電力系統(tǒng)繼電保護故障分析與處理對策

無錫市太湖電力建設(shè)有限公司 朱 懿

在電力系統(tǒng)運行系統(tǒng)中，繼電保護是非常關(guān)鍵和重要的一個環(huán)節(jié)，是保證電力系統(tǒng)安全、可靠且平穩(wěn)運行的基石。對電力系統(tǒng)來說，繼電保護要實現(xiàn)基本的四大性能，即高可靠性、高靈敏性、良好的選擇性及速動性能。繼電保護的技術(shù)現(xiàn)已非常完善，隨著科學技術(shù)及半導體材料技術(shù)的不斷應(yīng)用，繼電保護技術(shù)水平也在持續(xù)提升，且對電力系統(tǒng)的保護功能也越來越完善。伴隨著我國電力網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的持續(xù)擴張，故障是很難完全杜絕的，而一旦電力系統(tǒng)或設(shè)備運行出現(xiàn)故障，必然會影響供電的安全性及可靠性，致使用戶的用電體驗下井。

面對這一情況，如何在繼電保護故障出現(xiàn)時能正確準確實時的對故障進行診斷，并提出對應(yīng)的高效措施，是行業(yè)所有人關(guān)心的難題之一。怎樣減少繼電保護故障、怎樣處理繼電保護故障是一個電廠需要解決的課題。需對繼電保護的特征、繼電保護技術(shù)、高科技控制技術(shù)、繼電保護的自動測定、故障分類及故障處理進行研究、分析和總結(jié)，這樣就會自然降低電廠繼電保護的故障率，縮減故障查找、以及恢復所需的時間，避免電力故障給供電企業(yè)造成更大的效益損失，這無論是對供電企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展還是對整個電網(wǎng)的高效、安全、可靠運行都具有重要意義。

1 繼電保護的技術(shù)分析

繼電保護涉及多方面內(nèi)容，尤其供電企業(yè)的繼電保護涉及范圍廣，內(nèi)容多、復雜性較高。通常繼電保護會涵蓋母線繼電保護、變壓器繼電保護及配電線路繼電保護。隨著科學技術(shù)發(fā)展及智能化技術(shù)的大量實踐應(yīng)用，現(xiàn)有多方面新的繼電保護技術(shù)，主要有智能化模塊應(yīng)用、自身重構(gòu)建技術(shù)和廣域保護技術(shù)。

1.1 繼電保護技術(shù)

線路繼電保護技術(shù)。在電力系統(tǒng)中線路是最長的，無論是發(fā)電、輸電和配電，線路占有很長的一部分，也是非常重要的一部分，所以線路的故障率也是很高的，因此線路繼電保護就顯得尤為重要。線路繼電保護可利用互感器、電流檢測儀表、電壓檢測、溫度檢測等來進行數(shù)據(jù)的采集，最終達成對線路繼電保護裝置運行狀態(tài)的全天候監(jiān)測[1]。當線路某處數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時，決策控制層通過數(shù)據(jù)運算，最后發(fā)出指令，將故障線路提前切除出大系統(tǒng)中，達到對保護輸配電線路的目標。

母線繼電保護技術(shù)。母線在電力系統(tǒng)中和線路比較非常短，但母線非常重要，一旦出現(xiàn)故障將是非常嚴重的，將會影響整體供電系統(tǒng)。母線故障一般復雜多變，一般情況是單相絕緣不夠放電，但也會由單相絕緣不夠放電造成兩相絕緣不夠短路甚至三相絕緣不夠短路。

變壓器繼電保護技術(shù)。變壓器分為升壓和降壓變壓器，在電力系統(tǒng)中是最為重要且最為貴重的設(shè)備。變壓器的應(yīng)用能將電壓向上或向下進行調(diào)解，以便于滿足輸電或供電的實際需求?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)中，一旦發(fā)生變壓器故障，處理時間和難度都會較大，影響也會非常嚴重。變壓器保護主要有縱聯(lián)差動保護、零序保護、瓦斯保護等?，F(xiàn)階段的智能變電站在變壓器保護方面進行了優(yōu)化，采用數(shù)字化輸入輸出的方式，非電量保護就地化布置，利用智能終端設(shè)備，選擇運用直接跳閘的形式，以此來縮短反應(yīng)時間，防止故障繼續(xù)發(fā)展擴大，從而保證其可靠性。

1.2 繼電保護新型技術(shù)

隨著科學技術(shù)發(fā)展及智能化技術(shù)的大量實踐應(yīng)用，現(xiàn)在有多方面新的繼電保護技術(shù)，主要有智能化模塊應(yīng)用和自身重構(gòu)建技術(shù)等繼電保護技術(shù)。

智能化模塊應(yīng)用。隨著科學技術(shù)的發(fā)展智能化技術(shù)水平越來越高，并逐漸普及到了很多領(lǐng)域，繼電保護技術(shù)也是如此。在繼電保護領(lǐng)域中融入新型技術(shù)就構(gòu)成了繼電保護新技術(shù)，從而滿足智能化電力系統(tǒng)運維工作的需求。智能化模塊最顯著的特點是智能化程度高，具有分析、運算和執(zhí)行的功能。對于電力系統(tǒng)的輸出、轉(zhuǎn)換及使用具有決策和執(zhí)行能力?？蓪⒏鱾€局部聯(lián)合成一個整體統(tǒng)籌運行，這樣就會使得電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)更加全面健康，繼電保護也會更加準確可靠。

自適應(yīng)構(gòu)建技術(shù)。隨著社會的不斷需求，電力系統(tǒng)越來越大，這樣就對繼電保護有了更高更苛刻的要求，電力系統(tǒng)出現(xiàn)高峰用電更大的情況，電網(wǎng)變的越來越復雜。這樣就要求繼電保護具有自適應(yīng)功能，可實現(xiàn)自我診斷和維修功能。當系統(tǒng)出現(xiàn)小的故障，可使系統(tǒng)自動維護并完成修復。

2 繼電保護故障常見類型分析

2.1 繼電保護故障類型

定值整定方面。電廠的繼電保護定值一般是人工經(jīng)過調(diào)試后設(shè)定的。這樣就會出現(xiàn)不確定性，造成對系統(tǒng)的可靠運行的穩(wěn)定性降低。例如在對變壓器過電流進行整定時，就會受到工作人員職業(yè)素養(yǎng)水平的影響，假如員工技術(shù)水平較低就可能會造成整定偏小或偏大，這樣就會和理想狀態(tài)形成偏差；干擾方面。繼電保護一般由硬件和軟件組成。硬件負責數(shù)據(jù)的采集與執(zhí)行，軟件負責邏輯運算與執(zhí)行。硬件主要由多種類微機機構(gòu)組成，在電力系統(tǒng)中通常伴隨有大電流的波動，會對硬件之間的通訊造成影響，使得執(zhí)行誤動作或者延遲動作，形成干擾磁場，所以干擾方面的問題是繼電保護故障的一個不可回避的問題。

高頻信號發(fā)送、處理和接收方面。繼電保護的數(shù)據(jù)處理一般由現(xiàn)場數(shù)據(jù)檢測采集模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊（數(shù)據(jù)接受和發(fā)送模塊）、數(shù)據(jù)處理模塊（CPU）等硬件組成。交換頻率較大，交換數(shù)據(jù)量也非常大，現(xiàn)場的環(huán)境也會影響模塊的運算執(zhí)行速度。所以高頻信號發(fā)送、處理和接收也會形成繼電保護故障。

2.2 繼電保護故障引發(fā)的問題分析

運行問題。在供電系統(tǒng)的運行過程中有一類問題是供電系統(tǒng)的電壓過大，其主因是供電系統(tǒng)中的電壓互感器的接觸可能有潛在的安全隱患。因此才讓供電設(shè)備在運轉(zhuǎn)時會因所承受的電壓太大停擺，也就是專業(yè)術(shù)語中的拒動現(xiàn)象。出現(xiàn)這種問題后，就較易造成電流互感器和供電設(shè)備的短路現(xiàn)象，這也就是繼電保護故障中的運行故障。

二次回路出現(xiàn)問題。其是當前繼電保護中發(fā)生頻次較高的一類故障。產(chǎn)生這類故障的原因也較為簡單，主因還是須追究到二次回路能否正常運轉(zhuǎn)方面，還有就是短路的情況有沒有出現(xiàn)在輸電線路上，所以導致了電力供應(yīng)設(shè)備的保護裝置運行受到了阻礙，從而導致二次回路出現(xiàn)故障，影響系統(tǒng)的正常運行。

開關(guān)出現(xiàn)問題。主因在于電力供應(yīng)系統(tǒng)和電力供應(yīng)系統(tǒng)所采用的保護設(shè)備不能很好的匹配，致使繼電保護裝置的作用無法進行充分的發(fā)揮，而一旦開關(guān)出現(xiàn)問題就意味著失去保護的電力系統(tǒng)會因荷載過大或運行時間過長而出現(xiàn)老化的情況，然后系統(tǒng)的開關(guān)也無法發(fā)揮正常作用，極大影響了繼電保護的效果。

元件出現(xiàn)問題。繼電保護系統(tǒng)是一個結(jié)構(gòu)較復雜、涉及科目較廣、元器件種類和數(shù)量較多的設(shè)備，因此當繼電保護裝置發(fā)生故障時，檢測和維修的難度都較大。由于繼電保護系統(tǒng)特殊的運行環(huán)境也使得繼電保護系統(tǒng)中的元器件也會因運行環(huán)境中的溫度過高、電壓過大或負載過大、運行時間過久等原因出現(xiàn)老化或磨損。另外，還需針對不同元器件的特點及所處的位置和作用，采取新的方法或按照不同元器件的具體位置，針對性的制定出檢修方案。

3 繼電保護故障減少措施以及處理方法

維護電路繼電保護工作的正常運行，對有效防止發(fā)生大規(guī)模的短路斷電、有效保護電路系統(tǒng)安全運行具有重要的指導意義。

3.1 繼電保護故障預(yù)控措施

繼電保護故障的減少可從多方面實現(xiàn)，主要體現(xiàn)在管理方面、技術(shù)水平方面以及硬件質(zhì)量方面等。首先，一個企業(yè)設(shè)備故障率高低，一個主要的因素是管理制度的制定和執(zhí)行情況。要對繼電保護的缺陷和管理制度有深入的了解，在后續(xù)的繼電保護管控故障中，嚴格依據(jù)相關(guān)制度來進行管理，將隱患在萌芽狀態(tài)進行消滅。完善標準化工作管理體系，制定日常檢查制度以及檢查項目，檢查項目需要盡量詳細周到。

其次，員工的技術(shù)水平間接影響到繼電保護故障率，員工整體技術(shù)水平較高的企業(yè)繼電保護故障率會很低。所以，供電企業(yè)必須要通過培訓、交流和開展講座等方式來實現(xiàn)對員工技術(shù)的持續(xù)提升，同時制定公平合理的獎罰體系，做到“功必尚，錯必罰”，創(chuàng)建高素質(zhì)高技能人才隊伍；最后，考慮到硬件設(shè)備的質(zhì)量直接影響到繼電保護故障率，所以需要選用質(zhì)量可靠的硬件設(shè)備，從而有效降低繼電保護設(shè)備出現(xiàn)故障的幾率。另外，還要提升對行業(yè)新技術(shù)的關(guān)注度，及時與現(xiàn)有設(shè)備進行比對，更新價值大于弊端時應(yīng)及時進行硬件更新，利用新技術(shù)、新設(shè)備來提升繼電保護的可靠性。

3.2 繼電保護故障處理方法措施

3.2.1 精準的替換處理

作為一種處理目前綜合繼電自動化設(shè)備繼電保護系統(tǒng)裝置出現(xiàn)故障的常用處理措施，替換零件處理故障措施的基本原理，就是將目前出現(xiàn)異常故障的保護元件直接采用正常的元器件進行替換，以此來輔助判斷故障元件的性能好壞，這樣綜合繼電保護的裝置故障元件查找應(yīng)用范圍就能夠大大縮減，并且需要替換的電路元件損壞正是微機故障可能發(fā)生的主要原因；故障如果沒有完全消失，就要通過繼續(xù)嘗試使用需要替換的微處理器等措施加以查找故障原因[2]。

3.2.2 制定更加嚴格的電力系統(tǒng)繼電保護制度

電力繼電器的運作目的是控制和保護電力工程，使電力工程能夠安全穩(wěn)定地運行，完成電力作業(yè)。因此，要使電力工程的運行效率提高，對電力系統(tǒng)繼電保護與故障排查工作的重視是非常重要的措施之一。供電公司相關(guān)工作部門要制定嚴密的繼電保護制度，并派專業(yè)人員不定時對相關(guān)電力工程中的繼電設(shè)備進行故障排查，以保證繼電器的持續(xù)運行。

3.2.3 對安全方面的制度加以修改

采取措施有效處理線路繼電保護系統(tǒng)故障的重要核心內(nèi)容之一，就是建立優(yōu)化安全管理制度。電力企業(yè)在制定優(yōu)化安全管理制度的執(zhí)行過程中，一定首先要從目前變電設(shè)備運行的安全現(xiàn)狀角度出發(fā)，將目前有關(guān)變電設(shè)備正常運行、檢修的不合理的、不符合適宜的安全制度內(nèi)容加以及時調(diào)整與適當修改，同時企業(yè)還要根據(jù)現(xiàn)有電力系統(tǒng)的運行現(xiàn)狀，以及設(shè)備用電新增的情況適當制定增加新的安全制度，從而有效保證現(xiàn)有電力系統(tǒng)設(shè)備繼電保護的安全正常運行。

此外，保證企業(yè)繼電保護的日常檢修以及工作管理能夠及時得到嚴格細化，即嚴格遵循“責任到人”的檢修原則。對于安全表現(xiàn)較為突出或是嚴重操守失職的某些員工，企業(yè)都認為應(yīng)當按照安全獎懲性的制度標準來嚴格實行相應(yīng)的安全獎勵或是行政懲罰，只有這樣企業(yè)繼電保護設(shè)備操作技術(shù)人員的職業(yè)安全意識與企業(yè)責任心才有機會被充分激發(fā)體現(xiàn)出來，安全獎勵制度才有機會能夠得以真正貫徹實行，繼電保護設(shè)備處理系統(tǒng)故障的安全可靠性才有機會可得到大大提高。

3.2.4 進一步優(yōu)化操作人員的技術(shù)問題

這一工作出現(xiàn)問題的很多原因，都是由于當前電力部門對員工工作技能培訓存在不完善的情況所導致的。繼電保護工作人員安全意識缺失會極大地增加安全事故發(fā)生的幾率，所以供電企業(yè)需要在培訓中進一步強化工作人員的技術(shù)水平和安全意識，確保其能在工作中正確認識到繼電保護工作對電力系統(tǒng)工作的重要作用，防止由于繼電保護工作引發(fā)的安全問題。

4 結(jié)語

企業(yè)的發(fā)展是靠技術(shù)來支撐的，需不斷終結(jié)和發(fā)掘新的技術(shù)來夯實公司及員工的技術(shù)水平。通過本文幾個方面的研究與總結(jié)，對于繼電保護有了更深刻的認識，面對新時代、新要求和新技術(shù)，電力行業(yè)更要加大力度關(guān)注繼電保護工作。中國的電力系統(tǒng)是最龐大和復雜的，繼電保護作為電力系統(tǒng)的第一道防線，一定要確保它的安全穩(wěn)固，因為它影響著我們的方方面面。作為一個電力系統(tǒng)工作者，進一步提高供電可靠性是我們的目標，為國家高質(zhì)量發(fā)展保駕護航是最終目的。