電力系統繼電保護故障分析與處理研究

牟文杰

（寧夏送變電工程有限公司，寧夏銀川，750001）

0 引言

社會經濟水平的提高，帶動了電力資源的有效發展，繼電保護作為電力系統的重要組成部分，可實現電力系統設備異常和故障的及時發現及處理，確保了電力系統的安全穩定運行[1]。但同時繼電保護設備也存在故障風險，對電力系統的安全穩定運行具有一定威脅。通過對近年來的電力事故分析可知，若電力系統產生故障，將對社會經濟產生較大損失[2]。為此，綜合電力系統繼電保護故障產生的原因及類型，制定有效的應對措施，降低故障產生概率，降低由于繼電保護故障導致的損失，確保電力系統運行的安全性及穩定性。

1 繼電保護分析

1.1 繼電保護概述

繼電保護可實現電力系統運行狀況的實時監控，確保電力系統故障及異常的實時發現及處理，提高電力系統運行的穩定性。若電力系統發生故障，繼電保護設備可第一時間將電力系統電路與故障設備隔離，降低故障對電力系統的損失及影響[3]。繼電保護裝置運行過程中，通過對比設定閾值與輸入信號，基于邏輯控制部分的全面分析，控制執行部件保護動作的實施。

1.2 繼電保護基本原理

繼電保護系統包括測量、邏輯、執行三個部分。通常按照制造工藝及邏輯原理進行分類，按照邏輯原理分為電壓型、電流型；按照制造工藝分為整流型、機電型。但對于任何類型，均需具備可靠性、靈敏性及安全性，確保電力系統故障產生時可及時實施相應措施，確保電力系統運行的安全性及穩定性[4]，繼電保護系統結構如圖1所示。

圖1 繼電保護系統結構圖

2 繼電保護對電力系統的重要意義

電力系統的各環節均需繼電器的支撐，確保電力系統高效、穩定、正常運行。繼電器通過采集電力系統整體運行信號，將采集信號傳送到顯示屏，同時也將各環節錯誤在顯示器進行顯示，實現技術人員的實時監測及調控[5]。繼電器與電力系統全部設備相連接，一方面可對電力系統的傳輸設備進行保護，另一方面可將控制信號傳輸與終端設備，降低設備的高壓擊穿風險，提高電力系統設備運轉的穩定性、安全性。

3 繼電保護要求

（1）可靠性

繼電保護可靠性的前提是系統按照設定順序動作，并且故障發生時，可及時將電力系統設備與故障線路斷開。

（2）選擇性

產生故障時，繼電保護可通過最近距離斷路器及時將故障隔離。線路故障發生時，通過斷路器或周邊設備氣動失靈保護，避免越級跳閘。

（3）靈敏性

設備及線路保護范圍內，若產生接地或斷路故障，保護裝置通過設定靈敏度，確?？砂踩慕佑|故障設備或故障線路。

（4）速動性

產生故障時，保護裝置可第一時間隔斷故障點，縮小故障范圍，提升系統穩定性，消除毀滅性故障風險。

4 繼電保護故障原因分析

4.1 設備問題

設備故障為繼電保護故障中常見故障問題。繼電保護裝置工作過程中，裝置的工作理論和工作原理相對成熟，設備故障檢測方法基本類似，主要差異為電力系統中繼電保護裝置工作負荷不同，對設備要求不同。為此，安裝繼電保護系統時，需根據電力系統工作負荷，確定合適設施[6]。但實際工作過程中，如果個別設備存在不達標現象，將致使繼電保護設備整體失效，大幅度降低了繼電保護系統的工作安全性及工作效率。

4.2 開關設備故障

開關設備故障產生的常見原因為繼電保護裝置與電力系統不匹配。為此，繼電保護裝置選取時需按照電力系統工作強度，選擇與工作負荷相匹配的繼電保護裝置。伴隨社會經濟水平的提高，人們生活要求不斷提升，生活用電與生產用電需求大大增加，部分區域提升了電力系統用電負荷，但繼電保護裝置未進行更換，致使故障產生。繼電保護裝置工作過程中存在老化及超負荷問題，導致開關設備因超負荷而無法適應保護工作，降低了繼電保護裝置的精度。若繼電保護裝置難以準確監測電力系統工作狀態時，將在很大程度上影響電力系統的穩定運行。

4.3 運行故障

繼電保護裝置長時間工作中，局部溫度將急劇提升，致使裝置失靈及失效，因此電力系統中繼電保護裝置無法完全避免故障產生。繼電保護設備運行故障主要以主變差動保護開關拒合為主，此時電壓互感器存在二次電壓回路，致使工作過程中的電壓互感器內部部件性能下降，但同時電壓互感器繼電保護設備保護動作尚處于初始位置。電壓互感器故障將導致繼電保護設備的故障產生。

4.4 電流互感飽和

繼電保護設備終端負荷隨用電需求的增加而增大，最終將致使運行中的電力系統產生短路問題，出現電力系統電流負荷的突增，產生系列故障。如故障發生時，電流互感器與短路電流間存在線性正相關，過大的電流將致使繼電保護裝置靈敏度下降，此時繼電保護設備對于短路故障指令將產生延時現象[7]。電流互感器飽和時發生電流的波形圖如圖2所示。

圖2 電流互感器飽和時發生電流的波形圖

5 繼電保護故障處理措施

5.1 置換處理法

置換法通常采用工作性能安全穩定、種類相同、性能良好的設備替換故障設備。評判設備好壞的根本依據是故障范圍及故障種類。若裝置中的某一部件存在問題時，需采用新裝置進行替換。當前置換處理法是應用廣泛且行之有效的處理方法，替換疑似存在問題的設備后，若電力系統運轉恢復正常，則說明所更換設備存在故障；反之，疑似存在問題設備更換后電力系統仍無法正常運行，則需對系統的其它設備進行替換檢查[8]。

5.2 參照對比法

參照對比法實施過程中需檢驗繼電保護系統的正常及不正常設備，基于不同型號技術參數分析，查找差異，并以此為故障分析起點。參照對比法以處理繼電保護設備工作過程中由電路交互引發的接線錯誤為主[9]。但繼電保護設備的復雜性將影響檢測的精準性，導致真實值與測試值間存在較大差異，因此繼電保護設備需定值檢測。

5.3 引入設備狀態檢修法

由研究可知，若將設備鉆探檢修技術應用于繼電保護設備的檢修，將有效降低風險，確保技術人員及變電設備的安全。傳統檢修維護中，技術人員工作強度高、工作量大，故障嚴重時存在較大安全風險。設備檢修裝置的引入，將大幅降低技術人員工作強度及風險。設備檢修技術可對變電設備的運行情況進行實時監測，對生產計劃的制定具有重要作用，保證了檢修頻率的合理性。設備狀態檢修中需綜合變電設備治理工作，確保電力企業生產的合理性及科學性。通過監測結果及設備運行狀態的分析，可有效提高繼電保護設備運行質量，提升檢修效率。

5.4 技術人員安全素質的全面提升

對于電力系統檢修中產生的事故，大多由于技術人員操作設備不合理造成，這一方面對電力系統正常運行產生影響，另一方面技術人員的人身安全難以保障[10]。為此，電力企業發展中需加強技術人員安全教育工作，制定工作準則，定期進行安全教育，助力技術人員安全生產意識的樹立，提高技術人員專業水平。工作現場需懸掛安全警示及標語，以確保安全生產。

6 結論

科學技術的飛速發展，帶動繼電保護系統向智能化、信息化管理方向發展，實現了繼電保護工作的實時監測、控制，確保了設備的安全穩定運行。當電力系統發生故障時，繼電保護系統可及時、準確的判定故障點，實時對故障產生原因進行分析，并采用有效處理措施，快速切除隱患及故障，確保電力系統的安全穩定運行。同時，電力系統的安全可靠運行，需不斷提高技術人員的專業技術水平及安全生產意識，強化設備維護，提高電力系統運行質量。