提高电力系统继电保护可靠性的措施研究

摘要：作为电力系统中的关键组成部分，继电保护系统的安全工作对于保证电力网络的正常运行具有重要作用。文章首先介绍了影响电力系统继电保护可靠性的因素，然后具体探讨了提高电力系统继电保护可靠性的措施，以期为相关技术与研究人员提供参考。

关键词：电力系统；继电保护；可靠性；电力网络；继电器 文献标识码：A

中图分类号：TM774 文章编号：1009-2374（2015）28-0035-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.28.017

继电保护是指在供电系统中用于监测、控制和保护一次设备的自动装置，继电器是其关键设备。在系统运行时，继电器可有效掌控电力系统的实际工作状态，且能依据监测数据诊断系统中的故障问题，随后利用断路器切除系统中的故障部分，以减小故障对系统供电的影响。在系统故障发生时，继电保护装置还可自行发送报警信号以通知相关技术人员。因此，加强有关提高继电保护可靠性的措施研究，对于改善继电保护系统运行的可靠性具有重要的现实意义。

1 影响电力系统继电保护可靠性的因素

1.1 二次回路的影响

二次回路线路绝缘破损、老化，不同元件相互连接松动引发的接触不良等，都会影响继电保护的正常功能。在全数字化保护系统中，因其选用高速通信网络，而非二次电缆，二次回路可开展自我监控。将电子互感器和保护装置联系在一起的光纤链路和交换机若发生故障，继电保护装置则难以接收消息，依据其自我监测功能会发送报警信号。与此同时，如果保护装置和断路器间信息传输中断，则断路器的智能终端亦会发送报警信号，此种保护过程可有效降低二次回路故障对继电保护可靠性的影响。

1.2 运行环境的影响

在一般的电力系统运行环境中，空气内会含有大量的发电残留物和杂质，且系统运行温度比较高，这会不同程度地加重继电保护装置的腐蚀和老化状态，进而大幅度降低装置的运行性能。另外，空气中的部分有害物质很可能会腐蚀电源插头，进而导致继电器接触不良，影响继电装置保护功能。

1.3 断路器、互感器等一次设备的影响

电流、电压互感器主要用于为继电保护采样值提供数据支持，而继电器则用于对继电器发出的指令进行动作。断路器和互感器等一次设备的正常工作将直接影响保护功能的良好实现。原有的微机保护一般选用电磁式互感器，而互感器的传电误差高低及接线正确性都会影响微机保护的正常动作；全数字化微机保护一般选用电子互感器或光学互感器，此类互感器虽克服了电磁互感器无饱和、传遍误差大等缺点，但其可靠性仍需提升。

1.4 励磁涌流的影响

一般而言，供电系统线路内都会有励磁涌流，而继电保护装置的保护模式通常为电流速断保护，即表示依照最高流通电流设置保护限值，但在灵敏度高于1.2的情况下，动作电流值会相对较小，尤其在部分过长线路中，动作电流值会更低，由此可能会引发开关重合闸问题。在切除故障后，电压恢复时的励磁涌流会快速增加，而铁芯内的磁流通量峰值会远远高于额定电流，此种状况会大幅度干扰继电保护装置运行的可靠性。

1.5 误操作的影响

继电保护装置运行的可靠性直接受到电源操作的影响，特别是电容储能装置。如果电解电容容量降低或老化，故障出现时便难以在短时间内快速切除。

2 提高电力系统继电保护可靠性的措施

2.1 加强技术改造

2.1.1 对于功能标准较低、超限工作和缺陷较多的110kV和220kV线路保护，可选用微机线路保护、CKJ和CKF集成电路线路保护来替换整流型和晶体型；220kV母线保护也应使用多功能集成的PMH-42/13母差保护代替传统的相位比较式，其能有效缩短保护动作时间，提高故障切除速度，改善系统的稳定性。

2.1.2 在直流系统内，直流电压具有较高的脉动系数，可能引发较多的微机保护和晶体管工作异常问题。对传统的原硅整流装置进行改造，制成具有较高可靠性的、整流输出交流分量小的集成电路硅整流充电装置。在对二次回路进行整改时，可将其信号、控制、热工、保护及合闸回路逐步分离，同时将熔断器分路开关箱安装至开关室内，以方便检测及处理直流失电问题，防止出现保护误动作。另外，对于空气湿度较高环境中常出现的直流失电问题，应使用陶瓷端子代替升压站内户外端子箱的易老化段子，以提升二次绝缘性能。

2.1.3 若工程现场存在继电器接线标号、电缆标示缺失和二次回路老化等问题，应进行挂牌标识，并做到清楚美观，同时应开展二次回路综合检查，清理基建过程中残留的电缆寄生二次线，并重新绘制满足实际要求的二次图纸，以避免寄生回路或回路错误引发的保护误动作。

2.2 继电保护运行准确操作

2.2.1 技术人员应依据二次图纸及保护原理，对二次回路段子、信号掉牌、继电器和压板等进行核查；在每次退出及投入过程中，应严格遵守设备调度区域的划分，得到调度指令后再进行操作；对于PT的检查维修，应安排相关继电保护人员对有压监视3YJ接点短接与方向元件短接；在使用旁路开关代线路时，相应的保护定值应确保与所带线路定值一致。

2.2.2 如果运行检查过程中发现继电保护运行异常或发生缺陷，应及时将可能引发误动的保护退出到出口压板，并通知相关技术人员进行处理。如高频保护，即通道异常信号或装置问题信号输出难以复归时或直流电源缺失时；母差保护，即没有专用旁路母线母联开关串代线路或母差不平衡电流值不等于零时。

2.3 避免电磁干扰

2.3.1 滤波。一般情况下，外部干扰会利用接线端子串入，所以应在各外接端子处对地连接一个电容器，以对干扰源进行抑制。为避免浪涌电压击穿，应确保电容器耐压符合设计要求。在抑制内部干扰时，可在各块组件上，另设高频去耦电容对干扰进行抑制；同时应在微机保护各插件板间安设粗且短的接地线，印刷板处的接电线应连接形成网状。

2.3.2 屏蔽。采用屏蔽方法，一方面可以避免外部辐射干扰串入设备，影响设备的正常运行；另一方面可防止设备内部辐射的电磁能量串出到外部。当前通常选用电磁屏蔽手段来降低交变电磁场的干扰。操作时，可在设备与电源间加设电导率好、屏蔽效能高的物理屏蔽层，并做好屏蔽层接地，以切断磁场对设备的电磁干扰。若外部磁场过强，则可选用双层屏蔽方式，以提高屏蔽效果。

2.3.3 接地。作为系统、设备及电路工作的基本技术标准，接地可有效将电路中的干扰电流引入大地，良好的接地可大幅度降低干扰信号对设备的影响。通常雷击会使二次回路产生共模干扰，此种干扰主要利用变压器绕组间的耦合进行传递，因此将进行良好接地的屏蔽层安插在初、次级间，可使干扰电压利用屏蔽层进行释放，以降低输出端的干扰电压。滤波、屏蔽及接地等措施均能有效改善电磁设备的电磁兼容性，进而改善继电保护装置的运行可靠性。

3 结语

继电保护工作的可靠性水平将直接影响电力系统运行的安全性和效益，因此，相关技术与研究人员应加强有关提高电力系统继电保护可靠性措施的研究，总结有关改造技术及关键应用措施，以逐步提升电力系统继电保护的工作质量。

参考文献

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作者简介：朱睿（1980-），女，辽宁锦州人，供职于国网辽宁省电力有限公司锦州供电公司，研究方向：继电保护。

（责任编辑：周 琼）