變電站二次設備故障檢測診斷與繼電保護分析

冉明皓 李奕欣

（1 廣西大學電氣工程學院 廣西南寧 530004 2 國網天津市電力公司城東供電分公司 天津 300000）

0 引言

與一次設備有所不同，變電站的二次設備的工作主要是實現對一次側提供保護、調節、監測等功能，如測量儀表、繼電器、自動控制設備、信號設備以及一些供電裝置如硅整流器為一次設備的運行提供能源［1］。

二次設備穩定運行也是電力系統正常工作不可或缺的條件之一，因此對于二次設備的故障監測與維修也是保障電力系統正常運行的關鍵。本文將著重對變電站的二次設備與繼電保護裝置的故障類型、故障診斷與維修措施進行歸納總結。

1 故障監測

1.1 監測內容

電氣二次設備的狀態監測是故障預測的基礎。監測其在運行狀態下的各項指標，進行壽命判斷，是故障預測必不可少的步驟之一。二次設備的監測過程與一次設備有明顯差異，它并不會過度依賴傳感器。電氣系統的狀態主要從如下5 個方面對二次設備進行監測：

（1）交流測量系統：主要是TV、TA 回路的絕緣情況，是否構成完整的二次回路，以及測試部件的完整程度。

（2）直流操作與信號系統：主要是直流動力、操作及信號回路完整度和二次回路的絕緣情況［2］。

（3）邏輯判斷系統：硬、軟件的邏輯回路以及完整度。

（4）屏蔽接地系統。

（5）通信系統。

1.2 監測方法

對于二次設備的狀態故障監測來說，不僅可實用性高，費用也較低，難度遠低于一次設備。在諸多監測方法中，有一些非接觸式監測方法憑借著其獨特的優越性和技術層面的實用性，成為了狀態監測領域中非常重要的手段。電力系統中常見的非接觸式監測方法的分析如表1 所示。

表1 非接觸式監測方法分析

2 故障評估

狀態評估的本質是分類問題，依據二次設備工作的運行狀態設定不同層次、一定數目的狀態量，分析電氣系統二次設備數據的屬性，開發合適該系統的多分類模型。故障評估的結果是系統運行狀況是否優良的直接表現，也是判斷其運行情況、定制設備結構、界定生命周期的重要手段［3］。

圖1 主要總結了現有常用的幾種狀態評估技術手段，并對狀態評估技術進行了研究與分析。

圖1 故障預測常用的狀態評估方法

3 故障診斷

一旦二次設備產生故障，電氣系統就會監測到二次設備的大量報警信息，而智能電網的實時監測系統會立刻收集這些報警信息將他們反饋到故障診斷系統，而后者會立即進行分析處理。這2 個系統的在線監測系統較為復雜，基本上可以分為以下4 個層級［4］，如表2 所示。

表2 故障診斷方式及內容

4 繼電保護

4.1 繼電保護的原理、手段和意義

現如今，設備故障或系統異常等情況在電力系統運行過程難免發生，加強對二次側設備的監測和維修成為繼電保護中十分重要的一環。繼電保護對電氣二次設備的保護有至關重要的作用，因此電氣二次及繼電保護在電力系統運行過程中具有重要的意義［5］。圖2 重點描繪了繼電保護的原理、手段和意義。

圖2 繼電保護的原理、手段和意義

4.2 繼電保護裝置的發展

自20 世紀50 年代至今，繼電保護裝置的發展史如圖3所示。

圖3 繼電保護裝置的發展史

4.3 繼電保護系統故障與處理

表3 歸納了當前繼電保護中常見的故障類型及其影響。圖4 歸納了目前故障處理常用的6 種方法。

圖4 繼電保護常見故障處理方法

表3 繼電保護常見的故障類型及影響

5 小結

在智能變電站中，二次設備的正常穩定運行是變電站正常工作的首要條件。而繼電保護系統在檢修和維護二次設備上都起了重要作用。在實際運行中，保證二次設備裝置和繼電保護系統的功能正常，減少安全隱患，對電力系統的正常工作具有非常重要的意義。隨著電力技術的不斷進步，故障監測系統的不斷更新，原有解決故障問題的方法并不能無差別的解決所有問題。因此本文著重總結了關于變電站二次設備的故障監測和故障評估以及繼電保護系統的故障類型，加深對變電站二次設備故障的了解；并對不同問題給出了規范的解決方法，為工作人員準確處理二次設備提供參考，加強對變電站二次設備運行情況的精準控制。