变电运行中的继电保护技术分析

王明杰

国网上海检修公司 上海 200000

引言

目前，电力是人们生产生活中不可或缺的重要资源，供电系统已成为保障人们正常生活和稳定生产的主要能源系统，电力系统中的任何部位出现安全隐患都会影响整个电力系统的安全运行，甚至引发大面积停电现象。由此可知，电力系统的继电保护工作十分重要和关键。随着电力系统的改革和创新，电力系统的继电保护和维修工作的难度日渐提升。继电保护是在这种背景下提出的新型保护方式，改善了传统电力系统保护方式的缺陷和不足，融合了几种电力系统保护方式的优势，在现代供电网络当中发挥了重要作用。

1 简述继电保护

电力系统是一个组织结构相对庞大、运行相对复杂、专业技术要求较高的系统，不仅涉及发电系统，也涉及输电和配电系统。发电系统的每个子系统都包含着十分复杂的结构。电力系统组织结构较为复杂，电力系统子系统会配置对应的控制系统，通过控制系统保障每一个环节正常运行，以此保障整个电力系统的稳定运转，保证用户用电安全。电力系统的组织结构相对复杂，电力系统中每个组织元件都与其他元件相关联。在缺乏保护机制的情况下，任何一个细微环节的元件出现故障，都可能导致整个电力系统的瘫痪。电力系统中所使用的每一个电力元件都应具备相当高的稳定性，在根本上避免因元件发生故障而产生的后续影响。一旦某个元件出现故障，需要在规定时间内定位到故障点，处理故障点的问题，并尽快检查电力系统中的继电保护设备，保证电力系统的正常运转。电力元件出现故障是无法完全避免，要求电力系统故障维修人员具备较高的职业素质。在面临元件故障情况时，维修技术人员应以最高的效率准确定位故障，并对故障进行高效的排查和处理。如果处理速度较慢，故障会对其他环节的电力设备和元件造成影响，对电力系统造成二次伤害；处理的总时长会直接影响元件的损毁程度，处理越慢，损毁程度可能越高。

2 电厂继电保护的常见故障分析

2.1 内部故障

内部故障是发电厂继电保护装置（系统）运行中常见的问题。发电厂继电保护装置有多种部件和型号，其主要组成电气元器件是一个复合型和综合型的保护器件。复杂的内部结构对继电器保护装置运维有一定负担，存在相互连接的多种电元器件，继电器的工作难度较高，导致区域故障频率更高。在正常情况使用下，许多因素可导致继电保护装置受损害，例如一些人为不确定因素以及电子元件受一定使用期限的控制等，会对继电保护装置正常运行造成干扰。继电保护装置的元器件出现运行故障，继电保护系统自身保护功能会削弱，这种类型的故障实际上是继电保护内部故障。

2.2 外部故障

①TA饱和故障。电厂电力系统正常运行时，区域内出现系统短路问题，会产生异常电流，称为“非循环电流”，加速TA的形成时间，造成第二级别的电流灵敏程度，影响继电保护装置接收信号的反应力，出现拒动或延缓动作等现象。②干扰故障。电厂继电保护装置的保护动作的激发是依靠干扰源触发警报信号，可实际掌握的干扰源不全面。如果存在无关信号干扰，会影响继电保护装置保护动作的准确性和执行力，造成对故障预警的错误报告，无法及时切断故障区域线路。无关干扰信号可能会使继电保护装置执行误动动作，对电力系统的正常运行产生不利的影响。

3 变电运行中存在的问题

3.1 安全管理不到位

在很多情况下，变电站运行的失败主要是由于电网管理的缺失。虽然大部分电网的发展正在向智能化、自动化方向发展，而且变电站的系统复杂性也更为突出，管理工作需要兼顾的领域也更加多样。但在具体实践的过程中，仍旧有相当一部分变电站沿用传统的管理方法和模式，按照层级分配的形式，下发检查任务和管理任务，这就完全无法真正满足电网运行的基本需求，也会阻碍安全管理工作的正常开展。同时，部分管理人员在专业能力上也存在一定的欠缺和不足，并没有充分认识到管理工作的必要性和重要价值，变电站也没有构建完善的管理体系和机制，制度的执行存在一定的形式主义色彩，这就会让实践活动显露出走马观花的弊端。

3.2 结构管理存在不足

变电站系统建设的目的是促进区域经济发展，因此需要结合服务区的实际情况。但许多变电站在实际施工的时候，却并没有充分考虑电网后期拓展的可能性，导致电网施工存在许多不合理的地方[1]。如果电网在投入使用一段时间后，不能适应区域的用电需求，那么就有可能在用电高峰期承受过于沉重的负担和压力，如果操作人员选择用拉闸限电的方式来维护运行的安全和稳定，那么，就会影响电网服务功能的有效发挥，也会影响区域居民的正常生活。同时，值得注意的是，如果变电站建设的过程中没有充分考虑设备的使用情况，那么，也会影响电网结构的合理性，埋下许多隐患和风险。

4 变电运行继电保护的措施和方法

4.1 主变压器的继电保护

主变压器是整个变电站运行系统的核心部件，其自身的运行质量在很大程度上可以影响甚至决定变电站的运行质量，而且，主变压器所在的区域也是问题的高发区，如果产生故障或问题，那么，就会影响整个供电区域的可靠性，也会破坏变电运行系统的结构和秩序。在这种情况下，操作人员要尽可能保证主变压器的正常工作，在正式安装之前，要明确变压器的容量和工作的性质，安装与之配套的保护装置，而且要合理配置变压器保护装置的基本参数，参数的选择应当与国家的宏观标准相符合。除此之外，在完成继电保护装置工作后，操作人员还要根据变压器的各个单元，配置相应的网络，连接保护装置和变压器的终端，以达到自动控制的效果。

4.2 母线的继电保护

母线不仅是输电的桥梁和纽带，也是输电网的重要基础。如果总线在运行中出现故障，那么，就会导致整个变电系统的运转不良，造成严重的安全事故。而且，在很长一段时间内，母线的继电保护始终处于边缘化的位置，这就在很大程度上提高了断电事故发生的概率，给电力企业也带来了不可估量的经济损失。在这种情况下，电力企业要采取有效的办法，对母线进行继电保护，要采用分布式的形式，降低母线运行的压力和负担，降低成本的投资，提高运行的效率。在具体实践的过程中，操作人员应当先考察某电运行的周边环境，要总结出运行中可能出现的问题，由此来确定继电保护的配置要件，操作人员可以直接配置单套的继电保护设备，这样不仅可以节省许多空间，而且也可以省略不必要的施工步骤，降低了施工的难度。同时，值得注意的是，母线和普通线路的继电保护并不存在本质上的区别，所以操作人员也可以采用普通线路的继电保护措施，来强化母线的防护工作，这样可以简化施工的结构。另外，母线的保护装置本身就可以把智能终端与合并单元连接到一起，所以，也能够自动识别系统运行的故障和问题，一旦发现不正常的现象，传感器可以及时收集信息，并发送到中央处理器上 。

4.3 线路的继电保护

线路运行过程中，会受到外部环境的影响和干扰，尤其是自然环境和气候条件。在这种情况下，操作人员就应当重点发挥继电保护的保护功能和检测功能，而且要保证这两部分功能的相对独立性，实现两者的互相配合与协调。对此，操作人员可以利用直接采样或者是直接跳断路器的方法，来控制电路的运行，针对不同的线路，分别设置继电保护装置，然后，用导线把智能终端与合并单元连接到一起，构建专业的网络协议，实现信息的传输和共享。同时，操作人员也可以利用互感器，测量线路的电流信号和电压信号，然后，对数据进行打包处理和分析。

4.4 经验判断方法

当故障发生时，电力系统工作人员可以根据自己积累的经验准确定位和修复故障，从业人员利用多年从业经历中的实践经验提升对继电保护系统的认识水平和对其他相关电力系统的了解程度，在工作的同时不断学习科学理论知识，包括对继电保护系统在内的众多电力系统组件的运行机制进行系统化的理解，培养自身对继电保护装置故障的判断能力，真正落实经验判断法。具有丰富经验的工作人员可以在故障出现时，利用理论知识和实践经验对现场情况进行迅速判断。如果故障本身是开关分闸系统故障导致的继电保护系统预警的故障，工作人员应通过主观分析和判断，控制开关分闸的开合，实现对故障的控制。如果维修人员缺乏丰富的实践经验和理论知识或在实践过程中出现判断失误的情况，都难以保障继电保护故障能够在第一时间得到妥善处理 。

4.5 分段法

在日常维护工作中，分段法也是一种常用的检测方法。按照这种检测方法，首先要对系统中的继电保护装置进行划分，根据一定的顺序对设备逐个进行检查并找出故障。在这个检测过程中，对高频保护收发机的定期检测是重要的内容，查的内容主要包括两部分[2]：一是检查设备的运行是否正常。二是检查接收信号的情况。通过分段法的方式进行划分，从而对收发机和大型设备的运行情况进行检测，这种检测的方法就叫分段法。这种检测的方法必须确保通道的通畅，在通道通畅的情况下接入相应的负载。完成以上工作以后再结合通道情况对继电保护的故障进行初步判断，找出故障存在的具体位置，并采取必要的措施进行处理，确保电网的安全 。

4.6 电位变化法

在继电保护系统的二次回路中，无法保证相关参数保持不变，电流、电压、点位置等相关参数的变化往往处于不稳定状态，排查故障诊断人员在诊断与分析继电保护故障问题期间，应考虑如何确定故障点，例如使用实时监测的方法与路径相结合，实现故障位置确定。基于电位变化法的应用，通过逐步诊断与排查的方式缩小故障范围、节约时间。

4.7 替换法

在继电保护系统中，根据其设备的应用特点和具体设计要求，当发生故障时，需全面考虑可能存在的影响因素，对其内部元件和构造进行维护和检查。如果是相关元件不稳定及故障而导致的问题，直接对其进行替换，以排除故障。替换法是继电保护装置中最常用的故障处理措施之一[3]。在实际运用替换法进行故障检测时，若发现故障，则替换备用设备和插件，如果替换后故障消失则说明处理有效。

4.8 配备专业技术人员

当前，科学技术处于不断发展的状态，继电保护技术尤为重要，这对劳动者的素质提出了更高的要求。相关部门需要聘请专业的技术人员，并且组织对于工作人员的专门培训，使其掌握继电保护技术的理论知识和操作原理，从而在电力系统工作中重视继电保护技术的准确运用和电力系统设备的定期排查，从而提高人员素质，促进工作安全有效开展。

5 结束语

综上所述，持续推进变电站运行继电保护的发展是合理和必要的，是提高电力企业经济效益和社会效益的应有之义，也是维护电力系统安全和稳定的有效措施。本文分别从主变压器、母线和线路这三个角度，论述了变电运行继电保护的方式，并从经验判断方法、电位变化法、替换法、分段法分析了变电运行继电保护的方式，具有理论上的合理性与实践上的可行性，能够作为电力企业的参考依据。但在具体实践的过程中应当如何选择，仍旧需要电力企业根据情况来科学决策。