电力系统继电保护的故障与对策分析

姜利斌

摘要：电力系统继电保护从最初的机电式保护，到晶体管、集成电路式保护，发展到如今，其基础构成已经是微机保护。计算机科学技术为基础的微机保护装置，通过可编程控制系统对电力系统自动监测，使电力设备实现稳定、安全、有效地运行。但继电保护装置也会因各种原因出现故障，发生误动或拒动。

关键词：电力系统;继电保护;故障;对策

1 电力系统继电保护和故障检测功能

电力系统继电保护和故障检测作用如下：第一是在被保护元件、设备产生故障问题后，继电保护装置便会有选择、迅速、准确、自动地朝故障元件接近断路器发出相应的跳闸切断命令，促进其快速和电力系统脱离开来，进一步降低对于安全供电和电力系统破坏的影响，同时在无故障支持下，尽快恢复正常运行。

第二是能够对电力系统运行状态进行实时监控，对电网保护设备以及录波设备等二次装置进行实时监测与有效控制，保障电力系统稳定运行。第三是可以结合电力系统内的各种异常现象进行有效提示，电气设备产生运行故障条件下，联系设备实际运行维护条件以及相关异常现象进行有效的信号提升，从而警示相关值班人员针对设备中的缺陷故障问题进行及时有效的检修处理。确保无人值班条件下，继电保护装置能够进行自动化调整处理，或选择性切除某些存在安全隐患的电气装置。电力系统相关继电保护需要具备良好的可靠性、灵敏性、选择性、速动性，如此才能促进电力系统实现正常稳定发展，激发继电保护装置自身的维护功能。

2电力系统继电保护的构成

2.1 硬件构成

电力系统继电保护硬件主要由数据采集系统、计算机数据处理系统、数据输入输出系统、电源系统、通信接口设备等组成。数据采集系统包括电压形成和模拟量数字量转换模块。数据处理系统有处理器、只读和可擦写存储器、并行接口及定时器等。数据输入输出系统包括光电隔离栅、继电器及并行接口等。

2.2 软件构成

电力系统继电保护的软件就微机保护来说，分为接口软件和保护软件。接口软件有监控和运行程序，保护软件有主程序和中断服务程序。主程序有初始化和自检循环模块、保护逻辑判断模块、跳闸处理模块三个基本模块。模拟量采集输入转换为数字量后，输入到数据处理单元，通过早已编好并存储在存储器中的程序运用数学运算方法进行分析计算处理，借助通信系统实现多机联网、通信以完成各种保护的人机对话、信号报警、切断隔离等功能。

3继电保护的常见故障类型和应对措施

3.1电流互感器饱和引起的保护误动

在最近若干年的电力生产中，出现过电流互感器在保护区外故障或大容量电动机启动时，因流过电流互感器电流过大，造成电流互感器出现饱和，导致差动保护误动作的事故。

主要原因有：（1）电流互感器在设计选型上未选用容量足够的保护级电流互感器。（2）在施工调试阶段，电流互感器因安装、调试等因素造成现场组别接线错误，导致差动保护选用计量级电流互感器。针对这一故障，应采取如下对策。首先，在设备选型上应进行电流互感器的核算，根据电力系统短路容量来合理选择电流互感器的容量，满足相关继电保护装置上下级整定配合和可靠性的要求。其次，在施工调试阶段，应认真核对图纸与现场实际接线情况，根据厂家提供的电流互感器铭牌及伏安特性报告，确认 CT 组别，防止差动保护电流互感器组别选择不当。最后，还可以通过实测差动保护电流互感器CT10% 误差曲线查找最大短路电流下的允许阻抗与实测的二次交流负载阻抗进行比较，校核电流互感器在可能出现的最大穿越电流作用下，电流互感器是否会饱和以及差动保护是否会误动作。

3.2CT、PT 接地问题引起保护误动及拒动

所有互感器的二次绕组回路都必须有且只能有一点接地。现场由于等电位地网及二次回路接地不规范，二次电气设备繁多且二次回路接线复杂，再加上电缆绝缘老化以及人为接线错误等因素，导致二次回路经常出现多点接地的安全隐患，在外部严重干扰情况下，出现继电保护装置误动作或拒动的安全事故。如当 PT 二次回路出现多点接地，在一次系统出现接地故障的时候，因故障点电位及变压器中性点电流的影响，造成保护装置采样到的二次电压与实际故障相电压不一致，对保护装置的动作行为产生影响，出现保护拒动或者误动的风险;当 CT 二次回路出现多点接地，当一次系统出現接地故障的时候，因二次电流回路存在分流，导致保护装置采样到的电流出现一定的偏差，对保护装置的动作行为产生影响，出现保护拒动或者误动的风险。

为了提高继电保护的可靠性，现场应加强对二次回路的检查，严格按照相关的检验规程、规范进行检验，严禁出现少项、漏项的情况。同时，现场可通过二次回路的绝缘检查，来排查 CT、PT 二次回路是否存在多点接地的安全隐患。

3.3继电器误动作引起的跳闸事故

近年来，随着微机保护及集成型断路器操作箱的广泛应用，继电器广泛运用于继电保护中，继电器的可靠性直接影响着继电保护的安全稳定运行。在电力生产运行中，常出现因继电器动作功率低，在系统有较大扰动时继电器误动作，导致断路器误跳闸或保护装置误动作的事故案例。

为了提高二次回路继电器的可靠性，现场二次回路及保护装置可采取如下预控措施：（1）在设计上应对继电器的用途、型号、厂家及参数进行最佳设计。（2）对二次回路中重要的出口继电器及保护开入信号，应采取防止继电器误动的措施。如外部开入不经闭锁直接跳闸（变压器非电量保护、线路保护远方跳闸，母差失灵保护开入等）的重要回路，应在启动开入端采用大功率中间继电器，并要求其动作电压在 55% ～ 70%U n 范围内，动作功率不低于 5W。（3）保护装置重要光耦开入信号应使用强电光耦电源。在保护装置内，涉及直跳回路开入量应设置必要的延时防抖措施（由保护装置软件实现），防止由于保护开入量的短暂外部干扰造成保护装置误动出口。

结束语

综上所述，电力系统的稳定安全运行关系到整个城市的正常生活。为此电力企业需要不断强化机电波保护，合理进行故障检测。为了进一步优化故障措施，促进继电保护和电力系统朝着网络化、智能化和自动化方向发展，保证电力系统的运行可靠性和稳定性。

参考文献：

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