變電站繼電保護的作用及常見故障處理策略探析

姜存進

（國家能源集團東臺海上風電有限責任公司，江蘇東臺，224200）

電力是保障民生建設，社會經濟發展的重要能源。伴隨著社會用電需求量持續增加，國內配網規模不斷擴大，配網運行管理設備越來越多，配網結構復雜度也越發凸顯，這極大地增加了配網運行管理的難度，也增加了配網運行中質量及安全事故的發生概率。為了有效確保配網運行的可靠性，及時解決配網運行故障，降低配網運行故障的危害程度，當下配網運行中都專門性設置了配網繼電保護裝置。因此，如何才能有效控制及處理變電站繼電保護裝置的運行故障值得深入探討。

1 變電站繼電保護的作用

在電力系統的運行管理系統中，繼電保護系統是非常關鍵的構成部分，具體就是結合電力系統的運行管理需求來科學設置繼電保護裝置，具體的保護原理見圖1。

圖1 變電站繼電保護原理圖

電力系統中的電力元件出現故障問題后，相應的故障參數量會按照圖1所示的流程進行處理，并且最終選擇跳閘或發出信號脈沖。

對變電站繼電保護系統而言，主要可以分成子站系統與監控系統兩大部分，具體的系統構成見圖2。

其中繼電保護是監控系統的一個重要組成部分。通過科學設置繼電保護系統，主要的作用體現如下：①有利于確保變電站安全運行。在變電站內部的電力系統中被保護的相關電力元件出現運行故障問題后，所設置的繼電保護裝置可以有選擇地將故障元件所在線路段進行切斷，以此可以避免故障元件的故障范圍進一步擴大，力求最大程度確保變電站內部電力系統運行安全性。②有利于及時警示變電站內部出現異常運行狀態的各種類型的電氣元件。如果變電站內部電力系統在運行中的某個電氣元件存在異常運行工況，那么所設置的繼電保護裝置就會及時發出警告，并提醒值班的檢修工作人員及時排查及解決相關故障問題，或者可以由繼電保護裝置進行自動化調整。③有利于實時監控變電站內部電力系統的運行工況。基于變電站內部繼電保護系統的科學構建，不僅可以及時出現它們運行中存在的故障電力元件，也可以對電力系統運行是否可以持久保持穩定、正常工況進行實時監控，提高了變電站內部電力系統運行管理的水平。

圖2 變電站繼電保護系統構成簡圖

2 變電站繼電保護的常見故障

■2.1 干擾故障

干擾故障是繼電保護裝置運行中比較多見的一類故障，主要是由于靜電干擾或電磁輻射干擾所造成的一類運行故障。在日常使用一些類型的通信裝置與設備期間會不可避免地產生一些電磁輻射，由于繼電保護裝置本身具有比較高的靈敏性，所以這些電磁輻射會影響繼電保護裝置的正常運行，如使其出現錯誤動作，進而會對電力系統運行質量帶來不利影響。又或者，電廠工作人員身上本身存在靜電，它們會在接觸到電路過程中出現放電情況，這樣同樣可能會使繼電保護裝置因為錯誤信號誘導而出現誤動情況，進而會對變電站內部電力系統的可靠運行帶來不利影響。

■2.2 內部故障

內部故障是變電站內部繼電保護裝置中比較多發的一類故障，主要表現在如下幾個方面：①接點故障。接點如果存在異常消耗情況，或者接觸不良情況，都容易直接影響繼電保護裝置的正常運行。比如，接點部位被硫化物所腐蝕，影響該部位的質量。②差拍問題。差拍問題是繼電保護裝置出現電壓異常等問題所造成的，如繼電器電壓是否滿足規定標準與要求等；③裝置元件故障。該故障也會直接影響繼電保護裝置的繼電保護作用實現，進而會對變電站內部電力系統的正常運行帶來不利影響。

■2.3 外部故障

鑒于變電站內部所設置的繼電保護裝置大都設置在復雜的環境條件下，非常容易受到外部環境因素的影響，如雷擊、大風等都是潛在的外部故障誘發隱患，如可能會使繼電保護裝置發生絕緣故障。又或者在對繼電保護裝置進行日常運行維護過程中，相關檢修人員沒有及時檢修及解決潛在的繼電保護裝置故障，或者沒有做好繼電保護裝置的運維管理，使其受到了人為破壞或偷竊等等，這些都會誘發繼電保護裝置故障問題。從這個角度來講，外部故障也是一類影響變電站內部電力系統正常運行中非常重要的繼電保護裝置故障。

3 變電站繼電保護故障的處理策略

■3.1 采取有效地抗干擾策略

鑒于繼電保護裝置本身具有非常高的靈敏度，這使得相應繼電保護裝置容易在正常運行條件下受到外部靜電或電磁波等的干擾，所以為了避免變電站繼電保護干擾故障問題的出現，必須要采取一些有效的抗干擾措施來提升繼電保護故障的防護及處理效果，具體可以劃分成如下兩種類型：①軟件抗干擾。主要是在印刻板布線過程中隔離其中的強弱信號，避免出現強弱信號平行情況。與此同時，要注意有效地可控制二次回路周邊的電軟值。②硬件抗干擾。主要是設置一些可以隔離與控制與電磁波信號或靜電的硬件裝置，以此避免靜電或電磁波信號給變電站內部的繼電保護裝置正常運行造成干擾。

■3.2 靈活選擇故障診治方法

在現階段的繼電保護故障處理過程中，首先需要通過診斷分析來明確相應故障的類別、位置及誘因等，之后才能夠采取可靠的故障處理措施加以處理。而現階段的故障診斷方法比較多，常用的包括如下幾類：

（1）短接法。該種故障診治方法是對繼電保護故障范圍進行縮小的一種常用方法，具體就是將回路當中的一部分或一段采用短接線的方式接入，以此來判斷相應的故障處于短接線范圍之外或是之內。該種故障診治方法主要適用于對電流回路開路情況，或者電磁鎖失靈情況等進行判斷。

（2）元件替換法。該法主要是采用正常的繼電保護系統元件來將出現故障問題的元件替換下來，以此來縮小故障診斷的范圍，提高故障診斷效率，是現階段繼電保護故障診斷及處理中比較多用的一種診斷方法。

（3）儀器法。主要是借助繼電保護裝置測試儀（圖3）這種專用的設備對變電站的繼電保護裝置的運行情況進行檢測，以此可以高效地或缺相關的繼電保護裝置運行工況。

圖3 繼電保護裝置測試儀

（4）參照法。該法是通過對比分析不同設備技術參數的方式來明確出現故障問題設備的故障位置，主要適用于對接線錯誤進行檢查，尤其是在開展定值校驗期間如果發現預想值和測試值之間存在較大出入卻無法對相應故障誘因進行判斷的一類故障。

（5）分析法。該法主要是通過回路測量的方式來對線路是否存在短路或斷路問題進行測定。在實際的故障測量及分析過程中，需要運用萬用表等測量工具來對相應的線路上的電流、電壓等相關指標進行逐次排查及分析，判斷其合理性，以此來逐步確定相應的故障位置所在。

除了上述幾種常見的繼電保護故障診治方法之外，還要注意結合相關人員的工作經驗以及繼電保護故障的實際情況，靈活地應用“望聞問切”的方式，通過“看一看”、“聞一聞”等，配合信息技術等先進科學技術的應用，保證可以快速診斷繼電保護故障。在此基礎上，可以結合故障位置及成因，采取維修或更換故障元件等方式來處理相應的故障問題。

■3.3 做好二次回路巡檢工作

二次回路是涵蓋繼電保護回路在內的回路統稱，通過確保二次回路運行質量，也有利于防范繼電保護故障問題。因此，為了進一步有效地防范及處理變電站內部繼電保護故障，還要注意定期對繼電保護裝置以及相關電力系統的二次回路開展檢修及維護管理工作，具體包括對二次回路的實際工作狀態進行實時檢查及維護管理，保證可以及時將相關繼電保護裝置的故障隱患排查出來并加以有效處理，確保繼電保護裝置可以始終保持正常運行狀態。

總之，繼電保護系統是確保變電站內部電力系統正常運行中不可或缺的保護體系。在平時的變電站繼電保護系統運行中，容易出現干擾故障以及內外部故障等多種類型故障，影響了變電站繼電保護功能的正常運行。為了有效處理繼電保護故障，可以從采取有效抗干擾措施來處理干擾故障出發，注重靈活選用排除法、分析法等故障診治方法來處理繼電保護裝置，配合定期開展二次回路巡檢工作，力求全面提升變電站繼電保護工作的質量。