继电保护用开关电源的故障分析及改进研究

邢溥越

摘 要：近年来，我国逐渐加大对用电安全的重视程度，要求我们要采取切实有效的措施来确保电力系统的安全运行。本文从继电保护开关入手，详细分析了继电保护开关的故障原因及应对对策，最后提出了继电保护故障诊断系统的优势。

关键词：开关电源;故障分析;改进措施

中图分类号： TL503.5             文献标识码： A            文章编号： 1673-1069（2017）01-184-2

1 继电保护开关保护电源的相关概述

为了确保继电保护开关的可靠性，将继电保护开关的温度维持在零下20至零上70度较为合理，我们与普通的电源相比较，继电保护开关具有可靠性的特点[1]。

效率高、性能好。继电保护开关的运行状态影响了其高效性，继电保护开关电源在功耗很大，浪费了能源的同时，也增加了继电保护开关的温度。继电保护对负载和调整率要求较为严格。

体积小、重量轻。与以往的工频变压器不同，继电保护开关从电网获得的交流电压，使得继电保护开关电源进行整流和虑波，然后输入到高频的变压器中，获得不同的脉冲电压，减小了继电保护开关的体积、减轻了质量、降低了设备制造成本。

抗干扰性很好。通过试验证实，继电保护开关的抗干扰性很好，能够满足国家的有关规定，能够确保继电保护开关在干扰信号的影响下进行正常的工作。

安全可靠性高。由于电力系统故障的不确定性（如出现短路现象、过压现象、过流现象等），继电保护开关要具有自我保护的作用。

2  研究继电保护装置的必要性

继电保护装置的可靠性是保证继电保护装置正常工作的重要指标。继电保护装置在保证电力系统安全、稳定运行方面发挥了重要作用，国内外较大的电力事故的发生，都是由于继电保护装置发生故障而导致的。如2008年的法国巴黎大停电、2006年美国大停电事故以及2010年德国大停电事故、2007年国家电网公司的继电保护装置故障等[2]。继电保护系统故障所造成的危害是严重的，绝大多数电力事故是与继电保护装置操作不当有关的。从历年的事故来看，继电保护装置的重要性严重影响了电力的稳定运行。要确保继电保护开关的稳定性，确保电力系统稳定运行。因此，提高机电保护装置的安全性与可靠性离不开继电保护开关电源的正常工作。

3  继电保护隐蔽故障

许多继电保护研究资料表明[3]，许多停电事故都是由于继电保护开关的隐蔽性故障所造成的。由于其具有隐蔽性的特点，如果系统出现故障时，将导致严重的后果。隐蔽故障的隐蔽性、不容易被发现的特点，决定了不能及时对故障的发生进行有效地防控。要加强继电保护装置的故障排查工作即日常维护工作，确保设备正常稳定运行，保证设备的安全性。在隐蔽性问题分析中，我们要强化对故障的数据采集工作，加大对设备的检测和维护工作，消除设备的安全隐患。

4  常见故障分析

电力系统设备在外力因素的影响下，将出现继电保护故障。而继电保护故障的初选，将引起电力系统中的事故，造成由于局部的电力事故导致大面积的电力安全事故。从继电保护故障的实例来看[4]，在电压下降和电能降低后，能够导致较大的人员伤亡和设备的严重损坏事故。为了能够正确迅速地判断出事故发生地，防止大面积的停电事故，就需要对故障的原因进行快速地分析，故障的原因是可以从输入电压和输出电压来进行判断的。

输入电压端在产生故障后，继电保护开关将停止工作，而输出电压端不能自动断电，造成事故的发生。可以采用波形记录仪对电压进行检测，在继电保护试验仪控制输入电压中断的时间长短中，我们可以发现[5]：输入电源要回复正常工作大概需要0.1秒到0.2秒之间，而开关电源并未同时恢复正常工作状态;在输入电压停止工作0.25秒之后，输出端的电压却消失;而在输入电压端停止工作0.07秒以内，输入端的电压并未消失，并没有影响继电保护开关的正常工作状态。

4.1 电源波动引起的故障

从电源波动引起的故障来看，主要表现在：在电压进行输入和输出时，输入电压产生瞬时故障而恢复正常后，继电保护开关将停止工作，而在输出端，输出电压却能够正常显示，并不受其影响，并不能实现继电保护开关的自动断电，需要通过手动才能恢复继电保护开关的正常工作。从发生故障的主要原因来看，主要是由于继电保护开关的电源启动和输出电压出现电子逻辑错误而导致的。笔者在日常的工作中发现，可以利用继电保护试验仪对输入电压和输出电压的数值变化进行检测、控制和记录，以有效地实现对输入电压中断的时间控制。我们需要对继电保护开关的逻辑顺序进行更改，以保障继电保护开关的正常工作。从电源欠压保护中可以看出，输入电压快速通断将导致错误的动作，同时未对延时电路进行按时复位，导致误动作发生。在这样的情况下，维修人员要重视电压的数值变化，要确保同点状态下，欠压信号的及时有效处理。

4.2 启动电流过大引起的故障

笔者在日常的工作中发现，电网在启动或运行的过程中，瞬间输入电流若达到0.3A，其稳态电流将达到0.4A。而由于实际条件的限制，电源模块的供电电源输出电流仅为0.3A。所以，开关电源如果在瞬间处于过载的状态，将造成开关的损坏，系统将出现过载报警。在输电线路正常运行时，一方面需要开关具备一定的功率，另一方面也需要输出回路也要具备一定的功率。我们在实际的设计工作中，要充分考虑多方面的影响因素，防止电源在启动过程中出现的电压低、功率猛增的状况发生。当这样的现象发生时，能够导致开关电源启动瞬态电流激增、冲击供电电源，造成较大的供电事故。

5  改进措施

5.1 电源波动的改进措施

笔者在工作中发现，对于开关电源停止工作的情况，我们可以通过在继电保护开关电源上加设一个电压检测装置，同时在开关电源延时电容上加设一个电子开关设备，通过这种方法，可以有效地保护继电保护开关，电容上的电子开关可以处于闭合状态，保证延时电路的有效工作。

5.2 启动电流过大的改进措施

输电线路在启动过程中，开关电源的过载将引起电源安全事故，这种情况的发生直接的结果将导致电源功能遭到破坏而无法工作。笔者在工作中发现，适当增加输出电压数值，减少启动瞬时输入电流数值，确保保证开关电源的稳定性。通常情况下，开关电源的启动电压会提升到130-140V，有效保证了开关电源启动的稳定性，在开关电源通过的电流为0.5A，可以将电流能够减小到0.3V，有效地避免过载故障的发生。

6  继电保护诊断故障系统设计与实现

为了满足电力故障的实际需求，可以设计继电保护故障诊断系统，能够及时准确地对故障进行处理，减少由于故障产生的大面积停电事故所带来的影响。同时，故障系统还能够实时地进行故障诊断和故障判断。笔者在实际工作中，总结出继电保护诊断故障系统的作用主要有：故障系统的操作界面简洁、实用性强，能够实现人机交互，同时根据不同人具有的权限对设备进行管理，降低了越权行为发生概率，减少事故损失;系统能够实现实时数据采集，能够为事故的发生判断提供科学的依据。同时数据还具备自我检测能力，确保了数据的准确性和统一性;系统还具备良好的可扩展能力，可以根据管理者的实际需要进行模块扩展，提升了使用功能，能够帮助电力管理者从本地的电力工作实情进行电力管理，极大地提高了电力保护的能力，确保了电力的稳定运行。

7  总结

要能够根据开关中的电能的变化、输入和输出电压的数值变化来强化对继电保护开关的设计，考虑到设计中涉及的多方面因素 [6]。在对继电器开关保护电源进行设计时，主要涉及两点，即电源启动时出现的功率问题和电源启动时出现的电压变化问题。只有确定功率在正常的工作范围内，才能确保电力系统的安全稳定运行。

参 考 文 献

[1] 苏文哲.继电保护用开关电源的故障分析及改进[J].科技传播，2012，22：152+151.

[2] 沈晓凡，舒治淮，刘军.2007年国家电网公司继电保护装置运行情况[J].电网技术，2008，32（16）：9-12.

[3] 徐敏锐，吴在军.继电保护用开关电源的设计[J].江苏电机工程，2004（6）.

[4] 张占松，蔡宣三.开关电源的原理与设计[M].北京：电子工业出版社，2001.

[5] 回宝成，郭世明.单片开关电源原理及应用[J].电源技术应用，2001（9）：57，60.

[6] 李坚.继电保护用开关电源的故障分析及改进[J].科技传播，2013，07（24）：75-76.