闸出口，这种模式使安控装置的安全性和可靠性大大提高。如果其中一个装置出现了问题，就可以避免因装置故障而使另一个装置也拒动。最后是二取一的模式，这种模式被广泛地运用。

4 继电保护和安控系统配合隐患分析

出现大规模的停电现象，主要是因为继电保护系统之间、安控系统等配合的不协调，以及設置的参数不匹配，这些都会成为影响系统安全的隐患问题。

4.1 继电保护之间的配合隐患问题的分析

继电保护间的安控系统出现不协调的原因主要是因为定值的配合不合理，选择的主保护与后备保护支架配合的的不够协调。除此之外，继电保护之间的隐患问题出现在设计方面，比如安控装置中的母联保护与母差保护之间的保护逻辑设计不合理，并且具有一定的缺陷，如果电网出现单一的故障时不会暴露。

4.2 安控系统之间的配合存在的隐患问题

一般情况下安控系统常常局限在一定的而范围内，在局域网内运行。在一定范围内设立一定数量的装置对局域网进行控制，并且每一个安控系统都有对应的预防方式。但是这种方式有一定的不利影响，局域网之间可能会互相干扰，因此，应该重视安控系统区域之间的协调与配合。

5 结论与展望

通过对继电保护系统与安控系统的故障的研究与分析，在未来可以从以下几个方面来研究和改善故障现象。

首先，是对隐性故障的建模上分析，对继电进行保护避免出现隐性故障的建模主要是通过距离保护和过流保护为主要研究对象进行分析和研究。安控系统的隐性故障是研究的主要内容，不同的隐性故障引发的后果也不相同。

其次，在隐性故障的风险评估方面，可以把继电保护系统和安控装置系统作为二次设备，这也是电网运行风险来源的之一。可以把二次装备作为风险评估因子，参与评估计算结果，对二次系统的监控要做好记录，通过对一定的风险评估进行研究。

再次，是主要針对继电保护和安控系统中存在的隐患问题，要重视区域之间的协调问题，除此之外，还应该注意安控系统、继电保护系统与电网设置参数的匹配问题，这也是影响电网正常运行的原因，因此，必须要加强管理。

最后，是对二次设备运行的管理，针对继电保护与安全控制系统支架出现的隐性故障的问题进行分析，也有一定的原因是人为的原因。所以电网的管理人员在操作时应该遵循电力管理规章制度，减少不必要的安全隐患问题。根据电网运行的状况来判定继电保护系统与安控装置系统的数据是否正确，根据呈现出来的数据来判断故障的原因。

参 考 文 献

[1] 赵丽莉，李雪明，倪明，程雅梦.继电保护与安全稳定控制系统隐性故障研究综述及展望[J].电力系统自动化，2014，22：128-135.

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[3] 杨绍卓.继电保护与安全稳定控制系统隐性故障研究综述及展望[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2016，01：287.

智能保护与变电站综合自动控制 篇7

1 智能保护

智能保护是以高速的网络通信平台作为信息传输的基础, 通过各种先进的设备组合而成, 以实现变电运行的信息采集、运行控制、变电保护能功能。同时根据实际需要, 可实现电网自动控制2、电力智能调节等高级功能。变电站的智能保护系统由设备层和系统层两部分组成。其中, 设备层是由变电运行设备、智能组件等设备构成, 可实现对变电运行的检测、控制、计量以及保护等功能。系统层是实现对变电站进行智能保护的控制层, 通过对设备层智能组件获取变电运行的相关信息进行整理和分析, 以变电站运行安全性和电网稳定性为标准, 控制电网中各个设备的运行状态, 保证变电站稳定的运行。图1为变电站智能保护结构示意图。

设备层中的智能组件可以是各种满足系统需要的, 可用于保护单元、测量单元、控制单元、计量单元以及检测单元的物理设备。智能组件的形态可以是高压设备上独立运行的外置或内嵌智能组件, 表现为保护装置、测控装置、状态检测的智能附件。

2 变电站综合自动控制

变电站综合自动控制系统是通过将设备层采集到的信息通过不同规约传输到各个前置机上, 由前置机对信息进行解析并打包后, 将信息以XML格式实现在以太网中的传输。图2为变电站综合自动控制系统的网络体系设计图。XML

由于大型枢纽的变电站中, 有着大量的220kV以上的电压等级变电站节点, 变电站内的CPU数量庞大, 产生的信息流量也非常大, 对网络传输的速率要求较高, 所以普遍采取工业以太网作为变电站综合自动控制系统内的信息传输网络。对于系统中需要检测控制的电气设备嵌入以太网接口, 使设备与网络实现连接。设备接口有两种设置方法:对于大型的枢纽变电站, 可对系统中的每个需要监测控制的电气设备都配置一个以太网接口, 将该设备作为一个单独的以太网节点连入网络系统。同时, 最好采取双以太网冗余配置的形式, 保证系统内一个网络出现故障时, 另一个网络也可以实现整个变电站综合自动控制系统的稳定运行, 使各个智能保护设备可以正常工作。对于中低压变电站自动化系统, 可采用将几个测控装置通过现场总线或者RS232/485等方式进行连接, 通过嵌入式的以太网接口通信控制器, 将这几个设备作为一个节点连接到系统网络中。以上两种方法都要依靠嵌入式以太网借口, 从本质上看来, 没有大的差别。变电运行工作人员可根据变电站的电压等级、变电站的管理成本等实际因素进行考虑, 应用最合适的连接方式。采用面向对象方法设计实现变电站综合自动控制系统。将系统进行分层分布配置, 分为系统层和设备层。在变电站内建立系统层和设备层两级网络。系统层各个工作站以光缆为介质, 通过以太网形成局域网络结构。设备层以屏XM蔽L双绞线为通讯介质, 以现场总线的方式接入工作站, 以实现两层结构的连接。

基于高科技的智能保护与变电站综合自动控制系统实现了数据共享、设备保护、智能控制等功能, 对变电站安全稳定的运行具有划时代的意义。智能保护与变电站综合自动控制系统会有更加完善的设计, 我们要对智能电网以及智能变电站方面的研究报告不断进行学习, 总结经验, 结合广大变电运行管理人员的经验, 对智能保护与变电站综合自动控制系统进行更加完善和成熟的设计。

摘要：智能保护与变电站综合自动控制是当今变电站运行的主要发展方向。将当今社会先进的科学技术引用到变电站的运行管理中来, 对变电站的稳定供电、安全运行有着至关重要的作用。本文以先进的科学技术为基础, 提出了智能保护与变电站综合自动控制的应用方法, 实现变电站智能化、自动化的管理。

关键词：智能保护,变电站,自动控制

参考文献

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面向智能配电网的保护与控制方法 篇8

近年来,世界各国加快了智能电网技术的发展,并有力地促进了电网的智能化。智能电网已成为未来电网发展的新趋势[1,2]。国家电网公司提出了加快建设以特高压电网为骨干网架,以信息化、自动化、互动化为特征的各级电网协调发展的坚强智能电网。努力实现我国电网从传统电网向高效、经济、清洁、互动的现代电网的升级和跨越,积极促进清洁能源发展。重点从发电、输电、变电、配电、用电、调度、通信信息等七个方面研究电网智能化的关键技术[3,4,5]。具有交互和自愈特征的智能配电网(Smart Distribution Grid,SDG)使配电网的保护和控制系统面临新的机遇和挑战。先进的传感器技术、时钟同步及数据同步技术、计算机技术、光纤通信技术和智能终端的设备为智能配电网保护和控制技术的发展提供了广阔的发展空间,实现基于广域测量信息,从系统的角度综合考虑的配电网继电保护和分布式控制技术成为可能,且必将成为配电网保护和控制的发展方向[6,7,8,9]。同时,智能电网的特征带来的网络重构、分布式电源接入、微网运行等技术,对配电网的继电保护和控制提出了新的要求,传统的故障检测、保护、定位、隔离和供电恢复等算法失效,传统的馈线终端单元(Feeder Terminal Unit,FTU)已无法适应智能配电网的要求[10,11,12]。因此,研究适用于智能配电网的智能配电终端(Intelligent Distribution Terminal,IDT)和基于智能配电终端的面向智能配电网的保护和控制技术和具有重要的意义。

多代理系统(Multi-Agent System,MAS)理论认为Agent具有自治性(Autonomy)、社会性(Sociality)、反应性(Reactivity)和预动性(Pro-Activeness),感知环境变化,借助通讯交换信息,由多个代理协调、协商与协作,达到问题的逐步求解,非常适合于要求信息交互和分布式控制的智能配电网。本文提出了以智能配电终端为基础,基于Multi-Agent的智能配电网保护和控制方法。

1 智能配电网的结构

1.1 智能配电网的结构

借鉴传统配电网结构并按照智能电网要求设计智能配电网,智能配电网主要由变电站、开关站、环网设备、柱上开关、微网(Micro-Grid,MG)、分布式电源(Distribution Generation,DG)、馈线、IDT、全球定位系统(Global Positioning System,GPS)和通信网络等组成。每个断路器或分段开关处均安装有电流互感器,且安装一台IDT。智能配电网中的配电自动化(Distribution Automation,DA)改为高级配电自动化(Advanced Distribution Automation,ADA),ADA包括高级配电运行(Advanced Distribution Operation,ADO)和高级配电管理(Advanced Distribution Management,ADM)两方面的技术内容。ADO完成配电网安全监控与数据采集(Distribution Supervisory Control And Data Acquisition,DSCADA)、馈线自动化(Feeder Automation,FA)、电压无功控制、DG调度等实时应用功能;ADM以地理图像为背景信息,实现配电设备空间与属性数据以及网络拓扑数据的录入、编辑、查询与统计管理。ADO系统从ADM系统中获取配电网属性与网络拓扑数据和线路出线断路器运行信息,通过向开关传送操作命令,配合IDT实现故障定位、隔离和供电恢复。高级配电运行(ADO)系统结构如图1所示。变电站与IDT通过光纤以太网构成一个分布式控制系统。

1.2 面向智能配电网的MAS的结构

将智能配电网的控制中心和每个智能配电终端分别作为一个Agent,通过光纤以太网构成一个MAS。每个Agent的结构如图2所示。整个Agent的结构分为四层:I/O层、计算层、决策层和通讯层,I/O层实现电压、电流和电气设备状态等数据的采集和开关动作、报警的控制;计算层实现电压电流有效值、有功、无功、谐波含量和零序电压电流等值的计算,各种故障特征的提取,进行保护计算以实现速断保护;决策层主要实现原始数据、中间数据和公共信息的存储,实现监控报警、后备保护、故障定位、供电恢复和故障诊断等决策,并协调Agent内各模块的工作;通信模块主要实现与其他Agent的通信和与用户交互。

1.3 智能配电终端的结构

智能配电终端IDT具有状态监测、故障检测、故障定位、故障诊断、交互信息、控制开关动作的作用,它通过检测线路是否失压、过流,以及暂稳态电流和暂稳态电压来判断故障所在,继而操作开关,隔离故障,恢复供电。IDT模型如图3所示。

2 保护和控制方法

2.1 继电保护方案

电流差动保护因为其具有简单可靠和动作速度快且不受电力系统振荡影响等优点,而被广泛应用于输电网。随着光纤以太网和智能配电终端在智能配电网中的成功应用,电流差动保护必将成为智能配电网的最理想保护方法。但是,传统的电流差动保护要求每段线路两侧均安装断路器和电流互感器,使配电网的成本增加。本文在原有配电网结构基础上,通过对传统电流差动保护方法的改进实现智能配电网的差动保护。差动保护方法在高阻接地故障时有可能拒动,同时,由于该方法需要传输的信息量较大,当网络出现阻塞时,导致保护时间延长。传统的电流速断保护虽然具有动作速度快的优点,但是具有不能保护线路全长的缺点。为了提高保护的可靠性,主保护采用电流差动保护和电流速断保护,将两个保护输出进行“或”运算,得到最终的保护输出。传统的过电流保护作为后备保护。

传统的电流差动保护规定电流的正方向为母线指向线路的方向,其判据如式(1):

其中:分别为节点M和N的电流相量;KZ为制动系数;I0为差动门槛定值,其整定原则是躲过节点M和N之间线路的电容电流和不平衡电流。

改进的电流差动保护规定电流的正方向为系统电源指向线路末端的方向,其中的分布式电源也看作线路末端。沿着电流的方向,距离系统电源较远的开关为下游开关,距离系统电源较近的为上游开关,不存在下游开关的开关定义为边界开关。

边界开关处的保护采用电流速断保护,保护判据如式(2):

其中:Ik为实际的短路电流;I o′p为保护启动电流;Ik2为保护线路末端在最小运行方式下发生两相短路时的短路电流;K r′el为可靠系数,取为1.2。

其他开关处的主保护采用电流速断保护和电流差动保护,电流速断保护判据如式(3):

其中:Ik为实际的短路电流;I o′p为保护启动电流;Ik3为保护线路末端在最大运行方式下发生三相短路时的短路电流;K r′el为可靠系数,取为1.3。电流差动保护判据如式(4):

其中:为开关m的电流相量;为开关m的下游第i个开关的电流相量;l为与开关m相连的下游开关的数量;KZ为制动系数;I0为差动门槛定值,其整定原则是躲过上游开关和下游开关之间线路的电容电流、不平衡电流以及引出负荷的负荷电流。

图4所示为一含有分布式电源的双电源环形接线的10 k V智能配电网,开环点为断路器10,每个断路器或分段开关处均配备一个IDT,并作为一个Agent。电流差动保护的工作过程如下:当线路BC段的k1点发生故障时,Agent1将检测到的流过开关1的电流与通过通信网络由Agent2传输过来的流过开关2的电流进行比较,不满足公式(3)和公式(4)的保护动作判据,因而Agent1的保护不动作;Agent2将流过开关2的电流与Agent3传输过来的流过开关3的电流进行比较,满足保护动作判据,故障位于BC段,Agent2的保护动作。当线路CD段的k2点发生故障时,Agent1~5的保护均不动作,Agent6将流过开关6的电流与流过开关7的电流进行比较,满足保护动作判据,故障位于CD段,但是开关6和7处为分段开关,不能分断故障电流,因而Agent6向Agent4发送直跳命令,断开断路器4,其他保护均不满足保护动作判据,保护均不动作。当线路AH的k3点发生故障时,Agent1~9均不满足保护动作判据,保护均不动作。Agent13的保护满足保护动作判据,保护动作,其下游的Agent14不满足保护动作判据,保护不动作。因此,在含有分布式电源的配电网中,无论是本线路故障还是相邻线路故障,电流差动保护均能正确动作。

当保护动作后,在重合闸之前,保护动作的Agent通过通信网络通知其下游的分布式电源处的Agent,使分布式电源退出配电网,上游的分布式电源依然并网运行。比如,k1点故障时,Agent2向Agent5和Agent15发切除分布式电源的命令,使分布式电源DG1和DG2退出网络。当k2点发生故障时,Agent4不向Agent5发切除分布式电源命令,DG1依然并网运行。

保护动作后,经过一段延时,相应的保护启动自动重合闸,使相应的开关闭合。若保护装置没有检测到故障,则为瞬时性故障,配电网恢复正常工作;若仍然检测到故障,则为永久性故障,相应的保护重新动作,跳开相应的断路器,不再执行重合闸。

2.2 故障隔离和供电恢复

若线路BC的k1点发生永久性故障,Agent2将断路器2跳开后闭锁,同时,通过通信网络,向Agent3发联跳命令,使断路器3跳开,然后将其闭锁,实现了故障隔离。而CD段线路为非故障区段,需要恢复其供电。Agent4和Agent6~9处的保护不动作,且不在故障区,它们向其新电源侧的Agent10发恢复供电请求,则Agent10将联络开关10闭合,CD段负荷由系统2供电,从而,恢复其供电。若故障发生在k2点,Agent1~5的保护均不动作,Agent6和Agent7判断出故障发生在节点6和节点7之间,Agent6通知Agent4断开断路器4后,Agent6在检测线路无压情况下,断开分段开关6,并通知Agent15断开断路器15,切除DG2;经过一定的延时后,断路器4重合闸,Agent在检测到电压后闭合分段开关6,若是瞬时性故障,配电网恢复正常工作。若为永久性故障,则Agent6的保护又动作,又向Agent4发送直跳命令,断开断路器4,在检测到无压时,断开分段开关6和7,实现故障隔离。在Agent6、Agent7检测到分段开关可靠断开后,重新向Agent4发送重合闸命令,使断路器4闭合。恢复节点4和节点6之间的线路供电。同时,Agent7向Agent10发送恢复供电命令,使联络开关10闭合,恢复节点7到节点10之间的线路供电。

2.3 电网重构和继电保护再整定

当k1点发生故障时,由开关2和3将故障区域隔离后,CD段线路有系统2供电,实现了网络重构,较为简单,但是当存在多电源和多分枝时,就要综合考虑负荷级别、负荷大小、线路的承受电流的能力和电源容量,通过各Agent间的信息交互,利用遗传算法等智能算法重新确定电能供应的网络结构,实现网络重构。

网络重构后,各Agent之间的关系发生了变化,比如在k1点发生故障时,网络重构前,节点4是节点6的上游节点,节点6是节点7的上游节点,而网络重构后,节点4是节点6的下游节点,节点6是节点7的下游节点。电流差动保护和电流速断保护判据的整定值也需重新整定。

3 保护方法的仿真分析

智能配电网仿真模型如图5所示。该模型是一个典型的带有分布式电源和两条馈线的放射式10 k V配电网。线路的正序阻抗为Z1=(0.17+j0.38)Ω/km,正序对地导纳为b1=(j3.045)μs/km,零序阻抗为Z0=(0.23+j1.72)Ω/km,零序对地导纳为b0=(j1.884)μs/km。电力系统的容量为500 MVA,分布式电源的容量为3 MVA。

下面利用该模型对上述保护方法进行仿真分析。设,为差动电流,,为制动电流,制动系数KZ=0.2,门槛定值I0取线路额定负荷电流的30%。

(1)当CD段的k1点发生B、C两相短路故障时,各Agent检测到的本地开关电流与下游开关电流的各相的差动电流和制动电流以及相应的保护动作情况如表1所示。由表1可知,Agent4处的保护动作,其他Agent处的保护不动作,动作正确。

各Agent处检测的故障电流和电流速断保护动作情况如表2所示。表中的Ik3/Ik2是指,当Agent为边界Agent时为Ik2,其他Agent为Ik3。由表2可知,各Agent处的保护均不动作,保护不正确。将电流差动保护和电流速断保护的输出进行“或”运算后,得到最终的保护输出为Agent4的保护动作,保护动作正确。

(2)当AE段的k2点发生三相短路故障时,各Agent检测到的本地开关电流与下游开关电流的各相的差动电流和制动电流以及相应的保护动作情况如表3所示。由表3可知,Agent6处的保护动作,其他Agent处的保护不动作,保护动作正确。

各Agent处的检测的故障电流和电流速断保护动作情况如表4所示。由表4可知,Agent6处的保护动作,保护正确。将电流差动保护和电流速断保护的输出进行“或”运算后,得到最终的保护输出为Agent6的保护动作,保护动作正确。

以上仿真结果表明,无论是本线路出现故障,还是相邻线路出现故障,保护均能正确动作,没有误动或拒动情况。

4 结论

针对智能配电网的要求,提出了基于MultiAgent的智能配电网保护和控制方法。首先设计了智能配电网的结构,给出了以智能配电终端为基础、基于Multi-Agent的智能配电网保护和控制系统的结构;然后详细论述了基于该模型的保护和控制算法。最后,通过仿真分析验证了该保护和控制算法具有较高的准确性。

摘要：智能配电网的出现使配电网的保护和控制技术面临新的机遇和挑战,提出了基于Multi-Agent的面向智能配电网的保护和控制方法。智能配电终端和控制中心分别作为一个Agent,各Agent通过通信网络组成一个Multi-Agent系统。各Agent通过信息交互,实现智能配电网的继电保护、故障定位、故障隔离、网络重构、供电恢复以及故障诊断等功能。详细分析了其中的继电保护和故障定位算法。仿真结果表明,该方法适用于智能配电网,且具有较高的灵敏度和可靠性。

关键词：智能配电网,保护与控制,故障定位,Multi-Agent

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保护与控制 篇9

1 药芯焊丝自保护焊应用范围及特点

药芯焊丝自保护焊自动化程度高, 焊接质量好, 焊材利用充分, 焊接熔敷量大比手工焊焊道少, 熔化速度比纤维素手工下向焊提高15%~20%。焊渣薄, 脱渣容易减少了层间清渣时间。其焊接设备具有通用性且工程所需焊机和辅助工装数量少可用于半自动焊, 也可用于手弧焊或其它焊接方法的焊接, 设备综合成本低。因而药芯焊丝自保护焊作为一项先进的施工技术, 主要应用于重型机械、电力设备、石油化工、交通运输、建筑工程、航天航空等行业, 尤其是大口径长输压力管道的焊接。

2 药芯焊丝自保护焊在工程中的适应性

由于工装、设备、施工环境的影响, 许多焊接方法对实际工程的适应能力较弱。CO2气保护下向焊自动化程度高, 焊接质量好, 生产效率高, 但因其工程辅助设备多且笨重, 又使用外加保护气体, 因而不适合在有风、交通差的工程中运用。手工下向焊灵活性高, 但对所用焊材性能、保管、使用要求严格且需大量高水平的焊工, 成本较高。药芯焊丝自保护焊是依赖于药芯燃烧分解出的气体及熔渣保护熔池和焊缝金属的电弧焊方法, 无须外加保护气体, 抗风性好, 适应于有风的环境中焊接, 而且药芯焊丝对保管、使用要求较低, 焊机和送丝机可合为一体且体积小和重量轻, 辅助设备少, 工程适应能力大大提高。目前, 药芯焊丝自保护焊技术在工程应用中的优越性已为广大施工企业所认同, 使该技术进行大规模推广成为可能。

3 制定合理的自保护焊工艺规范, 掌握正确的操作技能, 保证工程焊接质量

药芯焊丝自保护焊工艺参数主要有焊接电流、电弧电压、送丝速度、焊丝伸出长度 (干伸长) 等。药芯焊丝自保护焊每一个参数都对焊缝质量有影响。如在一定的电流下 (送丝速度) , 当电压过小时, 将产生较大飞溅, 熔合不良, 铁水不易成型, 出现劈啪声和顶丝现象;而电压过大, 会出现表面气孔, 烧穿, 送丝不匀, 成型不良等现象, 而合适的电压, 飞溅小, 电弧稳而柔和, 送丝均匀。干伸长也会影响焊缝质量, 当焊丝伸出长度过大时, 熔深变浅, 常出现焊不透等现象, 而当焊丝伸出长度过小且长时间焊接, 飞溅物易于粘附在喷嘴上, 损坏导电喷嘴, 进而扰乱焊丝的正常送进, 影响送丝速度, 最终导致质量缺陷。对于大口径压力管道不同的焊接位置其合适干伸长上爬坡位应保持15mm~25mm长, 立焊位应保持2 0 m m~3 0 m m长, 下爬坡仰焊位应保持20mm~50mm长。

在药芯焊丝自保护焊操作手法中, 起主要作用的是两侧停留时间、焊速、摆动频率及幅度等。如焊工进行填充焊操作时, 当形成熔池后, 必须保持一定的焊接速度, 快速稳步均匀的左右小幅摆动, 带动溶池有节奏的下拉行走, 并且要按溶池的大小及铁水的高度来决定步伐的快慢, 在焊接过程中, 焊丝决不可脱离熔池先行, 必须带动溶池一起行走, 否则会出现顶丝、跳丝、熔合不良现象, 焊到立焊位时, 喷嘴角度稍有上倾, 行走速度适当加快以防止铁水的超前。特别是焊到下爬坡位时, 会感到熔池变小, 熔深变大, 因此焊丝左右摆动幅度要加大, 中间过度要快且两边要有适当的停留时间以保证坡口两侧铁水与母材良好的熔合, 否则两侧会出现较深的夹沟和中间铁水过高等不良现象。

4 制定质保措施, 保证自保护焊焊接质量

焊前准备、组对、设备计量、工序控制等方面措施要求是否得当, 也会影响自保护焊的焊接质量。

在组对时, 若使用内对口器, 则须在根焊完成后方可拆卸和移动对口器, 移动对口器时, 管子应保持平稳。使用外对口器组对的, 须在根焊完成50%后方可拆卸, 所完成的根焊道应分为多段, 且均匀分布。施焊时, 管子应保持平稳, 不得受到震动和冲击。施焊时, 严禁在坡口以外的管材表面上引弧, 层间必须仔细清除熔渣和飞溅物。这些措施将有得于焊接质量的提高。另外, 材料应有出厂质量证明书, 质检人员应根据合格证对照实物进行验收, 焊丝的焊接工艺性能应满足管道全位置下向焊接要求, 对于不合要求的焊丝应作为不合格品处理, 不得用于管道焊接。

做好计量及设备管理工作, 提高焊接质量。若计量未做好, 所用仪器就不准, 工艺参数的准确率就得不到保障, 就会影响焊接质量, 同样, 设备出现故障, 将导致焊接工作的停止。因而, 施工时应对参加工程施工的焊机、对口器、送丝机构、行走机构等焊接设备进行一次全面检查, 性能、数量要满足工程施工要求, 各种计量仪表必须读数准确且在检定有效期内, 做到焊机运转正常、调节灵活、性能安全可靠, 才能发挥药芯焊丝自保护焊技术的优势, 提高工程施工质量。

5 结语

由于廿一世纪焊接技术正进入崭新的发展阶段, 当前最先进的高科技技术, 如网络控制、纳米技术、高能束物理、真空技术、机器人技术都将在焊接领域逐步广泛应用, 从而把焊接技术推进到现代实用科学的前沿, 给焊接技术带来新的革命。而且今后熟炼焊工日益减少, 而对焊接质量和生产效益的追求日益提高, 工程施工将向“提高设备性能、淡化操作技能”的方向发展, 向优质、低耗、高效、清洁、热影响区窄、接头变形小、操作灵活等技术发展方向, 药芯焊丝自保护焊技术正是顺应了焊接技术的这一发展方向, 以后随着全自动药芯焊丝自保护焊技术的发展与完善, 将会更好地服务于西部大开发与国家经济建设。

摘要：根据我国长输压力管道建设的发展历程及国家经济及石油石化工业的发展, 介绍了自动化程度高, 焊接质量好, 焊材利用充分, 设备综合成本低的药芯焊丝自保护下向焊技术, 尤其是大口径长输压力管道的焊接, 比较了药芯焊丝自保护焊、手工下向焊及CO2气保护下向焊的工程适应性, 重点分析了自保护焊工艺规范及操作技能对工程焊接质量的影响, 也简要介绍了焊前准备、组对、设备计量及工序控制对焊接质量的影响, 最后对焊接技术尤其是药芯焊丝自保护焊技术的发展方向作了说明, 指出了全自动药芯焊丝自保护焊技术的发展与完善将会更好地服务于西部大开发与国家经济建设。

保护与控制 篇10

2011年6月6—9日,第21届国际供电会议(CIRED 2011)在德国法兰克福会展中心召开,中国电机工程学会代表团参加了此次会议。作为“运行、控制与保护分组”的专家组(advisory group)成员,笔者参与了该分组征文主题的选择、论文审查与录用工作,并引导主持了控制部分张贴论文的交互式交流活动。

“运行、控制与保护分组”是会议6个技术分组的第3分组,主要关注配电网运行管理与二次技术方面的内容。本次会议该分组安排的活动有:专家技术讲座、论文交流以及圆桌讨论会。由于涵盖的技术面比较广,且涉及数字化变电站、配电自动化(DA)等热点内容,特别是随着智能电网的发展,又涌现出了分布式电源(DER)并网保护控制、有源网络(active network)等前沿方向,第3分组成为最受人们关注、参与人数最多、学术交流活动最活跃的分组。会议的交流情况反映出,国际上日益重视配电网以及配电技术研发与推广应用。随着DER的大量应用以及对供电质量、配电网运行效率要求的不断提高,配电网的运行、控制与保护技术面临重要的挑战与机遇,正在经历着一场深刻的变革。

1 技术讲座的主要内容

6月6日,本分组安排了题目为“IEC 61850在配电网中的应用” 专家讲座。授课老师分别为瑞士IT4Power公司总裁、IEC TC57第10工作组(WG10)召集人、第17至19工作组成员Christoph Brunner;西门子能源供应与自动化公司通信标准化项目经理、IEC TC57 第10、17、19工作组成员Henry Dawidczak;西门子能源供应与自动化公司标准管理主管、IEC TC57 秘书、第19工作组成员Heiko Englert。3位授课人是IEC 61850的权威发言人,讲座内容对于领会IEC 61850的精髓,了解其发展动态很有帮助。

讲座内容分为IEC 61850概述及其在变电站自动化中的应用、发展动态、在配电网中的应用3部分。下面介绍后2部分的内容。

1.1 IEC61850的发展

自2004年正式颁布以来,IEC 61850受到了业界的广泛关注,在全球变电站自动化系统中有了一定的应用。但该标准的第1版还存在逻辑节点数目不足、未对网络安全等重要应用需求作出规定、仅适用于变电站内的通信应用等问题。为此,TC57在2008年启动了IEC 61850第2版的制定工作。新版标准以“Communication networks and systems for power utility automation(公用电力事业自动化的通信网络和系统)” 为标题,明确将IEC 61850的覆盖范围扩展至变电站以外所有的电力企业应用领域。

第2版新增的内容为:

1)新的数据模型,包括水电厂监控通信数据模型(IEC 61850-7-410)与DER通信系统数据模型(IEC 61850-7-420)。

2)新的映射方法(IEC 61850-80-1),应用IEC 60870-5-101/-104通信协议交换公用数据类(CDC)数据模型信息。

3)技术报告,覆盖变电站之间的通信(90-1)、变电站与控制中心的通信(90-2)、状态监测(90-3)、网络工程指南(90-4)、相量传输(90-5)。

1.2 在配电网中的应用

就配电网自动化的通信应用来说,可把现场终端看成变电站中的间隔层智能设备(IED),而把控制中心主站看成站控层的监控主站,因此,完全可以把IEC 61850标准用于配电网,实现自动化设备的互通互连、即插即用。TC57已经启动了将IEC 61850拓展到智能配电网领域的工作。

1.2.1 工作内容

1)制定DER、DA、电动汽车、储能装置应用数据模型。DER数据模型(IEC 61850-7-420)已正式颁布,而DA、电动汽车、储能装置的数据模型还在酝酿之中。

2)研究对不同的传输协议的映射问题,使映射与通信更易于实现。

3)解决系统动态管理与IED的自动配置问题。

1.2.2 DA应用问题

IEC 61850面向DA的应用主要有FISR(故障定位、故障隔离与恢复供电)、电能质量控制、负荷管理、电缆运行监视、DER与微电网管理、电动汽车集成等。

DA系统交换的数据主要有:计量数据(刷新周期为15 min)、测量数据(I,V,P,Q)、开关状态数据、开关控制数据、短路故障指示、故障指示复位等。

DA应用可直接使用的逻辑节点有:XSWI(开关)、CSWI(断路器)、MMXU(测量)、YPTR与SPTR(电力变压器)等。其他一些应用的逻辑节点需要重新定义,例如短路故障指示逻辑节点,可命名为SFPI。

1.2.3 DER应用

DER监控与管理交换的数据有:计量数据(刷新周期为15 min)、测量数据(I,V,P,Q)、目标出力(P,Q)、运行计划(P,Q)、开关控制命令、电源状态等。

DER公共逻辑节点有:MMXU与MMTR(测量与计量)、DRCC(DER控制器)、DRCT(DER控制器特性)、DSCH与DSCC(运行计划)。

分布式发电(DG)装置公共逻辑节点有:DGEN(发电机)、DCST(发电厂成本)、DEXC(励磁)、DSFC(速度/频率控制器)。

2 论文及其交流情况

本分组共收到328篇论文摘要,创历史新高,是所有6个分组中收到投稿最多的。经审查接受摘要173篇,最终录用论文162篇。6月7日,本分组安排关注度比较高的24篇论文进行大会宣读交流,其中有中国上海电力公司王卫斌等提交的论文“非有效接地系统单相接地故障的研究”。6月8日对所有论文进行了交互式张贴交流,中国广州供电局吴国沛等、天津大学李斌等、山东大学高孟友等、南瑞继保电气有限公司赵春和等撰写的9篇论文进行了交互式张贴交流。这是CIRED采用的一种比较新颖的论文交流方式,在专家组成员引导主持下,每位作者简单介绍论文内容并与观众进行互动交流。6月10日下午,安排9篇论文在研究创新论坛上宣读交流,包括中国广州电力试验研究院陆国军等提交的论文“基于振荡波测试的10 kV XPLE电缆缺陷的研究”。此外,6月10日上午,大会还专门安排了圆桌讨论会,就配电网运行组织、智能配电网保护、通信与数据安全进行了专题讨论。

本分组讨论通信与IEC 61850应用的论文数量最多,其次是配电运行管理、DA方面的论文。下面分专题介绍一下论文内容。

2.1 配电网运行

2.1.1 运行管理

本专题最引人注目的是来自德国的论文[1]。该文介绍德国光伏发电在2011年夏季注入电网的功率将达到10 GW,其中约80%的容量接入低压电网。大量光伏发电以及小型风电、热电联产机组等DG的接入,对系统频率稳定带来的影响不可忽略,应采取修订运行规程、应用稳定控制技术与制订应急预案等措施应对。此外,还有2篇来自德国与英国的论文讨论DG并网的稳定问题。

2篇来自葡萄牙与芬兰的论文讨论电网灾害应急管理问题,例如恶劣气候导致数十条线路停运的处理问题,指出通信系统的可靠性以及数据采集与监控(SCADA)、配电地理信息系统(GIS)、停电管理系统处理海量数据的能力是提高灾害管理效率的关键。

5篇论文讨论运行管理工作,包括中性线被盗的风险评估、变压器温升预测、变电站间负荷转移能力、HV/MV变电站重合器的优化应用等。此外,有3篇论文分别讨论了奥地利低压电网不平衡电流监测结果、低压直流电网的启动问题、利用读表数据对低压电网进行高级分析。

文献[2,3](比利时和波兰)介绍智能电网示范项目及其对配电网的影响。文献[4]研究中压电网状态估计模型。文献[5]探讨加快供电恢复过程的算法。文献[6](奥地利)介绍了一个实际配电网孤岛运行研究结果。

2.1.2 状态监测

状态监测是进行状态检修的基础工作,因此是业界关心的热点问题。

有6篇论文讨论架空线路的状态监测,其中2篇论文介绍木质线杆的测试方法;2篇论文介绍绝缘子缺陷检测方法;1篇论文介绍利用热像图识别不良接触。中国上海电力公司提交的论文[7]提出利用辅助接点处理跌落保险故障。

2篇论文研究电缆状态监测。文献[8]介绍在低压电缆中注入热气体检漏。中国广州电力试验研究院介绍利用振荡波检测电缆绝缘缺陷[9]。

2篇论文介绍配电变压器状态监测。另有2篇论文讨论配电设备状态评估与检修管理,中国上海电力公司提交的论文[10]分析不同检修方法的优缺点,提出一种综合的优化检修方法。

2.1.3 作业管理

为优化电网运行流程、提高管理效率,作业管理(workforce-management,WFM)系统受到了人们的广泛重视。

3篇论文分别介绍了法国EDF、奥地利与韩国的WFM系统的建设情况。韩国的WFM系统除用于运行流程优化管理外,还能支持配电网的规划与建设。

2篇论文分别介绍了德国ENVIA电网公司与意大利ENEL公司WFM系统的应用经验。2个公司目前都在考虑采用优化的算法实现自动调度。

2.2 配电网控制

2.2.1 通信

本分组有26篇论文讨论通信问题。近年来,中压配电网自动化的覆盖率越来越高,低压电网的自动化也提到了议事日程。实施DA,通信是关键。如文献[11]指出,配电网接入大量DER后,必须借助合适的通信系统进行控制。尽管做了大量的研究工作,但到底哪一种通信方式最合适还没有定论。就论文介绍的情况来看,国际上无线通信应用得比较多,包括陆地集群电台(TETRA)、无线宽带、通用分组无线业务(GPRS)等。

文献[12]介绍了柏林、汉堡的配电网自动化系统。这2个系统在2009年启动建设,分别安装了2 000套与1 600套终端。通信方式主要采用TETRA无线网络,柏林安装了20个基站,汉堡安装了16个。部分站点使用电缆DSL通信。此外,文献[12]还介绍系统现场终端的后备电源使用超级电容储能(如图1所示),解决常规蓄电池存在的可靠性与寿命问题,运行情况良好。蓄电池寿命短是目前影响配电网自动化系统可靠性的瓶颈技术问题,该文提供的使用超级电容的经验很有价值。

文献[13](西班牙)认为电力载波是比较好的中压电网通信方式,而文献[14](德国)推荐专业移动通信(如TETRA),文献[15](意大利)与文献[16](西班牙)则建议使用无线宽带。

7篇论文讨论智能配电网通信体系、基础设施、基础设施与试点工程。文献[17](德国)介绍了一个实现电力系统不同管理层次之间无缝通信与数据管理的中心数据库。

有11篇论文讨论IEC 61850的应用,是大家关注的热点问题。8篇来自荷兰、法国、西班牙与葡萄牙的论文介绍IEC 61850实际应用的情况,讨论了使用该标准的优点以及存在的不足。文献[18]介绍了用于IEC 61850组态工程的图形工具。文献[19]指出,IEC 61850第1版是为变电站自动化制定的,不能适应新的智能电网应用要求;讨论了标准第6部分规定的工程组态方法,提出了扩展方案,以更好地支持智能电网应用。文献[20]对标准的第1版与第2版进行了比较,介绍了在实际工程中如何实现新、旧版本之间的兼容。

此外,文献[21](美国)介绍了IEC 61968标准的制定情况。

2.2.2 DA应用

目前,不同国家甚至不同公司DA应用情况很不平衡。最简单的应用是故障指示器信号的远传[22](法国),而较高级的应用则实现分段开关或重合器的控制[23,24]。最高层次的自动化是“自愈电网”,能够自动切除故障并恢复供电。中国山东大学提交的论文[25]与来自加拿大的论文[26]讨论利用分布式智能保护切除闭环运行环网的故障,实现“无缝自愈”。文献[27](葡萄牙)提出将分布式控制与主站集中控制相结合,实现故障自愈。文献[28](印尼)介绍了架空线路故障自愈技术对供电可靠性的改进。

来自芬兰、阿根廷、葡萄牙、德国、丹麦的论文介绍了各自国家或公司DA项目实施情况,其中丹麦能源公司除实现了自动故障隔离与恢复供电外,还使用自动倒闸操作解决电网过负荷问题。

3篇论文讨论DER高度渗透的中压有源配电网电压无功与过负荷控制问题。文献[29](法国)介绍了一种测量电网潮流的现场设备。文献[30](塞尔维亚)与文献[31] (日本)分别介绍了一种中压电网电压无功控制方法。

随着DER的接入,低压配电网的自动化也提上了议事日程。来自芬兰、法国的3篇论文讨论利用智能读表数据实现自动化。另有1篇论文探讨电网的“最后1 km的智能化”问题。

此外,有3篇论文讨论中压电网自动化方案及其对供电可靠性指标的影响。

2.2.3 配电管理系统

随着DA的发展,SCADA系统功能越来越强大,并朝着集成的配电管理系统(DMS)发展。这种集成的DMS能够提供更丰富的控制功能与辅助分析工具,实现对配电网的有效监控与管理。

2篇论文探讨SCADA/DMS在有源配电网中的应用。文献[32]介绍, ENEL的中低压电网已接入5万多套DG,总容量超过6 GW,给配电网的监控与管理带来了亟待解决的新问题,为此,提出了SCADA系统/DMS的新功能与技术要求。文献[33]介绍了东德地区最大的供电公司ENVIA 5年来应用DMS的情况,指出:风电与太阳能发电的接入,使许多德国的配电网达到了其负荷极限,应用DMS则可以有效地应对这一局面。

中国上海电力公司、广州供电局提交的论文[34,35]分别介绍了负荷监视系统与配电GIS的开发与应用情况。来自韩国、加拿大的论文[36,37]介绍了新的DMS开发与应用情况,而1篇来自奥地利的论文[38] 则比较了现代与传统控制系统在体系结构与功能上的差异。印度尼西亚、俄罗斯提交的论文探讨故障恢复程序与算法。文献[39](德国)与文献[40](日本)则介绍了拥有多个控制中心的大型配电网的后备DMS的设计。文献[41](英国)讨论智能电网对中压电网控制带来的新问题与挑战。文献[42](美国)探讨了能够进一步提高供电企业管理水平与用户满意度的“新一代DMS”。

随着DMS的广泛应用,信息安全问题越来越突出。3篇来自葡萄牙、德国的论文讨论了供电企业信息系统设计、运行与维护的安全标准,并提出了防止恶意入侵的措施。

此外,还有2篇论文讨论现代DMS对数据输入的要求,1篇论文介绍了一种新的仿真培训系统。

2.3 配电网保护

2.3.1 故障定位

随着用户对供电可靠性要求的提高,特别是越来越多国家的电力监管机构实行与供电可靠率挂钩的奖罚政策,促使供电企业千方百计采取措施减少故障停电时间,使故障定位问题受到了广泛重视。本次会议有13篇论文讨论故障定位问题。

中国上海电力公司提交的论文[43]介绍了一种在中性点投切电阻产生零序扰动信号,并利用故障指示器检测扰动信号进行小电流故障定位的方法。该公司提交的另1篇论文[44]介绍了一种利用开关状态与模拟量测量数据进行故障诊断的方法。

文献[45]介绍了ENEL研发并应用故障检测装置的情况。该公司中压电网中性点采用谐振接地方式,为了能够测量单相接地故障,他们专门研制了能够测量零序电压、电流的传感器。

文献[46](比利时)分析了有效接地系统高阻故障检测面临的困难,指出可通过故障电流模式的识别检测高阻故障。文献[47](巴西)则利用现场试验获得的故障数据进行高阻故障建模,在此基础上提出了一种新的高阻故障检测方法。文献[48](德国)介绍低压电网电弧故障的检测方法,指出可通过频谱分析获得串联与并联电弧故障的特性。

文献[49](德国)讨论谐振接地系统间歇性接地故障方向的检测问题,介绍了一种利用暂态信号的检测方法。文献[50](奥地利)则介绍了一种小电流接地故障测距方法,通过在中性点投入并联电阻放大零序电流,提高检测灵敏度。来自芬兰的2篇论文[51,52]介绍了一种新的检测零序导纳的小电流接地故障保护方法,通过理论分析与现场试验证明了提出方法的可行性。

文献[53]介绍了葡萄牙利用SCADA系统的故障数据进行中压电网故障定位的实践,通过高级应用软件在地理图形上显示故障点位置。

此外,文献[54](泰国)介绍了一种放射形馈线断线故障检测系统。1篇伊朗的论文[55]介绍利用GPRS实现故障指示信号的远传。

2.3.2 中性点接地方式

采用可调消弧线圈补偿接地电流,是提高小电流接地故障自愈率、保障供电可靠性的关键技术措施,有9篇论文讨论了这一技术。

文献[56]介绍,葡萄牙电力公司(EDP)正在大量地安装可调消弧线圈,以减少故障中断次数与实践。文献[57](西班牙)则介绍了一种利用电力电子设备注入补偿电流的有源接地技术应用情况。这种技术可以实现接地电弧的完全补偿,既可以提高熄弧率,又可以减少过电压与跨步电压,提高安全性。

中国上海电力公司提交的论文[58]介绍利用小波变换处理消弧线圈调整产生的增量电流,进行故障选线。

文献[59]介绍芬兰通过使用单相断路器短接故障相来消除接地电弧并进行故障选线,开发了一种新的故障相接地控制系统并进行了现场测试。文献[60](瑞典)介绍了消弧线圈最优调整技术的实验室研究结果。文献[61]介绍利用RTDS测试并分析接地保护性能。文献[62]研究接地暂态过电压现象。文献[63](斯洛文尼亚)介绍了一种有效接地系统接地电阻故障的检测技术。文献[64](捷克)研究故障相出现再一次接地时对接地电流、过电压以及跨步电压的影响。

2.3.3 DG并网保护问题

DG是一个大的发展趋势。本分组有十几篇论文围绕DG对配电网运行与保护控制的影响、稳定问题以及DG的低电压穿越能力等进行了讨论。

中国天津大学提交的论文[65]讨论了无功负载的波动对微电网电压的影响,进而提出了一种新颖的光伏发电并网控制方法。

2篇来自意大利的论文探讨孤岛保护问题。文献[66]提出了一种基于IEC 61850的孤岛保护技术。作为米兰政府支持的Wi-Power项目的一部分,在米兰西北部的23 kV电网上对所开发的孤岛保护系统进行了测试。结果说明,采用先进的信息与通信(ICT)技术可以克服常规孤岛保护的局限,而使用公共Internet通信设施,则可以避免重复投资、节约成本。文献[67]指出DG大量并网,对配电网的监控与运行管理提出了新的要求。比较了几种常用的孤岛保护方法,探讨了孤岛保护的整定问题。

有3篇论文来自伊朗。文献[68]讨论DG对配电网保护的影响。文献[69]讨论不同类型的负载对微电网控制性能的影响。文献[70]则介绍了一种集中控制的自适应保护技术,它可以减少系统安全风险并充分利用DG的容量。

文献[71](瑞士)分析了DG对中低压保护的影响,介绍了瑞士配电网运行规程对DG并网保护的考虑。文献[72](德国)提出了一种考虑DG接入影响的配电网过电流保护整定方法。文献[73] (芬兰)则介绍低压微电网的保护,指出未来智能配电网的运行规程需要对保护的配置与整定做出明确的规定。文献[74](韩国)介绍了一种基于代理(Agent)的有源配电网保护技术。文献[75](芬兰)则提出了基于通信的自适应微电网保护,包括DG并网与计划孤岛运行的保护。

文献[76](荷兰)讨论了如何在电网故障时使DG保持连接,以提高电网的稳定性。指出需要调整保护方案以提高DG的低电压穿越能力。

2.3.4 继电保护技术应用问题

有2篇论文讨论IEC 61850在保护中的应用。中国南瑞继保电气有限公司提交的论文[77]给出了2种数字化变电站保护的结构,介绍了反向闭锁式母线过电流保护与电源备自投的实现方法。文献[78](美国)则介绍了基于IEC 61850的配电网自适应保护技术。

文献[79](美国)介绍了一种新颖的变压器-电缆组合差动保护,保护使用Rogowski线圈测量电流信号,在美国是第1次。文献[80](芬兰)介绍了一种新的电弧保护系统,其中使用光纤传感器测量弧光。文献[81](意大利)介绍使用便携式脉冲注入装置检测中压电网绝缘状态与消弧线圈调谐状态。

文献[82](法国)指出,在二次配电站(配电室)中使用断路器并配备保护装置,可减少故障停电范围。文献[83](意大利ENEL公司)则讨论了在中压线路上使用断路器的条件与保护整定方法。根据其对一个选定的试验区域在2010年内的统计结果,有36%的故障是由配电站的断路器切除的。

分布式风电场的接入对电网稳定性有很大的影响,需要安装电压连锁无功方向保护(QUP)。文献[84](德国)讨论风力发电装置的认证步骤与方法,介绍了QUP系统的自动测试技术。

其他还有来自荷兰、奥地利、英国、巴西、德国、意大利的论文探讨常规保护在配电网中的应用与改进等问题。

2.3.5 相量测量装置的技术及其应用

文献[85](德国)介绍利用相量测量装置(PMU)信息,提高保护耐过渡电阻的能力。文献[86](捷克斯洛伐克)探讨利用PMU信息提高线路功率输送能力。而文献[87](德国)则研究利用PMU信息进行孤岛运行检测。

文献[88](英国)讨论PMU技术在智能配电网中的应用,包括DG控制、孤岛检测、模型验证与稳定监测与控制。

3 结语

CIRED 2011是一次国际供电届的盛会。了解会议学术交流的情况与关注的话题,对于学习国际上先进技术与经验,提高国内配电技术水平具有十分重要的意义。会议反映出的配电网运行、控制与保护领域的发展动态与研究热点为:①DER接入对配电网运行管理与保护控制的影响,DER并网保护控制技术与运行管理,微电网技术以及DER高度渗透的有源网络技术;②IEC 61850的应用,包括利用该标准实现自动化设备的“互通互连”与“即插即用”以及数字化变电站;③旨在减少故障停电时间的故障定位技术;④小电流接地故障补偿、选线与定位新技术,有的国家在研发利用基于电力电子设备的有源补偿技术,以进一步减少接地电流,提高接地故障自愈率;⑤DA、DMS与信息安全;⑥配电设备状态监测技术与状态检修管理。

保护与控制 篇11

【关键词】 控制性降压；脑保护；神经外科；护理

doi：10.3969/j.issn.1004-7484（x）.2012.08.334 文章编号：1004-7484（2012）-08-2677-02

神经外科手术操作精细，术野小，出血多，要求术野清楚。为了减少手术中的失血量和输血量，最大限度地减少渗血，以保证术野清晰。我们将控制性降压与脑保护联合应用于神经外科手术中，并取得了满意的效果。本文就本院实施控制性降压与脑保护病员的术中护理配合报道如下：

1 资料与方法

1.1 一般资料 选择ASA I-II级的择期颅脑手术病人36例，其中男20例，女16例。年龄20-65岁（41.27±1.65y），体重64.10±11.09kg。其中小脑及后颅内占位10例，鞍区及脑室占位3例，颅顶及颞部等脑内占位14例，脑动脉瘤4例，脑动脉畸形5例。所有患者，术前检查无心、肺、肝、肾功能及凝血机制障碍。将病人随机分为两组，每组18例，A组为对照组，未实施控制性降压与脑保护，B组为控制性降压与脑保护组。

1.2 麻醉方法 全麻气管插管。

1.3 药物配制与降压 硝普钠50mg加入5%葡萄糖500ml，配制成每毫升含硝普钠100ug溶液，静脉泵入，并用锡铂纸遮光。在打开脑膜时静脉泵入0.01%-0.5%硝普钠液，维持MAP8.00-9.33Kpa。摘除瘤体后减慢降压药泵速，使血压在30min内缓慢恢复至正常。硝普钠用量3-35mg，维持降压的硝普钠泵速为0.82-3.2ug/min/kg，降压时间为50-230min，为确保安全，2.5h内用药量不超过1mg/kg。

1.4 脑保护措施 将上身抬高10-20°，手术开始后快速滴入20%甘露醇0.5g/kg，静脉推注地塞米松1mg/kg或速尿20-40mg，严格控制输入液体量。

1.5 统计学资料 采用t检验。

2 结果

两组病人手术前后血压、心率变化无显著性差异，实施控制性降压后，B组病人的平均出血量比A组显著减少（P>0.01）；且术中补液量、输库血量明显少于A组（P<0.01），见表1。控制性降压是减少手术失血和输血的最有效方法。实施脑保护措施，能降低颅内压，缓冲脑组织回位，减轻术后脑水肿，且具有清除羟自由基的作用。甘露醇治疗颅内压增高，其作用机制是通过渗透性脱水而减少脑组织的水含量。在改善微循环的同时也促进了组织水平的氧转运，最终使脑动脉血管反射性收缩，从而减少脑血流量，降低颅内压。清除羟自由基的作用，抑制脂质过氧化的作用，从而防止半暗带区组织不可逆性损伤，减轻神经功能损害。术后有1例病人因再发出血，并发脑疝而死亡。

3 护理

3.1 控制性降压与脑保护前的护理

3.1.1 掌握硝普钠降压及脑保护的应用方法和注意事项，硝普钠的水注液不稳定遇光分解，所以配制后应避光3小时，末用完应重新配制。

3.1.2 配肝素盐水，准备为桡动脉、中心静脉穿刺用物，配合麻醉医师穿刺测压。留置导尿管，监测尿量。

3.1.3 建立两组输液通路，一组用于输液输血，另一组用于泵入降压药。

3.1.4 术前护理应加强心理护理，减少刺激，同时注意观察病员呼吸、血压变化，防止因术前使用镇痛镇静剂引起的呼吸抑制，血压的剧烈变化，应及时报告医生，采用镇静或降压措施处理。

3.2 控制性降压与脑保护时的观察与护理

3.2.1 控制性降压从打开脑膜分离瘤体至瘤体切除，MAP控制在8.00-9.33kpa，术中充分供氧，提高吸入氧浓度，根据出血量及时输血补液，以增加脑组织对氧的摄取效能，以防脑缺血缺氧等代谢并发症。

3.2.2 调节体位，在行控制性降压时使手术野高于身体其他部位，取抬高头部10-20°，并根据手术野出血情况随时进行调节。

3.2.3 施行控制性降压时，在开始静脉泵入后5分钟使血压达到满意水平，然后减量维持，最后停用硝普钠，严格掌握硝普钠泵速，术中密切观察，保证静脉输液通畅。

3.2.4 降压时应使血压缓慢下降为宜，切勿骤然降低，最低限度不低于8kpa。降压的时间应尽量缩短，打开脑膜后才开始降压，避免低血压的时间过长，减少并发症的发生。升压后注意止血，预防手术后反跳性出血，肾功能损害。

3.2.5 脑保护措施可有效降低颅内压，使颅骨钻孔，骨瓣掀开和硬脑膜切开时颅内压变化幅度减小，减少失血，利于手术操作，严格掌握输入甘露醇的浓度、速度及不良反应，密切观察尿量，血压的变化。

3.2.6 严密监测心电图（ECG）、血氧饱和度（SPO2）、收缩压（SBP）、舒张压（DBP）、心率（HR）、平均动脉压（MAP）和中心静脉压（CVP）。记录麻醉前和拔管后20分钟时SBP、DBP、HR，并根据DBP、HR及CVP变化调整降压药泵注速率。

3.3 其他护理要点

3.3.1 保持留置导尿管通畅，防止壓迫，扭曲，观察记录尿量，防治低血压和血容量不足而致肾功能损害。

3.3.2 由于神经外科手术时间长，病人体位安置一定要舒适，防止擦伤、电烧伤、褥疮等并发症发生。侧卧位时，腋下要垫以软枕，以免臂丛神经长时间受压而麻痹。头部和躯干必须在同一水平面上，头部过低，可使脑部淤血，增加手术野出血，影响操作。俯卧位时，注意腋腹部受压影响呼吸。

3.3.3 控制性降压后的护理很重要，手术结束并不意味着降压作用完全消失，即使血压已回升，体位性降压仍很显著，因此，术后搬动病人，动作要轻柔，严防剧烈改变体位，应取平卧位，防止头颈部扭曲，以免脑干摆动过大而造成不良后果，注意保持呼吸道通畅，给予氧气吸入，严密观察病情，并定期记录各项生命体征及指标。

3.3.4 加强术后护理，及时补足术中失血量，护理病人直至清醒，反应活跃，通气良好，面色红润，用面罩式鼻导管吸氧，并密切观察尿液变化，预防肾功能不全的发生。

4 小结

脑保护中使用甘露醇，可降低颅内压，减轻脑水肿，且有清除羟自由基而发挥重要的脑保护作用。硝普钠对动静脉血管平滑肌有扩张作用，能明显降低血压，减少失血，两者联合应用相德益彰。

控制性降压和脑保护对病人和手术既有有利的一面，也有潜在不利的影响，加强护理诸多环节的配合，可以使控制性降压和脑保护在术中的应用更顺利，更有效，才能极大地降低术后并发症的发生，才能保障围术期病人的安全。

参考文献

[1] 刘俊杰，赵俊，主编.现代麻醉学.第2版.北京：人民卫生出版社，1997：681.

[2] 高荣，李仲智，李晓峰，等.不同脑保护方法的实验研究中国体外循环杂志，2005，3（1）：37.

钢筋混凝土保护层结构设计与控制 篇12

1 钢筋和混凝土的工作原理

钢筋混凝土的性质决定于材料的品质及施工的控制, 影响它的因素主要有:水灰比例、水泥质量、骨料性质、混凝土的捣实、混凝土材龄。而钢筋的性能主要和钢筋中所含的化学成分有关, 钢筋混凝土的工作原理是利用了混凝土承受压力钢筋承受拉力的性质。钢筋是在建筑结构中起到柔性材料作用, 具有抗拉强度高, 抗压强度较低;混凝土属于刚性材料, 在建筑结构中抗压强度高, 但是抗拉强度低。在结构设计过程中, 应该考虑到混凝土的凝结作用以及混凝土与表面粗糙的钢筋之间的机械咬合, 充分发挥混凝土与钢筋粘结力, 粘结牢固的钢筋混凝土构件才具有一定的承载力。如果钢筋混凝土保护层不足, 会减小钢筋与混凝土的凝固力, 使钢筋与混凝土不能更好地协同工作, 所以充分认识到合理的钢筋保护层薄厚对工程结构起到至关的重要作用。对于受力钢筋混凝土构件截面设计, 混凝土表面所能承受的外部压力大小, 取决于钢筋离的远近, 如果钢筋混凝土构件的钢筋位置放置错误或者钢筋的保护层过大, 会降低钢筋混凝土构件的承载能力, 容易发生重大事故。在外力情况下, 构件粘结在一起可以让钢筋和混凝土协调变形、共同工作直到接近破坏。在受拉状态下, 粘结的构件虽然在拉力较高时但会有局部失效, 总体依然可以保证这两种材料的协调变形, 并且能使混凝土承受有限的一部分拉力。在结构设计时还要考虑温度变化, 因为南北方温度差异较大, 根据不同地域, 结合钢筋混凝土受温度影响的膨胀系数, 钢筋和混凝土具有几乎相同的温度线膨胀系数 (钢材为1.2×10-5/℃;混凝土为1.0×10-5/℃, 适用于温度在0~100℃内) , 所以, 应该充分考虑两种材料产生的强制应力, 是否会产生可能削弱两种材料之间的粘结强度。

2 钢筋混凝土保护层

2.1 钢筋保护层的重要性

钢筋混凝土保护层是指从受力纵筋的外边缘到构件混凝土的外边缘之间的距离, 对钢筋起保护作用, 使钢筋不被锈蚀。合理的结构设计方案能同时满足耐久性和钢筋粘结牢固, 因为它直接涉及到混凝土构件的结构承载力、耐久性和防火性。在现行《混凝土结构设计规范》对钢筋保护层厚度分别按环境类别、构件类型、混凝土强度等级做出了规定。一般情况下受力钢筋的混凝土保护层最小厚度应符合钢筋混凝土结构设计要求的规定。同时现行《混凝土结构工程施工质量验收规范》对结构实体钢筋保护层厚度检验也做出相应的系列规定, 这一切都充分体现了保护层在混凝土结构中极其重要的地位。

2.2 钢筋保护层在施工过程中存在的几点问题

从受力钢筋混凝土构件的截面设计过程中, 受拉的钢筋离受压区越远, 钢筋所能承受的外部弯矩也越大, 钢筋在整个构件发挥的作用力越高, 反之, 受拉钢筋离受压区越近, 整体构件发挥效能越低, 为了避免在施工过程中, 发生保护层厚度不合理的问题, 不仅有合理的设计方案, 还要结合实际温度差异, 地域差异不同状况, 适当调整保护层的厚度很重要。

(1) 保护层过厚与安全隐患

由于钢筋与混凝土构件之间存在足够的粘结力, 作为一个整体来承受外力的;如果只考虑混凝土承受巨大压力, 把拉力全部转移给钢筋来承担是不够合理的。在受力构件强度设计中, 钢筋保护层越厚, 则钢筋混凝土构件受压区的有效强度就越小, 钢筋保护层过厚, 结构下部离受力刚筋远的混凝土由于粘结锚固作用的降低, 其抗拉强度下降, 反而易开裂引起钢筋锈蚀, 由此一来整体结构强度均随之降低, 结构存在安全隐患。

(2) 保护层过薄及结构影响

钢筋保护层过薄, 是施工中更为常见的一种质量通病。它对结构的影响主要表现在以下几个方面:第一, 影响混凝土与受力纵筋协同作用产生粘结力可能会降低承载力。虽然保护层过薄增加了一定的高度值, 从外观感觉是有利于结构承载力, 但实际上是削弱了整个结构承载能力。因为承载能力是靠混凝土与钢筋协同作用, 与钢筋和混凝土之间的粘结力有直接关连。粘结力来自于钢筋和混凝土的接触面经化学作用产生的胶着力、混凝土收缩时产生的摩擦力和握裹力以及咬合力等多方面组成, 保护层过薄会使钢筋外围混凝土因产生径向劈裂而使粘结力降低。由于粘结破坏机理复杂, 影响因素较多, 受力情况多种不同, 没有完整的计算数据可以表明这一情况, 所以在整体设计过程中, 应考虑多方面因素, 结合不同区域不同状况, 制定合理的设计方案, 避免保护层厚度影响到结构的内在质量, 对结构承载力造成不良影响。第二, 工程的耐久性不能只考虑内在的质量, 而对环境耐久性如干湿、冻融等大气侵蚀产生忽视也不可以, 有一些工程由于忽视了环境问题, 没有做好干湿度以及特殊气候情况下如何预防因混凝土结构导致钢筋锈蚀, 致使整个结构发生变化, 从而发生重大隐患, 这是应该被重视的的问题。其实有关部门也制定规范规定于安全性相关的要求, 例如保护钢筋免遭锈蚀的混凝土保护层最小厚度和混凝土的最低强度。第三, 在结构设计中以防火最为重要, 因为高温影响下可使构件迅速破坏。虽然混凝土是良好的防火材料, 但钢筋遇高温会急剧膨胀加大, 屈服点和极限强度急剧下降, 导致混凝土构件破坏。所以整体混凝土钢筋构件保护层需要保证一定值的厚度, 并且满足现行《建筑设计防火规范》的规定, 所以保护层厚度影响到构件中的耐火极限。

3 楼板及墙柱保护层控制措施

钢筋混凝土楼板在结构设计过程中, 应该考虑到钢筋的起抗拉受力作用可以抵抗荷载所产生的弯矩, 以及地域不同温差变化后混凝土板面收缩和裂缝的问题。钢筋混凝土构件在设置合理的保护层前提下才能发挥有效作用。楼板底筋的保护层也是需要正确控制的, 当楼板底筋的保护层间距放大到1.0米以上时, 局部楼板底筋的保护层厚度就无法得到保障, 所以纵横向的保护层间距控制在1米左右为宜。在现场施工时尽可能合理和科学地安排好各工种交叉作业时间, 在楼梯、通道等频繁和必须的通行处应搭设 (或铺设) 临时的简易通道, 以供必要的施工人员通行, 以免造成人工交叉踩踏后, 钢筋混凝土保护层变形, 造成未交工就完工的恶劣影响。对施工人员加强教育和管理, 使全体操作人员充分重视保护板面上层负筋的正确位置, 必须行走时, 应自觉沿钢筋小马撑支撑点通行, 不得随意踩踏中间架空部位钢筋。综上所述, 在钢筋混凝土结构中, 从设计到施工质量, 钢筋保护层厚度的控制是非常重要的, 坚决杜绝在施工中忽视保护层厚度而产生较大质量问题和安全隐患。为此在实际工程中, 必须时刻注意对保护层厚度的监制, 以保证钢筋混凝土的材料可靠性和结构安全性。

摘要：钢筋混凝土保护层的控制, 提高钢筋混凝土构件的力学性能, 也提高钢筋混凝土结构的耐久性以及使用寿命, 主要突出结构设计的合理性和稳定性。

关键词：钢筋混凝土,保护层,结构设计

参考文献

[1]GB50010-2010, 混凝土结构设计规范[S].[1]GB50010-2010, 混凝土结构设计规范[S].

[2]GB50204-2002 (2011修订版) , 混凝土结构工程施工质量验收规范[S].[2]GB50204-2002 (2011修订版) , 混凝土结构工程施工质量验收规范[S].

[3]昊培明.混凝土结构[M].武汉:武汉工业大学出版社.2003.[3]昊培明.混凝土结构[M].武汉:武汉工业大学出版社.2003.

[4]龚伟, 郭继武.建筑结构 (下) [M].北京:中国建筑工业出版社, l995.[4]龚伟, 郭继武.建筑结构 (下) [M].北京:中国建筑工业出版社, l995.