提高電力系統繼電保護可靠性的措施研究

摘要：作為電力系統中的關鍵組成部分，繼電保護系統的安全工作對于保證電力網絡的正常運行具有重要作用。文章首先介紹了影響電力系統繼電保護可靠性的因素，然后具體探討了提高電力系統繼電保護可靠性的措施，以期為相關技術與研究人員提供參考。

關鍵詞：電力系統；繼電保護；可靠性；電力網絡；繼電器 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM774 文章編號：1009-2374（2015）28-0035-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.28.017

繼電保護是指在供電系統中用于監測、控制和保護一次設備的自動裝置，繼電器是其關鍵設備。在系統運行時，繼電器可有效掌控電力系統的實際工作狀態，且能依據監測數據診斷系統中的故障問題，隨后利用斷路器切除系統中的故障部分，以減小故障對系統供電的影響。在系統故障發生時，繼電保護裝置還可自行發送報警信號以通知相關技術人員。因此，加強有關提高繼電保護可靠性的措施研究，對于改善繼電保護系統運行的可靠性具有重要的現實意義。

1 影響電力系統繼電保護可靠性的因素

1.1 二次回路的影響

二次回路線路絕緣破損、老化，不同元件相互連接松動引發的接觸不良等，都會影響繼電保護的正常功能。在全數字化保護系統中，因其選用高速通信網絡，而非二次電纜，二次回路可開展自我監控。將電子互感器和保護裝置聯系在一起的光纖鏈路和交換機若發生故障，繼電保護裝置則難以接收消息，依據其自我監測功能會發送報警信號。與此同時，如果保護裝置和斷路器間信息傳輸中斷，則斷路器的智能終端亦會發送報警信號，此種保護過程可有效降低二次回路故障對繼電保護可靠性的影響。

1.2 運行環境的影響

在一般的電力系統運行環境中，空氣內會含有大量的發電殘留物和雜質，且系統運行溫度比較高，這會不同程度地加重繼電保護裝置的腐蝕和老化狀態，進而大幅度降低裝置的運行性能。另外，空氣中的部分有害物質很可能會腐蝕電源插頭，進而導致繼電器接觸不良，影響繼電裝置保護功能。

1.3 斷路器、互感器等一次設備的影響

電流、電壓互感器主要用于為繼電保護采樣值提供數據支持，而繼電器則用于對繼電器發出的指令進行動作。斷路器和互感器等一次設備的正常工作將直接影響保護功能的良好實現。原有的微機保護一般選用電磁式互感器，而互感器的傳電誤差高低及接線正確性都會影響微機保護的正常動作；全數字化微機保護一般選用電子互感器或光學互感器，此類互感器雖克服了電磁互感器無飽和、傳遍誤差大等缺點，但其可靠性仍需提升。

1.4 勵磁涌流的影響

一般而言，供電系統線路內都會有勵磁涌流，而繼電保護裝置的保護模式通常為電流速斷保護，即表示依照最高流通電流設置保護限值，但在靈敏度高于1.2的情況下，動作電流值會相對較小，尤其在部分過長線路中，動作電流值會更低，由此可能會引發開關重合閘問題。在切除故障后，電壓恢復時的勵磁涌流會快速增加，而鐵芯內的磁流通量峰值會遠遠高于額定電流，此種狀況會大幅度干擾繼電保護裝置運行的可靠性。

1.5 誤操作的影響

繼電保護裝置運行的可靠性直接受到電源操作的影響，特別是電容儲能裝置。如果電解電容容量降低或老化，故障出現時便難以在短時間內快速切除。

2 提高電力系統繼電保護可靠性的措施

2.1 加強技術改造

2.1.1 對于功能標準較低、超限工作和缺陷較多的110kV和220kV線路保護，可選用微機線路保護、CKJ和CKF集成電路線路保護來替換整流型和晶體型；220kV母線保護也應使用多功能集成的PMH-42/13母差保護代替傳統的相位比較式，其能有效縮短保護動作時間，提高故障切除速度，改善系統的穩定性。

2.1.2 在直流系統內，直流電壓具有較高的脈動系數，可能引發較多的微機保護和晶體管工作異常問題。對傳統的原硅整流裝置進行改造，制成具有較高可靠性的、整流輸出交流分量小的集成電路硅整流充電裝置。在對二次回路進行整改時，可將其信號、控制、熱工、保護及合閘回路逐步分離，同時將熔斷器分路開關箱安裝至開關室內，以方便檢測及處理直流失電問題，防止出現保護誤動作。另外，對于空氣濕度較高環境中常出現的直流失電問題，應使用陶瓷端子代替升壓站內戶外端子箱的易老化段子，以提升二次絕緣性能。

2.1.3 若工程現場存在繼電器接線標號、電纜標示缺失和二次回路老化等問題，應進行掛牌標識，并做到清楚美觀，同時應開展二次回路綜合檢查，清理基建過程中殘留的電纜寄生二次線，并重新繪制滿足實際要求的二次圖紙，以避免寄生回路或回路錯誤引發的保護誤動作。

2.2 繼電保護運行準確操作

2.2.1 技術人員應依據二次圖紙及保護原理，對二次回路段子、信號掉牌、繼電器和壓板等進行核查；在每次退出及投入過程中，應嚴格遵守設備調度區域的劃分，得到調度指令后再進行操作；對于PT的檢查維修，應安排相關繼電保護人員對有壓監視3YJ接點短接與方向元件短接；在使用旁路開關代線路時，相應的保護定值應確保與所帶線路定值一致。

2.2.2 如果運行檢查過程中發現繼電保護運行異常或發生缺陷，應及時將可能引發誤動的保護退出到出口壓板，并通知相關技術人員進行處理。如高頻保護，即通道異常信號或裝置問題信號輸出難以復歸時或直流電源缺失時；母差保護，即沒有專用旁路母線母聯開關串代線路或母差不平衡電流值不等于零時。

2.3 避免電磁干擾

2.3.1 濾波。一般情況下，外部干擾會利用接線端子串入，所以應在各外接端子處對地連接一個電容器，以對干擾源進行抑制。為避免浪涌電壓擊穿，應確保電容器耐壓符合設計要求。在抑制內部干擾時，可在各塊組件上，另設高頻去耦電容對干擾進行抑制；同時應在微機保護各插件板間安設粗且短的接地線，印刷板處的接電線應連接形成網狀。

2.3.2 屏蔽。采用屏蔽方法，一方面可以避免外部輻射干擾串入設備，影響設備的正常運行；另一方面可防止設備內部輻射的電磁能量串出到外部。當前通常選用電磁屏蔽手段來降低交變電磁場的干擾。操作時，可在設備與電源間加設電導率好、屏蔽效能高的物理屏蔽層，并做好屏蔽層接地，以切斷磁場對設備的電磁干擾。若外部磁場過強，則可選用雙層屏蔽方式，以提高屏蔽效果。

2.3.3 接地。作為系統、設備及電路工作的基本技術標準，接地可有效將電路中的干擾電流引入大地，良好的接地可大幅度降低干擾信號對設備的影響。通常雷擊會使二次回路產生共模干擾，此種干擾主要利用變壓器繞組間的耦合進行傳遞，因此將進行良好接地的屏蔽層安插在初、次級間，可使干擾電壓利用屏蔽層進行釋放，以降低輸出端的干擾電壓。濾波、屏蔽及接地等措施均能有效改善電磁設備的電磁兼容性，進而改善繼電保護裝置的運行可靠性。

3 結語

繼電保護工作的可靠性水平將直接影響電力系統運行的安全性和效益，因此，相關技術與研究人員應加強有關提高電力系統繼電保護可靠性措施的研究，總結有關改造技術及關鍵應用措施，以逐步提升電力系統繼電保護的工作質量。

參考文獻

[1] 王清亮，侯媛彬，付周興，李忠.基于風險性的繼電保護裝置可靠性計算[J].電工電能新技術，2013，13（14）.

[2] 楊洪燦，呂慶升.繼電保護在電力系統中的可靠性研究[J].黑龍江科技信息，2012，6（10）.

[3] 陳少華，馬碧燕，雷宇，桂存兵.綜合定量計算繼電保護系統可靠性[J].電力系統自動化，2011，5（35）.

作者簡介：朱睿（1980-），女，遼寧錦州人，供職于國網遼寧省電力有限公司錦州供電公司，研究方向：繼電保護。

（責任編輯：周 瓊）