变电站继电保护缺陷分析及消缺措施研究

贺天任

摘要：随着变电站建设的不断深入，继电保护系统开始大范围投入智能变电系统中，成为变电输送和电力管理中的重中之重。该系统能够利用自动投切装置实现变电调配，依照信息交互中的关键数据实时调整变电站运行状态，全面提升了变电站的安全效益和经济效益。但受环境因素、技术因素等影响，继电保护系统可能会出现误动或拒动，严重时甚至退出运行，致使变电站发生重大事故。消除变电站继电保护缺陷，降低智能控制风险已刻不容缓。

关键词：变电站;继电保护;缺陷

1 变电站继电保护缺陷分析

1.1 主要缺陷

变电站继电保护系统缺陷主要表现在控制回路异常、保护装置异常、通信异常及直流接地四个方面，其具体状况见表1。

1.2 事故分析

由于变电站继电保护控制回路断线、保护装置异常引起的误动、拒动等发生频率较高，事故性质较为恶劣，故本文主要从以上两项出发，分析变电站继电保护消缺中的关键点。

（1） 断线缺陷。

供电局在某地区220kV甲线主一保护装置升级及本体三相不一致回路整改项目过程中发现，防跳试验开关跳开后，合闸灯与分闸灯同时灭，报控制回路断线告警，手合开关无法闭合。初步检查后，各继电保护装置正常。

（2） 保护异常。

供电局在某地区110kV变电站断路器跳跃处理中增加保护装置后发现1191开关无防跳功能。初步检查各控制回路及元件均正常，厂家人员认为是開关分合闸线圈阻值太大致使无法启动，但剪去操作板上的LX3和LX6电阻增大线圈电流后仍无法达到保护效果。

2 变电站继电保护的消缺措施

2.1 检查方法

智能变压器继电保护故障采用传统检查方法效果欠佳，往往无法确定继电保护故障原因。公司在处理过程中利用层次分析（Analytic Hierarchy Process）逐步排查，在变电站继电保护缺陷致因分析基础上形成有效模型关联，按照项目经验及专家建议设定缺陷权重，从最终风险比重出发逐步拆检、测试，确定造成继电保护故障的关键致因。

2.1.1 控制回路断线检查

按照层次化权重可知，继电保护控制回路断线大多是由于闭锁机构拒动导致。本次缺陷分析时：

（1）先测量105、107点位，分别为+8V左右，控制回路中存在励磁电流;

（2）再拆检开关机构箱，发现内部就地防跳继电器K3一直励磁吸合;

（3）断开控制电源空开，量取跳位监视回路电阻6kΩ，机构防跳回路电阻为8kΩ，根据电压分配，理论上107电位也是+8V左右，初步确定是跳位监视回路过来的电使K3励磁;

（4）检查跳位监视回路，发现105下到机构只串接了一个开关常闭辅助接点，并未串接K3常闭接点，导致开关在分位与K3继电器动作的同时，跳位监视回路连通。

此时，分到TWJ两端的电压约为49V，不足于驱动TWJ，所以跳位灯不亮，报控制回路断线;因为K3一直动作，所以合闸回路是断开的，不能合闸。

2.1.2 保护装置异常检查

按照层次化权重可知，继电保护装置故障往往为电源、CPU元件损坏和保护元件异常导致。但逐层检查后发现，上述项目中电源、CPU等元件均运行正常，而保护装置内部操作箱的串联在防跳回路的R1被剪除。

R1电阻剪除后操作箱本身的防跳功能失去作用，此时，跳位监视回路与开关机构箱的防跳回路在阻值上无法配合，造成开关机构箱的防跳功能失效。

2.2 消缺措施

2.2.1 主要方案

变电站继电保护过程中必须根据风险项做好消缺防控，如直流接地缺陷处理时应按照拉路法第一时间确定接地点，然后逐一分段处理，确保各回路恢复正常;控制回路断线缺陷处理过程中要按照层次分析法有效评估风险项，按照项目经验及专家评估结果合理开展现场拆检，逐项逐次测试，观察控制回路中的各个单元运行情况并进行处理，从而有效消缺;保护装置异常消缺时则应在元件实际运行情况基础上开展性能测试，根据变电站继电保护中的各项要求增设对应保护单元，从而保证各项继电保护功能均运行正常;通道故障中则往往要根据有线通信和无线通信情况设置纵联差动保护，并开展通信测试。必要时还可以选用2M通信方式，可根据实际状况合理优化和调整。

2.2.2 重点措施

（1）控制回路断线消缺。

一般控制回路断线消缺时应先更换损坏元件、老化线路等，然后加固松动按钮、接线，最后，调整并优化控制回路。本次220kV甲线主一保护装置升级及本体三相不一致回路整改过程中可在原线路基础上增加跳位监视回路，保证其与机构防跳回路电阻搭配恰当，形成有效防跳保护。并针对继电保护控制回路需求合理选择K3继电器，在K3继电器两端加65V电压，使励磁动作恢复正常，从而有效解决本项目中的控制回路断线故障。

（2）保护装置异常消缺。

在保护装置异常处理过程中应及时更换老化及损坏元件，由专业技术人员进行处理时需先退出保护系统，避免出现由运行更换造成的系统烧毁或变电故障。而保护功能异常处理过程中则应根据实际原因在不影响继电保护可靠性的基础上增加保护装置或保护元件。

3 总结

变电站继电保护消缺过程中应根据不同原因对症下药，形成合理的处理方案，这样才能够从根本上提升继电保护系统的安全性、稳定性和可靠性，实现继电保护效益的最大化。尤其是在控制回路断线和保护装置异常时，要有效查找事故原因，分析造成缺陷的内在和外在因素，针对实际继电保护需求合理优化和改善处理方案，避免变电站继电保护二次故障。

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