电力系统继电保护故障处理技术应用

2020-12-01曲亚平王志

电子技术与软件工程 2020年23期

曲亚平王志

（国家电投集团内蒙古公司电力分公司内蒙古自治区通辽市 029200）

近些年来，我国电力行业发展迅速，电力系统的建设规模也变得越来越大，并且一些相关设备和先进的技术被广泛应用于电力系统中，对电力系统的维护也提出了更高的要求。继电保护装置的主要功能为及时发现电力系统中存在的漏洞，为电力系统的正常平稳运行提供保障。如何及时发现继电保护故障，做好对继电保护装置的维护是目前电力工作人员广泛关注的一大问题。通过对继电保护出现故障原因进行全面分析，能够为制定故障处理措施提供保障，进而确保电力系统的安全平稳运行。

1 电力系统继电保护故障的常见类型

1.1 运行故障

目前，随着社会经济的飞速发展，人们的生活水平得到了显著的提升，因此其对于电量的需求也在不断提升，对于早期阶段设计的电力系统来说，其内部结构尚不完善，线路运行情况不佳，并没有为未来系统规模的扩大提供充足的空间，所以直接导致电力系统继电保护长时间处于高负荷的工作状态下，所以在经过一段时间的使用后，保护装置的运行温度会远远高于其实际承受范围，对其使用性能造成直接影响，引发运行故障，常见的故障问题为开关误动作[1]。

1.2 设备故障

通常情况下，设备在通过长期的使用后难免会使用寿命缩减，出现一些自然磨损情况，其性能也逐渐下滑，如果在这一过程中没有对其进行有效的保养和维护，或者及时更换老旧设备，极易引发继电保护故障问题[2]。除此之外，在建设和发展电力系统的初期阶段，如果需要对设备进行更换，则无法对新设备进行全面的检查和验收，从某种程度上来说也会导致一些性能不佳、质量较差的设备应用于继电保护体系中，并且在后期应用过程中发生一系列故障问题，产生相应的故障问题。

2 电力系统继电保护故障原因

2.1 设备运行故障

电力系统继电保护装置在运行状态下，设备运行故障具有较高的发生率。出现故障的主要原因为其灵敏度的不断下降，并且随着使用时间的延长，设备出现老化或局部损坏的情况。同继电保护拒动时，还有一种导致故障的原因为继电保护装置的开关出现拒合，并且二次电压回路等因素也会对电压互感器的运行造成严重阻碍[3]。如果工作人员没有对这一问题进行及时处理，必然会导致二次电路无法正常运转。进而增加了电力系统继电保护故障事件。除此之外，如果TV 和AV 之间的比值差数没能够达到标准水平，也容易导致继电保护装置出现故障，严重影响设备的工作状态，并且电力系统的平稳运行无法得到有效保障。

2.2 开关设备故障

如果电力系统继电保护装置在工作过程中与电力系统之间的匹配存在问题，那么则会导致开关设备发生故障，阻碍电力系统的平稳运行。从以往电力系统运行情况来看，通常线路具有电力输送的作用，因此势必要确保开关设备的平稳运行。但是一些变电站的开关不具备自动化的特点，设备运行超负荷的问题频频发生，对开关设备的稳定运行形成不利影响。导致开关设备故障的主要因素为设备匹配不合理。在电力系统和继电保护装置关系中，连接过程中选择的配电变压器模块存在功能匹配适应性不佳的问题。主要原因在于电力系统改造过程中，一些变电站开关自动化水平较低，如果开关超负荷则会导致输电量增加，进而发生老化问题，引发开关设备故障。

2.3 元件损害故障

继电保护装置中电子元件较多，其连接关系十分复杂。在具体使用过程中，随着用电量的不断增加，因此出现互感器饱和问题，因此导致继电保护装置电力输送增加时，工作负荷较大，灵敏度下降，对原件造成损害，引发安全风险问题。工作人员在对电力系统继电保护装置进行安装作业的过程中，往往需要数量较多的元件和一些其他配件，所以应该对这些元件和配件进行全面、严格的检测，做好质量控制工作，这样才能有效降低设备故障的发生率[4]。但是从目前的情况来看，电力系统继电保护装置中频频出现元件损害故障事件，严重影响电力系统的安全稳定运行。例如较为常见的元件损害故障有互感器饱和等，对电力系统的平稳运行造成严重的阻碍。

2.4 电流互感器故障

电力系统继电保护装置在运行状态下，工作人员应全面了解系统电气量参数的变化情况，如果发现电流有任何异常情况，便表明设备末端发生了短路故障。通常情况下，用电负荷和电力系统继电保护装置的终端负荷呈正相关关系，这时电力系统中便会发生短路故障，短路故障的出现致使系统的电流负荷持续增加，进而导致其他设备也出现故障。通常发生短路时，电流互感器和短路关系密切，呈正相关关系，电流对继电保护装置的灵敏度有较大影响，导致后者不能有效发出短路故障指令。

2.5 人为因素

人为因素也是导致电力系统继电保护故障的一种主要因素，其主要包括设计决策、行为操作不规范以及后期维护存在误差、操作不规范等问题。因此，人为因素主要体现在操作者专业能力不足、综合素质不佳方面。在设计过程中，设计部门需要对工作内容进行全面审核，保证在正式施工前做好技术交底工作，及时发现设计和操作中存在的问题，解决其中存在的人为故障问题[5]。在后期阶段进行保养维护的过程中，对管理人员来说，需要制定完善、详细、全面的应对措施及方案，并不断优化和完善管理机制，保证工作人员能够严格遵守相关操作流程及规范，进行保养维修作业，防止在工作过程中因为误操作或者违法相关规定导致的人为故障问题。并且，对于一些不可抗因素，如极端气候等，管理人员需要结合继电保护装置的特点，提前便制定好有效的防护措施，防止故障问题出现。

3 电力系统继电保护装置处理技术

3.1 故障排查处理技术

为了能够解决处理电力系统继电保护故障，应该充分使用故障排查处理技术，该项技术的主要内容为排查继电保护装置中的故障点，及时找出发生故障的具体位置，为故障的处理提供方便。例如继电保护装置的串联节点发生故障的几率较大，使用故障排查处理技术便可以对该部分进行全面排查，有效检测故障具体位置。并且使用万能表保护屏确定给出信号的具体位置[6]。除此之外，在故障位置的确定中使用电位测量法效果明显，该方法能够全面检测二次回路中的电压及电流，发现每一节点上存在的问题，对于开关设备故障的分析可靠。负荷检测法适用于交流回路故障的处理，明确故障位置后，制定针对性措施进行处理，为系统的平稳运行提供保障。

3.2 设备参照处理技术

在故障处理阶段，使用设备参照处理技术能够及时发现故障的具体位置，为分析故障原因，制定解决措施提供便利。设备参照处理技术主要指的是将故障设备和正常设备进行对比，通过对比分析法找到发生故障的具体位置，为接下来的故障处理工作提供方便和重要依据[7]。例如在进行电力系统中更换回路的过程中，需要对二次接线后的运行状态进行严密观察和分析，如果二次回路的运行情况良好，则可以使用同等设备，如果二次回路运行情况不佳，则需要选择新的设备。完成设备改造之后，无法确保开关的运行，那么便是二次接线发生故障，需要及时解决。该项技术的应用能够提高处理效率。因此通过设备参照处理技术能够明确运行过程中的标准参数，之后对开关设备故障、运行故障以及元件损害故障发生后的故障参数进行比较，结合参数对比进而直接排查故障发生的位置。

3.3 设备分段处理技术

设备分段处理技术主要指首先将设备进行分段，然后依据相应的顺序对每一分段进行处理，该项技术能够有效保证电力系统继电保护装置故障处理工作的质量及效率。例如在处理收发信机故障的过程中，可以检查收发信机的运行情况，观察期是否能够发信，如果发现收发信机存在故障，便可以使用设备分段处理技术对其进行分段处理[8]。同时在光纤通道检测中对于该项技术的应用也十分广泛，通过自环通道信号的方法达到故障检测的目的，有效处理故障问题。分段处理技术多应用于继电保护规模相对较大。故障具体位置无法明确的情况下。本文将220V 部分电力系统继电保护线缆绝缘薄弱故障点分段法查找处理为案例，对设备分段处理技术进行分析。因为220kV 继电保护系统结构较为复杂，所以需要使用分段处理技术，首先合理断开继电保护系统中的回路开关，确保整体保护回路被合理划分，分为保护屏以及户外回路，之后使用1kV 摇表对各个回路的绝缘电阻进行测量，多数情况下，每一个回路绝缘电阻需要高于10MΩ，如果该回路的绝缘电阻不合格，则可以初步明确故障点位置，之后断开开关，划分回路部分，进行维护维修处理，这样便完成故障分段处理作业。除此之外，在继电保护光纤通道故障排除作业中使用分段处理技术，需要结合实际情况进行分析，采取对应的分段处理方法，保证方法的有效性。光纤通道如果为专用，则需要对两侧跳线进行检测，哪侧存在问题则表明故障位于哪一侧。

3.4 设备置换处理法

设备置换处理法是一种应用十分广泛的故障处理技术，并且取得了良好的效果，能够有效提高故障处理效率。该方法主要是对某一设备运行异常进行判断，并使用相同的设备更换异常设备，之后全面评估异常设备元件的性能，有效缩小设备故障的范围。这一方法的主要内容包括：更换存在问题的设备，如果该设备的继电保护装置恢复正常运行状态，则表明其内部元件发生故障；如果完成更换后，继电保护装置仍然处于异常状态，则需要全面排查其他部件故障[9]。在置换的过程中，首先需要对采购得到的元件产品进行全面的验收和质量检查，明确元件的性能、型号无误才能正式对其应用。在置换安装时，需要对元件的外观进行全面检查，保证其参数与现场一致，确保其接线准确，不存在松动的情况，在全部安装作业完成后，进行绝缘电阻检测。在检测的过程中，需要使用1000V摇表测量元件所处回路的对地绝对电阻，确保置换操作的规范性和准确性[10]。之后还需要对其进行合理调试，并且基于95%、105%倍的整定值，对各类故障进行模拟，将保护定制校验应用于元件保护工作中，等到结束调试，确认无误后，还需要对元件展开其他调试试验，根据标准格式对其进行记录，确保数据的客观性，为后续阶段维修维护工作的顺利进行提供保障。

3.5 设备状态检修技术

在电力系统继电保护故障处理中使用设备状态检修技术能够大大降低工作中的隐患发生率，为工作人员的安全提供强有力的保障，并且该项技术能够为输变电设备提供保护。维护人员在检修工作中的工作强度较大，安全隐患较多，如果每一步骤出现失误，极可能导致严重安全事故，对工作人员的人身安全造成威胁。所以应将设备状态检修技术应用于故障处理中，通过该项技术能够实现对变电设备运行状态的实时监测，根据监测所得数据制定合理的处理措施，确保设备维护工作频率的合理性[11]。