電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的故障探析及處理策略研究

汪和敏

摘 要：在電力系統(tǒng)中，繼電保護(hù)技術(shù)主要是對(duì)電力危及安全運(yùn)行和系統(tǒng)故障等異常工況所采取的一系列相關(guān)的反自動(dòng)化事故處理措施。一旦電力系統(tǒng)出現(xiàn)異常工況或發(fā)生故障，要爭(zhēng)取在最短的時(shí)間內(nèi)，將發(fā)生故障的設(shè)備自動(dòng)從系統(tǒng)中切除，或發(fā)送信號(hào)給值班人員進(jìn)行消息傳達(dá)，使其對(duì)異常工況的根源進(jìn)行有效消除，減輕設(shè)備損壞的程度和降低周圍地區(qū)供電方面的影響。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；繼電保護(hù)；故障；處理策略

作為保障電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行中的主要組成部分，繼電保護(hù)的主要作用為：當(dāng)電力系統(tǒng)的元件出現(xiàn)故障時(shí)，此元件中的繼電保護(hù)設(shè)備將會(huì)準(zhǔn)確及時(shí)地發(fā)出斷路器跳閘命令，這時(shí)斷路器離發(fā)生故障元件的距離最近，命令一旦發(fā)出，故障元件便會(huì)從整個(gè)電力系統(tǒng)中快速斷開，最大限度地降低電力元件對(duì)自身損壞的力度，從而避免故障元件對(duì)電力系統(tǒng)供電產(chǎn)生的影響，最終實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行，提高電力系統(tǒng)安全化運(yùn)行的水平以及有效改善繼電保護(hù)裝備的性能。隨著電壓等級(jí)的不斷加強(qiáng)和系統(tǒng)模式的不斷優(yōu)化，電力系統(tǒng)運(yùn)行的方式與構(gòu)造越來越復(fù)雜，令繼電保護(hù)方面的要求也愈來愈高。[1]

1 繼電保護(hù)的主要任務(wù)

1.1 監(jiān)視電力系統(tǒng)的運(yùn)行

當(dāng)設(shè)備與系統(tǒng)發(fā)生的故障危及電網(wǎng)的安全時(shí)，損壞設(shè)備或被保護(hù)的系統(tǒng)元件出現(xiàn)故障，其主要的表現(xiàn)為變壓器的溫升過大、變壓器重瓦斯與輕瓦斯信號(hào)以及單相接地等，元件繼電保護(hù)的裝備便會(huì)立即向離故障元件位置最近的斷電器發(fā)送跳閘的命令，將出現(xiàn)故障的元件盡早從電力系統(tǒng)中進(jìn)行斷開，最大限度地降低系統(tǒng)元件自身的破壞力度，從而保障電力系統(tǒng)的安全供電。

1.2 反應(yīng)電氣設(shè)備不良情況

繼電保護(hù)能對(duì)電氣設(shè)備異常工作的情況進(jìn)行反應(yīng)，還能夠根據(jù)設(shè)備運(yùn)行維護(hù)的條件發(fā)出的不同信號(hào)、異常工作等情況向值班人員進(jìn)行提示，以便其盡快采取有效措施進(jìn)行解決，使電力系統(tǒng)盡早恢復(fù)到正常的工作狀態(tài)。此外，繼電保護(hù)還可以通過裝備進(jìn)行自動(dòng)化的調(diào)整，并將正在持續(xù)運(yùn)行但會(huì)導(dǎo)致故障的電氣設(shè)備進(jìn)行切除。

1.3 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制

繼電保護(hù)在系統(tǒng)中的主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作、工業(yè)生產(chǎn)操作的自動(dòng)化控制以及電力系統(tǒng)中的運(yùn)行自動(dòng)化，例如備用電源自動(dòng)遙測(cè)、遙控和投入，自動(dòng)重合閘，等等。

2 繼電保護(hù)的主要故障

在我國(guó)當(dāng)下的電力系統(tǒng)中，容易出現(xiàn)較多的故障問題，例如不合格的測(cè)試、定值在輸入時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤、需求分析的定義出現(xiàn)誤差以及軟件設(shè)計(jì)得不夠合理等；還有一些人為因素，主要表現(xiàn)為：在進(jìn)行接線設(shè)計(jì)時(shí)，相關(guān)的安裝人員沒有規(guī)范自身的操作，遵照規(guī)定嚴(yán)格執(zhí)行，造成繼電保護(hù)裝備在使用上的不合理現(xiàn)象，除此之外，還出現(xiàn)一些由于操作不當(dāng)導(dǎo)致安全事故發(fā)生的問題。[2]

2.1 硬件的故障

在電力系統(tǒng)中，繼電保護(hù)硬件的故障主要為插件損壞、顯示屏顯示異常以及按鍵失靈等。出現(xiàn)這些故障的原因主要有：插件方面的問題極有可能是插件電路的電容運(yùn)行時(shí)間過久已損壞，從而直接使電源的芯片被損壞；顯示屏的液晶面板遭受損壞或受潮時(shí)，顯示屏的芯片被損壞；電容運(yùn)行時(shí)間過長(zhǎng)，導(dǎo)致按鍵的機(jī)械部分出現(xiàn)接觸不良的情況，最終造成按鍵失靈，又或者是按鍵內(nèi)部的連接線被損壞，從而導(dǎo)致按鍵失靈。

2.2 軟件的故障

以某變電所為例，其采用的變壓器為WBZ-1201D，在繼電保護(hù)正常運(yùn)行時(shí)，所有的報(bào)告都是由人機(jī)對(duì)話的模件集成顯示或者利用打印機(jī)的輸出來完成。在正常運(yùn)行時(shí)，若出現(xiàn)以下情況是無法得以解決的，即保護(hù)屏上出現(xiàn)“有報(bào)告”的內(nèi)容，但人機(jī)對(duì)話的模件并沒有顯示出“報(bào)告”的內(nèi)容，此外打印機(jī)也未正常工作，這就是軟件故障中常見的問題。

2.3 安裝的問題

在進(jìn)行保護(hù)設(shè)備的安裝時(shí)，一定要注意高壓的防護(hù)，在安裝時(shí)要與廠家有效協(xié)商，在合適的地方或保護(hù)裝置的入口進(jìn)行防高壓設(shè)備的安裝，以此來避免高壓電竄入低壓回路中，導(dǎo)致插件板被燒壞的情況。此外，在進(jìn)行二次回路接線時(shí)，要對(duì)微機(jī)保護(hù)中的二次接線與電流互感設(shè)備的二次接線進(jìn)行雙向考慮，否則會(huì)使電流互感設(shè)備出現(xiàn)二次開路的問題。有些廠家高壓開關(guān)柜的電流互感設(shè)備內(nèi)部的安裝接線已完成，但不排除反極性情況的出現(xiàn)，從而使保護(hù)誤動(dòng)，因此，在進(jìn)行開關(guān)調(diào)試時(shí)，對(duì)內(nèi)部的接線也要進(jìn)行詳細(xì)檢查。

3 繼電保護(hù)故障的處理策略

3.1 對(duì)照法

對(duì)照法將非正常的設(shè)備與正常設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行分析對(duì)照，從不同的地方找出異常設(shè)備的故障源。對(duì)照法主要應(yīng)用于對(duì)已認(rèn)為的接線錯(cuò)誤進(jìn)行排查，但在校驗(yàn)定值時(shí)出現(xiàn)預(yù)想值與測(cè)試值的對(duì)比出入過大，從而無法準(zhǔn)確斷定出現(xiàn)故障的原因。此外，在進(jìn)行設(shè)備更換與回路改造后，出現(xiàn)二次接線不能及時(shí)并正確恢復(fù)時(shí)，可以對(duì)同類的接線設(shè)備進(jìn)行參照，在對(duì)繼定器校驗(yàn)定值時(shí)，一旦發(fā)現(xiàn)繼定器的整定值與測(cè)試值相差過大時(shí)，不能立即對(duì)繼電器特性的優(yōu)劣進(jìn)行判斷，或者立即對(duì)繼電器的刻度值進(jìn)行調(diào)整，相反，可以通過同一只表計(jì)測(cè)量在其他回路繼電器中的應(yīng)用來進(jìn)行比較，對(duì)故障的原因進(jìn)行正確的處理。[3]

3.2 短接法

所謂短接法，就是將回路的某一部分或者某一段以短接線的方式進(jìn)行接入，并以此來進(jìn)行故障范圍的判斷，斷定故障是否存在于短接線的范圍，又或者在其他地方，這種短接法能有效縮短故障發(fā)生的范圍，且通常用于電流回路開路、電磁鎖失靈、控制判斷轉(zhuǎn)換開關(guān)接點(diǎn)是否良好，以及切換的繼電器是否工作等方面。

3.3 替換法

替換法的通常做法是用正常或良好的元件去替換認(rèn)為或懷疑帶有故障的元件，以此來進(jìn)行繼電保護(hù)好壞的判斷，替換不僅能縮小故障查找的范圍，還能縮短查找故障的時(shí)間，這是對(duì)自動(dòng)保護(hù)設(shè)備內(nèi)部故障進(jìn)行綜合性處理最常見的方法。當(dāng)某些微機(jī)保護(hù)發(fā)生故障，或者一些內(nèi)部回路單元比較復(fù)雜的繼電器出現(xiàn)故障，可以利用暫處檢修狀態(tài)中備用的繼電器與插件進(jìn)行替換。備用的繼電器與插件替換好后，故障消失，則表明故障的根源在被換下來的元件中；若故障依舊存在，在不排除換下元件的故障外，還要檢查其他方面是否存在故障。

3.4 逐項(xiàng)拆除法

逐項(xiàng)排除法是指通過將聯(lián)合在一塊的二次回路按照順序一一進(jìn)行脫開，接著再依次放回，如果此時(shí)出現(xiàn)故障，則說明了故障的具體位置，并用此種方法在這一電路中依次排查出更小分支路的故障。這種方法常用于直流接地的排查，還用于交流電源其熔絲無法放置等一些故障中。以直流接地的故障為例，可以先通過拉路法，依照電源負(fù)荷的主要特性，將直流屏供應(yīng)的直流負(fù)荷中的各個(gè)回路進(jìn)行短時(shí)拉開，尤其注意切斷的時(shí)間不能超過3秒鐘，當(dāng)某一回路被切除且故障也消失時(shí)，則表明該回路是出現(xiàn)故障的根源。此外，再通過對(duì)拉路法的進(jìn)一步運(yùn)用，準(zhǔn)確判定故障的支路，最后分別拆開接地支路電源端的端子，直至找出故障點(diǎn)為止。

4 結(jié)束語

在電力系統(tǒng)中，繼電保護(hù)是保障其正常且安全運(yùn)行的關(guān)鍵因素，隨著電力系統(tǒng)的不斷升級(jí)，繼電保護(hù)系統(tǒng)對(duì)安全運(yùn)行的要求也越來越高。在當(dāng)下繼電保護(hù)技術(shù)中，其呈現(xiàn)出智能化、網(wǎng)絡(luò)化和微機(jī)化的特點(diǎn)順應(yīng)了測(cè)量、控制和保護(hù)走向一體化的趨勢(shì)，但在其廣泛應(yīng)用的同時(shí)，通常會(huì)出現(xiàn)諸多問題，只有找出這些問題的主要根源，才能保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。此外，相關(guān)人員還要提高繼電保護(hù)的相關(guān)技術(shù)，掌握重要的理論知識(shí)，將理論與實(shí)踐有效進(jìn)行結(jié)合，提高處理事故和故障的水平。

參考文獻(xiàn)

[1]宋必文.淺談工程力學(xué)中受力分析問題[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2015（10）：1476-1477.

[2]孟祥超.試論工程力學(xué)中的受力分析問題[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2015（19）：6935-6936.

[3]張寰.關(guān)于工程力學(xué)中的受力問題的探究[J].現(xiàn)代企業(yè)教育，2014（20）：371.