電力系統繼電保護的運行維護分析

殷悅 孫暢

國網江蘇省電力有限公司鎮江供電分公司 江蘇 鎮江 212000

引言

繼電保護為電氣自動化系統運行階段常用的一種保護手段，其能有效防范、控制系統故障。若電力系統運行過程中突發故障問題，可以采用繼電保護設備明確相應位置與故障具體原因，及時發出預警信號，并基于調查處置過程實行有效保護。在產出跳閘動作以后，電力系統便能暫停相應工作，這樣有益于減少大范圍發生故障的情況。繼電保護不僅能提升電力系統的安穩性，還能促進其智能化、自動化發展進程，故而加強對該技術在電氣系統內應用情況的研究分析有很大現實意義。

1 影響繼電保護應用效果的主要因素

1.1 軟件因素

繼電保護裝置在投用階段，其內配置的軟件很容易滋生出一些錯差，以致在問題分析、方案規劃及檢測操作等方面均可能存在安全隱患，增加了保護裝置拒動作的概率，一旦出現拒動，則勢必會對繼電保護裝置運行的有效性形成負面影響。

1.2 硬件因素

近些年，電子技術快速發展進步，智能硬件設備加速更新，新型硬件設備在使用階段會存有一個磨合期，此期間內會對其做出改良、完善。繼電保護裝置內的部分硬件設備可能存在著一定問題，比如通道、接口等，若這些問題未能及時解除，則不利于保護裝置安全運行，滋生出各種安全性問題，且對電力系統的安全接線形成較大負面影響。

1.3 人為因素

目前，自動化系統在國內各個行業中均有較廣泛應用，但至今尚未達到人工智能水平。電氣系統繼電保護實踐中，人工參與是關鍵一環，其參與方式與狀態均影響著繼電保護效果，關系著繼電保護的安穩性。若實踐中部分人員沒有嚴格依照設計標準接線，便會發生接線錯誤情況。設備維護階段若檢查不到位或存有其他問題，均會影響繼電保護的安全水平。

2 電力系統繼電保護運行維護概述

2.1 運行維護原則

為保障繼電保護裝置安全穩定運行，構建起完善的繼電保護運行維護體系，應遵循以下原則：第一，確保運行安全。將保證繼電保護裝置運行穩定性與電力系統使用安全作為核心目標，采取一系列手段措施實現這一目的，如開展繼電保護裝置的日常維護與定期檢驗、裝置運行狀態監測、故障診斷與檢修等工作。第二，宏觀規劃、逐步落實。考慮到繼電保護運行維護是一項系統性工作，涉及諸多方面，應結合實際情況制定繼電保護運行維護的宏觀規劃方案，將總體目標分解為若干具體任務，分層逐步實施推進。

2.2 繼電保護裝置檢驗內容

為充分發揮繼電保護裝置使用性能，避免出現誤動、拒動現象，確保裝置可在電力系統運行故障出現后的第一時間執行相應保護動作。因此，應定期對繼電保護裝置及二次回路進行校驗，根據校驗結果發現裝置潛伏故障。而繼電保護裝置的主要檢驗項目包括整組動作檢驗、機械部分檢查、二次回路絕緣電阻測量、電氣特性試驗、分閘電壓測量、主變差動保護帶負荷校驗、二次通電試驗等。以繼電器相互動作檢驗項目為例，工作人員斷開繼電器檢驗期間可能引發誤動作的回路及壓板，隨后，將盤上直流電壓調整至運行工況。最后，根據試驗期間的繼電器保護動作執行情況與順序，判斷繼電器安裝質量是否達標、檢查裝置動作是否正確、是否存在迂回電路。

2.3 繼電保護裝置基本要求[1]

在繼電保護運行維護期間，工作人員必須深入了解裝置特性與基本要求，將其作為開展后續運行維護工作的主要依據。例如，當檢查到繼電保護裝置未滿足基本要求時，及時更換全新裝置，將原有裝置退役報廢處理或進行返廠檢修，以滿足電力系統的繼電保護需求。繼電保護裝置的基本要求包括：第一，可靠性。在滿足保護動作觸發條件時，要求繼電保護裝置可以在限定時間內快速執行保護動作，禁止裝置出現誤動與拒動現象。第二，選擇性。在電力系統出現異常運行現象時，裝置應選擇性斷開與故障點最近的開關設備，如果所斷開設備選擇不當，將擴大實際的停電范圍，影響到其他無故障部分的運行狀態。第三，靈敏性。要求所配置繼電保護裝置具有良好的監測精度及靈敏系數，裝置可以第一時間發現所保護區域內出現的設備故障與異常現象，并執行相應的保護動作。第四，快速性。在電力系統出現運行故障后，繼電保護裝置應在限定時間內以最快速度執行跳閘等保護動作，斷開故障設備與無故障部分的連接。

3 電力系統繼電保護的運行維護分析

3.1 日常維護

對繼電保護日常維護工作的開展，一方面，減小外部環境等因素對裝置可靠性造成的影響，預防和減少運行故障的出現，確保裝置使用性能得到充分發揮，借此保障電力系統的安全穩定運行。另一方面，多數繼電保護裝置運行故障在出現前期具有明顯征兆，通過開展維護檢查工作，可判斷繼電器等裝置是否存在脫焊、變位傾斜、燒傷等故障，將安全隱患消滅于萌芽狀態。

繼電保護裝置及二次回路的日常維護工作內容及要點包括：第一，裝置巡查。值班人員定期對各類繼電保護裝置與二次回路的實時運行狀態進行巡視檢查，如記錄各儀表與接線端子的運行情況。第二，裝置清掃。清除繼電保護裝置殼體表面與盤柜內附著的灰塵污漬與積水，避免裝置滲水滲灰而出現運行故障，營造良好的物理環境。同時，必須由兩人及以上同時開展裝置清掃工作，由一人負責開展具體操作，另一人負責監護，在出現二次回路短路、人員觸電等安全事故后，快速采取相應處理措施，如切斷電源。而針對電壓超過250V的繼電器，應提前斷開電源，在停電條件下清掃。第三，電源指示燈檢查。對繼電保護裝置及配套測控設備的電源連接情況、指示燈顯示情況進行檢查，如果指示燈顯示異常，則表明裝置存在運行故障，根據指示燈閃爍情況與設備運行工況為依據診斷故障類型。第四，目視檢查。值班人員采取目視檢查法，觀察裝置及二次回路是否存在異常聲響、發熱冒煙、散發燒焦氣味等異常狀態。第五，裝置查評及檢修。根據繼電保護裝置的查評結果，將裝置分為三類，一類裝置技術狀況良好無缺陷，二類裝置技術狀況基本良好、個別零部件存在一般缺陷，三類裝置存在重大缺陷、危及電力系統運行安全。隨后，及時處理存在缺陷的繼電保護裝置，在裝置運行故障得到妥善解決，或是更換全新零部件后，再將裝置投入使用。

3.2 搭建管理體系

在實際管理的過程中，相關技術人員必須以全方位了解智能變電站具體運轉狀況為前提條件，搭建相應的變電站管理體系，科學合理有序收集虛擬二次回路相關信息數據。對常規情況下智能變電站文件管控工作來說，實現可視化監控目標無法脫離挑選適宜途徑提升運作準確性及穩定性的支持。同時，全方位分析信息傳遞過程中各種安全性問題的產生原因，提升自身重視程度，利用各種技術手段擴大通信配置的安全性，方可保證電力系統運行的有序性及安全性，消除影響檢驗工作順利開展的風險因素，進一步提高智能變電站的工作效率。總之，智能變電站繼電保護以可靠隔離待檢修設備或故障設備為核心目標。

3.3 擴大校驗力度

智能變電站歷經長期發展其變化相對突出，促使其校驗工作重點發生較大的變化。以校驗保護裝置環節為例，其工作重點內容出現變化，以虛端子映射為校驗主體對象，側重于校驗其準確性[2]。同時，校驗工作開展期間側重于健全檢驗機制，做好軟壓板可靠性驗證工作，方可保證校驗結果準確無誤，并且校驗智能變電站終端時，盡量將穩定性、安全性及完善性視為校驗智能終端的重點內容。由此可見，相關校驗人員以保證出口硬壓板穩定性為前提條件，選擇科學合理的校驗方法完成工作任務，待完成校驗工作后仔細檢查變電站合并單元。此外，深入研究相關技術手段，持續優化校驗流程。

3.4 遺傳算法在電力系統繼電保護中的應用

遺傳算法是由美國科學家于20世紀70年代提出的一種計算模型，其主要是以自然選擇與遺傳機制作為理論基礎，通過應用計算機設備，首先將問題的全部備用解都進行編碼，接著便按照其理論來進行全局優化搜索，最終找到最優解集。發展至今，該算法已在電力系統繼電保護工作中獲得廣泛應用，如診斷輸電網絡故障原因、實現輸電系統電容最優化配置、無功優化電力系統以及處理圖像等。該算法應用優勢突出，如可以在龐大且復雜的搜索空間中完成自適應搜索并找出最優算法；算法簡單且適用性強，在求解問題過程中幾乎不受限制，不必經過復雜的求解過程即可以獲得最優解集。最大的應用限制則僅在于，輸電網絡故障診斷模型尚未實現系統化與科學化，而該問題一旦得到解決，人們便可以利用遺傳算法高效地解決故障診斷問題。

3.5 計算機化在電力系統繼電保護中的應用

近年來，社會整體經濟水平的不斷提高一方面推高了電力系統對微機保護的要求，另一方面也直接推動了計算機硬件特別是微機保護硬件的飛速發展。由此一來，計算機化在電力系統繼電保護中的應用便日益廣泛，且已取得矚目成績。分析計算機化在電力系統繼電保護工作中的應用優勢，主要包括以下三個方面[3]：①保護功能強大；②故障數據與信息存放空間充足，數據處理效率高；③能夠提高網絡資源通信能力，進而提高電力系統繼電保護工作效率。

3.6 繼電保護裝置故障診斷及檢修

首先，在監測到繼電保護裝置處于異常運行狀態時，及時開展裝置故障診斷與檢修工作，準確判斷裝置故障類型與產生原因，并要求工作人員全面掌握各類常見故障類型的相關信息，以此提高故障診斷效率，保證診斷結果真實準確。例如，電壓、電流互感器二次電壓回路故障的主要產生原因包括PT二次中性點接地方式不當、二次回路短路、差動保護電流互感器二次回路極性接反等。而電磁系統鉚裝件變形故障的產生原因包括零件過長與過短、用力不均、模具設計與裝配不合理。與此同時，靈活應用各項故障診斷方法，如替換法、對比參照法、目視檢查法、回路拆除法。

3.7 完善繼電保護技術

要自覺確立防范繼電保護故障的意識，定期檢查并及時更新自動化系統內的部分軟件，保證其始終能符合相關規定標準，加大防控力度，將由內部軟件或硬件問題引起的故障率降至最低。與此同時，要提升繼電保護力度及施工安全標準化、電氣控制系統自動化水平，有針對性的調控不同部件和施工工序，確保各工序內任何部件均能正常運作，積極將先進技術引入電力系統內，提升電力系統運行效率的同時，也能將繼電保護的安防功能充分發揮出來。

4 結束語

綜上所述，為保障供電可靠性與用電安全，預防和減少電力運行事故的發生。因此，電力企業應推動繼電保護運行維護體系的自動化、智能化與信息化發展，落實科學高效的運行維護策略，積極探索適應現代電力系統的繼電保護運行維護機制，以推動我國電力事業的健康、可持續發展。