變電站繼電保護的作用及常見故障處理策略探析

廣東電網有限責任公司東莞供電局 翟志揚

引言

電力資源是保障人們生產生活正常運行的重要資源，隨著當前社會的不斷發展，人們對于電力資源的需求以及供電質量都有了更高的要求，而繼電保護裝置在保障電網運行穩定性和可靠性方面有著十分突出的作用，繼電保護裝置的狀態也影響著電網的運行狀態。因此，加強對于變電站繼電保護作用及故障處理的研究是十分有必要的。

1 變電站繼電保護的作用

1.1 維護變電站穩定運行

對于變電站繼電保護裝置而言，其主要作用就是確保整個系統運行的穩定性以及可靠性。在系統運行的過程中，繼電保護裝置還可以在變電站發生故障問題或異常情況，能夠及時對相應故障問題、類別以及故障發生位置進行判斷，并結合實際情況將故障所在線路切斷，以此避免故障的進一步擴大傳播，盡可能將故障問題控制在最小范圍內，為后續變電站系統的維修和故障處理奠定良好基礎，確保變電站運行穩定。

1.2 對異常情況進行告警

在變電站實際運行的過程中，一旦某個電氣元件或者系統內部出現異常運行情況，繼電保護裝置能夠及時發出相應告警，并確定故障大致情況，以此提醒相關工作人員及時進行故障處理和維修，極大地縮短了故障確定和維修的時間，對于提高系統運行的穩定性和可靠性有著重要意義和作用[1]。

1.3 監控變電站運行情況

繼電保護裝置能夠在電力系統運行的過程中，明確其故障問題和故障位置的主要原因在于，繼電保護裝置能夠實現對于變電站運行狀態的有效監控，了解電力系統的實際運行情況，與此同時，還能夠對故障信號進行深入分析和判斷，并及時采取相應預防措施，進行故障隱患的處理，這使得繼電保護裝置在實際運行過程中，能夠及時準確對故障問題進行定位并采取相應處理措施，為后續工作人員的故障檢修提供可靠支持和有效參考，極大的確保了變電站運行的穩定性以及可靠性。

1.4 提高系統自動化水平

隨著當前信息技術的不斷發展，供電系統技術水平也得到了進一步提升，智能電網逐漸得到了廣泛應用和推廣，在此情況之下，傳統人力管理方式，以及故障排查檢修方式，已然難以滿足當前人們對電網運行穩定性的要求，因此必須要積極應用現代化技術。而繼電保護裝置的科學應用則為此提供了良好的技術知識，對于提高系統自動化水平有著積極意義。在遠程控制技術和自動化技術等的支持下，繼電保護裝置能夠實現對電力系統運行情況的全面檢查，排除相應故障問題，保障系統運行的安全性和穩定性，并自動進行故障報警、處理等，極大地提高了電力系統的自動化水平[2]。

2 繼電保護常見故障類型

2.1 干擾故障

干擾故障主要指的是在繼電保護裝置實際運行的過程中，出現各種外部干擾，例如電磁波輻射、靜電干擾等，進而對繼電保護裝置的正常運行產生不良影響。在變電站實際運行的過程中，必然會使用到大量的通信設備等，也就不可避免地會產生電磁輻射，進而影響到繼電保護裝置。而且基于繼電保護裝置其本身的運行需求，設備有著極高的靈敏度，在電磁輻射的干擾之下，繼電保護裝置的正常運行就會受到一定影響，甚至出現錯誤保護動作，干擾到整個系統的運行。另外，相關工作人員長期在變電站工作，自身也可能會攜帶靜電，當工作人員與電路接觸時，就會出現放電現象，進而對繼電保護裝置的運行產生干擾，使其進行錯誤保護動作。

2.2 外部故障

由于變電站以及繼電保護裝置其本身運行環境較為復雜，而且繼電保護裝置其本身也十分容易受到環境影響，例如雷電等，而由于外界環境，或者人為操作、破壞影響到繼電保護裝置正常運行而引發的故障問題，被稱為外部故障。在繼電保護裝置實際運行的過程中，若系統運行出現異常情況，繼電保護裝置上的指示燈就會亮起，以此提醒相關工作人員，系統出現故障，需要進行檢修和維護。但是在各種外界因素的影響之下，也會使得指示燈異常亮起，影響相關檢修維護工作人員做出正確判斷，不僅會降低檢修效率，還會影響到系統故障的正常處理。

2.3 數據問題

智能變電站實際運行的過程中，存在單套配置的設備需要從雙套配置的設備獲取數據，或者雙重化的兩套設備間進行數據的交互的需求。在此過程中，不可避免地會遇到跨網獲取數據的問題。例如，單套備自投接收雙套主變保護閉鎖備投信號、單套110kV 母聯（或分段）智能終端接收雙套主變后備保護跳閘信號等。目前工程應用中主要有單套配置裝置跨雙網、單套配置裝置通過點對點方式與第二套設備直接通信兩種方式，但是這兩種方式都存在一定弊端，可能會對全站過程層網絡的穩定運行產生不良影響，導致雙套過程層網絡同時出現異常，使得裝置整體的可靠性有所下降。

3 常見故障的處理策略

3.1 抗干擾策略

由于繼電保護裝置其本身靈敏性較高，因此在實際裝置運行的過程中，經常會受到外部靜電或者電磁波干擾，影響裝置運行的可靠性，針對這一情況，必須要采取相應抗干擾措施，以此保障繼電保護裝置免受外界干擾影響，保障裝置運行的可靠性。常用的抗干擾策略主要包括以下兩種方式，其一為軟件抗干擾；其二為硬件抗干擾[3]。其中軟件抗干擾措施就是通過在印刻板布線過程中，采取相應隔離方式，將其中的信號進行隔離，以此避免強弱信號之間互相干擾。硬件抗干擾措施實際上就是通過安裝具有隔離電磁波或者靜電功能的硬件設備，以此將外界干擾與繼電保護裝置進行隔離，確保裝置運行的穩定性以及可靠性[4]。

3.2 驗收維護管理

驗收維護管理也是保障變電站繼電保護裝置運行質量效果的重要措施，因此，在使用繼電保護裝置之前，應加強對于設備初始質量的檢查和驗收分析，以確保繼電保護裝置質量合格，避免由于裝置出廠質量問題，影響到設備的正常運行和使用。

以某220kV 線路主一保護PRS-753AM-NW通道聯調驗收為例，在實際進行驗收時發現通道二（復用通道）存在數據大量丟幀情況，保護裝置光纖通信異常（異常情況隱蔽，不會報通道異常告警），存在主保護拒動的風險。經進一步排查發現保護裝置與SDH 通信設備關于時鐘整定不一致（SDH 通信設備“重定時”關閉，保護裝置整定為“外時鐘”），后續將通道二（復用通道）通信插件S7跳線整定為內時鐘，消除了該隱患。

在某220kV 線路保護改造項目中，發現220kV備自投屏出口回路中，因廠家內部線設計不合理，第一組跳閘正電源與合閘正電源需通過短接線方式進行連接，且端子排為單層端子，導致一個端子并接兩根線，存在因跳合閘回路接線松動或接觸不良導致開關拒動的隱患。因此，在現場對廠家內部線采取了相應調整措施，并通過端子連接片方式連接，消除了跳合閘回路兩根線并接帶來的開關拒動隱患。

3.3 運行故障處理

在繼電保護裝置實際運行的過程中，若出現故障問題，繼電保護裝置會發出相應告警信號，針對不同告警信號以及故障問題，應有針對性地采取相應處理措施和方法，消除裝置運行隱患，以此確保繼電保護裝置運行的穩定性以及可靠性。

例如，某220kV 智能變電站開展二次設備巡維工作的過程中，查閱220kV 線路保護裝置（型號為南瑞繼保PCS-931N2-D）自檢報告時，發現裝置報“采樣絕對同步丟失”告警信號。經排查，該問題是由于保護設備過程層插件對秒間隔有效的判據過于嚴苛導致，該問題可能導致220kV 線路主保護拒動的風險。后經廠家修正秒間隔有效判據閾值，完成非計劃版本升級工作，徹底消除了該隱患。

3.4 優化故障診治

為保障繼電保護裝置能夠正常運行，確保其保護功能的有效發揮，應對其故障診治措施和方法進行科學優化，采取科學有效的排查措施，并針對不同故障問題或者安全隱患，采取有效處理措施[5]。一方面，應定期對繼電保護裝置進行檢查和故常排查，一旦發現隱患問題，及時采取有效措施排除故障，確保裝置正常運行；另一方面，應加強對于設備裝置的全周期管理，確保針對設備故障問題能夠及時采取有效處理措施，減少故障問題所帶來的影響，確保裝置運行可靠性。

例如，針對母差保護組電流回路絕緣低于標準值情況。在某220kV 變電站#2主變保護測控定檢過程中，發現高壓側220kV 母差保護組電流回路絕緣低于標準值。經進一步排查發現B、C 相電流回路電纜線芯因長期受電纜溝拐角磨損破皮導致，正常運行時存在電流回路因多點接地分流導致母差保護誤動的風險，更換電纜后消除了安全隱患。同時，結合停電對全站所有220kV 及以上設備間隔進行電流回路絕緣排查，發現同類因施工質量的問題，并徹底消除該隱患。

以某220kV 變電站#3主變綜自改造項目為例，針對開關跳躍抖動故障問題展開探討。在進行防跳傳動試驗的過程中，通過后臺報文和錄波分析發現變低開關出現跳躍抖動。排查二次控制回路發現，防跳繼電器TBJV 串接在合閘回路的常閉接點被短接，操作箱失去防跳功能。而開關本體不設置機構防跳，最終導致變低開關沒有防跳。當送電操作出現合閘把手“粘連”，又合于一次故障時，變低開關將出現“分－合－分”不斷跳躍，損害開關，危害電網系統穩定。現場人員及時對操作箱進行整改，排除了上述隱患。

3.5 運用網絡隔離裝置

針對上文中提到的智能站跨網數據交換問題，同時確保數據交換傳輸的過程中，不影響兩套過程層網絡運行的可靠性，經研究分析，推薦采用基于跨網端口流量控制的網絡隔離裝置方案。網絡隔離裝置實現了雙重化網絡之間的有效隔離，網絡隔離裝置端口及雙重化網絡接入端口均采用流量控制。該方案的應用，使得即使在雙重化網絡接入點的交換機或網絡隔離裝置中任一設備出現異常的情況下，仍能做到“一個網絡異常或退出時不應影響另一個網絡的運行”。既實現了需要二次設備間跨網數據的靈活共享，也極大地保障了智能站過程層網絡數據運輸的安全性以及可靠性，有效保障保護設備長期可靠運行。

4 結語

繼電保護不僅能夠監控變電站的運行情況，維護其運行的穩定性，同時還能夠對異常情況進行告警，極大地提高了系統的自動化水平。在繼電保護裝置實際運行的過程中常見故障類型包括干擾故障、內部故障以及外部故障，對于不同故障類型，應采取針對性處理措施，合理制定抗干擾策略，加強對于產品源頭的管理，做好運行故障處理，同時提升故障診治水平。相信隨著對繼電保護的深入研究和故障探討，變電站運行的可靠性以及穩定性將會得到進一步提升。