变电站继电保护的作用及常见故障处理策略探析

广东电网有限责任公司东莞供电局 翟志扬

引言

电力资源是保障人们生产生活正常运行的重要资源，随着当前社会的不断发展，人们对于电力资源的需求以及供电质量都有了更高的要求，而继电保护装置在保障电网运行稳定性和可靠性方面有着十分突出的作用，继电保护装置的状态也影响着电网的运行状态。因此，加强对于变电站继电保护作用及故障处理的研究是十分有必要的。

1 变电站继电保护的作用

1.1 维护变电站稳定运行

对于变电站继电保护装置而言，其主要作用就是确保整个系统运行的稳定性以及可靠性。在系统运行的过程中，继电保护装置还可以在变电站发生故障问题或异常情况，能够及时对相应故障问题、类别以及故障发生位置进行判断，并结合实际情况将故障所在线路切断，以此避免故障的进一步扩大传播，尽可能将故障问题控制在最小范围内，为后续变电站系统的维修和故障处理奠定良好基础，确保变电站运行稳定。

1.2 对异常情况进行告警

在变电站实际运行的过程中，一旦某个电气元件或者系统内部出现异常运行情况，继电保护装置能够及时发出相应告警，并确定故障大致情况，以此提醒相关工作人员及时进行故障处理和维修，极大地缩短了故障确定和维修的时间，对于提高系统运行的稳定性和可靠性有着重要意义和作用[1]。

1.3 监控变电站运行情况

继电保护装置能够在电力系统运行的过程中，明确其故障问题和故障位置的主要原因在于，继电保护装置能够实现对于变电站运行状态的有效监控，了解电力系统的实际运行情况，与此同时，还能够对故障信号进行深入分析和判断，并及时采取相应预防措施，进行故障隐患的处理，这使得继电保护装置在实际运行过程中，能够及时准确对故障问题进行定位并采取相应处理措施，为后续工作人员的故障检修提供可靠支持和有效参考，极大的确保了变电站运行的稳定性以及可靠性。

1.4 提高系统自动化水平

随着当前信息技术的不断发展，供电系统技术水平也得到了进一步提升，智能电网逐渐得到了广泛应用和推广，在此情况之下，传统人力管理方式，以及故障排查检修方式，已然难以满足当前人们对电网运行稳定性的要求，因此必须要积极应用现代化技术。而继电保护装置的科学应用则为此提供了良好的技术知识，对于提高系统自动化水平有着积极意义。在远程控制技术和自动化技术等的支持下，继电保护装置能够实现对电力系统运行情况的全面检查，排除相应故障问题，保障系统运行的安全性和稳定性，并自动进行故障报警、处理等，极大地提高了电力系统的自动化水平[2]。

2 继电保护常见故障类型

2.1 干扰故障

干扰故障主要指的是在继电保护装置实际运行的过程中，出现各种外部干扰，例如电磁波辐射、静电干扰等，进而对继电保护装置的正常运行产生不良影响。在变电站实际运行的过程中，必然会使用到大量的通信设备等，也就不可避免地会产生电磁辐射，进而影响到继电保护装置。而且基于继电保护装置其本身的运行需求，设备有着极高的灵敏度，在电磁辐射的干扰之下，继电保护装置的正常运行就会受到一定影响，甚至出现错误保护动作，干扰到整个系统的运行。另外，相关工作人员长期在变电站工作，自身也可能会携带静电，当工作人员与电路接触时，就会出现放电现象，进而对继电保护装置的运行产生干扰，使其进行错误保护动作。

2.2 外部故障

由于变电站以及继电保护装置其本身运行环境较为复杂，而且继电保护装置其本身也十分容易受到环境影响，例如雷电等，而由于外界环境，或者人为操作、破坏影响到继电保护装置正常运行而引发的故障问题，被称为外部故障。在继电保护装置实际运行的过程中，若系统运行出现异常情况，继电保护装置上的指示灯就会亮起，以此提醒相关工作人员，系统出现故障，需要进行检修和维护。但是在各种外界因素的影响之下，也会使得指示灯异常亮起，影响相关检修维护工作人员做出正确判断，不仅会降低检修效率，还会影响到系统故障的正常处理。

2.3 数据问题

智能变电站实际运行的过程中，存在单套配置的设备需要从双套配置的设备获取数据，或者双重化的两套设备间进行数据的交互的需求。在此过程中，不可避免地会遇到跨网获取数据的问题。例如，单套备自投接收双套主变保护闭锁备投信号、单套110kV 母联（或分段）智能终端接收双套主变后备保护跳闸信号等。目前工程应用中主要有单套配置装置跨双网、单套配置装置通过点对点方式与第二套设备直接通信两种方式，但是这两种方式都存在一定弊端，可能会对全站过程层网络的稳定运行产生不良影响，导致双套过程层网络同时出现异常，使得装置整体的可靠性有所下降。

3 常见故障的处理策略

3.1 抗干扰策略

由于继电保护装置其本身灵敏性较高，因此在实际装置运行的过程中，经常会受到外部静电或者电磁波干扰，影响装置运行的可靠性，针对这一情况，必须要采取相应抗干扰措施，以此保障继电保护装置免受外界干扰影响，保障装置运行的可靠性。常用的抗干扰策略主要包括以下两种方式，其一为软件抗干扰；其二为硬件抗干扰[3]。其中软件抗干扰措施就是通过在印刻板布线过程中，采取相应隔离方式，将其中的信号进行隔离，以此避免强弱信号之间互相干扰。硬件抗干扰措施实际上就是通过安装具有隔离电磁波或者静电功能的硬件设备，以此将外界干扰与继电保护装置进行隔离，确保装置运行的稳定性以及可靠性[4]。

3.2 验收维护管理

验收维护管理也是保障变电站继电保护装置运行质量效果的重要措施，因此，在使用继电保护装置之前，应加强对于设备初始质量的检查和验收分析，以确保继电保护装置质量合格，避免由于装置出厂质量问题，影响到设备的正常运行和使用。

以某220kV 线路主一保护PRS-753AM-NW通道联调验收为例，在实际进行验收时发现通道二（复用通道）存在数据大量丢帧情况，保护装置光纤通信异常（异常情况隐蔽，不会报通道异常告警），存在主保护拒动的风险。经进一步排查发现保护装置与SDH 通信设备关于时钟整定不一致（SDH 通信设备“重定时”关闭，保护装置整定为“外时钟”），后续将通道二（复用通道）通信插件S7跳线整定为内时钟，消除了该隐患。

在某220kV 线路保护改造项目中，发现220kV备自投屏出口回路中，因厂家内部线设计不合理，第一组跳闸正电源与合闸正电源需通过短接线方式进行连接，且端子排为单层端子，导致一个端子并接两根线，存在因跳合闸回路接线松动或接触不良导致开关拒动的隐患。因此，在现场对厂家内部线采取了相应调整措施，并通过端子连接片方式连接，消除了跳合闸回路两根线并接带来的开关拒动隐患。

3.3 运行故障处理

在继电保护装置实际运行的过程中，若出现故障问题，继电保护装置会发出相应告警信号，针对不同告警信号以及故障问题，应有针对性地采取相应处理措施和方法，消除装置运行隐患，以此确保继电保护装置运行的稳定性以及可靠性。

例如，某220kV 智能变电站开展二次设备巡维工作的过程中，查阅220kV 线路保护装置（型号为南瑞继保PCS-931N2-D）自检报告时，发现装置报“采样绝对同步丢失”告警信号。经排查，该问题是由于保护设备过程层插件对秒间隔有效的判据过于严苛导致，该问题可能导致220kV 线路主保护拒动的风险。后经厂家修正秒间隔有效判据阈值，完成非计划版本升级工作，彻底消除了该隐患。

3.4 优化故障诊治

为保障继电保护装置能够正常运行，确保其保护功能的有效发挥，应对其故障诊治措施和方法进行科学优化，采取科学有效的排查措施，并针对不同故障问题或者安全隐患，采取有效处理措施[5]。一方面，应定期对继电保护装置进行检查和故常排查，一旦发现隐患问题，及时采取有效措施排除故障，确保装置正常运行；另一方面，应加强对于设备装置的全周期管理，确保针对设备故障问题能够及时采取有效处理措施，减少故障问题所带来的影响，确保装置运行可靠性。

例如，针对母差保护组电流回路绝缘低于标准值情况。在某220kV 变电站#2主变保护测控定检过程中，发现高压侧220kV 母差保护组电流回路绝缘低于标准值。经进一步排查发现B、C 相电流回路电缆线芯因长期受电缆沟拐角磨损破皮导致，正常运行时存在电流回路因多点接地分流导致母差保护误动的风险，更换电缆后消除了安全隐患。同时，结合停电对全站所有220kV 及以上设备间隔进行电流回路绝缘排查，发现同类因施工质量的问题，并彻底消除该隐患。

以某220kV 变电站#3主变综自改造项目为例，针对开关跳跃抖动故障问题展开探讨。在进行防跳传动试验的过程中，通过后台报文和录波分析发现变低开关出现跳跃抖动。排查二次控制回路发现，防跳继电器TBJV 串接在合闸回路的常闭接点被短接，操作箱失去防跳功能。而开关本体不设置机构防跳，最终导致变低开关没有防跳。当送电操作出现合闸把手“粘连”，又合于一次故障时，变低开关将出现“分－合－分”不断跳跃，损害开关，危害电网系统稳定。现场人员及时对操作箱进行整改，排除了上述隐患。

3.5 运用网络隔离装置

针对上文中提到的智能站跨网数据交换问题，同时确保数据交换传输的过程中，不影响两套过程层网络运行的可靠性，经研究分析，推荐采用基于跨网端口流量控制的网络隔离装置方案。网络隔离装置实现了双重化网络之间的有效隔离，网络隔离装置端口及双重化网络接入端口均采用流量控制。该方案的应用，使得即使在双重化网络接入点的交换机或网络隔离装置中任一设备出现异常的情况下，仍能做到“一个网络异常或退出时不应影响另一个网络的运行”。既实现了需要二次设备间跨网数据的灵活共享，也极大地保障了智能站过程层网络数据运输的安全性以及可靠性，有效保障保护设备长期可靠运行。

4 结语

继电保护不仅能够监控变电站的运行情况，维护其运行的稳定性，同时还能够对异常情况进行告警，极大地提高了系统的自动化水平。在继电保护装置实际运行的过程中常见故障类型包括干扰故障、内部故障以及外部故障，对于不同故障类型，应采取针对性处理措施，合理制定抗干扰策略，加强对于产品源头的管理，做好运行故障处理，同时提升故障诊治水平。相信随着对继电保护的深入研究和故障探讨，变电站运行的可靠性以及稳定性将会得到进一步提升。