配电网继电保护系统可靠性问题研究

孙一飞 张诗洋 张楠

摘要：介绍继电保护系统的发展历程，根据继电保护系统可靠性差的具体表现及影响继电保护系统可靠性的主要因素，提出有针对性的解决措施，为提高配电网继电保护系统的可靠性提供参考。

关键词：继电保护系统；配电网；参数偏差；软件；硬件

中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2016）07-0049-02

随着科技的进步，电能广泛应用于人类生产、生活的各个领域和环节，发挥着越来越重要的作用，成为人类不可或缺的能源消耗品。为用户提供安全稳定的电能，是电网设计建设的主要目的。继电保护系统作为电网的重要组成部分，是有效保障电网安全和提高供电可靠性的第一道防线。当电网局部发生故障或异常工况时，继电保护装置能够在最短时间内自动切除故障设备或发出运行异常信号，有效防止故障或异常工况进一步恶化，造成其它设备受损或其它区域停电。继电保护装置能否准确识别电网故障或异常工况，并及时正确动作，直接关系电网供电可靠性。统计数据显示，63%的电网事故与继电保护装置不正确动作有关。因此，有效提高继电保护系统的可靠性，是确保电网安全稳定运行的重要手段。

1 继电保护系统发展历程

科学技术水平的不断提高，为电网技术的发展变革提供了基础条件。电子技术、计算机技术和通信技术广泛应用于继电保护装置，使继电保护系统的智能化水平显著提升。过去50 a时间内，继电保护经历了4个历史阶段：机电式断电保护、晶体管继电保护、集成电路继电保护和微机继电保护。

微机断电保护技术是近几十年最重大的技术进步之一，其拥有强大的自检功能、综合逻辑处理能力、数值计算能力、记忆能力和数字通信能力。这些特点是机电式断电保护、晶体管继电保护、集成电路继电保护所具备的。目前，微机保护技术广泛应用于高低压电网和各种主电气设备。在实际使用中，微机继电保护装置的正确动作率高于正常动作率0.2～0.3个百分点。长期实践表明，微机继电保护是当前最先进、最稳定的继电保护技术。

2 继电保护系统可靠性差的表现

当前，电网中的继电保护系统存在一定问题，对电网安全稳定运行造成许多不利影响。继电保护系统可靠性差具体表现有以下几方面。

2.1 参数偏差

继电保护装置通常安装在户外，长期受风吹日晒雨淋等外部环境影响，部分元件老化受损速度快。如果不能及时进行科学合理维护，感应测量元件无法准确反映技术参数，经常出现偏差问题，导致继电保护装置误动作，影响电网正常运行。

2.2 干扰失效

电网出现突发性故障时，继电保护系统按照预先设置的触发信号迅速做出动作，有效保障电网正常运行。在运行过程中，外界频率较高的非电信号会对继电保护装置的触发信号造成干扰，产生错误动作，将没有发生故障的电网线路断开，影响正常运行。

3 影响继电保护系统可靠性的主要因素

影响继电保护系统可靠性的主要因素有3个：软件因素、硬件因素和人为因素。

3.1 软件因素

继电保护系统软件出现程序错误，会造成保护装置出现误动或者拒动。影响软件可靠性的因素主要有结构设计失误、编码错误、定值输入错误、需求分析定义不明确等。

3.2 硬件因素

继电保护系统的硬件包括继电保护装置，二次回路，辅助装置，通信、通道及接口，断路器。

3.2.1 继电保护装置 电源供应、数字量输入、中央处理、数字量输出、模拟量输入等模块都关系继电保护系统的可靠性。

3.2.2 二次回路 绝缘裸露受损或者线路老化，易因二次回路接地引发故障。

3.2.3 辅助装置 交流电压切换箱、分相操作断电器箱、三相操作断电器箱等装置的作用很大。

3.2.4 通信、通道及接口 收发信机、通信接口、光纤等容易出现信号阻断，继电保护装置正确动作在很大程度受此影响。

3.2.5 断路器 断路器是否安全可靠，直接关系继电保护装置和电力系统主接线的可靠性。

3.3 人为因素

据统计，在220 KV线路中，38%的故障是人为因素造成的。常见的因素有安装工作人员不能按要求正确接线、检修工作人员和运行工作人员误操作等。

4 继电保护系统事故处理措施

4.1 准确分析故障信息

故障发生后，利用计算机详实记录故障信息和相关数据，参考指标和故障录播图准确分析和判断故障种类，并采取切实可靠的处理办法。

4.2 克服人为因素影响

一旦继电保护系统出现事故，跳闸却没有发出任何信号或根据信号不能确定根源时，无法确定事故种类。出现这种情况，工作人员要对系统运行状态进行全面评估，如果确定为工作人员责任心不够、处理措施不当等原因造成的，要及时解决。

4.3 选择正确检查办法

继电保护系统检查维护过程中，常用的检查办法有逆序检查法、顺序检查法和整组试验法。逆序检查法是以事故结果为起点，一级级逐项检查，直至找出故障根源。顺序检查法是应用检验调试的办法查找故障根源。整组试验法是通过检查保护装置动作逻辑、动作时间再现故障判断故障根源。

5 提高继电保护系统操作准确性的措施

操作人员要认真学习保护原理和二次图纸，对现场二次回路端子、继电器及信号掉牌等进行核对。要严格执行“两票”程序，按照运行规程进行操作。在调度范围征得调度同意后，再进行投入和退出。特殊保护操作运行工作人员要进行培训学习。如果发现继电保护系统运行异常，一方面要加强监视，另一方面退出引起误动的保护出口压板，及时联系工作人员进行处理。

出现母差保护、距离保护、高频保护、微机保护、瓦斯保护、重合闸异常情况，要及时选择退出。

母差保护：发出“母差直流电压消失”“母差交流断线”信号时；母差不平衡电流不为零时。

距离保护：三相电压回路断线或PT退出运行时；助磁电流过大、过小时；负荷电流超过规定值时。

高频保护：直流电源消失时；装置故障无法复归时；通道试验参数不符合要求时。

微机保护：总告警灯亮，同时4个保护之一告警灯亮时；两个CPU出现故障时。

瓦斯保护：加油、滤油、更换硅胶时；潜油泵放油检修后投入时。

重合闸：开关事故跳闸次数超过标准时。

6 提高断电保护系统可靠性的措施

继电保护装置的可靠性和设计安装的合理性直接决定整个继电保护系统的可靠性。断电保护系统投入使用后，制定防范事故方案，采用有效预防措施消除安全隐患，可以相应提高继电保护系统的可靠性。

继电保护装置在设计制造过程中要严把质量关。在部件选购时，要选择故障率低、耐用的部件。晶体管容易受干扰源干扰，在设计、安装时可以采取设置隔离变压器、滤波器等措施。为避免高压大电流、切合闸操作电弧影响，应考虑把晶体管保护装置安装在隔离房间内。加大对继电保护工作人员的培训力度，提高其处理复杂问题的能力，增强工作责任心。定期对继电保护装置运行状况进行检查，制定事故处理措施细则。为保障电网运行稳定，继电保护系统必须能够快速切除故障线路和设备。为避免继电保护装置无选择错误动作，应全面考虑部件的科学配备，有效提高装置动作的可靠性。

参考文献

[1] 刘金鹏.城市配电网继电保护系统可靠性分析[J].河南科技：上半月，2013（11）：89.

[2] 江伟奇.含分布式电源的配电网继电保护方案[J].农村电气化，2015（9）：46-48.

[3] 陈俊.配电网继电保护研究[J].科学与财富，2014（6）：182.