電力系統(tǒng)中的電氣二次與繼電保護(hù)研究

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2312-5042-4850

作者簡(jiǎn)介：閆強(qiáng)強(qiáng) （1989—），男，碩士，工程師，研究方向?yàn)槔^電保護(hù)、配網(wǎng)自動(dòng)化

摘 要：繼電保護(hù)系統(tǒng)對(duì)于電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行有重要影響，為滿足人們?nèi)粘Ｉ罴吧a(chǎn)對(duì)于電力的需要，有必要深入研究電力系統(tǒng)中的電氣二次與繼電保護(hù)，確保其可充分發(fā)揮保護(hù)作用。文章以電力系統(tǒng)中的電氣二次與繼電保護(hù)作為研究對(duì)象，在對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行梳理和結(jié)合以往工作經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)電力系統(tǒng)中的電氣二次與繼電保護(hù)價(jià)值進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，然后分析了電力系統(tǒng)中的電氣二次與繼電保護(hù)存在的主要問(wèn)題，在這一基礎(chǔ)上提出電力系統(tǒng)中的電氣二次與繼電保護(hù)策略，包括直流故障處理、PT故障處理、CT故障處理、隱患排查及解決等，以確保電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)維管理具有指導(dǎo)和借鑒意義。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)???電氣二次設(shè)備???繼電保護(hù)???二次回路 ??故障處理

中圖分類號(hào)：TM73

電力系統(tǒng)的復(fù)雜程度日益提升，新技術(shù)及新設(shè)備的應(yīng)用，在提升電力服務(wù)質(zhì)量及效率的同時(shí)，也帶來(lái)了一定的安全性問(wèn)題。各行業(yè)發(fā)展及日常生活對(duì)于電力的穩(wěn)定供應(yīng)都具有較高要求，但受到多因素的影響電力系統(tǒng)不斷運(yùn)行時(shí)，發(fā)生故障的概率也相對(duì)較高，應(yīng)用電氣二次設(shè)備及繼電保護(hù)裝置能夠?yàn)楦黝惞收宵c(diǎn)的快速定位提供輔助，進(jìn)一步提升故障修復(fù)的準(zhǔn)確率以及及時(shí)率。當(dāng)電氣二次設(shè)備和繼電保護(hù)裝置處于相對(duì)良好的狀態(tài)時(shí)，才可以發(fā)揮自身促進(jìn)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要作用[1]。

1電力系統(tǒng)中的電氣二次與繼電保護(hù)的價(jià)值

電氣二次設(shè)備及繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行中均發(fā)揮著關(guān)鍵作用，可為電力系統(tǒng)運(yùn)行效率及持續(xù)性提供有力保障。電氣二次設(shè)備實(shí)際運(yùn)行過(guò)程常會(huì)受到環(huán)境因素、人員誤操作、設(shè)備質(zhì)量問(wèn)題等影響而產(chǎn)生運(yùn)行異常的情況，其所引發(fā)的系統(tǒng)故障概率相對(duì)較高。繼電保護(hù)功能的發(fā)揮離不開繼電保護(hù)裝置的支撐，其主要承擔(dān)著對(duì)電力系統(tǒng)當(dāng)中各類電器元件故障及不正常運(yùn)行狀態(tài)第一時(shí)間做出相應(yīng)反應(yīng)的關(guān)鍵作用，在實(shí)際工作中具體表現(xiàn)為斷路器跳閘等[2]。當(dāng)電力系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，繼電保護(hù)裝置主要作為檢測(cè)角色，幫助相關(guān)人員掌握異常設(shè)備運(yùn)行狀況。一旦發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)某類故障，其切換為故障隔離角色，可以發(fā)揮自動(dòng)化隔離故障的作用，這一過(guò)程二次回路發(fā)揮著關(guān)鍵作用，能夠?qū)崿F(xiàn)故障范圍的有效控制，具體如圖1所示。電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中不管因何種因素產(chǎn)生故障，都可以發(fā)揮繼電保護(hù)的作用實(shí)現(xiàn)問(wèn)題的及時(shí)檢測(cè)，確?？梢灾朴喚哂嗅槍?duì)性的應(yīng)急處理方案。系統(tǒng)在自行檢測(cè)的過(guò)程中，同時(shí)還承擔(dān)著全面收集、深度分析以及科學(xué)整理數(shù)據(jù)的重要任務(wù)，一旦發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)檢測(cè)獲取的數(shù)據(jù)超出閾值的情況，系統(tǒng)還能夠進(jìn)行自動(dòng)控制，以此來(lái)保護(hù)整個(gè)線路。繼電保護(hù)回路最大的特性便是安全性，電力系統(tǒng)故障時(shí)有發(fā)生，安裝繼電保護(hù)二次回路有利于降低故障的發(fā)生概率和縮小影響范圍，主要是因?yàn)槠淇傻谝粫r(shí)間隔離故障，并且提示工作人員[3]。再加上其具有自動(dòng)化的特點(diǎn)，因此不僅能夠追蹤分析測(cè)量數(shù)據(jù)，還可以進(jìn)一步助力電網(wǎng)安全運(yùn)行工作。

2電力系統(tǒng)中電氣二次與繼電保護(hù)存在的問(wèn)題

電力系統(tǒng)中的電氣二次與繼電保護(hù)雖然具有重要的保護(hù)作用，但實(shí)際應(yīng)用時(shí)依舊存在一定的問(wèn)題，主要表現(xiàn)為智能變電站虛回路問(wèn)題、線路問(wèn)題及容量問(wèn)題等。

（1）智能變電站虛回路屬于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)二次回路中存在的熱點(diǎn)問(wèn)題，智能變電站的線路更名、擴(kuò)建、業(yè)擴(kuò)等工作會(huì)產(chǎn)生整站SCD部分的變動(dòng)，導(dǎo)致程度各異的各類問(wèn)題頻繁發(fā)生，最后這些誤差對(duì)于電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)收集等也會(huì)產(chǎn)生不容忽視的影響，并且還會(huì)在一定程度上弱化繼電保護(hù)二次回路本身所具有的可靠性，最終其運(yùn)行準(zhǔn)確性也無(wú)法獲得可靠保障。為此，在實(shí)際工作中應(yīng)將智能變電站虛回路問(wèn)題的妥善解決放在重要位置，避免對(duì)整站運(yùn)行產(chǎn)生干擾。電力系統(tǒng)在具體變更數(shù)據(jù)的過(guò)程中，還應(yīng)當(dāng)重視繼電保護(hù)二次回路在運(yùn)行方面的差異[4]。一般情況下，SCD變化所造成的繼電保護(hù)二次回路故障通常需要一定的時(shí)間才能夠妥善解決。

（2）繼電保護(hù)裝置實(shí)際運(yùn)行過(guò)程線路受損問(wèn)題的發(fā)生概率相對(duì)較高，之所以出現(xiàn)這一問(wèn)題，主要是因?yàn)樵撗b置依靠線路十分復(fù)雜的數(shù)個(gè)系統(tǒng)連接而成，在實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中常會(huì)發(fā)生線路受損等問(wèn)題，進(jìn)而阻撓裝置自動(dòng)切斷作用的有效發(fā)揮，同時(shí)還會(huì)增大繼電保護(hù)二次回路裝置性能大打折扣問(wèn)題的發(fā)生概率，導(dǎo)致其無(wú)法發(fā)揮應(yīng)有的保護(hù)作用[5]。若是無(wú)法對(duì)線路進(jìn)行修復(fù)，當(dāng)電網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生故障后，繼電保護(hù)裝置便難以發(fā)揮自身效用，極易引發(fā)大規(guī)模停電事件。

（3）電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行時(shí)，若是沒(méi)有精準(zhǔn)捕捉裝置二次回路故障，而影響到維修工作的及時(shí)進(jìn)行，將會(huì)對(duì)整個(gè)電路系統(tǒng)產(chǎn)生不容忽視的影響。例如：在實(shí)際應(yīng)用斷路器以及電纜時(shí)，當(dāng)遇到故障問(wèn)題，沒(méi)有第一時(shí)間對(duì)其開展相應(yīng)的維修工作，會(huì)增大電纜容量受損問(wèn)題發(fā)生概率。如果沒(méi)有第一時(shí)間采取妥善措施處理容量降低問(wèn)題，會(huì)進(jìn)一步加快設(shè)備老化速度，這一問(wèn)題還會(huì)導(dǎo)致蝴蝶效應(yīng)的發(fā)生，最終不利于居民正常用電。

3電力系統(tǒng)中的電氣二次與繼電保護(hù)策略

3.1妥善處理直流故障

如果發(fā)現(xiàn)直流電源短路問(wèn)題，必須梳理和明確發(fā)生短路問(wèn)題的具體原因。依據(jù)整體情況可知，直流電路短路的發(fā)生主要和以下情形有關(guān)：（1）技術(shù)人員操作時(shí)可能對(duì)直流電路產(chǎn)生觸碰，導(dǎo)致電源短路問(wèn)題的發(fā)生；（2）工作人員在回路檢修和連接工作中，因操作失誤引發(fā)的線路連接錯(cuò)誤問(wèn)題具有較高的占比，此類問(wèn)題還會(huì)增大直流電源短路問(wèn)題發(fā)生概率。如果發(fā)現(xiàn)是因?yàn)橛|碰直流電路造成短路，要求相關(guān)工作人員完善保護(hù)及有效檢測(cè)技術(shù)設(shè)備與各個(gè)系統(tǒng)，對(duì)問(wèn)題故障點(diǎn)進(jìn)行明確后，采取相應(yīng)的解決措施。若未因操作失誤引發(fā)短路問(wèn)題，需要嚴(yán)格約束相關(guān)作業(yè)人員保持耐心、細(xì)致的工作態(tài)度，開展二次回路接線，在正確接通電源之后，問(wèn)題會(huì)迎刃而解。

3.2妥善處理PT故障

在對(duì)PT回路缺陷進(jìn)行處理時(shí)，首要工作是明確問(wèn)題具體情況，推薦以薄弱環(huán)節(jié)作為切入點(diǎn)。例如：可以將刀閘輔助接口位置以及熔斷器等防御較弱的節(jié)點(diǎn)列為重點(diǎn)檢查對(duì)象。在實(shí)際的檢查工作中，應(yīng)要求相關(guān)作業(yè)人員先對(duì)熔斷器開展檢查，在定位故障位置和類型的基礎(chǔ)上，還應(yīng)當(dāng)要求相關(guān)工作人員進(jìn)一步查明電力系統(tǒng)具體狀態(tài)。之后，則需進(jìn)一步對(duì)是否屬于因?yàn)橄到y(tǒng)接地、運(yùn)方調(diào)整引發(fā)的系統(tǒng)不正常運(yùn)行進(jìn)行全面排查，并且還應(yīng)進(jìn)一步綜合性地檢驗(yàn)PT回路。電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行時(shí)，要求細(xì)致地分析故障具體情況，同時(shí)還需科學(xué)、合理地分析熔斷器在鐵磁諧振所產(chǎn)生的熔斷故障，之后使用正常的熔斷器代替出現(xiàn)故障的熔斷器，為電力系統(tǒng)可繼續(xù)正常運(yùn)作提供保障。

3.3妥善處理CT故障

在電力系統(tǒng)中，CT回路的主要功能是提供電流采樣數(shù)據(jù)，通過(guò)電磁感應(yīng)作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)電流的轉(zhuǎn)化處理，然后再通過(guò)二次回路，將完成轉(zhuǎn)化的電流傳輸給各電力裝置，CT二次回路接線示意圖如圖2所示。CT回路故障主要集中在運(yùn)作以及監(jiān)管過(guò)程的技術(shù)方面潛藏的問(wèn)題，比如實(shí)際工作中較為常見的問(wèn)題為CT端子排操作技術(shù)難以滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、電網(wǎng)專業(yè)性技術(shù)要求，導(dǎo)致電路技術(shù)故障發(fā)生概率顯著增大。妥善解決此類問(wèn)題的過(guò)程中，要求將安全防護(hù)工作放在重要位置，實(shí)際操作時(shí)要求電網(wǎng)維持運(yùn)行狀態(tài)，明顯增大了工作過(guò)程所面對(duì)的高電壓風(fēng)險(xiǎn)，具體可以結(jié)合實(shí)際情況，在絕緣墊中進(jìn)行對(duì)應(yīng)技術(shù)操作，確保CT回路可以得到正確連接。

3.4妥善排查隱患

在對(duì)繼電保護(hù)電氣二次回路當(dāng)中所包含的變壓器進(jìn)行隱蔽檢測(cè)的過(guò)程中，相關(guān)工作人員通常會(huì)選擇四端電阻法，以便于提升容量和精度等檢查結(jié)果的準(zhǔn)確性，重點(diǎn)檢查其是否可以滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。在隱患排查工作中，還需要重視母線耦合器開關(guān)電路設(shè)計(jì)中容易被忽視的隱患，針對(duì)母線中性點(diǎn)的點(diǎn)位水平和直流電路絕緣同樣需要增強(qiáng)檢查強(qiáng)度[6]。相關(guān)工作人員需要認(rèn)真排查變壓器實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)異味等情況，應(yīng)將工作重點(diǎn)放在短路隱患排查當(dāng)中。如果遇到儀表表盤讀數(shù)長(zhǎng)時(shí)間為0，不進(jìn)行任何變動(dòng)，同時(shí)變壓器硅鋼片保持高頻振動(dòng)狀態(tài)時(shí)，需要再更加詳細(xì)地排查次級(jí)電路開路存在的問(wèn)題。在實(shí)際的檢查工作中，相關(guān)作業(yè)人員應(yīng)重視紅外測(cè)溫技術(shù)在故障排查中的應(yīng)用，以此來(lái)全方位掃描及檢查繼電器二次回路的不同結(jié)構(gòu)，同時(shí)對(duì)檢測(cè)到的異常情況進(jìn)行有效顯示。此外，在排查繼電保護(hù)設(shè)備電氣二次回路隱患的過(guò)程中，應(yīng)注重應(yīng)用CPU容錯(cuò)機(jī)制、電器元件維修等安全保障措施，對(duì)各類可能發(fā)生的突發(fā)事件進(jìn)行有效規(guī)避。CPU容錯(cuò)機(jī)制主要可及時(shí)制止繼電保護(hù)電器二次回路做出的錯(cuò)誤判斷，以此來(lái)規(guī)避操作失誤問(wèn)題。

3.5妥善解決隱患

繼電保護(hù)二次回路主要存在的隱患包括電纜隱患及互感器二次回路隱患等，不同隱患對(duì)應(yīng)不同的處理方法，具體如下。

（1）電纜隱患。依據(jù)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)具體操作情況選擇相匹配的電纜，同時(shí)對(duì)電纜質(zhì)量嚴(yán)格把關(guān)；（2）電流互感器回路隱患。對(duì)電流互感器接線端子故障，要求專業(yè)電力技術(shù)人員斷開電流互感器；對(duì)電流互感本體質(zhì)量問(wèn)題，結(jié)合電路情況針對(duì)性處理，這一過(guò)程應(yīng)將電流互感器的二次繞組回路可靠短接。電流互感器隱患的發(fā)生多與電流互感器質(zhì)量問(wèn)題存在密切關(guān)系，若是選用質(zhì)量不過(guò)關(guān)的產(chǎn)品，一旦將其打開，大概率會(huì)引發(fā)電路相關(guān)設(shè)備異常問(wèn)題?；诖?，在具體處理電流互感器回路故障的過(guò)程中，要依據(jù)問(wèn)題實(shí)際情況，采取更為有效的處理方法。

4 ?結(jié)語(yǔ)

綜上所述，電力系統(tǒng)中的電氣二次與繼電保護(hù)對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)正常、穩(wěn)定運(yùn)行有直接影響，繼電保護(hù)及自動(dòng)化裝置在電氣二次設(shè)備維修及保護(hù)中都扮演著關(guān)鍵角色。為確保電氣二次及繼電保護(hù)充分發(fā)揮自身保護(hù)作用，不僅需對(duì)各類故障妥善處理，而且需全面排查繼電保護(hù)二次回路存在的隱患，并且妥善處理各類隱患，有效規(guī)避各類電力系統(tǒng)故障的發(fā)生，降低故障的負(fù)面影響，為電力系統(tǒng)保持安全的運(yùn)行狀態(tài)提供有力的維護(hù)作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙相丞.電氣自動(dòng)化系統(tǒng)繼電保護(hù)安全技術(shù)的應(yīng)用研究[J].品牌與標(biāo)準(zhǔn)化，2023（S1）：166-169.

[2] 季亮.電氣自動(dòng)化系統(tǒng)繼電保護(hù)安全技術(shù)應(yīng)用[J].光源與照明，2023（6）：198-200.

[3] 章琦，王寶山，康金，等.繼電保護(hù)電氣二次回路隱患排查分析[J].電站系統(tǒng)工程，2023，39（4）：80-81，84.

[4] 秦海波.電力系統(tǒng)中的電氣二次及繼電保護(hù)探討[J].科技資訊，2023，21（10）：25-28.

[5] 葉遠(yuǎn)波，章昊，王同文，等.基于邊緣物聯(lián)的電力系統(tǒng)二次繼保設(shè)備測(cè)試管控技術(shù)[J].中國(guó)電力，2023（7）：156-162，174.

[6] 王增平，林一峰，王彤，等.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與安全控制面臨的挑戰(zhàn)與應(yīng)對(duì)措施[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制， 2023（6）：10-20.