控制系统保护装置（共11篇）
控制系统保护装置 篇1
0 引言
随着电力系统不断发展和先进技术的不断引入,现代继电保护装置和过去使用的有很大不同。过去的许多设计规程和范例也不再有效。本文结合国内外继电保护装置的发展,介绍了很多新型设计理念,可用于改善保护和控制系统(IPAC)的性能,提高可靠性,耐用性以及容错能力。
继电保护的方式和装置的优劣主要是从选择性,可靠性,速动性,灵敏性以及经济性和可实现性等多个角度来判断,而事实上每一种途径和设计都会存在其独特的优势和缺点,为此应不断探求和改进,结合实际的情况,改进保护和控制系统的性能,将不足最小化。
就目前的继电保护装置而言,值得改进的地方有以下几点:
1)减小成本、维修费用和运行费用。
2)必须改善系统稳定性,同时减少停机时间以获得更大的客户满意度。
3)能够实时监测断路器与保护和控制系统。使用中继的存储信息进行异常情况探测,系统故障诊断和预防性维修。
针对上述发展趋势和要求,现代继电保护装置显示出提高保护和控制系统可靠性的可能。通过引入通信发展的先进技术和消除单点故障对整个保护和控制功能决定性影响的设计理念,新型的集成系统设计能有效改善继电保护装置的性能。
为了满足集成保护和控制系统标准要求,通过有效利用新一代继电保护装置的特性,发展了很多新型的控制功能。
1 通信技术发展
通信技术的发展为上述三点要求提出的实现的契机。首先,增加从IPAC系统中获取的数字和模拟SCADA数据,可以减少外地人员的工作量,可减小运行费用。
其次,电力系统通信技术的不断发展将提高SCADA系统的可靠性,可减少继电保护装置数量,淘汰RTU模拟传感器和数字I/O,以及特定的供应商协议转换设备。可减小成本,同时也改善了系统稳定性。
再次,先进的通信技术能够实现本地和远程(通过SCADA或者EMS系统)监测,观测如系统负荷和电压等稳态条件的变化趋势。能够捕捉电力系统暂态事件中的系统电流,电压和频率的波形。将这些信息可靠保存,以便进一步分析。这些新型技术也保障了对断路器与保护和控制系统的实时监控和预测分析。
2 容错型集成化控制系统[1]
单点故障不应对系统产生决定性的影响。系统或器件的故障可能使得系统不够稳定和可靠,但必须保证能够承受,这就是N-1原则。通过冗余的设计,可以使得控制系统满足要求。
如果本地和远程控制功能没有共享的继电器、通信处理器等装置,就造成了人工控制系统的冗余。本地HMI计算机并不是集成化保护和控制系统中必需的组件,但提供了大量功能。集成化系统通过操作控制接口与继电器连接,提供直接的控制职能。因此本地控制系统应包括额外的冗余。
由于在最集成的保护和控制系统中最低可靠性能的组件是计算机,推荐使用有面板HMI控制功能的继电器,为本地的继电器控制提供支持。如果HMI计算机停止工作,许多功能虽然不能便利的获得,但仍可能实现本地对系统的控制。
在保证冗余的同时,也应消除本地控制中积极的多元因素,在HMI中设置一个系统,它包括HMI计算机中脚本运行给继电器的计时器阶段性脉冲。当HMI计算机或通信路径故障时该系统也失效。如果计时器没有刷新,达到预设时间,可进行本地控制。
图1为有冗余的集成控制系统。图2为集成控制系统没有设计冗余的情况,远程SCADA控制和本地HMI控制分享通信信道传给统一的通信处理器和继电器,在共同控制断路器的控制回路。这时需由有面板HMI的继电器提供冗余。在此设计中继电器必须包括独立控制按钮来开断断路器,以防继电器本身失效。由于此设计没有单点故障,可以满足运行。
因此对于集成化控制系统而言,冗余设计可有效提高系统的容错性能,即使在本身的系统设计中不带有冗余,应在继电器中补充,使得系统在结构简单,节约成本的同时满足容错要求。
3 集成化设计中的定制功能
3.1 各组继电保护装置的同步(图3)[2]
随着系统的复杂程度增加,多元化的各组继电保护装置要同时运行,就必须保证同步。
各组的设置可以SCADA远程执行或通过本地的面板HMI按钮。设继电器A需要8种工作状态。其具体实现方法为:继电器A的选择器开关通过3位的逻辑关系配置为8个位置开关。每个位置激发继电器A中相应的设定组,并通过3位解码器和一个硬件的输入输出接口送到继电器B。这个3位信息在继电器B中进行编码,并激发匹配的继电器B中相应设定组。从而使得继电器A和继电器B能快速的实现动作同步。多组时的实现原理与此一致。
有两种方式可实现集成保护和控制系统选择选择器开关的新位置,并实现连续的设定组激发。方法一是本地控制,按指定的用户可编程按钮,在小于5 s间隔内按钮被按的次数作为开关位置动作的次数。如原来的激发设定组为2号,当在5 s内按下三次时5号设定组将被激发。另一种方法是远程控制,通过从继电器B将3位外部信号传至继电器A,所获得信号形成上升或者下降沿,选择器开关位置依据解码的位置数字而改变。这种方式使得两个继电器同时发生设定组的变化。
3.2 自动闭锁和自动复原[2]
继电保护装置在判断后若不动作需进行自动闭锁,若动作,之后需自动复原。这就使得继电保护装置的逻辑设计更为复杂。继电器中可用的自动闭锁功能不能涵盖所有的特殊情况和实用标准所需的细节。继电器内部可编程逻辑元素有助于提高自动闭锁设计专用化的水平,并执行一切强制性的和可选的计划要求。
断路器具有自动重合闸功能。根据系统要求,断路器在一定的系统条件下可进行自动闭合。如暂态故障后母线恢复;系统电压恢复并稳定在一定幅值水平;系统频率恢复到可运行水平。前两个条件与继电器A中配置的连拍自动闭锁功能有关。第三个条件是有关频率恢复的逻辑,由实用说明书定制开发的,并放置在继电器A中。
3.3 高频自动关闭
频率因素由继电器失控状态,频率失控状态,低电压条件等决定。保护和控制系统设计提供了低频跳闸事故后的自动恢复功能。有两种高频情况的恢复也在设计中实施。一是当频率稍微超过标准50 Hz时快速自动重合闸,以维持系统供需平衡;一是当频率恢复到稍低于标准50 Hz时依据电力系统频率事故恢复计划延迟反应时间。
3.4 延时断路器保持
延时断路器检测逻辑被用作断路器保护,在继电器中编程后按方案执行。它用于核实主断路器在断路器关合操作中触点移动的时间,将此时间与参考断路器操作时间比较。如果实际操作时间超过参考时间,延时断路器起动,相应的预警信号传给本地和远程接口。
图4给出了延时断路器保持的继电器设计。当CPU输出由0变1,光敏晶体管突然由导通变为截止,为继电器线圈释放储存的能量提供电流通路,从而最终实现主断路器的跳闸。从CPU发出信号时刻开始,KT延时线圈使得控制开关保持导通从而辅助继电器不动作,但是在参考时间内主断路器(其出口继电器线圈为KCO1)没有断开,KT到达计时时间,辅助继电器所对应的出口继电器控制电路中的光敏晶体管截止,从而KCO2释放能量,辅助断路器断开。此设计有效提高了系统可靠性。
4 结论
新型集成保护和控制系统(IPAC)设计已成为发展趋势。集成化保护和控制设计提供了全面和可靠的配电保护和控制的解决办法,并具有节约大量成本的潜力。此外,其编程操作方便,可进行预防性维护,提高系统稳定性。
总而言之,新型的集成保护和控制系统(IPAC)具备以下关键性的优势[2]:
1)有效解决成本问题,将许多传统保护和控制功能集成到继电保护装置中,如断路器失灵保护,传统开关,辅助继电器,测量系统等,从而减小继电保护装置的数量。
2)所需数据记录,测量和事故信息植入本地微机继电保护装置和远程检索,使得解决方案标准化。对多级继电器的继电保护整定计算和错误检查模板化。
3)继电器设定或编程更为灵活,系统具有更多先进的功能。如遥感探测,远程控制,自动控制,实时控制,负载数据记录,系统测量,器件测量,持续数据记录等。
尽管已经实现多功能的继电保护装置,但新型的集成保护和控制系统还面临很多问题。如,直流电源电压波动,继电器触点反弹时机等。同时对于集成化的设计还可能带来一些实际问题,如设计的复杂度增加使得维修工作难度增多,同时连锁反应的处理也面临挑战。
随着不断的发展和改进,集成化保护和控制系统必将实现功能的全面化,控制的智能化,装置的节能化,保护更为快速,系统更为可靠。
摘要：针对继电保护装置中存在的有待改进的地方,提出了新型的设计思路。集成化保护和控制系统设计可有效改善保护和控制系统的性能,提高可靠性、耐用性以及容错功能。论述了容错型集成化控制系统依据N-1原则的实现方法,并对集成化设计中的特殊功能进行了具体探讨,如各组继电保护装置同步问题、自动闭锁和复原、高频自动关闭以及延时断路器保持,得到了较为理想的集成化保护和控制系统设计。
关键词：微机继电保护装置,保护和控制系统,通信技术发展,容错型集成化控制系统,集成系统设计
参考文献
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控制系统保护装置 篇2
摘要：在电力系统中，继电保护装置运行的可靠性对电力系统的整体运行具有重要的作用。如果电力系统中的继电保护装置的运行出现问题，容易导致电力系统发生故障，还会引起一系列的连锁反应，造成电力系统瘫痪，出现大面积的停电，给人们的正常生活与工作造成影响。由此可见继电保护装置运行的可靠性对电力系统运行的重要作用。本文首先对电力系统继电保护装置进行简单的描述，综合分析了影响继电保护装置运行可靠性的因素，并进一步对提高电力系统继电保护装置运行的可靠性提出合理的建议，为人们提高电力系统继电保护装置运行的可靠性提供参考。
控制系统保护装置 篇3
关键词：地铁；变电系统；构成；保障装置；选用
目前地铁以快捷、经济性等优势快速成为大型城市人们出行的重要方式，而地铁正常的运营离不开变电系统的支撑，变电系统的稳定运行也必须有保护装置的保障。因此，加强对地铁变电系统构成的研究以及科学、合理的选用保护装置成为地铁管理部门的重要研究课题。
1 地铁及其变电系统的构成分析
地铁主要建设在城市地下隧道内，是一种重要的城市轨道交
通系统，地铁的统一指挥和集中调度运输组织严格按照有轨交通的规定进行，其不会受地面天气状况的影响，能够快捷、安全的输送乘客。
地铁运行系统的组织运输和安全稳定运行需要多专业协调配合，例如供电、通信、线路等，这就需要强有力的变电系统作为保障，下面具体分析地铁变电系统的构成部分：第一，外部电源。外部电源主要包括3种供电形式即集中式供电、分散式供电以及混合式供电，外部电源的主要作用是为主变电所提供外部城市电网电源。外部电源的3种供电形式都有自己的特点，分散式供电能够有效降低主变电所的运行成本；混合式供电中一部分是利用集中供电，一部分是利用分散式供电，是一条交通轨道线路；集中式供电则比较容易管理，是我国目前主要的供电模式。第二，主变电所。主变电所的供电方式采用的是集中式供电，通常集中供电方式提供的是110kV的城域高压电源，需要对其进行降压处理才能提供各牵引变电所和降压变电所，一般是将110kV处理为10kV或35kV。另外主变电所的进线电源分为两路，还具备互相备用的两段母线。第三，牵引供电系统。牵引供电系统的中心是牵引变电所，其主要按容量设置两组牵引整流机组，并且二者是并列运行的。变压、整流中压环网的交流电源，使之变为直流电源，之后再通过牵引网反馈供给列车使用。单边供电和双边供电是牵引变电所向接触轨供电的主要的两种方式。另外直流牵引供电系统的电压值主要有两种即DC1500V和DC750V。第四，动力照明系统。动力照明系统的主要作用是对35kV或10kV的交流中压进行降压处理，使其成为220V或380V的交流电压，为列车以外的地铁运行系统中的所有用电设备提供电能，例如信号照明等设备。第五，电力监控系统。电力监控系统的主要功能是实现控制中心对供电系统的集中调度和管理并进行实时的数据采集和控制。监测和控制地铁运行系统中的电气设备是通过遥控、遥信、遥测、遥调实现的，从而有效保障整个地铁供电系统的运营调度和管理。
2 地铁变电系统保护装置的选用
2.1 保护装置的工作原理 保护装置的动作主要依据的是继电保护在对电力系统故障进行检测和反映后，积极对故障的特点和范围作出判断提供的相关信息。继电保护装置根据变化的物理量或电气量有选择性的将故障切除或进行相应的设备异常状态的警报。首先，单元取样，电力系统通过电气隔离将物理量转变为保障装置检测单元所接受的信号。其次，测量部分将单元取样提供的信息与系统设计的数值进行对比分析，从而判断电力系统中是否存在故障以及存在故障的类型和范围，并进行相应的信号输出工作。再者，逻辑部分接收到测量部分的信号，开始进行输出信号的特点以及组合方式的顺序的分析，从而有效判断保护装置是否需要动作，具体的要对电力系统的哪部分设备进行保护。最后是执行部分的工作，执行部分主要的作用是对故障处理结果负责，一般分为两种：一种是声、光信号继电器，例如闪光信号灯等；另一种是断路器操作的分闸线圈。对断路器进行分闸作业。
2.2 选用保护装置的原则 地铁运行系统较为复杂、庞大，因此选用保护装置时应坚持以下几点：一是可靠性，可靠性是保护装置最基本、最重要的性能，保护装置的可靠性具体的来说主要包括安全性和信赖性。其中安全性是指保护装置的动作是科学、合理的，在地铁正常运行时不发生误动作；信赖性是指保护装置在地铁变电系统出现故障时及时作出反应工作，从而保证地铁的安全、稳定运行。二是选择性，选择性是指保护装置对变电系统出现的故障进行逐级排除，变电系统发生故障后故障设备或线路自有的保护功能有效切除故障，当故障设备或线路没有动作或断路器失灵时，保护装置才能将有关故障部分的断路器跳闸，切除故障。保障非故障区域正常运行，将故障的影响降到最低限度。各个设备的保护装置设置应坚持逐级配合的原则，有选择性的切除变电系统的故障。三是灵敏性，灵敏性也成为灵敏度，主要说的是变电系统发生故障时保护装置能够迅速做出反应和动作，是通过一年校验一次的灵敏系数来衡量的。四是速动性，保护装置的速动性是指变电系统发生故障时能够以最短的时间判断并切除故障，缩小故障的影响范围，减少故障损坏对地铁造成的损失。
3 地铁变电系统相对应的保护装置
3.1 主变电所 主变电所110kV的主变压器应配置主变差动保护为主保护，变压器的差动保护主要是用来保护变压器内部、套管以及引出线上的相间短路，同时也可以保护单相层间短路和接地短路；根据变压器的内部故障还应装设瓦斯保护，瓦斯保护主要由瓦斯继电器、信号继电器、保护出口继电器等构成。
3.2 牵引变电所 牵引混合降压变电所的35kV进出线应配置线路光纤差动保护、过流保护、零序过流保护，保护山进口的西门子7SD61、7SJ63继电保护装置来实现。
4 结束语
综上所述，随着科学技术的进步，更多的新技术和新设备应用在地铁变电系统中，地铁变电系统应不断完善和优化系统性能，在保护装置的选用方面也要综合考虑，结合保护装置的工作原理以及相关的功能、性价比等众多方面的因素，科学、合理的选择保护装置，从而更好的服务于变电系统的正常运行，提高地铁的运行效率，高效缓解日益加大的交通压力。
参考文献：
[1]朱秋桓.地铁变电系统的构成和保护装置的选用[J].技术与市场，2011，08：224-225.
[2]刘敏.地铁变配电系统的工程设计研究[D].湖南大学，2006.
基于继电保护装置相位控制的设计 篇4
1 相位的描述
正弦交流信号的函数解析式为y=Asin (ωt+θ) , 由该解析式可以得知决定正弦交流信号的三要素:峰值A、角频率ω、初相位θ。对于单相信号而言, 由于不存在相位差, 初始相位显得并不重要 (除瞬态响应外) , 所以相位控制主要是针对多相信号而言, 根据相与相之间的初始相位的不同, 确定其相位差 (同周期信号) 。如A=310sin (100πt+45°) , B=310sin (100πt+20°) , 则A信号与B信号之间的相位差为θAB=θA-θB=45°-20°=25°。
2 单片机选型及MSP430FG4618的特点
单片机选型应从以下几个方面入手:单片机在市场上的流通性即是否容易采购, 单片机系列产品的完整性是否利于后续产品的升级, 其管脚能否兼容, RAM的空间容量, 程序空间的大小, 端口及中断的多少, 是否支持高级语言编程, 编程方式是否容易, 有无硬件乘法器等。参数的选择需要根据项目的要求而定, 在我们开发的这个项目中, 选用的单片机是T I公司的MSP430FG4618。其特点有以下几点。
(1) 低电源电压范围:1.8~3.6V。 (2) 从等待到唤醒时间:6μs。 (3) 基本时钟模块配置:高速晶体 (最高8 M H z) 、低速晶体 (32768Hz) 、DCO。 (4) 具有3/7个捕获/比较寄存器的1 6位定时器T i m e r_A 3/Timer_B7。 (5) 串行通信接口可用于异步与同步 (软件选择USART/SPI模式) 。 (6) 具有一个硬件乘法器、一路12位A/D转换器ADC12、两路12位DA转换器DAC12、3路DMA控制器。 (7) 多达10个8位I/O端口, 2个具有中断功能:P1、P2。 (8) 片内多达116KB FLASH ROM和8KB RAM。 (9) 串行在线编程、安全熔丝的程序代码保护。
3 系统设计与实现
3.1 硬件部分
由单片机MSP430的P1、P4口输出正弦函数数值, 经过D/A转换, 输出正弦波形滤波后经功率放大电路得到输出波形, 驱动外围设备。D/A选用16位、有四路输出的7644。
由于D/A输出为阶梯波形, 含有较高的高频成分, 需要经过低通滤波才能得到需要的低频信号。考虑到滤波电路对相位影响较大, 为了提高相位精度, 在设计滤波电路时需要考虑元件参数 (选择精密元件) 对电路的影响。
3.2 模型建立及算法分析
由于单片机处理的是数字信号, 而输出的具有可控相位的正弦波是一个连续变化的模拟量, 所以必须对一个周期内的正弦波形进行描点 (斩波) 处理。当然, 一方面我们希望获得的是近似理想的真实模拟波形, 就需要在一个周期内处理尽可能多的点, 但另一方面, 由于单片机处理的速度有限, 点数如果选取过多, 系统开销增大, 会影响程序的运行。因而在该设计中, 我们在一个周期内 (一个周期360°) 选择100点, 即每隔3.6°计算一个正弦函数值, 由单片机中断送出。
由于单片机处理正弦函数的计算会耗去较长时间, 如果采用一边送数一边计算的方式, 在速度响应上就会存在问题, 即可能下一点数据还没计算出结果, 单片机又开始中断送数, 这样只能送出错误的数据。因此该项目采用先计算好一个周期 (100点) 的正弦函数值, 存放在FLASH中, 在中断送数的过程中只负责取出数据即可, 即采用查表方式。
根据设计对相位误差的要求, 选定相位分辨率为0.1°。故存储在正弦函数表里的正弦函数值其步进为0.1°, 所以要存储一个周期360°内的正弦函数值, 就需要存放N=360/0.1=3600个点的数据 (需要占用空间3600*2字节) 。考虑到受单片机空间的限制, 再结合正弦函数的特点:当90°≤θ≤180°sinθ=sin (180°-θ) ;当180°<θ≤270°sinθ=-sin (θ-180°) 当270°<θ≤360°sinθ=-sin (360°-θ) 只要我们求出0°≤θ≤90°的函数值, 通过上面的公式转化, 周期内其它函数值也就相应确定。故本设计在正弦函数表里只存储了0°≤θ≤90°的函数值, 共占用1.8K字节。
由于数组只存储了0°≤θ≤90°的函数值, 所以在求整个周期内的函数值时, 需要判断该点所处象限, 再进行查表计算。
4 相位控制及准确度测量
以Ua为基准, 输出电压50V, 输出电流1A (如表1、2) 。
5 结语
通过单片机实现多相正弦信号的输出, 外接电压、电流功率放大模块, 就可方便的实现电流之间、电压之间、电流与电压相位的随意控制, 可广泛应用于电力系统中的继电保护的测试。
参考文献
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控制系统保护装置 篇5
摘要：文章介绍了协庄煤矿各地点架空乘人装置的使用现状，针对现场运行中存在各类安全保护问题进行探索实践，解决架空乘人装置运行中存在问题，确保其安全、可靠、稳定运行。
关键词：架空乘人装置；安全保护；试验技术
1 概述
协庄煤矿现有4部架空乘人装置，该装置在煤矿井下辅助运输工作中发挥重要作用，它主要用于运送人员上下井，是现代化矿井必不可少的运人系统。主要将钢丝绳安装在驱动轮、托绳轮、压绳轮、迂回轮上并经张紧拉紧装置后，由驱动装置输出动力带动驱动轮和钢丝绳运行，实现运送人员。用架空乘人装置来运送，其目的是缩短人员上下井时间，减少人员劳动强度。因此，必须完善架空乘人装置各类保护，实现架空乘人装置安全高效运行。
2 问题提出
根据《煤矿安全规程》及AQ标准要求，结合协庄煤矿实际运行情况以及现场所出现问题，加强对架空乘人装置的研究与应用，解决实际存在问题，使架空乘人装置更加安全、可靠、高效运行。特对架空乘人装置减速箱油温、油位装置，液压站温度检测、防飞装置自动保护系统、超欠速保护，人员间距控制装置进行技术改造，提高架空乘人装置安全性能，保障乘人安全。
3 研究实施
3.1猴车减速箱油温、油位保护
在架空乘人装置减速箱内部钻孔安装温度检测传感器、油位检测标等设备并将该信号连接入PLC控制箱内，当减速箱内温度超过35度或者当减速箱内齿轮油油位低于设定值之后，自动将信号反馈给PLC，猴车自动停止运行并进行语音提示报警。
3.2液压站温度检测保护
在架空乘人装置液压站上安装温度检测探头、温度检测传感器等设备并将该信号连接入PLC控制箱内，当液压站最高温度超过70度以后，自动将信号反馈给PLC，保证猴车能够停止运行；同时具备模拟实验功能，现场岗位人员及维修人员，按照检修计划定期进行模拟实验，保证保护起到作用。
3.2油位控制系统工作原理：
3.2.1根据连通器工作原理，将减速箱泄油口接上油管，并加设截门，安装带有观察窗容器。
3.2.2观察窗容器内安装浮子，通过浮子上下移动显示减速箱内液位的高低。
3.2.3观察窗外侧加设传感器，待传感器检测到信号后，保证猴车能够立即停车。
3.2.4 油位控制系统实验方法
为了保证架空乘人装置安全实验，必须在无人乘坐情况下进行，且保证设备正常运行。实验时：
3.2.4.1按照正规启动方式，将架空乘人装置启动，正常运转。
3.2.4.2关闭截门，打开观察窗下侧放油孔，。
3.2.4.3眼睛观察窗内浮子随液位下降而下移。
3.2.4.4待观察窗外侧接近开关检测到信号后，立即切断电源，设备停止运行。
3.3防飞装置自动保护装置
3.3.1根据《集团公司提升运输安全技术规范》要求，猴车下行测每32m安装一组防飞车装置，能够在发生飞车事故时将乘坐猴车人员可靠挡住；现我矿在用的防飞装置我矿自制，在使用中发现当挡板因突发原因下落时，猴车依然处在运行状态中，很容易在正常运行情况下出现事故，导致人员摔伤，因此专业研究应用防飞装置自动保护系统。
3.3.2当防飞装置挡板意外落下时，保护系统动作，使猴车紧急停车，避免了因挡板下落引起的安全事故，提高了系统的安全系数。
3.4.1超欠速保护工作原理：
由接近开关和支架组成，当系统运行中接近开关检测到的运行速度低于或者超过设定的速度时，控制系统接受信号，自动将控制系统停止运行，并发出故障报警声，同时显示窗口显示相应的“欠速保护”或者“过速保护”，从而避免猴车出现飞车情况，对乘坐人员造成伤害和打滑时对设备造成的损坏。
3.4.2试验方法：
3.4.2.1超速保护，将接近开关处检测磁钢加倍均匀对称放置，即原来有3组磁钢，现在有6组磁钢，放置于接近开关处，正常启动猴车，猴车正常运转1分钟左右，出现超速停车，显示窗口出现“超速保护”报警。
3.4.2.2欠速保护，将接近开关检测线接入一组常闭开关，其目的是让接近开关检测不到信号，相当于猴车出现欠速情况，所检测到脉冲数量不足，猴车控制系统停止运行，出现欠速停车，显示窗口出现“欠速保护”。
3.5人员间距控制装置
猴车道内已经敷设压风管路，根据对现场情况研究决定使用气控，将压风管路引出2寸接头接上气动控制软管，气控软管进入减压阀，经减压阀减压后气体进入气控换向阀，然后气体由换向阀进入气缸，通过气体作用于气缸实现乘人控制装置的打开与闭合。乘坐人员排队等候，按照规定的乘坐地点依次乘坐。当乘坐人员在乘坐区域内看到乘人间距控制装置打开并且语音提示可以乘坐时，有5秒的时间挂抱索器，5秒以后乘人装置闭合，此时下一个乘坐人员在规定乘人区域内等待6秒后乘人间距控制装置又打开，又有5秒的时间挂抱索器，依次循环进行。
4 取得效益
安全效益
4.1.1安装完成减速机油温、油位检测和液压站温度检测，有利于观察减速箱、液压站温度和油位、便于岗位巡检人员实时直观获得温度数据，保证设备安全运行。
4.1.2、安装完成减速机油温、油位检测和液压站温度检测，有效保证猴车紧急停车，确保乘坐人员人身安全。
经济效益：
4.1.3 按照厂家设计及配件要求，完善三部猴车共需要花费9.6万元。
以“治亏创效”为思路，矿组织现场技术人员进行设计改造，共花费2.4万元。
节约费用：9.6—2.4=7.6万元。
4.1.4安装完成防飞装置自动保护系统后，大大提高设备运行稳定性，消除了因防飞挡板下落造成的安全事故，保证乘车人员人身安全。
4.1.5超、欠速保护改造完成后，人员操作简单，试验过程简易，效果明显。
4.1.6超、欠速保护改造完成后，保证设备安全运转，避免猴车出现紧急情况对乘坐人员造成伤害和打滑时对设备造成的损坏。
4.1.7人员间距控制保护
1、安装完成后的乘人间距控制系统，使得猴车安全性能更加可靠，稳定性增强，有利于架空乘人装置安全运行；能够规范乘人秩序，严格按照猴车设计要求乘坐，有利于运输质量提高；能够有效提高全员素质水平，增强了新产品、新设备的使用效能。
4.2社会效益
4.2.1經过对架空乘人装置各类保护完善，每天减少岗位巡检人员3人，减少岗位维修人员3人。
4.2.2经过对架空乘人装置各类保护完善，实现绿色、节能、高效运行。
4.3经济效益
4.3.1每年节约人工费用：
（3+3）x3000x365=65.7万元；
4.3.2节约维护费用：10万元；
4.3.3节约材料费用：20万元；
因此，总计节约费用为：
7.6+65.7万元+10+20万元=103.3万元
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控制系统保护装置 篇6
1 状态检修的特点
(1) 能够充分根据设备的运行情况来决定什么时候该进行检修, 制定合理的检修维护策略, 通过变电站内的在线监测设备进行实时地监测继电保护设备的电流和电压值, 并且根据监测到的实际情况进行分析判断, 确定设备的运行状态和检修计划。
(2) 根据设备运行状态制定的科学的检修策略, 可以减少工作人员的工作量和工作的危险程度控制设备维护成本, 根据其运行的状态来决定是否需要进行检修, 不仅节省了大量的人力和财力, 还可以有效地安排检修需要的备品备件。
(3) 根据重要设备实际运行情况进行维修, 降低由于预防性检修可能引起故障, 保证电力系统运行的可靠性
(4) 对运行中的设备进行有效的监控, 及时发现早期设备故障的征兆, 并采取相应的防范措施, 努力严格限制故障发展。
(5) 最大程度地减少计划性停电, 保证了电网运行的稳定性, 提高供电可靠性和客户满意度。
2 继电保护状态检修存在的问题
随着通信技术和设备自动装置的广泛应用, 继电保护可靠性和灵活性有了很大程度提高。由于安全自动装置和二次回路要做定期检验保证回路接线正常, 如果在两次校验之间发生故障, 保护装置就不能正常运行工作, 使得检修设备停电时间越来越短。这对二次设备检修校验有了更高的要求, 所以要对二次设备进行状态检测与一次设备保持同步来适应电力系统的发展需要。电力系统继电保护的状态检修问题主要存在于以下方面。
3 继电保护设备状态监测方法问题
由于现阶段在线监测方法的应用水平参差不齐, 给电力系统的生产运行带来了许多不良后果, 比如说在线监测设备采集的得到的数据容量无法尽善尽美, 无法对电气设备运行的实际情况进行完全监测, 包括保护装置的保护电流, 继保室的环境温度, 二次回路的绝缘情况等, 所以无法对电气设备的运行情况进行准确评估, 另外还存在一些技术不成熟产品在运行时经常误报故障, 极大影响电网安全运行。
4 电气二次回路监测问题
4.1 交流回路
在线监测装置采集到的是直接测量得到电流及电压, 其所监测的范围只有电流电压值, 无法监测保护电流的大小和回路的完整性。如图2, 当保护装置监测到电流互感器的二次电流, 然后进行判别完成保护动作, 由于可能因为回路断线造成误动作或拒动, 这类行为监测设备无法做出回应, 只有人工进行现场巡视时才能发现和解决问题 (见图2) 。
4.2 直流回路
电气二次直流回路是对一次设备进行电气操作控制的回路, 比交流回路更复杂, 继电器输出接点多且复杂, 连接各个设备的电缆较多, 接线复杂, 存在监测设备数据采集盲区, 不方便继电保护状态检修 (见图3) 。
5 继电保护设备的缺陷管理问题
继电保护设备缺陷记录也是检修维护工作重要的基础数据, 判断设备健康状况的重要判据。在原来的继电保护设备的缺陷管理过程中, 工作人员无法准确了解设备缺陷情况, 影响对故障处理的判断分析 (见图4) 。
6 备品备件管理的问题
备品备件是继电保护设备状态检修工作的物质基础, 可以有效减少因为备件不足不能及时更换造成的停电时间, 提高供电可靠性。目前备品备件管理模式存在以下问题:
(1) 备品备件的数量根据经验估计, 而非采用科学准确的方法计算, 造成材料浪费。
(2) 对变电站现场使用的设备型号登记出错, 造成备品在使用过程中不合适或对不上号。
(3) 备品存放时间过长, 造成备品老化, 使用寿命降低。
(4) 备品缺乏入库时的监测和定期的检验, 极大影响的设备故障处理效率。
7 二次设备状态检修与一次设备状态检修的关系
一次设备的检修与二次设备检修并不是可以完全独立进行的, 在多数情况下都要根据两者的实际情况进行配合检修, 首先二次设备检修需要在一次设备停电情况下才可以进行检修, 然后要对二次设备进行状态检修判断时需要兼顾考虑一次设备的情况, 做好状态检修技术经济分析, 既要保证检修工作的进行, 还要减少停电检修时间, 降低检修成本, 提高经济性。
8 继电保护状态检修的改进措施
严格对继电保护装置及其二次回路进行巡检继电保护运行过程中需要通过人工巡查来及时发现故障隐患, 所以变电站继电保护班组人员必须每天做好继电保护装置及其二次回路的巡视检查。其主要的巡视检查内容包括:检查保护压板和自动装置是否有按照要求投入运行, 检查各个回路的接线是否正确以及接线否有松动、脱落, 检查继电器和熔断器的触电是否接触良好, 检查运行监视灯、指示灯、警报系统是否正常运行。并对微机保护动作过后报告的时间和参数进行及时检查核对, 一发现异常报告, 必须请有关人员进行及时处理。
9 提高继电保护运行操作的准确性
工作人员需要加强保护原理和二次回路系统的理论学习, 然后多参与现场的二次回路端子、继电器的具体实践操作, 并严格执行操作票制度, 按照继电保护运行规程操作, 还要将对应的保护的各个时限、开关进行编号, 避免操作出错。
1 0 加强备品备件管理
针对继电保护设备的备品备件数量类型和出入库情况进行信息存储和检索, 实现继电保护备品备件备品的透明化管理。并通过利用计算机和数据库技术对备品备件进行智能化的管理保证备品可以迅速、准确地完成备件的计划使用, 提供快速的备品备件信息查询手段, 节约大量的时间, 提高工作效率 (见图5) 。
1 1 加强技术改造工作
在继电保护设备中针对容易的发生电压脉动的直流系统, 以及晶体管及微机保护装置容易发生故障的元器件, 可以将其改装成可靠性高的集成电路硅整流充电装置。并针对潮湿天气, 将室外的端子箱中塑料端子替换为陶瓷端子, 提高二次回路绝缘水平。另外还可以在开关室加装熔断器分路的开关箱, 方便故障的查找与处理。
1 2 总结
控制系统保护装置 篇7
按照企业6k V/10k V供电系统的设计规范要求, 在6k V/l0k V的供电线路、配电变压器和分段母线上一般应设置以下保护装置:
(1) 6k V/10k V线路应配置的继电保护:6k V/10k V线路一般均应装设过电流保护。当过电流保护的时限不大于0.5s~0.7s, 且没有保护配合上的要求时, 可不装设电流速断保护;自重要的变配电所引出的线路应装设瞬时电流速断保护。当瞬时电流速断保护不能满足选择性动作时, 应装设略带时限的电流速断保护。
(2) 6k V/10k V配电变压器应配置的继电保护。 (1) 当配电变压器容量小于400k VA时, 一般采用高压熔断器保护; (2) 当配电变压器容量为400~630k VA, 高压侧采用断路器时, 应装设过电流保护, 而当过流保护时限大于O.5s时, 还应装设电流速断保护;对于车间内浸没式配电变压器还应装设瓦斯保护; (3) 当配电变压器容量为800k VA及以上时, 应装设过电流保护, 而当过流保护时限大于0.5s时, 还应装设电流速断保护;对于浸没式配电变压器还应装设气体保护;另外尚应装设温度保护。
(3) 6k V/10k V分段母线应配置的继电保护。对于不并列运行的分段母线, 应装设电流速断保护, 但仅在断路器合闸的瞬间投入, 合闸后自动解除;另外应装设过电流保护。如采用的是反时限过电流保护时, 其瞬时动作部分应解除;对于负荷等级较低的配电所可不装设保护。
2 煤矿6k V/10k V系统中继保装置存在的问题。
目前, 一般的工业企业高压供电系统中均为6k V/10k V系统。除早期建设的6k V/10k V系统, 较多采用的是直流操作的定时限过电流保护和瞬时电流速断保护外, 近些年来飞速建设的电网上一般均采用了环网或手车式高压开关柜, 继电保护方式多为交流操作的反时限过电流保护装置。很多重要企业为双路6k V/10k V电源、高压母线分段但不联络或虽能联络但不能自动投入。在系统供电的可靠性、故障响应的灵敏性、保护动作的选择性、切除故障的快速性以及运行方式的灵活性、运行人员的熟练性上都存在着一些急待解决的问题。
煤矿供电系统一般为单侧电源辐射状电网, 其阶段式电流保护原则为:从电源端至负荷端动作电流应从大至小逐级递减, 动作时间亦应从长到短逐级递减;本级电流保护的动作电流必须大于下一级线路首端的最大短路电流。
如图1所示为一条简化的煤矿供电系统保护配置图。现行的整定原则为:地面6k V处设两段式保护, I段速断按保护本条线路电缆的50%进行整定, II段过流按躲过最大负荷电流进行整定, 动作时限为0.9s;中央变和采区变出线处I段按上一级速断保护的0.9倍整定, II段按最大负荷电流整定;中央变进线处只设速断保护, 按上一级速断保护的0.9倍进行整定;采区变进线处设两段式保护, I段按上级速断的0.9倍进行整定, II段按上级II段定值进行整定。
由图中定值与时限的配合, 结合煤矿井下供电的特殊性, 可以看出煤矿供电系统线路保护中存在的主要问题有:
(1) 煤矿井下供电系统是一个单侧电源辐射状电网, 由于采区变电所距电源较远, 中间经过的开关级数较多, 需要较长的时限和较大的定值配合。
(2) 煤矿供电系统继电保护级数多, 井下供电大都采用铜芯电缆且距离短, 阻抗较小, 故中央变以下各级短路电流值相差很小, 不利于保护的整定。
(3) 目前煤矿采区变电所的整定原则是确定最远端的负荷性质和大小, 根据计算结果整定供此处负荷的开关定值, 然后逐级向采区变电所计算, 根据所供负荷中功率最大者确定过流保护定值, 以最远端的短路电流整定速断保护。依次向上逐级配合, 速断保护和过载保护的定值和时限从采区变电所向下逐级降低。由于目前速断保护整定值过小, 一旦出现短路故障, 必然是所有速断保护同时动作, 使得继电保护没有选择性, 出现越级跳闸, 扩大了停电故障影响范围。
(4) 瞬时速断的整定原则是先确定地面6k V处定值, 依次向下按0.9倍整定。这种原则有明显的缺陷:由于整定值过小, 并且逐级减小, 一旦出现短路故障, 必然是所有速断保护同时动作, 使得保护的选择性差, 出现越级跳闸, 从而扩大停电故障的影响范围。
(5) 采区变电所进线开关定值与上一级定值配合, 虽在一定程度上增加了保护的可靠性, 但大大降低了选择性, 不符合供电系统对继电保护的要求。并且采区变电所保护一般采用反时限过流保护, 一直以来没有进行很好的定值配合计算, 采区变电所出线故障时, 保护没有选择性。
3 解决方法。
对于其它几个问题, 可通过改进线路保护每段的整定原则和各级之间时限的配合两个方面对煤矿供电系统继电保护进行优化, 以最大限度满足煤矿供电特殊情况的要求。 (1) 考虑到地面6k V出线开关的重要性, 设置为三段式保护, 瞬时速断动作电流按躲过下井线路末端最大三相短路电流来整定, 在最小运行方式下发生两相短路时, 至少具有线路全长约20%的保护范围, 剩下的80%由限时速断来解决。
中央变电所和采区变电所的出线开关, 瞬时速断用常规的按躲过线路末端最大三相短路电流的整定原则代替原有的按上级速断保护的0.9倍进行整定的原则。虽然由于电缆线路太短, 在最小运行方式下线路末端两相短路时保护区很短, 但由于Ⅱ段的限时速断保护灵敏度较高, 并具有短延时, 可以在较短时间内就切除故障, 因此不需要I段有很高的灵敏度。
中央变电所和采区变电所的进线开关, 考虑到优先保证保护的选择性, 不设瞬时速断。
(2) 根据煤矿井下电网的特殊情况, 各母线间短路电流的差距很小, 虽在地面6k V至中央变之间增设电抗器, 中央变之后多级保护之间动作电流的差距仍不能保证系统纵向的选择性。为解决这个问题, 改变传统的II段时限与相邻线路I段时限配合的整定原则, 在各出线处II段时限按与相邻线路出线处II段时限配合的原则进行整定;进线保护II段亦与相邻线路出线处II段进行配合。此原则降低了越级跳闸的可能性。
(3) 一般定时限过流保护均按能躲过正常最大工作电流整定, 但考虑煤矿特点是没有自启动现象, 故按躲过被保护线路的尖峰电流来整定, 或用尖峰电流来代替正常最大工作电流。线路尖峰电流的概念是:该线路其它设备正在以半小时最大负荷运行, 而线路中一台最大容量的电动机正在启动时, 在线路中产生的短时最大工作电流。启动电流倍数根据井下防爆电动机的实际情况可取5~6倍。定时过流要求能保护全长, 故应用线路末端最小两相短路电流来校验其灵敏度, 应不小于1.5。
根据前面分析, 考虑到煤矿供电系统的特点, 以及井下电缆网络发生短路故障的几率远高于地面6k V架空线路等, 总体的线路保护系统优化方案, 既要限制井下发生短路时大电流对上级变电所主变压器的冲击, 又要兼顾井上、井下保护动作值的配合, 还要考虑全线电压损失和保护系统的可靠性, 选择性等要求。
采区变电所出线保护保持原有两段式保护不变, I段的动作电流突破常规方法按保护线路全长处理, 但应躲过定时过流的动作电流:Ⅱ段延时改为为0.2s。有利于快速切除故障, 并能在时限上更好的与上级保护配合。
中央变出线开关设置瞬时速断和具有短阶梯时限的限时速断和定时过流三段式保护, 采区变电所进线保护Ⅱ段时限与出线Ⅱ段配合, 动作时限整定为0.4s。由于从下井线路到采区变电所线路上没有负荷, 同一条线路的出线和进线可以整定为同一时限。每段母线的进线和出线的Ⅱ段保护时限级差为0.2s。从-270变和十采变进线直到6k V出线, Ⅱ段保护时限按阶梯时限整定, 级差为0.2s。
在地面6k V出线开关上设置三段式电流保护, 定时过流时限与变压器过流保护配合, 整定为0.9s;本级限时速断整定为0.6s, 动作电流应保护下井线路的全长 (包括电抗器) , 本级瞬时速断按常规主要保护下井线路的前段线路。限时速断动作电流因有电抗器的存在也可以拉开一定的数值, 以使纵向的选择性更为可靠。
从地面6k V母线直至采区变, 因全部线路均为6k V电缆组成, 而且最大长度应该非常短, 故短路电流相差很小, 所以限时速断的动作电流也相差很小, 但其纵向的选择性可以由短阶梯时限来保证。考虑到瞬时速断的选择性较差, 一般只能保护线路全长的25%, 各级保护以限时速断为主保护, 而由本级定时过流作为近后备保护, 同时, 上一级的保护均可作为本级保护的远后备保护, 提高了保护的可靠性。
摘要：煤矿供电系统是整个煤矿生产的动力来源, 而继电保护系统是供电系统安全运行的重要保障, 它可以保证煤矿电网及负荷安全稳定地运行, 几乎涉及范围较大的大型系统事故都与继电保护装置的不正确动作有直接或间接的关系。本文分析了目前煤矿供电保护中存在的一些问题, 对解决问题的各种办法进行了探讨。
关键词：煤矿供电统统,继电保护装置,低压配电网
参考文献
[1]刘国良.继电保护基础管理的几点探讨.《科学技术与工程》, 2008.
控制系统保护装置 篇8
由于无源光网络(PON)系统线路速率有了极大提高,网络保护显得尤为重要。为了提高PON系统的可靠性,目前常见的有A、B、C、D 4类保护方案[1],其中,C类和D类保护类型提供了全网的保护,使得系统的可靠性最高,但由于保护成本太高,只有特别高端的用户才能承受,所以在实际工程中几乎没有用到。PON系统的主干光纤最长可达20 km,而且都是分布在户外,很容易受到损坏。一旦主干光纤损坏,系统将瘫痪,所有的用户都不能正常通信。考虑到接入成本和实用性,A类保护比B类保护更经济,更合理。
目前,对于A类保护方案一般的实现方法是在OLT内置一个1×2光开关和一个倒换保护模块。倒换保护模块可与OLT通信,当倒换保护模块检测到OLT相关的告警时,就触发1×2光开关切换到保护光纤[2]。这是一种低成本、实现机制比较简单的保护方法,但它最大的不足是需要与OLT通信,因此需要升级原有OLT的软件。由于这种保护方法与系统有关,而不同厂家的PON系统OLT的软件可能不同,使得其在应用时受到限制。
针对这种情况,本文提出一种低成本并可自动切换的PON系统主干光线路保护装置(OLP-P)。OLP-P完全独立于PON系统,仅根据光网络单元(ONU)的上行信号来判断光纤线路的状况并控制光开关的倒换。OLP-P避免了内嵌式保护的弊端,能保护各种厂家的PON系统。
1 OLP-P的保护原理
在PON系统中,上行方向使用时分多址(TDMA)接入方式,将多个ONU的上行信息组成一个时分复用(TDM)信息流传送到OLT[3]。根据动态带宽分配(DAB)原理,即使没有带宽请求,注册的ONU也都会周期性地产生上行报告,其波形如图1所示。这些报告一方面通知OLT传送的数据量,另一方面保证OLT的看门狗计数器不会因超时而注销ONU。
OLP-P在PON系统的位置如图2所示,它只能根据用户终端ONU发来的光(上行信号,1 310 nm)来判断工作通路是否出现故障。由于注册的ONU一定会周期性地产生上行报告,因此我们可以用比较器来检测上行报告的脉冲。当检测到脉冲时,我们就断定光纤是好的;如果在5 ms 内都没有检测到脉冲,就认为可能是光纤断了。之所以说是“可能”,是因为当所有注册的ONU都下线了或者OLT或光配线网(ODN)出现了故障,干线的上行方向也都没有脉冲。一旦 5 ms内没有检测到脉冲,就强制光开关切换到另一条备用线路,并等待10 s。等待10 s是为了给时间让掉线的ONU重新注册。如果10 s以后可以重新检测到脉冲,说明刚才的工作线路出现了故障,这样就起到了线路保护的作用;如果还是没有光,则说明可能是主备线路都出现了故障或者所有的ONU都下线了或者OLT或ODN出现了故障。
2 OLP-P的设计
2.1 OLP-P硬件的设计
硬件的切换控制模块如图3所示。U1为光探测器;U2是由宽带运算放大器组成的前置放大器电路;U3是信号整形电路;U4是模/数转换电路(DAC),它将设定的切换阈值转化为相应的电压;U5是由高速比较器组成的比较器电路;U6是由微处理器(MCU)组成的信号处理控制电路,其中MCU中集成了U4和U5;U7是1×2光开关;U8是显示电路,可以指示当前OLP-P工作在哪一路以及主备线路是否出现了故障。
根据计算,来自ONU的脉冲光(3%用于检测,97%用于正常的通信)到了U1的PIN管处的功率在-20～-45 dBm之间。PIN管将其转化为电流时是非常小的,需要一个U2前置放大电路,并将它转化为电压。U2主要由运算放大器组成。放大后的电压经过U3整形后,再进入U5比较器的正相端。U5比较器负相端接U4转化来的电压,作为参考电压。当正相端电压小于负相端电压时,比较器不产生中断,说明通信线路没有光;当正相端电压大于负相端电压时,比较器将产生一个中断,通知单片机有一个脉冲经过,这就说明线路通信正常。这些将作为软件控制的依据。
2.2 OLP-P软件的设计实现
根据OLP-P保护的原理,软件控制的流程图如图4所示。
具体的实现过程如下:
步骤1:OLP-P初始化。主要完成单片机I/O口的配置、DAC、定时器和比较器等的初始化,并完成主要全局变量的初始化。
步骤2:判断线路是否有光。当定时器出现1 ms中断时,比较单片机读比较器正相端的引脚的电压,如果电压小于参考电压,说明此时通信线路上无光,则无光次数的值加1;如果大于参考电压,或者产生比较器中断,都说明此时通信线路上有光,则无光次数的值为0。由于OLP-P检测的是脉冲光,定时器中断时,检测到通信线路往往没有光。但如果线路没有出现故障,就一定会产生比较器中断,如果规定无光次数的值合理,线路无光次数的值一定不会超过规定的值。当比较器捕捉到脉冲并产生一个中断时,无光次数又恢复到0,单片机判定通信线路是正常的。
步骤3:检测无光的次数是否大于规定的次数。如果条件成立,则转到步骤4;否则就转到步骤2。
步骤4:检测备用线路通信是否正常。读备用线路无光的次数,若小于规定的次数,说明备用线路正常,否则就不正常。如果是正常的,则转到步骤5;否则就转到步骤2。
步骤5:检测无光后光开关是否已经切换过。如果没有切换过,则转到步骤6;否则就转到步骤2。如果光开关已经切换了一次但通信线路还是不正常,这种情况的原因可能是:两条通信线路都断了、ONU都下线了、OLT或ODN出现了故障等。
步骤6:光开关切换到备用线路并等待10 s。之所以要等待10 s,是为了让掉线的ONU重新注册。因为OLP-P的保护是一种冷备份,需要OLT和ONU重新通信并注册。
步骤7:检测10 s后备用线路是否有光。如果线路有光,说明主用线路出现了故障而备用线路正常,OLP-P就起到了线路保护的作用;反之,说明可能是所有的ONU都下线了或者OLT或ODN出现了故障。这时如果主、备光纤的质量有差别,则光开关要切换到主用线路上;反之则可以不切换。步骤7后转到步骤2,实现一种无限循环。
3 OLP-P自动倒换实验
我们做了两个实验来验证OLP-P自动倒换功能和倒换时间以及在PON系统中的自动倒换功能和倒换恢复时间。
(1) 实验A:用示波器测试脉冲信号下OLP-P的自动倒换功能和倒换时间
用图5所示的实验配置来测试OLP-P的自动倒换功能及倒换所需的时间。连接好设备后,先让主、备线路都以正常方式通1 310 nm的脉冲光,然后强制断开光开关所在的工作线路,根据OLP-P的工作原理,倒换控制模块会触发1×2光开关切换到另一条线路上。图6是示波器捕捉到的倒换图形,可以看出OLP-P完成一次倒换的时间约为25 ms。
(2) 实验B:
用示波器测试实际PON系统中OLP-P的自动倒换功能和倒换恢复时间
用图7所示的实验配置来测试OLP-P在PON系统中的自动倒换功能及倒换恢复所需的时间。连接好设备后,先让PON系统正常通信,然后强制断开光开关所在的工作线路,根据OLP-P的工作原理,倒换控制模块会触发1×2光开关切换到另一条线路上。图8是示波器捕捉的图形,可以看出OLP-P在PON系统中完成一次倒换恢复的时间约为3.8 s。之所以这次的时间长达3.8 s,是因为3.8 s是OLP-P自动倒换时间和PON系统恢复时间的总和。PON系统的恢复时间是指倒换到备用线路后,OLT自动发现ONU、ONU重新注册等过程所需的时间。
4 结 论
本文提出的一种PON系统的保护装置OLP-P能实现简单而有效的主干光纤保护倒换功能,提高了PON系统的可靠性。与其他保护方法相比,该装置具有以下优点:
(1) 实现了PON系统主干光纤保护倒换,成本低,不需要倒换协议,实现机制简单;
(2) 不需要配置在PON系统中占主要成本的昂贵的冗余PON模块,成本优势十分明显;
(3) 与系统无关,不需要对已安装的OLT和ONU进行任何改动,具有现网的可操作性;
(4) 仅需要在现有的PON系统的OLT侧加入OLP-P,施工简单,实用性强。
摘要：无源光网络(PON)系统普遍采用点到多点的树形拓扑结构,它的主干光纤的生存性问题关系到整个PON系统的可靠性,因此对主干光纤进行保护是非常必要的。文章介绍一种低成本并可自动切换的PON系统主干光线路保护装置(OLP-P),并用两个实验来验证OLP-P的自动倒换功能和倒换时间以及在PON系统中的自动倒换功能和倒换恢复时间。
关键词：光线路保护,无源光网络,可靠性
参考文献
[1]张明伦,李玲.一种GPON网络保护的新方法[J].现代有线传输,2005,(5):59-61.
[2]任艳,左健.EPON系统中一种简便可行的光纤保护的实现方法[J].广东通信技术,2006,(9):15-18.
控制系统保护装置 篇9
近年来, 随着城市轨道事业的蓬勃发展, 以往的地铁直流牵引供电系统控制及保护装置的性能及技术特点已不能完全满足地铁运行的全部要求。新型设备的研发、应有已形成行业不可逆的发展形势。
目前, 国外厂家依靠其雄厚的技术实力几乎占据了整个国内城市轨道交通市场。国外研制开发的直流继电保护装置主要有Adtranz公司的DCP 106型继电保护装置, WHIPP&BOURNE公司的MTR-10、MTR-20、MTR-30等型号的继电保护装置, SIEMENS公司的SITRASDPU96型继电保护装置以及Secheron公司的SEPCOS继电保护装置等。上述装置都已经发展了多代产品, 本文将详尽阐述、研究DCP 106型继电保护装置的功能管理及直流系统短路试验的录波分析。
1 系统简介
国内现行牵引供电系统多采用DC750V和DC1500V两种电压等级。在正常运行时, 两套整流机组并联运行, 牵引网越区隔离开关打开, 相邻的两座牵引变电所构成双边供电方式, 共同向其供电范围内的接触轨供电。
运营初期和近期, 当其中一套整流机组发生故障时, 另一套整流机组在其允许的负荷能力情况下, 可维持向接触轨提供电源。
运营远期, 一套整流机组发生故障时, 另一套整流机组同时退出运行, 该牵引变电所解列, 与其相邻的两座牵引变电所通过故障所处的接触轨越区隔离开关, 共同对退出运行的牵引变电所供电范围的电动车组进行大双边越区供电。
当正线任一座牵引变电所解列时 (不含线路端头的牵引变电所) , 由相邻的两座牵引变电所越区构成“大双边”供电。
当线路端头牵引变电所解列时, 由相邻的牵引变电所单边供电。见图1。
2 保护及控制装置
2.1 保护及控制装置的功能
(1) 独立过电流保护。此保护功能显示一条确定的不受时间影响的特性曲线, 它的作用是防短路电流。
(2) 热反向保护和过电流保护。此保护功能显示过电流和热反向保护特性曲线, 它的作用是防止配电设备热过载、防止馈电线路段产生过电流。
(3) 上升变化率保护。由于上升变化率保护具有上升有关 (di/dt) 和变化有关 (ΔI) 的限流功能, 所以它提供了更广泛的保护。
(4) 电缆监视。检测电力电缆的绝缘故障。可以对电力电缆实施同步和独立监控。
(5) 线路测试。在合闸直流断路器前, 综合线路测试功能承担检测线路段是否存在短路故障。如果线路段存在故障和异常, 线路测试也会自动重合闸直流断路器。
(6) 事件分析和记录功能。
综合事件功能允许连续分析各类故障:
信息存储器按时间顺序记录出现的告警和故障信息。
如果发生脱扣, 则记录实际信号和测得数值。
2.2 通讯网络接口
鉴于行业发展的趋势和通信网络稳定运行等特点, 直流系统通信方案采用光线以太网网络。见图2。
其网络有以下优点:
(1) 大大降低了通信控制器的复杂程度和CPU负载;
(2) 讲不通通信网络转换为统一的通信接口, 管理更为简单;
(3) 网关将不同间隔层的设备影响降到了最低;
(4) 网关将间隔层设备自身的通信网络故障隔离在网关意外, 不会影响到铜线控制器的工作。
3 控制及保护装置功能管理
由于控制机保护系统的配置全面, 为实际系统运行提供了广泛的可选空间。所以, 一下将详尽阐述保护装置一些常备的重要功能管理内容。
3.1 独立过电流保护
带定时限特性曲线的独立过电流保护功能是用来保护馈电线路段免受短路电流的影响。
变送器测量线路工作电流。见图3。
如果测得的线路电流超过整定值I>>, 则保护功能动作并起动延时段。如果延时t>>段后 (保护功能) 动作状态仍存在, 则生成一个使脱扣逻辑电路动作的脱扣指令。
为了选择与方向有关的保护功能, 可分别调整馈电电流和再生电流的保护动作整定级。
3.2 上升变化率保护
上升变化率保护是通过限制与上升 (di/dt) 有关的和与变化 (ΔI) 有关的电流来保护馈电线路段。
在这种情况下, 上升率保护充分利用线路段的物理性能。稳态短路电流和时间常数的大小与短路环线长度的变化有关。也就是说, 短路环线 (远端短路点) 越长, 稳态短路电流越小, 时间常数越大。
从线路段的这种特性曲线来看, 合成短路电流有一个与电流上升 (di/dt) 和电流变化 (ΔI) 有关的特定范围。见图4。
根据线路段的物理性能, 下列任务可以归入上升率保护:
(1) 早期切断大短路电流;
(2) 区分工作电流和短路电流, 并切断短路电流。
上升率保护通过一个变送器对检测到的线路段工作电流进行评估分析, 如果超过整定值, 则生成一个使脱扣逻辑动作的脱扣指令。
从电流上升保护的特性曲线中可以推断出保护功能的脱扣与测得电流起始上升率 (di/dt) 和最低电流变化 (ΔI) 有关 (即三者之间的函数关系) 。
保护系统动作之后, 在INS信道 (特性曲线的右侧-瞬时信道的工作范围) 或者在DEL信道 (特性曲线的左侧-延时信道的工作范围) 对测得的电流进行评估分析。
保护特性曲线两个工作范围之间的界限取决于测得电流的起始上升率 (di/dt) 。如果起始上升率 (di/dt) 高于设定的di/dt ins点, 则在INS-信道 (瞬时信道) 进行评估分析;如果起始上升率 (di/dt) 低于设定的di/dt ins点, 则仅在DEL (延时信道) 范围进行评估分析。
保护特性曲线的灵敏度可以分别确定, 用设定dl del确定DEL信道的灵敏度, 用设定dl ins确定INSL信道的灵敏度。
DEL信道是用来区分远离变电所的工作电流和短路电流, 变电所的电流变化 (ΔI) 和上升率 (di/dt) 相对较小。
INS信道是用来检测位于变电所近端的且上升率 (di/dt) 大的短路。
INS信道的脱扣。见图5。
INS-信道应能早期检测多半位于变电所近端的而且电能高的短路, 并能快速反应使直流断路器脱扣。早期检测的目的是减少直流断路器的通态电流, 从而降低开关的磨损。
当被测电流的电流上升 (di/dt) 超过设定的di/dt ual时, 则使INS信道的上升率保护动作。同时从保护动作瞬间起连续不断确定合成电流的变化 (ΔI) 。
如果测得的电流变化 (ΔI) 超过设定的dl ins, 则立刻生成一条使脱扣逻辑动作的脱扣指令。
DEL-信道的脱扣:
上升率保护中, INS-信道用于检测发生在近端的各种短路;DEL信道用于检测发生在远离变电所的各种短路。
当被测电流的电流上升率低于设定di/dt ins点时, 会启动DEL信道的上升率保护。保护启动瞬间时的实际电流可作为以后检测合成电流变化 (ΔI) 的基值。
在电流上升率下降或下跌后以及在增加延迟时间t del后, 如果被测电流变化 (ΔI) 超过设定dl del点, 则生成一条使脱扣逻辑动作的脱扣指令。
从图6可以看出, 在t del时间段, 可以抑制意外脱扣, 特别是对电流到达峰值之后趋于下降的电流曲线来说更是如此。
3.3 线路测试
一般来说, 直流牵引电网线路段的供电是利用直流断路器由开关柜提供, 而直流断路器的通/短功能可以通过线路测试来完成。见图7。
合闸直流断路器前, 由线路测试功能测试线路段以确保通过一系列测试后线路段已无短路。为了确定线路段是否存在短路现象, 线路测试功能承担分析待测线路段的电阻值。为此, 在直流断路器两端并联一个电阻测试回路, 通过它向待测线路段短时施加电流。了解测试回路的测试电阻与线路段的剩余电阻后, 确定如何自调测试电流。分析测试电流和线路段上合成电压降来推算剩余电阻。
根据下式得到测试值:
4 系统短路试验
在直流系统的短路试验测试中, 检测控制及保护装置的性能, 更是通过装置本身的故障录入功能实现对故障的深层次分析及处理。
4.1 试验准备
根据直流牵引系统的供电原理, 选择供电分段。检测供电分段内直流馈线隔离开关和断路器的位置是否满足试验要求, 做好安全防护。
4.2 试验接线
(1) 试验区段供电分段示意图如图8。
(2) 短路试验接线示意图如图9。
(3) 短路试验接线示意图如图10。
4.3 波形分析及数据整理与计算
试验结束后, 同过保护及控制装置与调试计算机的数据录入, 把相关试验数据进行整理分析。现以一既有试验为例。见图11、图12。
最大短路电流估测值:Imax=11000KA
开关的开断时间估测值:T=98.7ms
直流母排的电压实测值:Ud=-430V
根据波形分析得, 此设备在短路瞬间短路电流达到峰值。动作时间在标准范围内延时启动断路器分闸动作。
5 结语
基于我国城市轨道交通事业的蓬勃发展趋势, 对现行直流保护装置的研究更需深入进行。尤其在轨道交通供电工程施工及委托管理阶段, 施工单位是否有能力确保系统的安全运行, 绝对取决于对设备保护及控制装置的掌握程度。这就要求我们在未来的施工及管理过程中, 要深入研究、切实掌握、紧跟技术潮流。只有这样才能在工程建设施工管理中取得领先地位。
参考文献
[1]陈民武, 李群湛, 智慧, 杨博.牵引供电系统设计方案的综合评判[J].高电压技术, 2010 (02) .
[2]魏光.基于V型接线的同相牵引供电系统[J].电力自动化设备, 2010 (12) .
控制系统保护装置 篇10
【关键词】电力系统安全稳定；继电保护；自动化装置
一、前言
用电范围日益扩大，要求电力企业必须要保证电力系统运行的稳定性，避免对人们的生活带来不便。在电力系统运行过程中，应该加强继电保护的运用，提高自动装置的可靠性。继电保护和自动装置运行稳定在很大程度上可以有效促进整个电力系统的安全可靠的运行。所以，应该全面的分析继电保护和自动装置的运行情况，从而保证电力系统运行更加安全和可靠。
二、继电保护和自动化装置的特点
当电力系统过载运行或者发生短路的情况，为了可以把相关情况的信息及时的发送出去，应该保证继电保证装置的可靠性，才可以把相关情况的信息快速准确的发送出去。继电保护装置可以与其它相关设备一起进行排除故障，这样可以快速有效的切除故障点。当继电保护装置出现问题时，主要表现为两种形式，一般为误动故障和拒动故障。继电保护在出现误动故障时，主要表现为当电力系统没有出现故障时，如果自身特性不良或者因为其它因素受到影响，导致出现误动作，这样就会造成一定的经济损失。自动化装置主要作用为控制电力系统和实时检测运行参数，如果自动化装置在发生故障后，对电力系统运行调节、测量以及控制参数时，则会影响到其准确性。当发生拒动故障时，主要表现为当电力系统发生故障后，继电保护装置不能快速准确的发出信号，这样就不能快速的排除电力系统的故障点。当继电保护故障非常严重时，可能会造成整个电力系统瘫痪的情况。
三、提高继电保护运行的可靠性
3.1冗余设计以及优化措施
对于提高继电保护系统容错技术，必须采用硬件冗余来实现这种容错技术。在对继电保护进行设计时，可以采用容错技术，这样当继电保护系统中的某一个保护装置出现错误动作时，电力系统运行不会受到影响，有效的提高了电力系统的稳定性。在采用硬件冗余时，为了能够有效的提高可用度和拒动率等指标，可以采用多数表计、备用切换和并联等多种方法进行有效的提高，并且也能够更加全面的显示恶化的误动率。在采用硬件冗余时，应全面分析继电保护系统的具体情况，然后根据实际情况，采取适合的冗余方式。为了保证可靠性指标可以完全有效的满足要求，应该科学合理的制定优化冗余设计方案，达到有效节约投资额，并且可以减少保护装置的使用数量。
3.2加强继电保护装置的维护工作
在继电保护装置运行的过程中，还应要做好维护工作，可以更好的提高继电保护装置的安全性和可靠性。继电保护装置的维护主要包括以下方面：首先需对继电保护装置定期进行有效的查评和检修，主要检查内容包括二次设备元件的名称、标志，检查它们是否齐全，并对按钮、转换开关及动作等方面全面进行检查，确保装置可以灵活使用，还应排除装置接点接触压力不足的情况，并且还需检查是否有烧伤的现象。同时还需全面检查继电保护装置的红绿指示灯泡及制室光字牌，保证它们的使用正常；其次，还需定期检查配线，确保固定卡子没有发生脱落的情况；当断路器上操作机构出现异常情况时，必须及时进行全面的排除等方面工作。在继电保护装置通过定期检查之后，还需对继电保护装置进行分类，一般是根据继电保护装置的运行情况来分类。当定期检查继电保护发现异常时，应对出现的问题进行判断和分析，采用合理有效的技术措施来处理问题，及时把隐患排除，维护电力系统运行安全。
3.3加强继电保护装置的可靠性
当保护装置在规定的范围内出现故障时，则继电保护装置一般不会出现拒动故障，如果其他保护装置在对拒动进行保护时，继电保护装置不会出现误动作，这样可以有效的提高继电保护的可靠性。为了使继电保护可以更为安全稳定的运行，应该采用科学有效的计算方法对继电保护装置的可靠性指标进行计算，保证可靠性指标的准确无误。在计算继电保护装置运行工作的正确率时，应先排除不正确动作。在采用继电保护辅助配套装置时，一般是利用自动控制回路以及二次继电保护。辅助继电保护配套装置具有很好的可靠性，在很大程度上可以保证继电保护装置运行安全可靠，所以，应该同时加强继电保护辅助装置的可靠性。
四、加强自动化装置的可靠性
4.1全面了解自动化装置的设定值和初始状态
由于自动化保护装置的结构比较复杂，而且运行状态也很容易出现波动。当自动保护装置在后续运行工作中，初始状态对保护装置有直接的影响。为了保证自动化装置的可靠性，应该对自动化装置的初始数据进行清楚的了解，主要包括自动装置的设计图纸、技术资料以及其他相关数据信息等进方面应有全面的了解。
4.2统计和分析自动化装置的运行状况
对于自动化装置的运行情况，应该要做好全面的统计工作，同时对数据进行系统分析，在总结自动化装置运行规律时，可根据统计和分析的数据作为依据。自动化装置在运行的期间，会出现各种程度不同的问题。当自动化装置在运行时间过长时，则装置可能会产生更为严重的问题。所以，应该定期检查和维护自动化装置；如发现自动化装置存在问题，应及时解决，还应并对有可能出现的问题进行处理，排除隐患，加强维修工作的实用性和有效性，使自动化装置的安全性与可靠性得到确切的提高。
4.3关注自动化装置的技术改造
为了促进电力系统的不断发展，应随时关注自动化装置技术的改造和更新，在选择自动化装置时，必须要科学合理的选择相适应的的技术方法。在选择继电保护装置和自动化装置时，可以选择两套不同的生产厂家，并且装置的原理也要不一样，这样可以双重的保护，也可以有效减少装置出现故障的情况，但是在同一站内，不可以采用太多的保护装置型号。在对信息进行控制、采样及存储时，可以适当的采用非常规互感器数字信号以及全数字化保护系统等方法。
4.4对自动化保护装置进行检测
为了确保自动化保护装置的可靠性，应该要采用装置检测器对其进行有效的检测。在对保护装置进行日常检测和保护时，需要使用变压器绕组对其进行变形测试，并且也可以红外热成像技术等方法等进行保护和检测。
五、结束语
控制系统保护装置 篇11
预知性维修也是继电保护装置的检修, 所以对运行状态的检修我们也可以称为是对电力设备运行过程中基本状态的判断, 并且根据结果对电力设备运行来决定是否有必要进行检修, 预防问题的发生。进行设备的检修, 主要目的是可以提高设备的安全使用性, 使设备的维护时间尽可能降低。目前的电力设备维修机制并不是很完善, 对于设备运行状态的判定标准不全面;对于设备运行的风险评估缺乏有效的评价体系;检修人员的专业素质低, 不能适应状态检修的标准要求等。伴随着国家电网的扩大发展, 再加上继电保护装置状态检修技术不仅可以使电网得以稳定、可靠地运行, 还可以推进国民经济快速发展。
2 继电保护状态检修原则分析
实施检修技术的理论指导原则是合理检修, 这就要求能保证掌握总体检修的原则下实施具体的状态检修策略, 目的在于方便实际操作过程中提出更好、更快、更准确的检修方案。
(1) 保证设备的安全运行是实施检修的首任务。在实施状态检修的过程中, 首任务是能够保证设备的安全运行, 时刻监测和分析设备的状态, 根据实际情况调整检修的项目和间隔时间。
(2) 管理状态检修的全过程是整个过程的关键点。状态检修过程中依靠最低的消耗成本保证设备的运行才是最佳的状态。所以在状态检修实施过程中, 非主要设备进行一些可实行状态的检修就可以了, 而针对于有影响力的主要设备, 预测运行极限, 加强检测, 有计划进行检修, 同时进行预防性的检修防止设备会带来严重的后果以及经济损失;另外设备运行的不稳定性和不可控制性决定要加强检修, 综合考虑设备的经济效益, 及时发现问题、淘汰更换设备, 有利于设备运行可靠性的提高。
(3) 改变观念是实行状态检修的切入点。在计划经济管理模式下, 计划检修是针对我国的现状而实施的管理模式。固定检修不考虑设备的运行条件、环境条件以及运行的可靠性。造成了不根据实际情况定期整体拆卸, 有的设备的状态很好, 并不需要大拆大卸, 造成成本的浪费。所以必须将预防检修与状态检修、故障检修结合起来, 改变思想观念, 冲破固有检修周期的束缚。
3继电保护装置状态的识别
继电保护装置状态的识别
设备进行状态检修, 首先做好基础设备的管理工作, 良好的设备初始状态可以减少设备的维修工作量。全面了解设备的初始状态是检修过程中的重要环节, 初始状态决定着继电保护的安全运行。
初始设备的质量保证
检查调整好设备, 才可以运行继电保护设备。初始状态下电力设备的质量务必要保证良好, 防止因为质量问题造成电力系统的安全事故。
对设备的初始信息做充分的了解
继电保护设备数据包括铭牌数据、型式试验和特殊试验的数据信息、出厂数据和交接试验数据, 而对于这些数据信息都要了如指掌。
对设备运行状态的数据做统计和分析
只有依靠准确可靠的数据, 并对这些大量数据信息进行分析, 才可以进行继电保护装置的检修。通过分析数据再结合设备自身磨损、老化现象的程度, 预测设备状态停止使用, 根据不同的状态, 都会随着物理量、刷血量、电气参数的改变而改变。与此同时还会受到设备运转时间、承载量以及环境的限制。因此, 进行继电保护装置的检修时, 要充分分析运行状态历史数据, 并对设备进行检测和实验。
不断对继电保护装置技术进行完善和提高, 才能保证继电保护装置的正常运行, 要依靠最新的科学方法和领先技术进行设备的监测。现阶段在线监测技术跟不上继电保护状态的检修技术步伐。这就要求我们通过将在线与离线相结合, 全方面进行分析讨论得出准确的理论数据。
4进行技术检修的措施
保证设备的安全运行
保证设备的安全运行是进行继电保护装置设备检修的重要原则, 通过依靠监测和分析继电保护装置的设备状态, 调整检修项目, 得出科学合理的数据, 制定合理的管理制度。
对总体进行规划
在继电保护装置状态的检修过程中, 遵循把握整体从部分开始的原则, 对现行的检修管理体制进行改革相对来说比较困难。我国对于继电保护装着的检修技术还在不断的进行研究, 这就决定了进行设备状态检修所具有的总体性、发展性和可靠性的特点。充分利用科技手段, 分步骤检修达到提高电力工程中继电保护装置状态下设备检修技术的目的, 面对强大的竞争与经济发展的环境下, 要依靠先进的科学技术手段, 做好风险评估与预测分析, 促进电力工程的不断发展。
提高技术管理
提高继电保护装置状态设备的检修技术的有效方法为依靠先进科学的理论, 通过先进科学的管理方法, 实现检修技术的管理水平不断提高, 达到信息化和现代化的电力工程管理的目的。继电保护装置在电力系统中存在的一般形态是静态, 单纯的依靠继电保护装置的静态特征来判断掌握继电保护装置的动态特征是不全面的。因此只有在电力存在问题异常的时候, 针对继电保护装置进行模拟实验, 分析研究继电保护装置的动作特征和功能, 做好详细的参数记录, 以便于更好的了解继电保护装置的当前情况。
实行定期检验
定期的检验和测试继电保护装置, 确保继电保护装置的安全运行和正常运行, 检修过程中对设备原件进行采样和定制测试, 综合全面的进行报告分析, 通过得出的结论针对继电保护装置进行适用、可行的定期检验, 防止继电保护装置发生故障。定期检验主要通过制造方和运行两个方面进行检测。生产厂家通过元件上的使用期以及质量, 评估出继电保护装置的合理性和安全性, 这就是定期检验中的制造方面。然而运行方面得出继电保护装置最优检修方案的方法是依靠专业的数据进行统计, 分析和研究。
培养员工素质
目前, 继电保护装置状态的检修需要依靠电力操作员的操作, 颠覆了传统的继电保护装置检测工作不需要人员参与。操作员对于继电保护装置设备的状态变化了解很透彻, 并且工作熟练, 不仅可以加强操作员的工作积极性和责任感的培养, 更有利于提高检修的质量和效率, 降低成本。
5 结束语