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特高壓輸電繼電保護與監控技術研究

特高壓輸電繼電保護與監控技術研究

  • 分類:公司新聞
  • 作者:
  • 來源:
  • 發布時間:2014-01-09 00:00
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【概要描述】

特高壓輸電繼電保護與監控技術研究

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介紹了國外1 000 kV特高壓輸電繼電保護與監控技術的研發情況,提出了我國在這方面需要研究的有關技術問題。給出了一種基于IEC 61850標準構建的變電站繼電保護與監控系統平臺,該平臺能適應特高壓輸電的特點,實時性很強,是一種將繼電保護、緊急控制和系統穩定一體化的信息平臺。 
關鍵詞: 特高壓輸電;繼電保護;監控系統;電力系統 
     目前,中國已形成東北、西北、華北、華東、華中和南方電網互聯的大區電網。隨著大型水電基地、火電基地及核電基地的建設,必然出現遠距離、大容量超高壓或特高壓輸電的需求。在我國現已運行的電網中,直流最高電壓等級為±500 kV,交流最高電壓等級也為500 kV。今后幾年,即將出現交流750 kV,甚至交流1 000 kV及以上電壓等級。因此,對特高壓輸變電技術,特別是一些關鍵技術問題進行深入研究十分必要。

1 國內外特高壓輸電技術現狀及發展趨勢

  從國外情況看,美國、加拿大、巴西、委內瑞拉和南非等國已有交流750 kV電壓等級的輸電線路在運行;哈薩克斯坦Ekibastuz
Kokchetav輸電線路的電壓等級為1 200 kV,該線路于1985年投運,僅單回線,長900 km,采用8分裂導線A1/ST330/43。
  意大利Enel電力公司在比薩附近建立了一條1 000 kV試驗性單回線。但在意大利電網上,卻迄今未使用這個電壓等級進行輸電。1975~1979年間,美國BPA電力公司在俄勒岡州投運了一條最高電壓為1 200 kV的試驗性線路,旨在研究在此電壓等級下的環境影響問題。但在BPA電網中,至今沒有采用這個電壓等級。日本東京電力公司現正在建設世界上第一條電壓等級1 000 kV,長287 km的交流雙回架空線路。該輸電線路最高工作電壓為1 100 kV,最大持續電流為8 000 A,每回線自然容量約為5 000 MW,雙回線輸送容量約為13 000 MVA,走廊寬度仍限制到100 m,鐵塔高度約110 m,平均檔距549 m,導線相間距9 m。采用8分裂導線,8根鋼芯鋁絞線,每根截面610 mm2或810 mm2,排成八角形,其有效直徑約1 m,這種分裂導線的電場均勻,電暈噪聲很小。兩根架空地線用于防雷保護,每根架空地線內裝有5組6根光纖。每個絕緣子組裝件包括2個或4個絕緣子串,每串有40個絕緣子,絕緣子串的長度約9 m。
  我國以前曾對交流500 kV以上電壓等級的輸變電技術和設備進行過一些基礎性的初步研究。為了配合西北電網750 kV系統繼電保護招標工作,并為750 kV系統繼電保護的設計、運行、科研提供必要的技術數據,西北電網公司委托中國電力科學院系統所動模實驗室進行了750 kV系統繼電保護裝置的動模試驗。該實驗室是中國第一個可以模擬750 kV系統的動模實驗室,它對南瑞繼保、四方繼保、國電南自、許繼集團、ABB、GE、ALSTOM和TMT&D 這8個著名繼電保護生產廠商的共37套繼電保護產品進行了線路保護、電抗器保護、變壓器保護和母線保護等方面的動模試驗,試驗規模之大在國內尚屬首次,受到國內外的廣泛關注。

2 國外特高壓輸電繼電保護與監控技術的研發情況

  (1) AREVA公司。上海AREVA電力自動化有限公司于2001年9月由AREVA集團(控股59%)和上海輸配電股份有限公司(控股41%)合資建立,并整體收購了法國阿爾斯通公司輸配電部。AREVA電力自動化有限公司已經與清華大學共同成立了繼電保護與控制研究中心,這是AREVA電力自動化有限公司在中國成立的第一家研究中心。該研究中心的主要任務是開展特高壓輸電線路繼電保護原理研究和技術開發,開發出適合特高壓電力系統的繼電保護裝置和其他安全自動裝置。
  (2) 西門子公司。西門子公司提供的SIPROTEC系列適用于超高壓電力系統和發電機的微機繼電保護產品,不僅能夠對超高壓一次設備進行控制,也能夠實時顯示測量值,并實現按間隔控制。該產品擁有完整的間隔數據庫和各種規約的通信接口,用戶可自行對其保護數據進行分析和管理。SIPROTEC系列微機繼電保護裝置最引人注目的特點是各種與二次設備相關的功能都可采用人工智能技術集成于每一個間隔的單一設備中。SIPROTEC系列的微機繼電保護裝置也可以作為SICAM變電站自動化系統的組成部分,以實現最佳配置。
  (3) GE公司。雖然GE進入我國市場比較早,但其繼電保護和監控系統產品的進入卻相對較晚,因此該產品在我國電力用戶中的業績較少。GE公司的基于ALPS技術的超高壓變電站繼電保護產品自適應性較強,帶串聯補償、單相跳閘、三相跳閘及重合閘的線路都可選用,是多功能的數字式保護裝置。
  (4) TMT&D公司。與其他公司不同,TMT&D公司的一次設備和繼電保護產品均沒有1 000 kV及以上電壓等級的運行業績,當然也沒有1 000 kV及以上電壓等級產品的研發、試驗、建設和運行經驗。雖然其保護種類齊全,但配置方式和人機界面與我國有較大差異。

3 基于IEC 61850標準的變電站繼電保護與監控系統平臺

  中國電力科學研究院已經完成了基于IEC 61850標準的實現變電站自動化的前期試驗研究工作,已經成功開發了基于IEC 61850標準的變電站繼電保護與監控系統平臺。該系統平臺結構見圖1。

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