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(wǎng)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(xiàn)對一次側(cè)提供保護、調(diào)節(jié)、監(jiān)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(wěn)定運行也是電力系統(tǒng)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(jiān)測與維修也是保障電力系統(tǒng)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(jiān)測

1.1 監(jiān)測內(nèi)容

電氣二次設備的狀態(tài)監(jiān)測是故障預測的基礎。監(jiān)測其在運行狀態(tài)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(jiān)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(tǒng)的狀態(tài)主要從如下5 個方面對二次設備進行監(jiān)測：

（1）交流測量系統(tǒng)：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(tǒng)：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(tǒng)：硬、軟件的邏輯回路以及完整度。

（4）屏蔽接地系統(tǒng)。

（5）通信系統(tǒng)。

1.2 監(jiān)測方法

對于二次設備的狀態(tài)故障監(jiān)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(jiān)測方法中，有一些非接觸式監(jiān)測方法憑借著其獨特的優(yōu)越性和技術層面的實用性，成為了狀態(tài)監(jiān)測領域中非常重要的手段。電力系統(tǒng)中常見的非接觸式監(jiān)測方法的分析如表1 所示。

表1 非接觸式監(jiān)測方法分析

2 故障評估

狀態(tài)評估的本質(zhì)是分類問題，依據(jù)二次設備工作的運行狀態(tài)設定不同層次、一定數(shù)目的狀態(tài)量，分析電氣系統(tǒng)二次設備數(shù)據(jù)的屬性，開發(fā)合適該系統(tǒng)的多分類模型。故障評估的結果是系統(tǒng)運行狀況是否優(yōu)良的直接表現(xiàn)，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(xiàn)有常用的幾種狀態(tài)評估技術手段，并對狀態(tài)評估技術進行了研究與分析。

圖1 故障預測常用的狀態(tài)評估方法

3 故障診斷

一旦二次設備產(chǎn)生故障，電氣系統(tǒng)就會監(jiān)測到二次設備的大量報警信息，而智能電網(wǎng)的實時監(jiān)測系統(tǒng)會立刻收集這些報警信息將他們反饋到故障診斷系統(tǒng)，而后者會立即進行分析處理。這2 個系統(tǒng)的在線監(jiān)測系統(tǒng)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(nèi)容

4 繼電保護

4.1 繼電保護的原理、手段和意義

現(xiàn)如今，設備故障或系統(tǒng)異常等情況在電力系統(tǒng)運行過程難免發(fā)生，加強對二次側(cè)設備的監(jiān)測和維修成為繼電保護中十分重要的一環(huán)。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(tǒng)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(fā)展

自20 世紀50 年代至今，繼電保護裝置的發(fā)展史如圖3所示。

圖3 繼電保護裝置的發(fā)展史

4.3 繼電保護系統(tǒng)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(wěn)定運行是變電站正常工作的首要條件。而繼電保護系統(tǒng)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(tǒng)的功能正常，減少安全隱患，對電力系統(tǒng)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(jiān)測系統(tǒng)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(jiān)測和故障評估以及繼電保護系統(tǒng)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(guī)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。