電力系統(tǒng)繼電保護的故障探析及處理策略研究

汪和敏

摘 要：在電力系統(tǒng)中，繼電保護技術(shù)主要是對電力危及安全運行和系統(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，要爭取在最短的時間內(nèi)，將發(fā)生故障的設(shè)備自動從系統(tǒng)中切除，或發(fā)送信號給值班人員進行消息傳達，使其對異常工況的根源進行有效消除，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；故障；處理策略

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

1 繼電保護的主要任務(wù)

1.1 監(jiān)視電力系統(tǒng)的運行

當(dāng)設(shè)備與系統(tǒng)發(fā)生的故障危及電網(wǎng)的安全時，損壞設(shè)備或被保護的系統(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以及單相接地等，元件繼電保護的裝備便會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

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

1.3 實現(xiàn)自動化控制

繼電保護在系統(tǒng)中的主要任務(wù)是實現(xiàn)遠程操作、工業(yè)生產(chǎn)操作的自動化控制以及電力系統(tǒng)中的運行自動化，例如備用電源自動遙測、遙控和投入，自動重合閘，等等。

2 繼電保護的主要故障

在我國當(dāng)下的電力系統(tǒng)中，容易出現(xiàn)較多的故障問題，例如不合格的測試、定值在輸入時出現(xiàn)錯誤、需求分析的定義出現(xiàn)誤差以及軟件設(shè)計得不夠合理等；還有一些人為因素，主要表現(xiàn)為：在進行接線設(shè)計時，相關(guān)的安裝人員沒有規(guī)范自身的操作，遵照規(guī)定嚴格執(zhí)行，造成繼電保護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行時間過久已損壞，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，顯示屏的芯片被損壞；電容運行時間過長，導(dǎo)致按鍵的機械部分出現(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，在繼電保護正常運行時，所有的報告都是由人機對話的模件集成顯示或者利用打印機的輸出來完成。在正常運行時，若出現(xiàn)以下情況是無法得以解決的，即保護屏上出現(xiàn)“有報告”的內(nèi)容，但人機對話的模件并沒有顯示出“報告”的內(nèi)容，此外打印機也未正常工作，這就是軟件故障中常見的問題。

2.3 安裝的問題

在進行保護設(shè)備的安裝時，一定要注意高壓的防護，在安裝時要與廠家有效協(xié)商，在合適的地方或保護裝置的入口進行防高壓設(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，在進行二次回路接線時，要對微機保護中的二次接線與電流互感設(shè)備的二次接線進行雙向考慮，否則會使電流互感設(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)，從而使保護誤動，因此，在進行開關(guān)調(diào)試時，對內(nèi)部的接線也要進行詳細檢查。

3 繼電保護故障的處理策略

3.1 對照法

對照法將非正常的設(shè)備與正常設(shè)備的參數(shù)進行分析對照，從不同的地方找出異常設(shè)備的故障源。對照法主要應(yīng)用于對已認為的接線錯誤進行排查，但在校驗定值時出現(xiàn)預(yù)想值與測試值的對比出入過大，從而無法準(zhǔn)確斷定出現(xiàn)故障的原因。此外，在進行設(shè)備更換與回路改造后，出現(xiàn)二次接線不能及時并正確恢復(fù)時，可以對同類的接線設(shè)備進行參照，在對繼定器校驗定值時，一旦發(fā)現(xiàn)繼定器的整定值與測試值相差過大時，不能立即對繼電器特性的優(yōu)劣進行判斷，或者立即對繼電器的刻度值進行調(diào)整，相反，可以通過同一只表計測量在其他回路繼電器中的應(yīng)用來進行比較，對故障的原因進行正確的處理。[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行接入，并以此來進行故障范圍的判斷，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為或懷疑帶有故障的元件，以此來進行繼電保護好壞的判斷，替換不僅能縮小故障查找的范圍，還能縮短查找故障的時間，這是對自動保護設(shè)備內(nèi)部故障進行綜合性處理最常見的方法。當(dāng)某些微機保護發(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 逐項拆除法

逐項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行脫開，接著再依次放回，如果此時出現(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，依照電源負荷的主要特性，將直流屏供應(yīng)的直流負荷中的各個回路進行短時拉開，尤其注意切斷的時間不能超過3秒鐘，當(dāng)某一回路被切除且故障也消失時，則表明該回路是出現(xiàn)故障的根源。此外，再通過對拉路法的進一步運用，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，直至找出故障點為止。

4 結(jié)束語

在電力系統(tǒng)中，繼電保護是保障其正常且安全運行的關(guān)鍵因素，隨著電力系統(tǒng)的不斷升級，繼電保護系統(tǒng)對安全運行的要求也越來越高。在當(dāng)下繼電保護技術(shù)中，其呈現(xiàn)出智能化、網(wǎng)絡(luò)化和微機化的特點順應(yīng)了測量、控制和保護走向一體化的趨勢，但在其廣泛應(yīng)用的同時，通常會出現(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)定運行。此外，相關(guān)人員還要提高繼電保護的相關(guān)技術(shù)，掌握重要的理論知識，將理論與實踐有效進行結(jié)合，提高處理事故和故障的水平。

參考文獻

[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.