電力系統(tǒng)繼電保護故障及處理措施研究

朱 燁

國網(wǎng)浙江電力公司嘉興供電公司，浙江 嘉興 314000

0 引言

對于電網(wǎng)管理而言，繼電保護的作用十分強大，具備高技術(shù)性、強責(zé)任心、高強度特點，因此電力企業(yè)必須高度重視繼電保護工作。繼電保護裝置管理人員需全面遵循制度標(biāo)準(zhǔn)，采用科學(xué)化的操作管理方式，隨時監(jiān)控設(shè)備組成、投退保護配置運行模式，提前預(yù)測安全事故，并深入分析和研究事故位置與原因，制訂具備科學(xué)性、時效性的處理措施，以此維護電網(wǎng)運行的安全性與穩(wěn)定性，避免在繼電保護故障分析與處理中產(chǎn)生嚴(yán)重的安全事故。

隨著智能變電站的快速發(fā)展，電網(wǎng)系統(tǒng)逐漸提出調(diào)節(jié)控制一體化體系，在一定程度上改變了電網(wǎng)發(fā)展方式。智能變電站高級應(yīng)用中所應(yīng)用的重要技術(shù)之一就是在一體化信息平臺上應(yīng)用故障信息分析技術(shù)和智能化告警技術(shù)，在故障發(fā)生情況下記錄故障的時間順序，深入挖掘故障錄波和保護裝置的數(shù)據(jù)信息，在經(jīng)過綜合分析處理之后能夠?qū)⒐收辖Y(jié)果展現(xiàn)在可視化界面[1]。

1 繼電保護原理

在電力系統(tǒng)中，繼電保護屬于自動化保護裝置的組成部分，包括執(zhí)行邏輯和測量。對于測量部分來說，可以比較被保護對象的輸入信號與整定值，以此加強保護裝置的邏輯功能，同時明確保護動作行為。利用執(zhí)行部位，可以做出跳閘動作，還可以發(fā)出報警信號。為了確保繼電保護裝置運行效益，提升電力系統(tǒng)運行的安全性，繼電保護裝置應(yīng)當(dāng)劃分電力系統(tǒng)故障情況與非故障問題，使繼電保護輸入信號。在故障條件和正常條件下，顯示出不同物理量與電氣量。

根據(jù)不同角度，可以將繼電保護裝置劃分為以下幾類：（1）按照不同制造工藝，可以將繼電器劃分為微機型、集成電路型、晶體管型、整流型和繼電型；（2）按照邏輯判斷原理，可以將繼電器劃分為差動型、功率型、阻抗型、電壓型、電流型。不管采用哪一類繼電保護裝置，都必須滿足選擇性、可靠性、靈敏性、快速性要求。在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，繼電保護裝置仍然可以正常工作，全面確保故障檢測與切除，維護電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性與安全性[2-4]。

2 電力系統(tǒng)繼電保護故障

繼電保護裝置會直接影響電力系統(tǒng)運行，因而電力人員必須熟悉繼電保護裝置故障，發(fā)揮繼電保護裝置的性能優(yōu)勢，確保電力系統(tǒng)處于正常運行狀態(tài)。

（1）電流互感飽和故障。電流互感器飽和會直接影響繼電保護裝置采樣，屬于繼電保護裝置的常見運行問題。若電力系統(tǒng)規(guī)模持續(xù)擴大，會相應(yīng)地增加電力系統(tǒng)設(shè)備終端負(fù)荷。電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，會瞬時產(chǎn)生較大短路電流。當(dāng)保護裝置出口位置出現(xiàn)短路故障時，短路電流則為電流互感器一次額定流的數(shù)百倍。一般來說，穩(wěn)態(tài)電流短路條件下，短路電流持續(xù)增加，會相應(yīng)加大電流互感器綜合誤差，導(dǎo)致差動保護拒絕動作。線路短路影響下，電流互感器電流飽和，此時感應(yīng)的二次側(cè)額定電流畸變，影響保護裝置正常動作。當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)出口故障時，應(yīng)采用主變壓器后備保護裝置切除短路電流，相應(yīng)延長故障時間，以此擴大故障范圍。當(dāng)線路保護拒絕動作，會造成保護越級動作，出現(xiàn)大范圍停電事故[5-6]。

（2）開關(guān)保護設(shè)備選擇不合理。在選擇開關(guān)保護設(shè)備時，若性能功能不合理，將會引發(fā)越級跳閘現(xiàn)象。選擇開關(guān)保護設(shè)備能夠促進(jìn)繼電保護裝置正常運行。選擇高度匹配的開關(guān)保護設(shè)備，對繼電保護裝置運行的影響非常大。電力企業(yè)主要在負(fù)荷密集區(qū)域建設(shè)開關(guān)站，電力人員通過開關(guān)站控制，能夠向周邊用戶提供電能，形成變電所、開關(guān)站、配電變壓器供電模式。若開關(guān)站未實現(xiàn)繼電保護自動化，技術(shù)人員在選擇開關(guān)保護設(shè)備時可以應(yīng)用負(fù)荷開關(guān)。通過組合熔斷器、負(fù)荷開關(guān)，可以加強開關(guān)保護設(shè)備的性能。一般來說，電力企業(yè)針對開關(guān)站進(jìn)口線柜路，多采用負(fù)荷開關(guān)，實現(xiàn)分合操作，同時將負(fù)荷電流切斷。針對具備變壓器的出口線柜，需要應(yīng)用熔斷器和負(fù)荷開關(guān)組合器。電力人員在應(yīng)用組合器時，多安裝在配電變壓器出口線柜上，這極易導(dǎo)致電力系統(tǒng)出口線故障，發(fā)生開關(guān)站越級跳閘事故，導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)停電。

（3）繼電保護裝置的其他故障。繼電保護裝置運行期間也會出現(xiàn)其他故障，如整定錯誤故障、裝置異常故障等。電力工作人員在檢測定值時極易出現(xiàn)校準(zhǔn)錯誤和整定錯誤問題，此時會導(dǎo)致繼電保護裝置發(fā)生故障。在系統(tǒng)化維修繼電保護裝置后，電力人員未及時改變整定值，從而導(dǎo)致繼電保護裝置故障。裝置故障通常是電子元器件老化故障，如繼電保護裝置的元件、插件出現(xiàn)失靈和損壞問題。出現(xiàn)故障問題后，不能表明繼電保護裝置存在設(shè)計問題，也不會對繼電保護裝置運行造成影響。該類故障和一般性故障的區(qū)別較大，主要在于不會造成繼電保護裝置立即動作，在其他設(shè)備出現(xiàn)問題后，繼電保護裝置才會出現(xiàn)問題[7-8]。

3 常見的繼電保護故障處理措施

繼電保護工作對于技術(shù)性的要求非常高，必須采用科學(xué)有效的措施處理故障，確保電力系統(tǒng)運行的正常化。

（1）替換法。在處理繼電故障時，主要采用替換法，用完善的元器件替換電力系統(tǒng)運行中發(fā)生故障的裝備裝置，高效檢測故障設(shè)備。采用替換方式可以縮小故障判斷范圍，使檢測人員完成故障檢測工作，全面提高故障檢測效率與質(zhì)量。

（2）參照處理法。參照處理法主要是比較分析故障設(shè)備與正常設(shè)備，從多角度查看故障設(shè)備故障點。此故障措施具備較高的應(yīng)用范圍，可以實行接線查找故障，也可以應(yīng)用到設(shè)備日常檢測中。當(dāng)檢測值和預(yù)設(shè)值差距比較大時，則不能定位故障點。替換故障設(shè)備后，如果仍然無法處理故障，電力系統(tǒng)無法實現(xiàn)正常運行，則故障檢測人員應(yīng)聯(lián)合同類設(shè)備，再次排查二次接線故障。在恢復(fù)二次接線故障時，若存在接線錯誤問題，開關(guān)無法正常分合，檢測人員可以參考鄰近線路接線方式，聯(lián)合線路標(biāo)號信息，對各線路進(jìn)行逐一檢測和對照，以此找尋故障問題，全面維護線路運行質(zhì)量。

（3）分段處理法。應(yīng)用分段處理法能夠科學(xué)劃分電力系統(tǒng)繼電保護設(shè)備，形成多個部分，利用劃分順序能規(guī)范化處理電力系統(tǒng)繼電保護裝置，比如檢查高頻保護收發(fā)信機的發(fā)信情況。

（4）短接法。選擇電路回路的某一段，采用短接法實行人為短接操作，對短接線范圍內(nèi)的故障進(jìn)行判斷。當(dāng)短接線范圍內(nèi)無故障時，持續(xù)縮小排查范圍，以此降低故障率。短接法可以應(yīng)用到電磁鎖失靈、繼電器接點不動作、電流回路開路等情況，能對控制節(jié)點的良好性進(jìn)行判斷。

（5）直觀法。進(jìn)行開關(guān)拒分或拒合故障處理時，下達(dá)操作命令后，若可以觀察到合閘接觸器、跳閘線圈動作，表明電氣回路正常，斷路器操作機構(gòu)內(nèi)部存在故障。在現(xiàn)場排查時，如果觀察到繼電器內(nèi)部發(fā)黃，元器件散發(fā)出濃烈的刺鼻氣味，則能夠確定故障位置，將損壞部件更換掉。

（6）逐項拆除法。脫開并聯(lián)的二次回路順序，之后依次放回。當(dāng)發(fā)生故障問題時，可以確定故障線路。在線路內(nèi)，采用同樣方法查找小分支路，直至確定故障點。應(yīng)用逐項拆除法能夠檢查直流接地，當(dāng)出現(xiàn)直流接地故障時可以應(yīng)用拉路法，短時拉開直流屏，以此提供直流負(fù)荷各回路，確保切斷時間小于3 s。當(dāng)切除回路后，故障消失，則表明故障處于該回路中。

（7）故障信息分析與處理系統(tǒng)。現(xiàn)階段，許多地區(qū)都在建設(shè)電力系統(tǒng)繼電保護自動化體系，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的智能化目標(biāo)，并針對電力系統(tǒng)繼電保護，開發(fā)出一套完整的信息管理系統(tǒng)，全面分析和處理繼電保護故障信息。電力系統(tǒng)繼電保護故障信息系統(tǒng)可以實時監(jiān)控數(shù)據(jù)信息，仿真和智能化分析故障，對檢查和排除繼電保護故障提供準(zhǔn)確參考，同時可以加快故障處理速度，全面提升繼電保護裝置維護的自動化水平。

4 結(jié)束語

綜上所述，在電力系統(tǒng)故障監(jiān)控與管理中，通過繼電保護故障處理系統(tǒng)可以確保故障分析與處理的智能化水平。繼電保護能夠全面監(jiān)控電網(wǎng)運行，當(dāng)檢測出具體問題時，作出明顯反應(yīng)，消除故障可以降低電網(wǎng)風(fēng)險。隨著現(xiàn)代科技水平的不斷發(fā)展，必須深入研究和分析繼電保護故障處理系統(tǒng)，對系統(tǒng)功能進(jìn)行升級更新，確保其全面滿足電力系統(tǒng)的發(fā)展需要。