電力系統(tǒng)繼電保護的故障與對策分析

姜利斌

摘要：電力系統(tǒng)繼電保護從最初的機電式保護，到晶體管、集成電路式保護，發(fā)展到如今，其基礎構成已經是微機保護。計算機科學技術為基礎的微機保護裝置，通過可編程控制系統(tǒng)對電力系統(tǒng)自動監(jiān)測，使電力設備實現(xiàn)穩(wěn)定、安全、有效地運行。但繼電保護裝置也會因各種原因出現(xiàn)故障，發(fā)生誤動或拒動。

關鍵詞：電力系統(tǒng);繼電保護;故障;對策

1 電力系統(tǒng)繼電保護和故障檢測功能

電力系統(tǒng)繼電保護和故障檢測作用如下：第一是在被保護元件、設備產生故障問題后，繼電保護裝置便會有選擇、迅速、準確、自動地朝故障元件接近斷路器發(fā)出相應的跳閘切斷命令，促進其快速和電力系統(tǒng)脫離開來，進一步降低對于安全供電和電力系統(tǒng)破壞的影響，同時在無故障支持下，盡快恢復正常運行。

第二是能夠對電力系統(tǒng)運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控，對電網保護設備以及錄波設備等二次裝置進行實時監(jiān)測與有效控制，保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行。第三是可以結合電力系統(tǒng)內的各種異常現(xiàn)象進行有效提示，電氣設備產生運行故障條件下，聯(lián)系設備實際運行維護條件以及相關異?，F(xiàn)象進行有效的信號提升，從而警示相關值班人員針對設備中的缺陷故障問題進行及時有效的檢修處理。確保無人值班條件下，繼電保護裝置能夠進行自動化調整處理，或選擇性切除某些存在安全隱患的電氣裝置。電力系統(tǒng)相關繼電保護需要具備良好的可靠性、靈敏性、選擇性、速動性，如此才能促進電力系統(tǒng)實現(xiàn)正常穩(wěn)定發(fā)展，激發(fā)繼電保護裝置自身的維護功能。

2電力系統(tǒng)繼電保護的構成

2.1 硬件構成

電力系統(tǒng)繼電保護硬件主要由數據采集系統(tǒng)、計算機數據處理系統(tǒng)、數據輸入輸出系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、通信接口設備等組成。數據采集系統(tǒng)包括電壓形成和模擬量數字量轉換模塊。數據處理系統(tǒng)有處理器、只讀和可擦寫存儲器、并行接口及定時器等。數據輸入輸出系統(tǒng)包括光電隔離柵、繼電器及并行接口等。

2.2 軟件構成

電力系統(tǒng)繼電保護的軟件就微機保護來說，分為接口軟件和保護軟件。接口軟件有監(jiān)控和運行程序，保護軟件有主程序和中斷服務程序。主程序有初始化和自檢循環(huán)模塊、保護邏輯判斷模塊、跳閘處理模塊三個基本模塊。模擬量采集輸入轉換為數字量后，輸入到數據處理單元，通過早已編好并存儲在存儲器中的程序運用數學運算方法進行分析計算處理，借助通信系統(tǒng)實現(xiàn)多機聯(lián)網、通信以完成各種保護的人機對話、信號報警、切斷隔離等功能。

3繼電保護的常見故障類型和應對措施

3.1電流互感器飽和引起的保護誤動

在最近若干年的電力生產中，出現(xiàn)過電流互感器在保護區(qū)外故障或大容量電動機啟動時，因流過電流互感器電流過大，造成電流互感器出現(xiàn)飽和，導致差動保護誤動作的事故。

主要原因有：（1）電流互感器在設計選型上未選用容量足夠的保護級電流互感器。（2）在施工調試階段，電流互感器因安裝、調試等因素造成現(xiàn)場組別接線錯誤，導致差動保護選用計量級電流互感器。針對這一故障，應采取如下對策。首先，在設備選型上應進行電流互感器的核算，根據電力系統(tǒng)短路容量來合理選擇電流互感器的容量，滿足相關繼電保護裝置上下級整定配合和可靠性的要求。其次，在施工調試階段，應認真核對圖紙與現(xiàn)場實際接線情況，根據廠家提供的電流互感器銘牌及伏安特性報告，確認 CT 組別，防止差動保護電流互感器組別選擇不當。最后，還可以通過實測差動保護電流互感器CT10% 誤差曲線查找最大短路電流下的允許阻抗與實測的二次交流負載阻抗進行比較，校核電流互感器在可能出現(xiàn)的最大穿越電流作用下，電流互感器是否會飽和以及差動保護是否會誤動作。

3.2CT、PT 接地問題引起保護誤動及拒動

所有互感器的二次繞組回路都必須有且只能有一點接地。現(xiàn)場由于等電位地網及二次回路接地不規(guī)范，二次電氣設備繁多且二次回路接線復雜，再加上電纜絕緣老化以及人為接線錯誤等因素，導致二次回路經常出現(xiàn)多點接地的安全隱患，在外部嚴重干擾情況下，出現(xiàn)繼電保護裝置誤動作或拒動的安全事故。如當 PT 二次回路出現(xiàn)多點接地，在一次系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障的時候，因故障點電位及變壓器中性點電流的影響，造成保護裝置采樣到的二次電壓與實際故障相電壓不一致，對保護裝置的動作行為產生影響，出現(xiàn)保護拒動或者誤動的風險;當 CT 二次回路出現(xiàn)多點接地，當一次系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障的時候，因二次電流回路存在分流，導致保護裝置采樣到的電流出現(xiàn)一定的偏差，對保護裝置的動作行為產生影響，出現(xiàn)保護拒動或者誤動的風險。

為了提高繼電保護的可靠性，現(xiàn)場應加強對二次回路的檢查，嚴格按照相關的檢驗規(guī)程、規(guī)范進行檢驗，嚴禁出現(xiàn)少項、漏項的情況。同時，現(xiàn)場可通過二次回路的絕緣檢查，來排查 CT、PT 二次回路是否存在多點接地的安全隱患。

3.3繼電器誤動作引起的跳閘事故

近年來，隨著微機保護及集成型斷路器操作箱的廣泛應用，繼電器廣泛運用于繼電保護中，繼電器的可靠性直接影響著繼電保護的安全穩(wěn)定運行。在電力生產運行中，常出現(xiàn)因繼電器動作功率低，在系統(tǒng)有較大擾動時繼電器誤動作，導致斷路器誤跳閘或保護裝置誤動作的事故案例。

為了提高二次回路繼電器的可靠性，現(xiàn)場二次回路及保護裝置可采取如下預控措施：（1）在設計上應對繼電器的用途、型號、廠家及參數進行最佳設計。（2）對二次回路中重要的出口繼電器及保護開入信號，應采取防止繼電器誤動的措施。如外部開入不經閉鎖直接跳閘（變壓器非電量保護、線路保護遠方跳閘，母差失靈保護開入等）的重要回路，應在啟動開入端采用大功率中間繼電器，并要求其動作電壓在 55% ～ 70%U n 范圍內，動作功率不低于 5W。（3）保護裝置重要光耦開入信號應使用強電光耦電源。在保護裝置內，涉及直跳回路開入量應設置必要的延時防抖措施（由保護裝置軟件實現(xiàn)），防止由于保護開入量的短暫外部干擾造成保護裝置誤動出口。

結束語

綜上所述，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定安全運行關系到整個城市的正常生活。為此電力企業(yè)需要不斷強化機電波保護，合理進行故障檢測。為了進一步優(yōu)化故障措施，促進繼電保護和電力系統(tǒng)朝著網絡化、智能化和自動化方向發(fā)展，保證電力系統(tǒng)的運行可靠性和穩(wěn)定性。

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