对电力系统继电保护二次回路相关问题的研究

国家能源集团新疆吉林台水电开发有限公司 王国丽

因大数据、人工智能等先进技术的普及应用，电力系统的建设也逐渐朝向自动化方向发展，通过先进技术的分析开展供电调配工作，提高工作效率，减少人为因素的干扰。这意味着基于电力系统的线路继电保护动作行为发挥着重要作用。继电保护二次回路具有故障点定位快、系统冲击少、故障就地处理、供电迅速恢复等优势，所以应用十分广泛。

1 电力系统继电保护二次回路特点及作用

1.1 特点

在电力系统运行过程中，一般都安排有多样化的设备建立起整个发电机组，使其在系统作用下实现电力系统的稳定运行，而这些设备本身也直接参与到电能利用和分配过程中。所以如何实现对这些设备的有效控制和监管成为电力系统运行重点。继电保护设备从本质上属于一类辅助性设备的集合，包括常见的控制器、操作电源、继电器等。二次回路则主要是负责对回路进行控制，包括工作人员进行指示牌控制、主开关断路器控制时都会用到二次回路。但大部分情况下，主回路的电压都会高于二次回路，这影响到对二次回路的分类，主要划分为针对电流及针对电压的两种二次回路[1]。

继电保护二次回路是电力系统的重要组成，结构上较复杂，进行功能划分还可分为针对测量工作的系统、针对电源信息的系统、针对开关功能的系统，以及针对继电保护的系统。从继电保护系统分析，主要是依靠低压方式实现对电力系统的保护，而与传统的其他保护装置进行对比继电保护二次回路更具优势，运行效率更高、故障识别率更高，所以可保证电力系统的稳定运行。另外继电保护二次回路本身体积较小，所以较易进行优化，更好地发挥其作用，同时也存在低成本、高速度、大范围控制等特点，拥有更大的发挥空间[2]。

1.2 作用

首先是可保证电力系统运行的安全性，当前电力系统的维修人员对于电力故障的维修依然还是手动和事后维修方式，无法控制故障出现频率。而二次回路的应用可有效排除电力系统中的安全隐患，减少故障的发生频率，从而保证电力系统的稳定运行。然后是减少对电力系统的资金投入，继电保护装置的应用可以节约一定成本，本身偏于小巧，占据空间较小，安装方便，并可预测电力系统的故障，所以可有效节约安装及故障维修成本[3]。

2 电力系统继电保护二次回路常见故障及检修维护措施

2.1 差动问题

一是继电保护二次回路在运行过程中出现差动问题、认为是数据故障。这不仅会损坏用户端的数据，还会影响到保护系统的电力数据的准确性和灵敏度，带来明显的破坏问题。而这样就会影响二次回路出现错误的继电保护行为，继而威胁电力系统的运行；二是继电保护二次保护运行过程中，如线路受到损坏有可能出现熔断问题和闭合不良问题，问题出现后即使二次保护依然在运行，也无法发挥出应有的保护作用。也就是说，在线路数据故障后继电保护二次回路的作用会失效，这也是需关注的问题之一。

2.2 容量破坏

容量破坏也是继电保护二次回路的一类常见故障，主要是对部分装置的使用年限带来影响，同时因设备本身长期运行后会出现逐渐老化问题，系统也可能出现一些异样问题，因此会对电网的容量造成负面影响。

2.3 进行负载检修

在继电保护二次回路运行时要针对电流的互感器负载做好控制，确保电流的互感器励磁电流小于额定值。如技术人员检修过程中遇到这个问题需对负载进行调整。目前这项工作一般是借助线路电阻降低和电流互感器励磁电流降低等方法进行，同时配合开展对设备状态的实时监控工作，避免出现故障问题。这可引进先进技术的使用，配合传感器设备搜集准确的负载信息进行数据分析和处理，实现对这个问题的有效控制。

2.4 进行质量审查

主要是继电保护二次回路的内部结构较复杂也较大，需的内部部件较精密，其质量直接影响到整个二次回路的质量。对此需进行严密的质量检查工作。尤其是对电流互感器的选择，要建立在对电力系统和继电保护二次回路运行需求的了解基础上，以实际需求为标准。企业可选择带小缝隙而剩磁减少的电流互感器，这类互感器难以实现电流饱和，所以出现故障的可能很低，更易满足质量审查的要求。在选择合适的设备后要妥善安装电流互感器，确保实际的电流数据可维持在可控范围内，避免因电流检查的不到位或电流控制不到位而引发问题，给二次回路造成损害[4]。

2.5 进行维护检查

在实际运行中，如电力系统继电保护二次回路的保护措施出现了突然性的失效或是紧急故障，便需派遣专业人员前往现场进行处理，并协同监督人员对处理的全过程和电力系统继电保护二次回路的实际运行状态进行记录，以此来进行问题的整理及处理方法的整理，为后续的工作展开提供科学的数据支持并形成应急处理方法，减少后续问题的发生，保证电力系统和继电保护二次回路的长久安全稳定运行。

企业需加强对电力系统各个设备的实时监控，借助先进的传感器设备等实现对电气设备运行的动态化检测，如安装视频监控设备、红外摄像头等，与冶金电气设备连接到一起建立起远程控制中心，设定好每种仪表的运行参数和阈值要求，如仪表出现异常运行情况，信息会传输给远程控制中心，由中心提出警报提醒故障问题的出现，要求工作人员关注和及时处理。远程控制中心的自动化运转也支持对故障部位、严重程度等的评估，实现人际互动，支持对故障数据的分析和处理。

另外还要注意改善改善设备运行环境，企业要完善规章制度的打造，保证电气设备的正常运行。对此要求明确各岗位上工作人员要先检查设备的运行状态、机房的温湿度变化以及设备性能变化等，做好详细的记录；工作人员要定期总结和记录每日的工作内容、进行整理，形成工作记录档案；要积极优化工作环境，按区域划分休息、工作区域，保证设备的正常运行。

2.6 采取分流整定技术

目前电力系统覆盖的线路一般会涉及到三个或以上的继电保护整定。如为每一个开关都设置一级保护会带来保护时限紧张的问题，进而影响到各继电保护设备之间的配合度。此时，针对常规线路采取两段式过流保护时限就难以满足电力系统应用对于线路多级开关保护时限配合的要求。因此可选择分级整定技术，按照保护安装位置、接带负荷性质等的内容将电网内部的所有开关划分为三个级别，然后进行继电保护整定，这样可保证电网资源供应的可靠性。具体的整定工作是配置三段带低电压闭锁的过电流保护及一套具备充电保护功能的备用电源自动投入装置，一段一时限母线充电保护，跳对应母线断路器。

在电力系统的支持下进行线路继电保护整定，从本质上说是将就地保护与远方保护相结合的继电保护方法，可在很短时间内确定故障位置，并对故障采取及时的消除操作。具体来说，在电力系统的应用下，借助远方视频可视化展示的辅助作用，综合使用纵联式保护、阶梯式保护、远方跳闸保护、故障状态差动保护、远方备用电源自动投入等功能，实现自动适应、在线修改继电保护方式、整定值。之后可实施双主双备配置方式，其中主保护由差动速断保护+比例差动保护组成。如，某个手拉手电网调度自动化的线路继电保护，在正常情况下线路由变电站供电、联络断路器处于常开状态，如断路器出现非单相接地故障时，此时设置的线路继电保护工作、跳开线路断路器，成功将故障线路切除，从而排除故障。

一般传统电网的线路是由两段式过流保护构成，作为线路相间故障的继电保护装置，会优先选择三相重合闸方式，经过后者的多次重合有效隔离故障，并推动电力供应的快速恢复。但在实际操作中，这个设备在多次重合操作时会对配电系统造成扰动。此时在电力系统的支持下线路继电保护动作过程，就是利用调度数据可以可视化展示的系统，配置两段复合电压闭锁的无方向过流保护方式。

这种方式下，复合电压闭锁元件选择的是低压侧电压的“或”逻辑，每段是否经过这个元件闭锁需要遵循控制字选择，每段三时限，其中首时限跳开对应侧分段、次时限跳开对应侧、终时限跳开主变各侧断路器，这样就能实现对故障状态的差动与比例保护。简单点说，每一个馈线分段开关位置都会设置一个带有故障状态变量的智能重合器，可实时监测在线电流值，如这个电流值超出限制的整定值设备会做出改变，也就是故障状态变量从0变成1，此时设备的智能单元一端会以点到点的形式，主动将开关状态、状态变量以及记录信号传送给相邻单元。之后相邻单元会据此作出进一步判断,准确识别出故障的区段，然后对故障部位进行自动隔离处理，同时恢复非故障区段的电力供应。上述整个操作可保证电力资源供应的恢复时效性，同时避免电网系统在出现故障时遭受多次冲击，进而保证电网的运行稳定性。

综上，新时期，社会和经济发展对于电力的需求进一步提升，这给电网的供应电力操作带来更多的压力，如没有先进系统和技术的支持可能出现较多的故障问题，影响到电力的稳定供应。