配電網繼電保護系統可靠性問題研究

孫一飛 張詩洋 張楠

摘要：介紹繼電保護系統的發展歷程，根據繼電保護系統可靠性差的具體表現及影響繼電保護系統可靠性的主要因素，提出有針對性的解決措施，為提高配電網繼電保護系統的可靠性提供參考。

關鍵詞：繼電保護系統；配電網；參數偏差；軟件；硬件

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2016）07-0049-02

隨著科技的進步，電能廣泛應用于人類生產、生活的各個領域和環節，發揮著越來越重要的作用，成為人類不可或缺的能源消耗品。為用戶提供安全穩定的電能，是電網設計建設的主要目的。繼電保護系統作為電網的重要組成部分，是有效保障電網安全和提高供電可靠性的第一道防線。當電網局部發生故障或異常工況時，繼電保護裝置能夠在最短時間內自動切除故障設備或發出運行異常信號，有效防止故障或異常工況進一步惡化，造成其它設備受損或其它區域停電。繼電保護裝置能否準確識別電網故障或異常工況，并及時正確動作，直接關系電網供電可靠性。統計數據顯示，63%的電網事故與繼電保護裝置不正確動作有關。因此，有效提高繼電保護系統的可靠性，是確保電網安全穩定運行的重要手段。

1 繼電保護系統發展歷程

科學技術水平的不斷提高，為電網技術的發展變革提供了基礎條件。電子技術、計算機技術和通信技術廣泛應用于繼電保護裝置，使繼電保護系統的智能化水平顯著提升。過去50 a時間內，繼電保護經歷了4個歷史階段：機電式斷電保護、晶體管繼電保護、集成電路繼電保護和微機繼電保護。

微機斷電保護技術是近幾十年最重大的技術進步之一，其擁有強大的自檢功能、綜合邏輯處理能力、數值計算能力、記憶能力和數字通信能力。這些特點是機電式斷電保護、晶體管繼電保護、集成電路繼電保護所具備的。目前，微機保護技術廣泛應用于高低壓電網和各種主電氣設備。在實際使用中，微機繼電保護裝置的正確動作率高于正常動作率0.2～0.3個百分點。長期實踐表明，微機繼電保護是當前最先進、最穩定的繼電保護技術。

2 繼電保護系統可靠性差的表現

當前，電網中的繼電保護系統存在一定問題，對電網安全穩定運行造成許多不利影響。繼電保護系統可靠性差具體表現有以下幾方面。

2.1 參數偏差

繼電保護裝置通常安裝在戶外，長期受風吹日曬雨淋等外部環境影響，部分元件老化受損速度快。如果不能及時進行科學合理維護，感應測量元件無法準確反映技術參數，經常出現偏差問題，導致繼電保護裝置誤動作，影響電網正常運行。

2.2 干擾失效

電網出現突發性故障時，繼電保護系統按照預先設置的觸發信號迅速做出動作，有效保障電網正常運行。在運行過程中，外界頻率較高的非電信號會對繼電保護裝置的觸發信號造成干擾，產生錯誤動作，將沒有發生故障的電網線路斷開，影響正常運行。

3 影響繼電保護系統可靠性的主要因素

影響繼電保護系統可靠性的主要因素有3個：軟件因素、硬件因素和人為因素。

3.1 軟件因素

繼電保護系統軟件出現程序錯誤，會造成保護裝置出現誤動或者拒動。影響軟件可靠性的因素主要有結構設計失誤、編碼錯誤、定值輸入錯誤、需求分析定義不明確等。

3.2 硬件因素

繼電保護系統的硬件包括繼電保護裝置，二次回路，輔助裝置，通信、通道及接口，斷路器。

3.2.1 繼電保護裝置 電源供應、數字量輸入、中央處理、數字量輸出、模擬量輸入等模塊都關系繼電保護系統的可靠性。

3.2.2 二次回路 絕緣裸露受損或者線路老化，易因二次回路接地引發故障。

3.2.3 輔助裝置 交流電壓切換箱、分相操作斷電器箱、三相操作斷電器箱等裝置的作用很大。

3.2.4 通信、通道及接口 收發信機、通信接口、光纖等容易出現信號阻斷，繼電保護裝置正確動作在很大程度受此影響。

3.2.5 斷路器 斷路器是否安全可靠，直接關系繼電保護裝置和電力系統主接線的可靠性。

3.3 人為因素

據統計，在220 KV線路中，38%的故障是人為因素造成的。常見的因素有安裝工作人員不能按要求正確接線、檢修工作人員和運行工作人員誤操作等。

4 繼電保護系統事故處理措施

4.1 準確分析故障信息

故障發生后，利用計算機詳實記錄故障信息和相關數據，參考指標和故障錄播圖準確分析和判斷故障種類，并采取切實可靠的處理辦法。

4.2 克服人為因素影響

一旦繼電保護系統出現事故，跳閘卻沒有發出任何信號或根據信號不能確定根源時，無法確定事故種類。出現這種情況，工作人員要對系統運行狀態進行全面評估，如果確定為工作人員責任心不夠、處理措施不當等原因造成的，要及時解決。

4.3 選擇正確檢查辦法

繼電保護系統檢查維護過程中，常用的檢查辦法有逆序檢查法、順序檢查法和整組試驗法。逆序檢查法是以事故結果為起點，一級級逐項檢查，直至找出故障根源。順序檢查法是應用檢驗調試的辦法查找故障根源。整組試驗法是通過檢查保護裝置動作邏輯、動作時間再現故障判斷故障根源。

5 提高繼電保護系統操作準確性的措施

操作人員要認真學習保護原理和二次圖紙，對現場二次回路端子、繼電器及信號掉牌等進行核對。要嚴格執行“兩票”程序，按照運行規程進行操作。在調度范圍征得調度同意后，再進行投入和退出。特殊保護操作運行工作人員要進行培訓學習。如果發現繼電保護系統運行異常，一方面要加強監視，另一方面退出引起誤動的保護出口壓板，及時聯系工作人員進行處理。

出現母差保護、距離保護、高頻保護、微機保護、瓦斯保護、重合閘異常情況，要及時選擇退出。

母差保護：發出“母差直流電壓消失”“母差交流斷線”信號時；母差不平衡電流不為零時。

距離保護：三相電壓回路斷線或PT退出運行時；助磁電流過大、過小時；負荷電流超過規定值時。

高頻保護：直流電源消失時；裝置故障無法復歸時；通道試驗參數不符合要求時。

微機保護：總告警燈亮，同時4個保護之一告警燈亮時；兩個CPU出現故障時。

瓦斯保護：加油、濾油、更換硅膠時；潛油泵放油檢修后投入時。

重合閘：開關事故跳閘次數超過標準時。

6 提高斷電保護系統可靠性的措施

繼電保護裝置的可靠性和設計安裝的合理性直接決定整個繼電保護系統的可靠性。斷電保護系統投入使用后，制定防范事故方案，采用有效預防措施消除安全隱患，可以相應提高繼電保護系統的可靠性。

繼電保護裝置在設計制造過程中要嚴把質量關。在部件選購時，要選擇故障率低、耐用的部件。晶體管容易受干擾源干擾，在設計、安裝時可以采取設置隔離變壓器、濾波器等措施。為避免高壓大電流、切合閘操作電弧影響，應考慮把晶體管保護裝置安裝在隔離房間內。加大對繼電保護工作人員的培訓力度，提高其處理復雜問題的能力，增強工作責任心。定期對繼電保護裝置運行狀況進行檢查，制定事故處理措施細則。為保障電網運行穩定，繼電保護系統必須能夠快速切除故障線路和設備。為避免繼電保護裝置無選擇錯誤動作，應全面考慮部件的科學配備，有效提高裝置動作的可靠性。

參考文獻

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