電力系統(tǒng)繼電保護故障分析及故障點查找方法探析

陳麗萍

佳木斯電業(yè)局繼電保護所， 黑龍江 佳木斯 154000

電力系統(tǒng)繼電保護故障分析及故障點查找方法探析

陳麗萍

佳木斯電業(yè)局繼電保護所， 黑龍江 佳木斯 154000

伴隨著我國電網(wǎng)系統(tǒng)的不斷完善，繼電保護故障必將對電網(wǎng)的安全運行產(chǎn)生更大的危害。因此，對繼電保護故障產(chǎn)生的原因加以分析，掌握相關故障的查找、處理方法成為擺在電力系統(tǒng)工作者面前重大而迫切的任務。

電力系統(tǒng)；繼電保護故障；認識；分析與查找；處理措施

在電網(wǎng)是否能夠穩(wěn)定運行的問題上，繼電保護系統(tǒng)所起的作用是極其重大的。作為電力系統(tǒng)中組成部分之一，繼電保護故障會給電網(wǎng)運行帶來較大影響。因此，分析繼電保護故障原因，掌握故障查找方法，并對故障加以有效預防或及時處理，最終實現(xiàn)電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運行目的，這無疑具有重要的現(xiàn)實意義。

1 對電力系統(tǒng)繼電保護故障的認識

做為保障電力系統(tǒng)安全運行的重要手段，繼電保護系統(tǒng)自身如果出現(xiàn)故障，必然會導致較大面積的電力系統(tǒng)故障，造成更為嚴重的災難性后果。繼電保護故障是引發(fā)電網(wǎng)系統(tǒng)崩潰的重要原因之一。在電力系統(tǒng)故障中，繼電保護故障歷來是人們關注的重點環(huán)節(jié)之一，特別是九六年美國西部大停電事故的發(fā)生，使得繼電保護故障越發(fā)為業(yè)內(nèi)人士所重視。

繼電保護系統(tǒng)是確保在相對不利的運行環(huán)境或系統(tǒng)狀態(tài)下，電網(wǎng)能夠正確運作、安全運行的重要措施，所以它必須非常可靠且能始終保持正確。也就是說，在電力系統(tǒng)運行、操作正常的情況下，繼電保護系統(tǒng)始終保持待命的不動作狀態(tài)，一旦電網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，又必須立即動作，及時把故障區(qū)域從電力網(wǎng)絡出分離出來。

由于繼電保護設備大量地存在于電力系統(tǒng)之中，繼電保護系統(tǒng)必須持續(xù)保持高度的可靠性。但是，在電網(wǎng)實際運行中，繼電保護系統(tǒng)要達到100%可靠是不現(xiàn)實的，國內(nèi)外電力故障史都表明，當繼電保護系統(tǒng)發(fā)生故障，形成了不期望或不正確的動作，必將對電網(wǎng)造成極大擾動，并且由繼電保護故障發(fā)展開來的電網(wǎng)故障將是一段時期內(nèi)造成大范圍電力系統(tǒng)故障的主要原因之一。

從國內(nèi)外歷次大停電事故分析中不難看出，電力系統(tǒng)大面積故障的發(fā)生通常都會有一定的發(fā)展過程：因為一些無法預知的事件使電力系統(tǒng)處于非正常的壓力狀態(tài)下，此時許多設備在系統(tǒng)中處于極限運行狀態(tài)，無功電力處于短缺狀態(tài)，且發(fā)電儲備已然耗盡。基于對系統(tǒng)運行狀況的錯誤估計，或是實時監(jiān)測設備不合理運用，運行人員就可能對于電網(wǎng)運行的狀態(tài)一無所知。在這種情況下，一旦某處發(fā)生故障必然會引起連鎖反應形成較為嚴重的電力供應事故。而在故障發(fā)生到最終切除的過程中，如果繼電保護系統(tǒng)存在故障而導致保護不動作或誤動作，就會導致較大面積的停電。因此，在電網(wǎng)運行中，繼電保護系統(tǒng)起著十分重要的作用。當繼電保護系統(tǒng)發(fā)生故障，由于再無電網(wǎng)控制措施必然會對電力安全供應產(chǎn)生極大的影響，形成較大的事故。因此，對繼電保護系統(tǒng)故障進行研究和分析具有十分重要的現(xiàn)實意義。

2 電力系統(tǒng)繼電保護故障的分析與查找

2.1 電位測量法查找故障點

當發(fā)生繼電保護故障時，可通過對監(jiān)視二次回路各個節(jié)點直流電壓、電位變化來確定故障始于何處。這一方法主要用于檢查開關控制回路中斷線、拒合、拒分、位置指示燈不亮等控制回路或信號回路中的故障。例如，在圖1、圖2系統(tǒng)中，當斷路器在分閘位置，而控制室卻發(fā)出“控制回路斷線”光字牌。測量905回路對地電位為+110V，則說明跳閘位置繼電器與HwJ合閘位置繼電器常閉接點均已接通，如在任一回路處測量對地電位皆為-110V，則證明TWJ跳閘位置的繼電器接點損壞，如任一路電位為+110V，假如7A4D77端子對地電位測量為4～110V，則可能是HQ跳閘線圈損壞或測量開關DL輔助接點不通，再測量D7端子對地電位如果為－110V，則可初步判斷為此處連接線或開關D常閉輔助接點不通，再檢查DL常閉輔助接點兩頭電位就可以判定是否為輔助接點問題所引起的了。

圖1 斷路器控制回路原理（A相）

圖2 控制回路斷線信號回路圖

2.2 替代法查找故障點

為判斷懷疑有故障的元件或插件好壞，可用相同的正常元件或插件替代測試，這樣可以迅速縮小故障查找的范圍。這是處理保護裝置內(nèi)部故障最為常用的方法。當繼電保護插件發(fā)生故障，或對于內(nèi)部回路復雜的單元繼電器，用備件替代，如果故障消失，則說明換下的元件是故障點。此方法在運用中需注意：①首先要注意對運行的插件或繼電器進行替代時是否應采取一定的措施，例如有的插件需要退出電源，縱聯(lián)保護需要退出對側保護等；②其次還要確認替換插件內(nèi)的程序、跳線和定值芯片等是否一致，確認無誤方可替換；③還要注意既使同一廠家的繼電產(chǎn)品，也應通過外部加電壓確認極性核后，再進行替代和查找故障點工作。

2.3 短接斷開法查找故障點

通過短接線的形式將電網(wǎng)回路的一段人為斷開或短接，用以判斷故障點具體范圍，即判定故障點是否存在于短接線范圍內(nèi)，從而有效縮小故障查找范圍。這種方法多用于電氣閉鎖及刀閘操作、電流回路開路、判斷輔助及轉換開關、切換繼電器不動作、切換把手的接點情況等。

2.4 直觀檢查法

在電網(wǎng)運行過程中，如果看到有線頭脫落、線圈燒壞等直觀現(xiàn)象；以及出現(xiàn)故障后直觀觀察即看到那個元器件發(fā)出焦味或繼電器內(nèi)部明顯發(fā)黃，可迅速確認故障點，更換損壞的元件即可。或是高頻通訊不正常，而結合濾波器上樁頭收對側卻正常，此時打開結合濾波器準備測量下樁頭，通常是高頻電纜接在濾波器內(nèi)的芯線斷線所致。此外，電網(wǎng)檢修人員改動或運行操作變動了哪個部分而出現(xiàn)故障，可直接分析、檢查改動或變動環(huán)節(jié)存在問題與否。操作斷路器命令下發(fā)后，跳閘線圈或合閘線圈正常動作，則說明電氣回路沒有問題，故障可能在機構內(nèi)部。

2.5 排查法查要故障點

就是說從出現(xiàn)故障的錯點開始查找，直至檢測到出現(xiàn)正常現(xiàn)象的位置，環(huán)相扣的查找，例如當保護屏發(fā)出警信號或光字牌亮時，可從異常點為起始點循序排查，在排查過程中可結合電位測量法進行故障點查找。當然，也可在電路斷開情況下，使用萬用表電阻檔去排查。這個方法通常用在檢查刀閘操作控制回路、刀閘及斷路器的輔助接點、由繼電器和串接的一些接點組成的回路中的故障點。

2.6 帶負荷檢查法

帶負荷檢查是發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)交流回路故障的重要途徑。在采用這一方法時需要注意下面幾個環(huán)節(jié)：①參考對象要選擇好。如測量相位應以A相母線電壓為參考電壓，如沒有電壓，選擇電流也可，但必須選擇同一參考點；②一次潮流走向必須要清楚。如果本開關的不能作為參考，則應選擇對側或者本側所對應的串聯(lián)開關或幾個斷路器潮流之和。同時還要注意所測二次電流電壓的大小、相位要與一次潮流相一致。

3 結語

隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大，電力市場的發(fā)展在帶來明顯經(jīng)濟效益的同時也對電力系統(tǒng)的安全提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。繼電保護故障帶來的系統(tǒng)安全性問題越來越突出地顯現(xiàn)出來，如何對繼電保護故障進行分析，并查找處理故障點，最大限度地避免或減少由故障而引發(fā)事故所帶來的不良后果，成為目前電力系統(tǒng)研究熱點問題之一。

[1]權巍.電力系統(tǒng)繼電保護問題分析[J].中國電力教育,2010(4)

[2]周蘭,李福健.試析繼電保護故障分析系統(tǒng)的探究[J].中國新技術新產(chǎn)品, 2011（2）

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.23.057