電力系統(tǒng)繼電保護不穩(wěn)定的原因分析及事故處理措施研究

摘 要：電力繼電保護是電力系統(tǒng)的一個重要組成部分，其運行的穩(wěn)定性會對整個電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、可靠性產(chǎn)生直接影響。文章列舉了繼電保護不穩(wěn)定的問題的主要表現(xiàn)，分析影響其穩(wěn)定性的主要因素，最后提出繼電保護不穩(wěn)定事故的處理措施。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；繼電保護；不穩(wěn)定

隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模也不斷擴大，電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也越來越復雜，作為系統(tǒng)中一個重要的組成部分，繼電保護的穩(wěn)定性至關(guān)重要，其會對電力系統(tǒng)的正常運行產(chǎn)生直接影響，因此，研究繼電保護不穩(wěn)定的原因及事故處理措施有著重要的現(xiàn)實意義。

1 繼電保護不穩(wěn)定問題的主要表現(xiàn)

電力系統(tǒng)一旦發(fā)生設備故障，繼電保護裝置可以在最短時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)故障，再通過系統(tǒng)處身的判斷來確定電力系統(tǒng)中發(fā)生異常的元器件，從而有選擇性的對特定故障元件發(fā)送處理指令，切斷電路。系統(tǒng)中某些元件或設備被迫停止工作后，操作人員即可根據(jù)系統(tǒng)提示及時排查故障，保證系統(tǒng)運行的可靠性及安全性。繼電保護系統(tǒng)運行過程中不穩(wěn)定的問題主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1） 參數(shù)偏差：繼電保護系統(tǒng)長期處于戶外電力傳輸系統(tǒng)中，惡劣的工作環(huán)境會加速電力系統(tǒng)及相關(guān)元件的疲勞或腐蝕速度，繼電保護裝置中的元器件發(fā)生老化，從而導致某些技術(shù)參數(shù)出現(xiàn)不合理偏差。此外設備日常維護過程中如果采用不當?shù)恼ㄞk法，也會導致數(shù)據(jù)偏差，嚴重者可能導致整個電力系統(tǒng)發(fā)生故障。

（2） 受到干擾而失效：電力系統(tǒng)發(fā)生突發(fā)性事故時，繼電保護系統(tǒng)的重要性就會突顯出來，因此繼電保護裝置觸發(fā)前要做好相關(guān)觸發(fā)信號的設置，但是在實際運行過程中，繼電保護系統(tǒng)的運行環(huán)境中存在頻率較高的非電信號，這類信號會在一定程度上干擾繼電保護裝置的觸發(fā)，導致繼電保護裝置誤動或失效，從而導致整個系統(tǒng)發(fā)生非故障斷開；在部分高敏感性裝置運行過程中，干擾信號還會變成瞬態(tài)脈沖信號，導致繼電保護裝置跳閘。圖1為繼電保護系統(tǒng)信號傳遞構(gòu)成示意圖。

圖1 繼電保護系統(tǒng)信號傳遞構(gòu)成示意圖

（3） 絕緣失效：現(xiàn)代電力系統(tǒng)的線路設置非常復雜，很多時候存在強弱電交叉布置的現(xiàn)象，所以線路信號干擾問題比較突出，特別時線路密集處會產(chǎn)生明顯的靜電效應，導致繼電保護裝置表面吸附大量粉塵，焊點被污染后導致電子元器件之間形成通路，最終由于絕緣失效而使電力系統(tǒng)發(fā)生短路等事故。

2 對繼電保護穩(wěn)定性產(chǎn)生影響的主要因素

對繼電保護系統(tǒng)穩(wěn)定性產(chǎn)生影響的主要因素包括軟件、硬件及人為因素等三個方面：（1）軟件因素：如果系統(tǒng)軟件發(fā)生程序錯誤，會導致整個系統(tǒng)發(fā)生誤動或拒動，軟件問題主要包括結(jié)構(gòu)設計失誤、編碼錯誤、定值輸入錯誤、需求分析定義不明確等等。（2）硬件因素：整個繼電保護系統(tǒng)的硬件包括繼電保護裝置、二次回路、各類輔助裝置、斷路器等。繼電保護裝置的中央處理模塊、電源供應模塊、數(shù)字量輸入及輸出模塊等，這些部件發(fā)生問題，會對繼電保護系統(tǒng)產(chǎn)生直接影響。二次回路的主要問題為絕緣裸露或線路老化等，導致回路接地引起故障。繼電保護系統(tǒng)的輔助裝置包括繼電箱、交變電流切換箱、分箱操作的繼電箱等等，一旦發(fā)生故障也會對繼電保護的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。此外，斷路器是繼電系統(tǒng)中一個非常重要的元件，其工作可靠性會對整個電力系統(tǒng)的主接線可靠性產(chǎn)生直接影響。（3）人為因素：人為因素主要是由于設備安裝人員未按設計要求操作，比如接線時極性錯誤、運行人員的操作失誤等等。

3 繼電保護不穩(wěn)定事故處理措施

發(fā)生繼電保護不穩(wěn)定事故后，可以采取以下措施進行處理：

3.1 分析故障信息

系統(tǒng)發(fā)生故障后，要將故障相關(guān)信息及數(shù)據(jù)利用計算機詳實、全面的記錄下來。系統(tǒng)處于故障狀態(tài)下，最主要的參考指標及故障錄播圖或燈光裝置，利用這類信息分析故障類型，采取更有針對性的處理措施。繼電保護系統(tǒng)與故障信息處理系統(tǒng)之間由多個工作模塊聯(lián)系起來，信息收集及控制由系統(tǒng)中的子站來完成，并對故障錄播裝置的運行產(chǎn)生干預作用，主站則將各類事故信息匯總起來，并對圖形平臺進行監(jiān)控，進行故障分析及歸檔。一旦繼電保護系統(tǒng)發(fā)生故障，變電運行操作人員要及時上報調(diào)度員，報告內(nèi)容要包括跳閘的運作時間、繼電保護動作、自動投切裝置勸作、故障錄波形態(tài)、設備過載情況等全面的信息，以保證上級管理人員可以通過分析關(guān)鍵信息而準確判斷出故障類型。表1可以直接的看出繼電保護與故障信息處理系統(tǒng)的工作運行情況。

表1 繼電保護與故障信息處理系統(tǒng)

3.2 人為因素故障處理

從某種程度上講，計算機系統(tǒng)可以排除大部分繼電保護系統(tǒng)的簡單事故，當然這個過程中需要工作人員具備豐富的工作經(jīng)驗。一旦繼電保護系統(tǒng)發(fā)生故障，斷路器跳閘卻未發(fā)生任何提示信號，或信號指示無法確定事故原因，則很難判斷事故類型，此時工作人員要通過正確的檢修方法全面評估系統(tǒng)的運行狀態(tài)，如認定為操作失誤，則要及時提出解決措施。計算機系統(tǒng)實時監(jiān)控整個繼電保護系統(tǒng)的運行狀態(tài)，并向管理人員提供準確的事故記錄及故障錄波圖形，與對應的燈光顯示信號相配合，即可做出正確的判斷，從而制定準確的解決對策。

3.3 正確檢查

繼電保護系統(tǒng)維護工作中，常用的檢查方法包括順序檢查法、逆序檢查法及整組試驗法。其中順利檢查法是按照檢驗調(diào)試順序進行檢查，即先外部檢查、絕緣檢測，再進行定值檢查、電源性能測試，最后檢查系統(tǒng)的保護性能，在微機保護出現(xiàn)邏輯問題或拒動時可用順序檢查法；逆序檢查法則是從事故發(fā)生的結(jié)果開始分析，一級一級向前倒推，直至找到事故根源，一般保護誤動時可采用逆序檢查法；整組試驗法主要是對保護裝置的動作邏輯、動作時間等進行檢查，在短時間內(nèi)再現(xiàn)故障，從而判斷問題所在。

3.4 提高繼電保護系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性

除上述繼電保護不穩(wěn)定處理措施外，還要從日常工作著手，提高繼電保護系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，一方面要注意連接件機械特性的維護與管理，主要內(nèi)容包括連接器件的緊固程度檢查、焊接點的焊接情況、機械構(gòu)件的疲勞程度等等。繼電保護裝置保護屏端子數(shù)量越來越多，尤其是新安裝的保護屏，在安裝之前會經(jīng)過一系列運輸、安裝等操作，可以連接件的端子螺絲已經(jīng)發(fā)生松動，因此安裝完成后要認真檢查，以免發(fā)生保護誤動、拒動等問題。日常維護中有必要把插件拔下檢查，保證芯片固定的牢靠性，擰緊固件，對焊點的牢靠程度進行仔細檢查等。另一方面，要做好繼電保護裝置的清潔工作，因為繼電保護裝置在靜電的作用下易吸附大量灰塵，嚴重者會導致絕緣失效，因此日常維護工作中要注意繼電保護裝置的清潔，可以采用兩人輪流清潔的方法，以免操作過程中誤碰運行設備；需要注意一點，檢修過程中要與帶電設備之間保持一定距離，以免發(fā)生二次回路短路或接地等事故。

3.5 降低事故發(fā)生率

如電力系統(tǒng)運行過程中繼電保護出現(xiàn)異常現(xiàn)象，則要將誤動的保護退出口壓板，并在第一時間由專業(yè)人員進行處理。一般情況下，發(fā)生下列情況需要馬上退出：（1）高頻保護：主要表現(xiàn)為電流消失，試驗參數(shù)值發(fā)生異常，裝置發(fā)送異常信號或難以復位等；（2）母差保護：系統(tǒng)發(fā)出直流電壓消失等異常信息，或平衡的電流不等于零，開關(guān)的串代線路恢復及倒閘相關(guān)操作；（3）距離保護：通常電流偏大或偏小、負荷電流不在允許范圍內(nèi)會發(fā)生距離保護等情況；（4）重合閘：開關(guān)經(jīng)常跳閘且嚴重超標，短路容量增加無法滿足一次重合的要求，此時斷路器油壓與氣壓下降無法重合，如圖2所示。

總之，隨著電力科學技術(shù)的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)迎來了高速發(fā)展的重要時期，繼電保護系統(tǒng)也越來越體現(xiàn)出網(wǎng)絡化、智能化的特點，將應用更多的新技術(shù)、新理論，因此廣大電力工作者需要不斷探索，不斷學習，積累更豐富的工作經(jīng)全，提高供電的可靠性，保證電網(wǎng)安全、穩(wěn)定的運行。

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作者簡介：孫春雨（1980，4-），男，河南鶴壁人，學士，工程師，研究領(lǐng)域為電氣技術(shù)監(jiān)督。