电力系统继电保护故障分析与处理研究

牟文杰

（宁夏送变电工程有限公司，宁夏银川，750001）

0 引言

社会经济水平的提高，带动了电力资源的有效发展，继电保护作为电力系统的重要组成部分，可实现电力系统设备异常和故障的及时发现及处理，确保了电力系统的安全稳定运行[1]。但同时继电保护设备也存在故障风险，对电力系统的安全稳定运行具有一定威胁。通过对近年来的电力事故分析可知，若电力系统产生故障，将对社会经济产生较大损失[2]。为此，综合电力系统继电保护故障产生的原因及类型，制定有效的应对措施，降低故障产生概率，降低由于继电保护故障导致的损失，确保电力系统运行的安全性及稳定性。

1 继电保护分析

1.1 继电保护概述

继电保护可实现电力系统运行状况的实时监控，确保电力系统故障及异常的实时发现及处理，提高电力系统运行的稳定性。若电力系统发生故障，继电保护设备可第一时间将电力系统电路与故障设备隔离，降低故障对电力系统的损失及影响[3]。继电保护装置运行过程中，通过对比设定阈值与输入信号，基于逻辑控制部分的全面分析，控制执行部件保护动作的实施。

1.2 继电保护基本原理

继电保护系统包括测量、逻辑、执行三个部分。通常按照制造工艺及逻辑原理进行分类，按照逻辑原理分为电压型、电流型；按照制造工艺分为整流型、机电型。但对于任何类型，均需具备可靠性、灵敏性及安全性，确保电力系统故障产生时可及时实施相应措施，确保电力系统运行的安全性及稳定性[4]，继电保护系统结构如图1所示。

图1 继电保护系统结构图

2 继电保护对电力系统的重要意义

电力系统的各环节均需继电器的支撑，确保电力系统高效、稳定、正常运行。继电器通过采集电力系统整体运行信号，将采集信号传送到显示屏，同时也将各环节错误在显示器进行显示，实现技术人员的实时监测及调控[5]。继电器与电力系统全部设备相连接，一方面可对电力系统的传输设备进行保护，另一方面可将控制信号传输与终端设备，降低设备的高压击穿风险，提高电力系统设备运转的稳定性、安全性。

3 继电保护要求

（1）可靠性

继电保护可靠性的前提是系统按照设定顺序动作，并且故障发生时，可及时将电力系统设备与故障线路断开。

（2）选择性

产生故障时，继电保护可通过最近距离断路器及时将故障隔离。线路故障发生时，通过断路器或周边设备气动失灵保护，避免越级跳闸。

（3）灵敏性

设备及线路保护范围内，若产生接地或断路故障，保护装置通过设定灵敏度，确保可安全的接触故障设备或故障线路。

（4）速动性

产生故障时，保护装置可第一时间隔断故障点，缩小故障范围，提升系统稳定性，消除毁灭性故障风险。

4 继电保护故障原因分析

4.1 设备问题

设备故障为继电保护故障中常见故障问题。继电保护装置工作过程中，装置的工作理论和工作原理相对成熟，设备故障检测方法基本类似，主要差异为电力系统中继电保护装置工作负荷不同，对设备要求不同。为此，安装继电保护系统时，需根据电力系统工作负荷，确定合适设施[6]。但实际工作过程中，如果个别设备存在不达标现象，将致使继电保护设备整体失效，大幅度降低了继电保护系统的工作安全性及工作效率。

4.2 开关设备故障

开关设备故障产生的常见原因为继电保护装置与电力系统不匹配。为此，继电保护装置选取时需按照电力系统工作强度，选择与工作负荷相匹配的继电保护装置。伴随社会经济水平的提高，人们生活要求不断提升，生活用电与生产用电需求大大增加，部分区域提升了电力系统用电负荷，但继电保护装置未进行更换，致使故障产生。继电保护装置工作过程中存在老化及超负荷问题，导致开关设备因超负荷而无法适应保护工作，降低了继电保护装置的精度。若继电保护装置难以准确监测电力系统工作状态时，将在很大程度上影响电力系统的稳定运行。

4.3 运行故障

继电保护装置长时间工作中，局部温度将急剧提升，致使装置失灵及失效，因此电力系统中继电保护装置无法完全避免故障产生。继电保护设备运行故障主要以主变差动保护开关拒合为主，此时电压互感器存在二次电压回路，致使工作过程中的电压互感器内部部件性能下降，但同时电压互感器继电保护设备保护动作尚处于初始位置。电压互感器故障将导致继电保护设备的故障产生。

4.4 电流互感饱和

继电保护设备终端负荷随用电需求的增加而增大，最终将致使运行中的电力系统产生短路问题，出现电力系统电流负荷的突增，产生系列故障。如故障发生时，电流互感器与短路电流间存在线性正相关，过大的电流将致使继电保护装置灵敏度下降，此时继电保护设备对于短路故障指令将产生延时现象[7]。电流互感器饱和时发生电流的波形图如图2所示。

图2 电流互感器饱和时发生电流的波形图

5 继电保护故障处理措施

5.1 置换处理法

置换法通常采用工作性能安全稳定、种类相同、性能良好的设备替换故障设备。评判设备好坏的根本依据是故障范围及故障种类。若装置中的某一部件存在问题时，需采用新装置进行替换。当前置换处理法是应用广泛且行之有效的处理方法，替换疑似存在问题的设备后，若电力系统运转恢复正常，则说明所更换设备存在故障；反之，疑似存在问题设备更换后电力系统仍无法正常运行，则需对系统的其它设备进行替换检查[8]。

5.2 参照对比法

参照对比法实施过程中需检验继电保护系统的正常及不正常设备，基于不同型号技术参数分析，查找差异，并以此为故障分析起点。参照对比法以处理继电保护设备工作过程中由电路交互引发的接线错误为主[9]。但继电保护设备的复杂性将影响检测的精准性，导致真实值与测试值间存在较大差异，因此继电保护设备需定值检测。

5.3 引入设备状态检修法

由研究可知，若将设备钻探检修技术应用于继电保护设备的检修，将有效降低风险，确保技术人员及变电设备的安全。传统检修维护中，技术人员工作强度高、工作量大，故障严重时存在较大安全风险。设备检修装置的引入，将大幅降低技术人员工作强度及风险。设备检修技术可对变电设备的运行情况进行实时监测，对生产计划的制定具有重要作用，保证了检修频率的合理性。设备状态检修中需综合变电设备治理工作，确保电力企业生产的合理性及科学性。通过监测结果及设备运行状态的分析，可有效提高继电保护设备运行质量，提升检修效率。

5.4 技术人员安全素质的全面提升

对于电力系统检修中产生的事故，大多由于技术人员操作设备不合理造成，这一方面对电力系统正常运行产生影响，另一方面技术人员的人身安全难以保障[10]。为此，电力企业发展中需加强技术人员安全教育工作，制定工作准则，定期进行安全教育，助力技术人员安全生产意识的树立，提高技术人员专业水平。工作现场需悬挂安全警示及标语，以确保安全生产。

6 结论

科学技术的飞速发展，带动继电保护系统向智能化、信息化管理方向发展，实现了继电保护工作的实时监测、控制，确保了设备的安全稳定运行。当电力系统发生故障时，继电保护系统可及时、准确的判定故障点，实时对故障产生原因进行分析，并采用有效处理措施，快速切除隐患及故障，确保电力系统的安全稳定运行。同时，电力系统的安全可靠运行，需不断提高技术人员的专业技术水平及安全生产意识，强化设备维护，提高电力系统运行质量。