繼電保護開關電源的故障分析及改進

尹 春，李 彥

（南京南瑞繼保電氣有限公司，江蘇 南京 211102）

0 引 言

隨著國家經濟實力的提升，我國的科技水平不斷提高，各個領域的科技實力得到增強。為了保護電力用戶的安全，電力行業逐漸開始重視繼電保護開關裝置的研究。繼電保護開關電源裝置可有效保證用電過程的安全，其性能直接影響電力系統的運行狀況和電力行業的穩定和安全發展。調查顯示，我國發生的各種大型停電事故很多是由繼電保護裝置產生故障導致的，因此確保繼電保護裝置在電力系統中的安全運行至關重要。同時，該裝置是開關電源的主要功能模塊，要發揮其開關作用，必須確保輸出電壓的穩定。

1 繼電保護裝置

繼電保護裝置在我國電力系統工作中發揮了重要作用，保障了電力傳輸的安全，有效促進了我國電力行業的進一步發展。繼電保護裝置工作過程中若發生設備故障，它可以及時做出反應，有效降低設備故障給電力企業和用戶帶來的損失，并且可以以最快的速度隔離故障設備，防止故障蔓延。在繼電保護裝置發揮巨大作用且受到電力企業的青睞后，各種各樣的繼電保護裝置被研發，但由于裝置由多個部分共同構成，因此工作人員很難有效管理該裝置。

2 繼電保護開關電源

繼電保護開關電源的關鍵組成部分是半導體器件，能夠使開關時刻處于高效率的工作狀態，并在發現故障時以最快的速度斷電，防止造成更大的損失。繼電保護開關電源可以保障電力系統運行過程的安全，且閉合電力的控制方式發揮了重要作用。繼電保護開關電源工作原理如圖1所示。當該裝置發現電力系統在運輸工作過程中產生故障時，可以及時了解系統的運行狀況，斷電處理發生故障的部分，防止故障程度進一步加深而引發電力系統安全事故，造成大面積停電。繼電保護裝置在電力系統的安全工作中發揮了重要作用，因此電力企業需加強研發，以發揮其作用，防止發生大面積停電事故。

圖1 開關電源原理圖

許多大面積停電事故的發生都是因為繼電保護裝置產生故障而無法及時發現造成的。因此，電力企業要真正了解繼電保護裝置在保護運電安全工作中發揮的重要作用，重視對繼電保護裝置的研發。在繼電保護裝置中，繼電保護開關電源發揮了重要作用，有效保證了繼電保護裝置時刻處于正常工作狀態。同時，開關電源能夠減少電源浪費，提高繼電保護裝置的工作效率。繼電保護開關電源的任務是過濾不小心傳輸到電路傳輸系統中的高壓電流，通過處理電流降低電壓，確保電流在運輸過程中保持穩定狀態，從而保障輸送電能過程的安全。

3 常見故障分析

在運行過程中，電力系統中的各種設備易因各種因素造成繼電保護裝置發生故障。如果無法及時處理故障，將可能導致發生重大電力事故。繼電保護裝置發生故障的資料顯示，產生電壓下降和電能降低現象很有可能會引發重大的安全事故，甚至會威脅工作人員的安全。如果想要快速確認故障部位，降低事故范圍進一步擴大的可能性，必須要及時發現并分析故障。

輸入電壓端出現故障可能會導致繼電保護開關停止運行。輸出電壓端故障會因為該端口無法自動進行斷電操作而引發電力事故。工作人員可使用先進的電壓檢測設備記錄電壓，其中波形記錄儀是最常用的一種。工作人員可以使用相關設備有效控制輸入電壓的中斷時長。通過控制可知，想要將輸入電源的值達到穩定的工作狀況，需要耗費不到0.2 s的時間，但開關電源不能與其一起達到穩定的狀態。

3.1 電源波動引起的故障

電力系統的電源波動產生異常同樣會導致各種故障。例如，輸入電壓發生一瞬間的故障后電壓輸入工作正常進行，但仍然會導致繼電保護開關無法正常工作，而輸出電壓不受影響。此時，輸出電壓保持正常顯示，且繼電保護開關不會及時做出斷電保護反應。工作人員必須手動操作，才可以使裝置的開關達到正常的工作狀態。通過分析引發故障的原因可知，繼電保護開關的電源啟動和輸出電壓出現邏輯錯誤引發了各種故障。

分析大量的工作實踐經驗了解到，使用繼電保護試驗儀能夠檢測電壓是否發生變化，可以控制電壓變化的大小并記錄變化過程。此外，需在設備的幫助下控制好輸入電壓的中斷時間。工作人員必須改變繼電保護開關工作過程中的邏輯順序，為繼電保護開關安全穩定運行提供保障。在處理電源欠壓故障時發現，如果輸入電壓發生通斷，會造成其產生不正確的動作，且無法按照正確時間對電路做好復位工作而產生錯誤動作故障。發生這種事故時，工作人員要時刻觀察電壓的變化狀況，并且對發生欠壓的信號做好處理工作。輸入電源中斷后，電壓的恢復如圖2、圖3以及圖4所示。

圖2 輸入電源中斷一段時間后恢復

3.2 啟動電流過大引起的故障

圖3 輸入電源長時中斷后恢復

圖4 輸入電源短時中斷后恢復

大量的工作實踐表明，如果瞬間輸入0.3 A的電流，將會使電網正常工作時的電流穩定到0.4 A。這已經超出了電網可承載的電流大小，易引發開關故障，而系統會對這一故障進行報警[1]。輸電線路要求繼電保護開關的工作功率能夠時刻保持穩定，同時對輸出回路的工作功率有一定的要求。為了保證工作狀態的穩定，工作人員要詳細調查和了解每一項可能影響正常工作的因素，以防產生不正常現象而影響設備的正常工作。如果設備產生不正常現象，將會直接造成開關開始運行時的瞬態電流快速增長而引發重大電力安全事故，從而威脅工作人員的安全，給電力企業和用戶造成經濟損失。

4 改進措施

4.1 電源波動的改進措施

為了防止繼電保護開關電源產生不正常的運行現象，工作人員可在電源上安裝電壓檢測設備，并在延時電容設備上安裝電子開關設備。這些方式能夠有效保障保護開關設備時刻處于穩定安全的工作狀態，防止開關裝置受到安全威脅而產生故障。此外，電容設備上電子開關的工作狀態沒有嚴格要求，能夠確保延時電路發揮作用。

4.2 啟動電流過大的改進措施

如果在輸電線路開始工作時發生開關電源超過可承載量的情況，將可能發生安全事故，同時影響設備的電源功能，甚至對其造成損壞[2]。通過實際的工作積累，工作人員可增加輸出電壓的大小，同時減少輸入電流的大小，以保障開關電源的安全穩定。如果要保證開關電源在開始工作時的穩定狀態，需要盡早控制好電壓的數值，確保設備可以正常工作且不會引發安全事故。

4.3 注意檢查繼電保護開關中的隱蔽故障

調查顯示，大部分停電事故的發生都與繼電保護開關的隱蔽性故障有關。這些故障具有較強的隱蔽性，因此發生隱蔽故障時如果不仔細檢查，很難及時發現故障并制定合理的解決方案。因此，企業要安排專業的工作人員定期保養和維護繼電保護裝置，檢查裝置內部是否存在一些不易發現的故障。此外，相關工作人員要收集裝置產生各種故障時檢測的各項數據，以期為類似事故的處理提供數據支持。

4.4 設計繼電保護診斷故障系統

工作人員需要設計一種用于故障診斷的系統，及時發現繼電保護裝置產生的各種故障，并做好故障的處理工作，從而降低事故發生的可能性，減少事故造成的損失，保障電力企業和用戶的利益[3]。實踐經驗表明，繼電保護診斷故障系統有許多用途。工作人員需要根據自身不同的權利管理裝置的不同部分，對自己的行為負責，有效降低因越權工作引發安全事故的可能性，同時減少事故可能造成的經濟損失。繼電保護診斷故障系統可以收集工作過程中產生的各項數據，通過分析這些數據了解事故的原因和解決的方法。此外，系統能夠根據工作人員負責的工作區域的大小改變范圍，有效做好電力管理和保護工作，提高電力系統工作的穩定性。

5 結 論

電力在國家發展和人們生活中發揮了重要作用，因此國家政府部門應關注用電過程中的安全。電力企業必須制定科學、合理以及有效的方案，有效處理各種安全事故。電源開關在繼電保護裝置的工作過程中發揮了重要作用，因此必須要加強對開關的設計及研發工作。設計時要參考可能影響工作狀態的各種因素，保障工作狀況的穩定，有效提升電力系統運行過程的安全性，從而推動電力行業穩定發展。