【導讀】ofsteppeddown.

　　

【正文】 保證連續(xù)供電。這種變電站通常只由開關設備組成。在長線路中，還可以提供功率因數(shù)調(diào)整設備。 輸電線路的電源 —— 在發(fā)電廠的戶外設置高壓設備已經(jīng)變得越來越昔遍，安裝的裝置只不過是一個升壓電站，它以發(fā)電機電壓接受電能，然后將電壓升高，并最終通 過高壓輸電線路將電能送出。這種變電站只不過是將戶外配電變電站反過來，電壓是被升高而不是降低。 功率因數(shù)調(diào)整 —— 隨著供電負荷的減小，長線路末端的電壓趨向于升高，而隨著供電負荷的增大，線路末端的電壓趨向于降低。由于電感和電容的影響，這個電壓的變化將伴隨著線路功率因數(shù)而變化，因此有必要在線路末端設置同步調(diào)相機。為了向同步調(diào)相機供電，就必須將高壓輸電線路的電壓降低，因此，一個功率因數(shù)調(diào)整變電站將包括開關設備、變壓器和所有運行同步調(diào)相機所需要的設備。 鐵路 —— 一般地，向鐵路供電的變電站分為兩類，即交流類和直流類。如果 是交流變電站，其問題一般是一個電壓轉(zhuǎn)換和向鐵路機車負荷單相供電的問題。然而，也有可能在機車內(nèi)通過相位變換錨由單相電源向三相負荷供電。如果是直流鐵路，這種變電站一般由三相電源供電，并通過旋轉(zhuǎn)變流器、電動機 —— 發(fā)電機組或者整流器等將交流變換為直流。 照明和動力用直流 —— 現(xiàn)在，仍然有一些在大城市以外的地區(qū)采用直流三線系統(tǒng)供電，這種電源總是從 7 同步換流器獲得。另外，工廠中還有某些類型的電動機負荷要求采用直流電源，這些一般都是由旋轉(zhuǎn)換流器供電。對于電解工業(yè)，低壓直流電源絕對是必須的，因此也需要使用電動機 —— 發(fā)電機組或 旋轉(zhuǎn)變記器。 由于城市不斷發(fā)展，許多城市變電站已經(jīng)達到其負荷極限，所以市區(qū)配電系統(tǒng)經(jīng)常是超負荷運行，許多配電站急需升級、檢修或擴建，問題是空間不足。市中心的業(yè)主不希望外觀“丑陋”的新變電站影響當?shù)氐木坝^，商家和居民也不想將來被星羅棋布的電網(wǎng)所干擾。 變電站自動化的新趨勢是狀態(tài)維修。 ABB 公司與聯(lián)邦愛迪生公司合作開發(fā)了一套貫穿整個系統(tǒng)的規(guī)劃，一旦聯(lián)邦愛迪生公司的配電系統(tǒng)發(fā)生故障，可使電能流向發(fā)生改變。聯(lián)邦愛迪生公司的項目總裁邁克羅維說：“對這幾個變電站的發(fā)行包括肥現(xiàn)有的輻射狀的饋電系統(tǒng)改成環(huán)形母線系統(tǒng)，以增 加系統(tǒng)的穩(wěn)定性?！? GE 哈里其變電站綜合控制系統(tǒng)（ ISCS）就是一個將設備監(jiān)測與變電站自動化相結(jié)合的系統(tǒng)。該項系統(tǒng)能夠?qū)碜宰冸娬鞠到y(tǒng)和設備在線監(jiān)控裝置的數(shù)據(jù)進行綜合，并輸入數(shù)據(jù)庫，然后由一個專家系統(tǒng)利用自我診斷程序進行分析，得出有關被監(jiān)測設備的運行善的信息。該信息被發(fā)送到電腦維修管理系統(tǒng)，自動發(fā)出并傳送維修工作指令。由于維修指令的發(fā)送得到了改善，極大地提高了基于狀態(tài)進行維修程序的效率。 ABB 電力公司及其企業(yè)合作伙伴聯(lián)合開發(fā)了 ABB 電力系統(tǒng)軟件。該系統(tǒng)包括一套診斷維修系統(tǒng)，能夠在出現(xiàn)故障前提交必要的維修報告 。有了這一套系統(tǒng)，電力公司和用電單位不須經(jīng)過重新改造，只需一臺電腦，就能輕而易舉地擁有一套完整的系統(tǒng)。 方向保護基礎 早期，對于遠離發(fā)電站的用戶，為改善其供電的可靠性提出了雙回線供電的設想。當然。也可以架設不同的兩回線給用戶供電。在系統(tǒng)發(fā)生故障后，把用戶切換至任一條正常的線路。但更好的連續(xù)供電方式是正常以兩回線同時供電。當發(fā)生故障時，只斷開故障線。（圖 141） 所示為一個單電源、單負載、雙回輸電線系統(tǒng)。對該系統(tǒng)配置合適的斷路器后，當一回線發(fā)生故障時，仍可對負載供電。為使這種供電方式更為有效，還需配置合適的 繼電保護系統(tǒng)，否則，昂貴的電力設備不能發(fā)揮其預期的作用?？梢钥紤]在四個斷路器上裝設瞬時和延時起動繼電器。顯然，這種類型的繼電器無法對所有線路故障進行協(xié)調(diào)配合。例如，故障點在靠近斷路器 D 的線路端， D 跳閘應比 B 快，反之， B 應比 D 快。顯然，如果要想使繼電器配合協(xié)調(diào)，繼電保護工程師必須尋求除了延時以外的其他途徑。 無論故障點靠近斷路器 B 或 D 的哪一端，流過斷路器 B 和 D 的故障電流大小是相同的。因此繼電保護的配合必須以此為基礎，而不是放在從故障開始啟動的延時上。我們觀察通過斷路器 B 或 D 的電流方向是隨故障點發(fā)生在哪一條線路 上變化的。對于 A 和 B 之間的線路上的故障，通過斷路器 B 的電流方向為從負荷母線向故障點。對于斷路器 D，電流通過斷路器流向負載母線。在這種情況下，斷路器 B 應跳閘， D 不應該跳閘。要達到這個目的，我們可以在斷路器 B 和 D 上裝設方向繼電器，該方向繼電器的聯(lián)接應該保證只有當通過它們的電流方向為離開負載母線時才起動。 對于圖 141所示的系統(tǒng)，在斷路器 B 和 D 裝設了方向過流延時繼電器后，繼電器的配合才能實現(xiàn)。斷路器 A 和 C 裝設無方向的過流延時繼電器及瞬時動作的電流繼電器。各個繼電器整定配合如下：方向繼電器不能設置延時，他們只有本 身固有的動作時間。 A 和 C 的延時過流繼電器通過電流的整定使它們在負載母線故障時不動作。于是快速保護可以保護發(fā)電機和負載之間線路長度的大部分。從圖中我們還可以看到，在斷路器 A 或 C 的線路側(cè)發(fā)生的故障使發(fā)電機電壓崩潰，在斷路器 A和 C 上的瞬時繼電器不能真正瞬時切除故障， 8 因為電力設備動作需要時間，在這個期間內(nèi)，流過斷路器 B 和 D 的電流很小甚至為 0，因此在這種故障狀態(tài)下，只有等到發(fā)電廠有關的斷路器動作后，斷路器 B 和 D 才動作。這就是我們所說的順序跳閘，通常在上述情況下這樣做是允許的。 在一個交流電路中，通過電流矢量與其他參考 矢量（例如電壓矢量）的比較，可以確定電流的方向。圖141 所示系統(tǒng)的參考矢量可以負載母線電壓矢量推導出。由于在該交流系統(tǒng)中，線路和設備含有電抗，電流和功率的瞬時方向不能確定，這是顯而易見的，因為當有電壓時，相位落后的電流取樣的瞬時值取決于它在電壓周期中的瞬間，可能為正，也可能為負或為零。因此，電壓、電流、電流矢量必須在一個時間間隔內(nèi)采樣。為了較為準確的采樣，時間間隔可從一個半周期到一個周期。目前正在進行更短時間的采樣的研究工作。這個研究工作是給繼電器加上一個預測電路，試圖以此確定未來時間內(nèi)矢量的情況。由于要 在電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)過程中預測，這項工作比較復雜。通常用于判斷方向的時間越短，所做判斷的可靠性越差。 差動保護 用于電力系統(tǒng)的大多數(shù)電氣設備與一般輸電線路的長度相比，實際尺寸都比較小，因此用導線直接連接就可以使設備兩端之間的聯(lián)絡變得非常經(jīng)濟和可靠，保護配置就可以采用簡單而又非常有效的差動保護。從概念上講，流入設備的電流可以很簡單地與流出的電流進行比較。如果在流入、流出電流之間有差異，設備就被斷開，如無差異，設備正常運行，這種保護原理可以設計為對于設備內(nèi) 部故障相當靈敏，對于外部故障則非常不敏感。因此采用差動原理的保護本身具有繼電保護的選擇性。 差動保護最簡單的應用見圖 144，圖中一段簡單的電力線路就是采用差動繼電器保護的。該繼電器通常由三個線圈組成，其一檢測差動電流并起動跳閘回路，我們稱之為工作線圈，在圖中用符號 O 表示。另外兩個線圈是制動線圈，在圖中用符號 R 表示。在實際中，由于制造和其他一些原因，兩側(cè)電流互感器的特性不可能完全一致，存在一些差異，制動線圈能防止由此產(chǎn)生的誤動，而在理論上，制動線圈是不起作用的。圖144給出了在外部故障時，繼電器不動作跳閘 情況下的電流流向。電流 I1 進入電力回路后，在離開回路時并未改變，為了簡單起見，設電流互感器的變比為 1： 1，兩側(cè)電流互感器的二次繞組連接后，使 I1僅通過差動繼電器的制動線圈循環(huán)流動。如果在兩個電流互感器之間，電流同時離開或者進入電力回（內(nèi)部故障），兩個電流互感器中的電流將不同，差電流將通過繼電器的工作線圈。 9 圖 144中的電力回路被簡化了，只用了一根導體表示，它也可以用發(fā)電機、變壓器或者其他電氣設備繞組替代。值得注意的是采用差動原理的保護不能檢測繞組的匝間短路，例如由電抗器線圈組成的電力回路中的匝間短路。通 常，差動繼電器保護三相設備，理論上講，三相差動保護的連接仍相對簡單，但實際要復雜些。在以上討論的簡單差動繼電器原理的保護基礎上實際還有很多改進。