电力系统继电保护故障分析与处理措施探析

李轲

摘要：随着科学技术的飞速发展，社会对电力的需求越来越大，对电力供应的品质也提出了更高的要求。电力是推动社会进步和科技进步的主要力量，在促进社会经济发展和改善人民生活方面起着举足轻重的作用。继电保护是电力系统中的重要组成设备，通过继电保护设备，可以实现对故障的及时发现、处理，减少因故障产生的损失，从而保证电力设备的安全和供电质量。

关键词：电力系统；继电保护；故障分析；故障处理

DOI：10.12433/zgkjtz.20233036

随着电力设备智能化的发展，电网的规模也在逐步扩大，相应的电网运行技术水平相对于以往有了显著的提高，也使得电力系统对二次系统和其他保护装置的依赖性越来越强。但是从部分地区的继电保护检修的情况来看，目前所采用的维修模式仍以定期检修为主。随着电网规模的扩大和技术水平的提高，这种方式仍不能满足保持电力系统稳定与安全运行的实际需求。所以在准确掌握二次装置的使用状况的基础上，制定出一套切实可行的继电保护的状况检修计划，对提高继电保护的运行状况有着十分重要的意义。

一、电力系统的继电保护概述

继电保护是指在电网中某一部分或系统本身出现故障时，立即向现场操作人员发出警报，或者向断路器发出跳闸命令，以阻止故障发生。继电器由逻辑电路、测量电路和执行电路构成。比如，当变压器油罐发生故障时，会释放大量的气体，油压强度会提高，油流会加快。一般情况下，保护装置都能工作。这样既不会影响整个电网的安全运行，又能最大限度地减少对电网各组成部分的破坏。保护装置可有效降低失效元件对电网的供电可靠性，满足电网某些特殊要求。此外，继电器还可以在电器工作过程中发生异常情况时及时发出警报，并针对不同的工作状态发出不同的讯号，便于操作人员做出有针对性的处理。

二、继电保护装置的重要作用

当电力系统发生故障时，迅速将故障部分从系统中切除，以保证其他部分不受损害或少受损害，并能在正常运行时迅速将故障部分关闭，以防止事故范围扩大；当电力系统发生异常情况时，它可以自动地发出信号（如跳开各相断路器）和自动地进行一些辅助工作（如切除故障、自动重合闸等）。因此，继电保护装置在电力系统中不仅是一种重要的设备，还是一种非常重要的技术措施。

三、电力系统继电保护设备的功能

（一）能够检测电力系统运行情况

电网在运行时，外部因素的干扰会导致其所处的环境发生变化，从而引起电网故障。在此情况下，继电保护设备就可以充分发挥自身的作用与价值，准确判断出电力系统中出现故障的部位，通过向外部传递故障信号，将故障部位隔离在整个电力系统外，保证正常运行的电力系统部分不会受到故障部分的影响。因此来说，继电保护装置的一个重要功能是监测电网的运行状况，及时发现故障并做出正确的判断。

（二）能够监控电力系统运行质量

在电力系统正常运行时，继电保护设备可以对电力系统中的二次设备展开实时监控，让工作人员可以及时了解到电力系统的实际运行状况，同时还可以针对电力系统的运行特点做出相应的调整，从而保证电力系统一直都处于良好的运行状态。

（三） 能够保障电力系统运行安全

电网的运行以安全为前提。在电力系统的运行中，继电保护设备一旦发现有异常情况，就可以立刻进行定位，并切断对故障部分的供电，将其从整个电力系统中隔离出去，尽可能地确保电力系统中的其他设备正常运转。

四、继电保护系统的常见故障类型

（一）系统出现单相接地故障

系统出现单相接地故障是继电保护系统常见的故障类型，系统一旦出现单相接地故障，就会导致继电保护系统的工作性能受影响。同时，单相接地故障会导致电力系统电压下降。为了确保电力系统安全稳定运行，必须加强对继电保护装置的检修和维护工作，及时发现继电保护装置出现的各种问题，采取有效措施进行处理，从而避免继电保护系统出现单相接地故障。

（二）继电保护装置中出现二次回路断线故障

二次回路断线故障通常会对继电保护装置的正常运行造成严重影响。在实际运行过程中，二次回路断线故障一般都是设备受到外力或者其他因素影响，从而导致二次回路断线，这就需要检修人员在工作中加强对继电保护装置的重视程度，保证继电保护装置正常运行。另外，在二次回路断线故障发生时，检修人员也需要加强对工作人员的培训，使其能够熟练掌握继电保护装置运行原理、系统结构等知识，在对继电保护装置进行检修工作时，能够迅速找出问题所在并及时进行修复。

（三）二次回路出现断线和短路现象

在电力系统中，二次回路是重要的组成部分，二次回路的故障会严重影响电力系统的正常运行，甚至会导致电力系统发生事故，造成不必要的经济损失。二次回路断线和短路现象是常见的故障类型，因此，必须加强对其的预防和处理，将安全隐患消除在萌芽状态。具体来说，二次回路断线和短路的现象主要是开关机构损坏或者开关机构未按照规定安装等。针对这一问题，可以采取以下措施：定期检查二次回路是否出现断线和短路现象；加强对开关机构安装和使用的监督；定期对二次回路进行检修和维护，确保二次回路处于良好的运行状态。

（四）信号异常

信号异常主要是指外界环境等因素导致继电保护装置发送的信号出现错误或者异常。对于外部环境因素造成的信号异常，主要是电力系统外部存在较大的干扰，继电保护装置无法及时接收到正确的信号，导致继电保护装置误发信号。对于此类故障，应该加强电力系统外部环境的检测工作，确保电力系统外部环境不会对继电保护装置的正常运行产生影响。对于内部环境因素造成的信号异常，主要是继电保护装置内部元器件出现故障导致的，应采取措施及时处理故障，避免因继电保护装置内部元器件故障而导致故障信号传输错误。

（五）电压互感器二次故障

二次线路故障以变频器二次接地为主要表征，具有很高的复杂性，其原因也很多。二次接地异常所呈现出来的二次与多点闭合问题一般都是在接线的过程中出现的，对二次接地与接地过程中与电网之间所产生的电压有很大的影响，主要是由于电流与电阻的不均匀分布所造成的。当有相电压超过保护器所能承受的电压时，就会引起电流相位和幅值发生变化，从而造成导流部件和电压的丢失偏转。变压器的电阻比较小，短路时电流值也较大，因此，当变压器处于熔丝状态时，极有可能造成变压器损坏，从而引起安全事故。为了减少电力使用中的安全隐患，应尽量避免变压器发生短路。

（六）电力继电保护所用设备校验缺陷

在执行一项具体的继电保护工作时，操作人员的疏忽可能造成实际应用中所用的检定装置存在很大的缺陷，从而导致系统性能下降。根据电力系统的基本状况，如果所采用的保护装置出现了局部的问题，将会对继电器保护的效能产生影响。在一个大规模的电力供应系统中，一个微小的问题都可能导致大问题，长期下去，将会给重要的电力设备带来严重的破坏。

五、电力系统继电保护隐性故障的处理措施

（一）加强电厂继电保护装置安全管理

首先，要做好日常安全保养工作，确保电站继电保护设备的安全调试与运转。在运转过程中，消除潜在的危险隐患，防止可能发生的故障，并采取必要的维修保养等措施，确保电站继电保护设备安全运转，进而提高电站继电保护设备的性能。

其次，在电站继电保护装置发生故障或者老化时，帮助电站更好地管理电能，提高电站的继电保护装置的品质，为电站提供更高品质的继电保护装置。同时，在继电保护装置线路和继电保护装置的整体规划上进行设计，良好的继电保护装置线路和继电保护装置的配合，可以降低电厂的投资成本，增加企业利润，在降低投资成本的基础上，还可以根据不同的地形，设计不同的继电保护装置方案，确保电厂继电保护装置系统安全运行，可以有效避免自然灾害对继电保护装置的影响。

（二）提高电力系统继电保护安全运行

要科学安全检查继电器，在校验的末尾还要做整组试验和电流环升流试验，避免二次回路再调整定区和更换线路。对电流环的上流、电压环的上压测试，也必须在其他检测工作完成之后才能进行。要做好日常监管工作。不管是哪一种防御，都需要仔细检查。在检验时，应注意每个零件的焊接部位是否牢固。首先，应先拔下保护套，再旋紧螺丝，并注意焊接部位。元件保护片、控制点，以及螺丝的安装都要在检验过程中完成。继电保护中常见的接地故障，均需将屏内铜线接好，并用绝缘表检查其电阻值，以达到相关规范要求。

（三）加强回路调试和检修工作

在电网中，继电保护二次回路发生故障，造成继电保护二次回路不能正常工作，因此，维修人员要仔细分析产生故障原因，并针对不同的情况找出合理的解决办法。在故障处理完毕后，为了避免类似的故障发生，还需要对二次电路进行周期性的检查。维修人员还应该充分运用当前的计算机网络信息系统，对每天的工作进行模拟，看看是否还会出现类似的故障。与此同时，工程师可以对其他继电设备的故障进行精确的定位，从而避免电力系统工作困难。在日常维护过程中，工作人员要正确调节变压器的运行参数，将其控制在合理的范围内。

（四）提高故障维修人员的专业技术水平

维修人员的专业技术水平，直接影响着继电保护设备的维修质量，如果不能保证他们的专业技术，那么设备维修效果不够理想。继电器保护装置中的部件构成较复杂，对一些类型不明的装置故障，其内部部件必须由专业的维修人员来检修。

电力企业可以从以下三个方面着手来提升设备故障人员的专业技术水平：首先，对其设备维修人员开展专业技术和思想方面的培养。继电保护设备故障的发生具有一定的不确定性，而且造成继电保护设备故障的原因也是多种多样的。因此，通过专业化的培训，可以让维修人员可以持续扩大专业知识储备。其次，在思想方面的培养，也可以让设备维修人员充分认识到这项工作的重要性。与此同时，企业需要对其设备维修人员进行定期的职业培训，这样可以让企业对故障维修人员的职业素质有较全面的了解。最后，通过合理的培训激发维修人员的工作热情。

（五）光纤通信通道的维护

目前光纤通信信道工作状态的在线监测技术已趋于成熟，而信道损耗增大是导致信道失效的主要原因。对光学模组的发送器及接收器进行测量，并逐步调整其性能，使之符合良好技术状况，并为维修状况提供安装依据。在此基础上，提出了基于状态的信道维修方法。另外，它还能避免因例行检查而引起的可靠性下降，从而极大地减少维修工作量。同时，在链路断开等重大信道失效之前，能够及时检测出异常状况，并作出应对措施，避免对系统通信造成不利影响。在光纤通信信道状态维持阶段，每一次传输均通过 IED装置行，IED装置可直接获得信道的运行情况，实现对信道状态的维持。每种电力电子装置的传输通讯接口必须具备联机光电发射/接收监视能力。各IED装置在其自身的光电接收机上，将其所采集到的电能传输数据上传到站点控制层。在此基础上，针对收发机功率和维修门限，发射维修报警信号。

六、结语

综上所述，继电保护设备的回路较复杂，部件较多，很可能会出现各种故障，要根据不同的故障类型来选择相应的处理方法，并且要持续地总结有关的技术经验，这样才能保证电网的安全可靠运行。除此之外，维修人员还必须培养良好的继电保护意识，提升专业素养，对各种专业技能进行全面掌握，具备对事故发生位置、故障类型进行准确判断和及时处理的能力，从而为电厂的稳定运行提供保障。

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