提高继电保护可靠性研究

柳仲春

摘要：在电网的安全运行中，继电保护充当着不可替代的作用，但是随着电网的不断扩大和技术的不断改进，电力系统对于继电保护也提出了更高的要求。文章从继电保护的概述、继电保护可靠性的影响因素和继电保护可靠性的提高办法三个方面根据实际中出现的问题，阐述了提高继电保护可靠性的办法。

关键词：继电保护；电力系统；可靠性；电网运行；继电保护技术；继电保护装置 文献标识码：A

中图分类号：TM77 文章编号：1009-2374（2016）30-0021-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.30.011

1 电力系统继电保护概述

1.1 电力系统继电保护的基本概念

电力系统继电保护是一个系统，它包含继电保护技术和继电保护装置两个部分。电力系统运行故障的分析、继电保护的原理、继电保护的实现、继电保护配置设计和电力系统继电保护等各个方面共同组成了电力系统继电保护这一个完整的体系。继电保护系统中包括测量电压和电流的二次回路，包括跳闸线圈等具体的成套的设备，也包括保障继电保护装置正常工作的工作电源和必要的通信设备等。

1.2 电力系统继电保护的基本原理

电力系统继电保护的根本作用就是区分电力系统中的被保护元件是处于正常工作状态还是故障状态，而且电力系统继电保护装置还需要区分故障元件是处于保护区间内部还是保护区间外部。需要说明的一点是，继电保护装置区分原件的工作状态是根据电力系统元件故障前后的物理量的不同来区分的，所以我们在这里也需要继电保护的相关技术，只有技术结合装置我们才能教给元件去做出判断。

电力系统继电保护需要采集的电气量主要有电流、电压、电流和电压之间的相位角以等电气量。继电保护装置根据采集到的物理量，可以构成过电流保护、低电压保护、距离保护、差动保护等。

1.3 提高继电保护可靠性的定义

电力系统继电保护的可靠性就是指被保护设备在其规定的保护范围内发生故障时它应该可靠动作，在被保护设备无故障或区外故障时可靠不动作；用一句话简明地来讲，电力系统继电保护系统需要满足不误动、不拒动这两个方面的要求。

在前面我们已经提到了，电力系统继电保护是电力系统正常运行的重要保障，所以继电保护系统的可靠运行具有非常重要的意义。电力系统发生故障时，继电保护装置不能可靠动作，迅速地将故障设备切除，将导致一次设备损坏加剧，电力系统故障范围扩大，甚至造成电网事故而导致大面积停电等严重后果。同时在电力系统无故障状态下，因继电保护误动作，而导致异常停电将给工业生产，居民生活等带来诸多不便，造成的经济损失不言而喻。综上所述，提高继电保护的可靠性意义重大。

2 电力系统继电保护可靠性的影响因素

2.1 人为因素

2.1.1 在继电保护装置安装调试过程中，因安装人员施工不当、调试不到位，未能及时发现二次回路中存在的寄生回路以及接线松动，电压、电流回路极性错误，或者选择CT绕组级别精度等错误，都会给保护装置可靠动作造成潜在风险，严重影响继电保护可靠运行。

2.1.2 继电保护装置研发人员在保护装置底层软件设计，保护动作判别条件及闭锁逻辑的考虑不到位，也将导致继电保护装置的可靠性降低。

2.1.3 由于现场维护人员的业务技能及工作疏忽，未能结合一次设备的运行状况，合理地对继电保护装置中的各保护功能及出口压板进行合理投退，也将在很大程度上降低继电保护的可靠性。

2.2 外部环境的影响

2.2.1 电力系统振荡的影响。因电网结构复杂化，电网的异常波动及振荡现象时有发生，电力系统振荡对继电保护的可靠性影响较大，主要来说，系统中大负荷的和系统突然甩负荷容易导致CT、PT饱和或者造成继电保护装置采样异常而误动，此外要鉴别出是故障波形还是振荡波形对继电保护装置而言也是一种技术考验。

2.2.2 电磁干扰。在这里我们还需要提到电磁干扰这个方面。传导干扰和辐射干扰共同构成了电磁干扰，这两种干扰主要体现在电子器件这个层面上。电子器件是比较脆弱的，例如PCB的布线都会产生一定的干扰，造成芯片不能正常工作。

2.3 继电保护系统自身的因素

继电保护系统包含采样原件、逻辑判断原件、执行原件等重要环节，在这几个环节中任何一个环节出现问题都将影响继电保护的可靠性。在电力生产实际中，因为CT、PT饱和、故障以及电压电流回路接线松动或绝缘异常而导致继电保护系统采样异常使保护误动的案例屡见不鲜；因保护定值整定不合理、继电保护出口判别逻辑不完善或装置自身故障而导致保护误动的情况也较为普遍；因为原件老化或其他不稳定因素导致继电保护出口原件异动继电保护出口跳闸节点误开出等也时有发生。此外，一次系统的运行方式对继电保护的灵敏性及可靠性的影响也不可忽视，诸如在空投变压器时因励磁涌流导致变压器差动保护误动作，系统发生振荡时过流保护、距离保护误动的现象也时有发生。

3 继电保护可靠性的提高办法

在摘要和概述中我们已经提到了，提高继电保护可靠性具有非常重要的意义，那么我们分为理论和实例两个方面具体地阐述一下怎么提高继电保护的可靠性：

3.1 提高继电保护可靠性从系统自身抓起

3.1.1 想提高继电保护的可靠性，保障继电保护装置的可靠性，完善并提高装置功能，如提高继电保护装置的自检能力，对装置自身的软硬件系统进行实时的监督，对故障情况做到及时报警并闭锁保护出口；对保护的输入信号判别要有一定的容错机制，如对CT、PT短线的有效识别等均能在很大程度上提高继电保护的可靠性。

3.1.2 加大巡检的力度，防患于未然。按时按质的巡检和定期的排查对于发现故障有很大的作用。及时发现设备异常报警，对装置的采样情况开展跟踪记录，及时发现运行偏差做到防患于未然。

3.1.3 在继电保护设计的时候需要做更加科学的设计，比如元件、设备位置安排的时候，线路的布置，这些都需要做更加科学的布置，做到装置电源回路、采样回路、出口回路的可靠有效隔离，避免交直流之间、板件与板件之间的相互干扰。

3.2 提高继电保护人员的可靠性

我们知道继电保护是一个系统，所以设备的可靠性和操作人员的可靠性都是会对系统的整体产生影响的。

3.2.1 加强运行操作人员的培训与考核落实责任制，保障运行工作人员的技术都是合格的，这样可以很大程度上避免因为人员的问题而出现故障。

3.2.2 严格执行“两票”制度，加大监管力度。经过长期的实践，我们可以得到如下的结论，严格执行“两票”制度可以在很大程度上降低故障概率，很多故障都是没有按照标准执行的，所以我们在这个方面以后需要加强。

3.3 加强技术方面的攻关与改进

很多的时候，我们不仅是需要对现有的系统进行高的要求，我们也要与时俱进，追求新的技术。

现在的220kV及以上系统中，均已实现保护双重化配置，使得保护拒动的概率大大降低，然而保护误动的概率在增加，所以在设备选型，继电保护闭锁逻辑需要进可能地完善；通过先进技术的引入，使电力系统的自身调节能力更强，可靠地减少系统的振荡及其他不稳定因素也可起到提高保护可靠性的作用。

及时对继电保护设备进行更新，设备运行时间越久，其不稳定性就越高，各种潜在风险就越大，它所有设备的更新换代也要做得及时。很多新型的设备投入可以提高继电保护的可靠性。

4 实例分析和改进

4.1 中国南方电网超高压输电公司广州局500kV花从甲线三相跳闸事故

因500kV北花乙线保护改造工作需要，对二次回路正确性进行核实。依据工作方案，需在5031就地汇控柜处进行注流校验二次回路的正确性，但因北花乙线线路电流为5031、5032开关电流合流，现场工作人员考虑为验证二次回路完整性，临时更改至5032开关就地汇控柜开展二次回路升流试验工作。工作组对回路进行加量时，因工作麻痹大意，在电缆标牌不清、电流回路不明朗的情况下未对现场接线与图纸资料进行核实，导致加量通道错误而导致保护勿动。造成500kV线路停电。经过查证，事故的原因有两点：（1）现场工作人员没有严格执行工作方案，临时变更工作内容，但是变更手续却没有履行；（2）未将二次回路与图纸进行核对，误将试验线接入运行回路，导致500kV花从甲线跳闸。

通过上面的信息我们可以得出如下的结论，这次事故主要是因为工作人员疏忽大意，未按规范开展工作，冒险作业导致的误操作引起的。针对这次事故我们可以得到以下教训：（1）工作人员开展工作时务必要执行安全措施票，涉及继电保护专业的工作还要履行继电保护及安照装置措施票，编写作业指导书，并严格执行审批手续，工作中不得擅自扩大工作范围；（2）工作前核实合设备接线图及现场实际接线是否一致，针对现场实际接线与图纸资料不符时需进一步核实原因，不可冒险工作。

4.2 梨园电厂4号发电机注入式定子接地保护动作故障

在这次事故中，故障的原因是发电机中性点接地柜到发电机保护A柜的二次电缆绝缘破损，致使保护电压采样值接近0，而在保护装置的闭锁逻辑中没有电压采样异常而闭锁保护出口跳闸的闭锁逻辑，造成保护出口误动。简单来说，发电机注入式定子接地保护的原理：当对地绝缘受到破坏，注入电流出现电阻性电流。

正常情况下，注入的低频电流主要是流过对地电容的电容电流。检测注入的低频电压、电流，通过导纳法可计算出接地过渡电阻阻值，可以反映发电机100%的定子绕组单相接地。以下是发电机注入式定子接地保护的原理图：

通过上述问题，我们可以得出结论，加强现场设备的研究，完善保护装置的动作条件及闭锁逻辑，将在很大程度上提高继电保护的可靠性。

5 结语

本文通过总结过去和现在有关提高电力系统继电保护设备可靠性的方法，进一步归纳和分析提高继电保护设备可靠性的意义、因素及策略，总结归纳了提高电力系统继电保护可靠性的方法和技术。

可以得出以下结论：（1）为了提高电力系统继电保护设备的可靠性，宜使用多种可靠性技术相结合的手段；（2）使用的每种提高可靠性的技术手段的可靠性要高，以使得电力系统继电保护设备的可靠性更高。

近来对继电保护可靠性的分析取得了不小的成绩，但是还有很多方面尚有许多不完善的地方。

参考文献

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