電力系統(tǒng)繼電保護(hù)故障分析與處理對(duì)策

無(wú)錫市太湖電力建設(shè)有限公司 朱 懿

在電力系統(tǒng)運(yùn)行系統(tǒng)中，繼電保護(hù)是非常關(guān)鍵和重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，是保證電力系統(tǒng)安全、可靠且平穩(wěn)運(yùn)行的基石。對(duì)電力系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，繼電保護(hù)要實(shí)現(xiàn)基本的四大性能，即高可靠性、高靈敏性、良好的選擇性及速動(dòng)性能。繼電保護(hù)的技術(shù)現(xiàn)已非常完善，隨著科學(xué)技術(shù)及半導(dǎo)體材料技術(shù)的不斷應(yīng)用，繼電保護(hù)技術(shù)水平也在持續(xù)提升，且對(duì)電力系統(tǒng)的保護(hù)功能也越來(lái)越完善。伴隨著我國(guó)電力網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)張，故障是很難完全杜絕的，而一旦電力系統(tǒng)或設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)故障，必然會(huì)影響供電的安全性及可靠性，致使用戶的用電體驗(yàn)下井。

面對(duì)這一情況，如何在繼電保護(hù)故障出現(xiàn)時(shí)能正確準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的對(duì)故障進(jìn)行診斷，并提出對(duì)應(yīng)的高效措施，是行業(yè)所有人關(guān)心的難題之一。怎樣減少繼電保護(hù)故障、怎樣處理繼電保護(hù)故障是一個(gè)電廠需要解決的課題。需對(duì)繼電保護(hù)的特征、繼電保護(hù)技術(shù)、高科技控制技術(shù)、繼電保護(hù)的自動(dòng)測(cè)定、故障分類及故障處理進(jìn)行研究、分析和總結(jié)，這樣就會(huì)自然降低電廠繼電保護(hù)的故障率，縮減故障查找、以及恢復(fù)所需的時(shí)間，避免電力故障給供電企業(yè)造成更大的效益損失，這無(wú)論是對(duì)供電企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展還是對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的高效、安全、可靠運(yùn)行都具有重要意義。

1 繼電保護(hù)的技術(shù)分析

繼電保護(hù)涉及多方面內(nèi)容，尤其供電企業(yè)的繼電保護(hù)涉及范圍廣，內(nèi)容多、復(fù)雜性較高。通常繼電保護(hù)會(huì)涵蓋母線繼電保護(hù)、變壓器繼電保護(hù)及配電線路繼電保護(hù)。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展及智能化技術(shù)的大量實(shí)踐應(yīng)用，現(xiàn)有多方面新的繼電保護(hù)技術(shù)，主要有智能化模塊應(yīng)用、自身重構(gòu)建技術(shù)和廣域保護(hù)技術(shù)。

1.1 繼電保護(hù)技術(shù)

線路繼電保護(hù)技術(shù)。在電力系統(tǒng)中線路是最長(zhǎng)的，無(wú)論是發(fā)電、輸電和配電，線路占有很長(zhǎng)的一部分，也是非常重要的一部分，所以線路的故障率也是很高的，因此線路繼電保護(hù)就顯得尤為重要。線路繼電保護(hù)可利用互感器、電流檢測(cè)儀表、電壓檢測(cè)、溫度檢測(cè)等來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，最終達(dá)成對(duì)線路繼電保護(hù)裝置運(yùn)行狀態(tài)的全天候監(jiān)測(cè)[1]。當(dāng)線路某處數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時(shí)，決策控制層通過(guò)數(shù)據(jù)運(yùn)算，最后發(fā)出指令，將故障線路提前切除出大系統(tǒng)中，達(dá)到對(duì)保護(hù)輸配電線路的目標(biāo)。

母線繼電保護(hù)技術(shù)。母線在電力系統(tǒng)中和線路比較非常短，但母線非常重要，一旦出現(xiàn)故障將是非常嚴(yán)重的，將會(huì)影響整體供電系統(tǒng)。母線故障一般復(fù)雜多變，一般情況是單相絕緣不夠放電，但也會(huì)由單相絕緣不夠放電造成兩相絕緣不夠短路甚至三相絕緣不夠短路。

變壓器繼電保護(hù)技術(shù)。變壓器分為升壓和降壓變壓器，在電力系統(tǒng)中是最為重要且最為貴重的設(shè)備。變壓器的應(yīng)用能將電壓向上或向下進(jìn)行調(diào)解，以便于滿足輸電或供電的實(shí)際需求。現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，一旦發(fā)生變壓器故障，處理時(shí)間和難度都會(huì)較大，影響也會(huì)非常嚴(yán)重。變壓器保護(hù)主要有縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)、零序保護(hù)、瓦斯保護(hù)等。現(xiàn)階段的智能變電站在變壓器保護(hù)方面進(jìn)行了優(yōu)化，采用數(shù)字化輸入輸出的方式，非電量保護(hù)就地化布置，利用智能終端設(shè)備，選擇運(yùn)用直接跳閘的形式，以此來(lái)縮短反應(yīng)時(shí)間，防止故障繼續(xù)發(fā)展擴(kuò)大，從而保證其可靠性。

1.2 繼電保護(hù)新型技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展及智能化技術(shù)的大量實(shí)踐應(yīng)用，現(xiàn)在有多方面新的繼電保護(hù)技術(shù)，主要有智能化模塊應(yīng)用和自身重構(gòu)建技術(shù)等繼電保護(hù)技術(shù)。

智能化模塊應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展智能化技術(shù)水平越來(lái)越高，并逐漸普及到了很多領(lǐng)域，繼電保護(hù)技術(shù)也是如此。在繼電保護(hù)領(lǐng)域中融入新型技術(shù)就構(gòu)成了繼電保護(hù)新技術(shù)，從而滿足智能化電力系統(tǒng)運(yùn)維工作的需求。智能化模塊最顯著的特點(diǎn)是智能化程度高，具有分析、運(yùn)算和執(zhí)行的功能。對(duì)于電力系統(tǒng)的輸出、轉(zhuǎn)換及使用具有決策和執(zhí)行能力。可將各個(gè)局部聯(lián)合成一個(gè)整體統(tǒng)籌運(yùn)行，這樣就會(huì)使得電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)更加全面健康，繼電保護(hù)也會(huì)更加準(zhǔn)確可靠。

自適應(yīng)構(gòu)建技術(shù)。隨著社會(huì)的不斷需求，電力系統(tǒng)越來(lái)越大，這樣就對(duì)繼電保護(hù)有了更高更苛刻的要求，電力系統(tǒng)出現(xiàn)高峰用電更大的情況，電網(wǎng)變的越來(lái)越復(fù)雜。這樣就要求繼電保護(hù)具有自適應(yīng)功能，可實(shí)現(xiàn)自我診斷和維修功能。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)小的故障，可使系統(tǒng)自動(dòng)維護(hù)并完成修復(fù)。

2 繼電保護(hù)故障常見類型分析

2.1 繼電保護(hù)故障類型

定值整定方面。電廠的繼電保護(hù)定值一般是人工經(jīng)過(guò)調(diào)試后設(shè)定的。這樣就會(huì)出現(xiàn)不確定性，造成對(duì)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行的穩(wěn)定性降低。例如在對(duì)變壓器過(guò)電流進(jìn)行整定時(shí)，就會(huì)受到工作人員職業(yè)素養(yǎng)水平的影響，假如員工技術(shù)水平較低就可能會(huì)造成整定偏小或偏大，這樣就會(huì)和理想狀態(tài)形成偏差；干擾方面。繼電保護(hù)一般由硬件和軟件組成。硬件負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集與執(zhí)行，軟件負(fù)責(zé)邏輯運(yùn)算與執(zhí)行。硬件主要由多種類微機(jī)機(jī)構(gòu)組成，在電力系統(tǒng)中通常伴隨有大電流的波動(dòng)，會(huì)對(duì)硬件之間的通訊造成影響，使得執(zhí)行誤動(dòng)作或者延遲動(dòng)作，形成干擾磁場(chǎng)，所以干擾方面的問(wèn)題是繼電保護(hù)故障的一個(gè)不可回避的問(wèn)題。

高頻信號(hào)發(fā)送、處理和接收方面。繼電保護(hù)的數(shù)據(jù)處理一般由現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)檢測(cè)采集模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊（數(shù)據(jù)接受和發(fā)送模塊）、數(shù)據(jù)處理模塊（CPU）等硬件組成。交換頻率較大，交換數(shù)據(jù)量也非常大，現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境也會(huì)影響模塊的運(yùn)算執(zhí)行速度。所以高頻信號(hào)發(fā)送、處理和接收也會(huì)形成繼電保護(hù)故障。

2.2 繼電保護(hù)故障引發(fā)的問(wèn)題分析

運(yùn)行問(wèn)題。在供電系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中有一類問(wèn)題是供電系統(tǒng)的電壓過(guò)大，其主因是供電系統(tǒng)中的電壓互感器的接觸可能有潛在的安全隱患。因此才讓供電設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)因所承受的電壓太大停擺，也就是專業(yè)術(shù)語(yǔ)中的拒動(dòng)現(xiàn)象。出現(xiàn)這種問(wèn)題后，就較易造成電流互感器和供電設(shè)備的短路現(xiàn)象，這也就是繼電保護(hù)故障中的運(yùn)行故障。

二次回路出現(xiàn)問(wèn)題。其是當(dāng)前繼電保護(hù)中發(fā)生頻次較高的一類故障。產(chǎn)生這類故障的原因也較為簡(jiǎn)單，主因還是須追究到二次回路能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)方面，還有就是短路的情況有沒有出現(xiàn)在輸電線路上，所以導(dǎo)致了電力供應(yīng)設(shè)備的保護(hù)裝置運(yùn)行受到了阻礙，從而導(dǎo)致二次回路出現(xiàn)故障，影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

開關(guān)出現(xiàn)問(wèn)題。主因在于電力供應(yīng)系統(tǒng)和電力供應(yīng)系統(tǒng)所采用的保護(hù)設(shè)備不能很好的匹配，致使繼電保護(hù)裝置的作用無(wú)法進(jìn)行充分的發(fā)揮，而一旦開關(guān)出現(xiàn)問(wèn)題就意味著失去保護(hù)的電力系統(tǒng)會(huì)因荷載過(guò)大或運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而出現(xiàn)老化的情況，然后系統(tǒng)的開關(guān)也無(wú)法發(fā)揮正常作用，極大影響了繼電保護(hù)的效果。

元件出現(xiàn)問(wèn)題。繼電保護(hù)系統(tǒng)是一個(gè)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、涉及科目較廣、元器件種類和數(shù)量較多的設(shè)備，因此當(dāng)繼電保護(hù)裝置發(fā)生故障時(shí)，檢測(cè)和維修的難度都較大。由于繼電保護(hù)系統(tǒng)特殊的運(yùn)行環(huán)境也使得繼電保護(hù)系統(tǒng)中的元器件也會(huì)因運(yùn)行環(huán)境中的溫度過(guò)高、電壓過(guò)大或負(fù)載過(guò)大、運(yùn)行時(shí)間過(guò)久等原因出現(xiàn)老化或磨損。另外，還需針對(duì)不同元器件的特點(diǎn)及所處的位置和作用，采取新的方法或按照不同元器件的具體位置，針對(duì)性的制定出檢修方案。

3 繼電保護(hù)故障減少措施以及處理方法

維護(hù)電路繼電保護(hù)工作的正常運(yùn)行，對(duì)有效防止發(fā)生大規(guī)模的短路斷電、有效保護(hù)電路系統(tǒng)安全運(yùn)行具有重要的指導(dǎo)意義。

3.1 繼電保護(hù)故障預(yù)控措施

繼電保護(hù)故障的減少可從多方面實(shí)現(xiàn)，主要體現(xiàn)在管理方面、技術(shù)水平方面以及硬件質(zhì)量方面等。首先，一個(gè)企業(yè)設(shè)備故障率高低，一個(gè)主要的因素是管理制度的制定和執(zhí)行情況。要對(duì)繼電保護(hù)的缺陷和管理制度有深入的了解，在后續(xù)的繼電保護(hù)管控故障中，嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)制度來(lái)進(jìn)行管理，將隱患在萌芽狀態(tài)進(jìn)行消滅。完善標(biāo)準(zhǔn)化工作管理體系，制定日常檢查制度以及檢查項(xiàng)目，檢查項(xiàng)目需要盡量詳細(xì)周到。

其次，員工的技術(shù)水平間接影響到繼電保護(hù)故障率，員工整體技術(shù)水平較高的企業(yè)繼電保護(hù)故障率會(huì)很低。所以，供電企業(yè)必須要通過(guò)培訓(xùn)、交流和開展講座等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)員工技術(shù)的持續(xù)提升，同時(shí)制定公平合理的獎(jiǎng)罰體系，做到“功必尚，錯(cuò)必罰”，創(chuàng)建高素質(zhì)高技能人才隊(duì)伍；最后，考慮到硬件設(shè)備的質(zhì)量直接影響到繼電保護(hù)故障率，所以需要選用質(zhì)量可靠的硬件設(shè)備，從而有效降低繼電保護(hù)設(shè)備出現(xiàn)故障的幾率。另外，還要提升對(duì)行業(yè)新技術(shù)的關(guān)注度，及時(shí)與現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行比對(duì)，更新價(jià)值大于弊端時(shí)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行硬件更新，利用新技術(shù)、新設(shè)備來(lái)提升繼電保護(hù)的可靠性。

3.2 繼電保護(hù)故障處理方法措施

3.2.1 精準(zhǔn)的替換處理

作為一種處理目前綜合繼電自動(dòng)化設(shè)備繼電保護(hù)系統(tǒng)裝置出現(xiàn)故障的常用處理措施，替換零件處理故障措施的基本原理，就是將目前出現(xiàn)異常故障的保護(hù)元件直接采用正常的元器件進(jìn)行替換，以此來(lái)輔助判斷故障元件的性能好壞，這樣綜合繼電保護(hù)的裝置故障元件查找應(yīng)用范圍就能夠大大縮減，并且需要替換的電路元件損壞正是微機(jī)故障可能發(fā)生的主要原因；故障如果沒有完全消失，就要通過(guò)繼續(xù)嘗試使用需要替換的微處理器等措施加以查找故障原因[2]。

3.2.2 制定更加嚴(yán)格的電力系統(tǒng)繼電保護(hù)制度

電力繼電器的運(yùn)作目的是控制和保護(hù)電力工程，使電力工程能夠安全穩(wěn)定地運(yùn)行，完成電力作業(yè)。因此，要使電力工程的運(yùn)行效率提高，對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與故障排查工作的重視是非常重要的措施之一。供電公司相關(guān)工作部門要制定嚴(yán)密的繼電保護(hù)制度，并派專業(yè)人員不定時(shí)對(duì)相關(guān)電力工程中的繼電設(shè)備進(jìn)行故障排查，以保證繼電器的持續(xù)運(yùn)行。

3.2.3 對(duì)安全方面的制度加以修改

采取措施有效處理線路繼電保護(hù)系統(tǒng)故障的重要核心內(nèi)容之一，就是建立優(yōu)化安全管理制度。電力企業(yè)在制定優(yōu)化安全管理制度的執(zhí)行過(guò)程中，一定首先要從目前變電設(shè)備運(yùn)行的安全現(xiàn)狀角度出發(fā)，將目前有關(guān)變電設(shè)備正常運(yùn)行、檢修的不合理的、不符合適宜的安全制度內(nèi)容加以及時(shí)調(diào)整與適當(dāng)修改，同時(shí)企業(yè)還要根據(jù)現(xiàn)有電力系統(tǒng)的運(yùn)行現(xiàn)狀，以及設(shè)備用電新增的情況適當(dāng)制定增加新的安全制度，從而有效保證現(xiàn)有電力系統(tǒng)設(shè)備繼電保護(hù)的安全正常運(yùn)行。

此外，保證企業(yè)繼電保護(hù)的日常檢修以及工作管理能夠及時(shí)得到嚴(yán)格細(xì)化，即嚴(yán)格遵循“責(zé)任到人”的檢修原則。對(duì)于安全表現(xiàn)較為突出或是嚴(yán)重操守失職的某些員工，企業(yè)都認(rèn)為應(yīng)當(dāng)按照安全獎(jiǎng)懲性的制度標(biāo)準(zhǔn)來(lái)嚴(yán)格實(shí)行相應(yīng)的安全獎(jiǎng)勵(lì)或是行政懲罰，只有這樣企業(yè)繼電保護(hù)設(shè)備操作技術(shù)人員的職業(yè)安全意識(shí)與企業(yè)責(zé)任心才有機(jī)會(huì)被充分激發(fā)體現(xiàn)出來(lái)，安全獎(jiǎng)勵(lì)制度才有機(jī)會(huì)能夠得以真正貫徹實(shí)行，繼電保護(hù)設(shè)備處理系統(tǒng)故障的安全可靠性才有機(jī)會(huì)可得到大大提高。

3.2.4 進(jìn)一步優(yōu)化操作人員的技術(shù)問(wèn)題

這一工作出現(xiàn)問(wèn)題的很多原因，都是由于當(dāng)前電力部門對(duì)員工工作技能培訓(xùn)存在不完善的情況所導(dǎo)致的。繼電保護(hù)工作人員安全意識(shí)缺失會(huì)極大地增加安全事故發(fā)生的幾率，所以供電企業(yè)需要在培訓(xùn)中進(jìn)一步強(qiáng)化工作人員的技術(shù)水平和安全意識(shí)，確保其能在工作中正確認(rèn)識(shí)到繼電保護(hù)工作對(duì)電力系統(tǒng)工作的重要作用，防止由于繼電保護(hù)工作引發(fā)的安全問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

企業(yè)的發(fā)展是靠技術(shù)來(lái)支撐的，需不斷終結(jié)和發(fā)掘新的技術(shù)來(lái)夯實(shí)公司及員工的技術(shù)水平。通過(guò)本文幾個(gè)方面的研究與總結(jié)，對(duì)于繼電保護(hù)有了更深刻的認(rèn)識(shí)，面對(duì)新時(shí)代、新要求和新技術(shù)，電力行業(yè)更要加大力度關(guān)注繼電保護(hù)工作。中國(guó)的電力系統(tǒng)是最龐大和復(fù)雜的，繼電保護(hù)作為電力系統(tǒng)的第一道防線，一定要確保它的安全穩(wěn)固，因?yàn)樗绊懼覀兊姆椒矫婷妗Ｗ鳛橐粋€(gè)電力系統(tǒng)工作者，進(jìn)一步提高供電可靠性是我們的目標(biāo)，為國(guó)家高質(zhì)量發(fā)展保駕護(hù)航是最終目的。