变电所继电保护装置故障诊断及处理对策

变电所继电保护装置故障诊断及处理对策

随着社会经济水平及人们生活质量的提升，对电力的依存度越来越高，电力系統的安全、稳定受到广泛的关注，这就对继电保护装置动作的准确性、可靠性提出了越来越高的要求，本文结合工作案例对继电保护装置进行故障诊断与分析，重点探讨了变电所继电保护装置现场故障诊断及处理等相关问题，以期供有关业界同仁参考。

标签：变电所运行;继电保护;故障;处理对策

1导言

当电力设备发生故障时，正确判断故障类型、位置，及时采取有效的处理措施，能够降低故障造成的负面影响，减少供电方与受电方的损失。因此分析继电保护装置故障原因与现场处理措施、对提高供配电系统安全性、可靠性，经济性有着重要的意义。

2继电保护装置的功能

2.1必须具有正确感知被保护元件运行状况的能力，分析其是否处于正常、异常、故障三种状态。当用电设备或线路出现故障，如：相间短路、接地短路、过负荷、低电压、过电压等问题时，继电保护装置立即跳开特定断路器或发出告警信号，缩小影响范围或提示值班人员及时处理，降低经济损失、杜绝人员伤害。

2.2应有事故记忆、存储、人机交互显示功能，为分析事故起因、查找故障地点、消除故障或隐患提供智能支持。

2.3应具有“自检”及“遥信（YX）、遥测（YC）、遥控（YK）”功能，“自检”即是装置本身具有自我诊断功能，能够对硬件和软件部分的运行状况进行检测，发现异常立即报警;“摇信”即是上传电气设备内部监控信号、断路器的位置信号等;“遥测”即是电压、电流、周波等模拟量的采集;“遥控”即是控制断路器的分、合、变压器调压分接头的调整等。

可实现远程后台集中监控，提高工作效率，是现代变电智能化自动化的体现。

3常见故障分析及处理案例

3.1电磁兼容性问题

国际电工委员会（IEC）的定义，电磁兼容即是指设备在其电磁环境中能不受干扰的的工作，且自身发出的电磁能量也不能干扰其它设备的正常运行。

现代供电系统电气电子设备繁多，电磁环境复杂，由此引起保护装置误动的

现象时有发生，如何避免保护装置受到内外部脉冲、瞬变电磁干扰问题日渐突出。

3.1.1继电保护装置常见干扰源

3.1.1.1内部过电压

高压断路器合分闸操作时因截流效应、重合闸等引起电弧的熄燃过程，易引起各种高频电流电压脉冲，脉冲信号通过电流电压互感器耦合到继电保护装置。

案例：某变电所新建一条长1500米的电缆线路、利旧选用一台退役的晶体管电流保护装置，断路器合闸操作时装置常启动引起速断跳闸，现场检查馈出电缆并无绝缘问题，装置定值与检验均正常，联系生产厂家了解到此类产品在其它变电所也多次发生此种故障，后更换一台抗干扰性能良好的微机保护装置后此问题再无发生。

3.1.1.2外部过电压

变电所防雷装置或架空线路遭到雷击，雷电流进入变电站接地网中，引起接地网电位暂态升高同时在周围空间产生强大的暂态磁场，经电流电压互感器等耦合到继电保护装置中。

案例：某变电所一段时间在雷雨天气经常发生绝缘监察装置误报单相接地故障，检查绝缘监察装置未见异常，电压互感器特性曲线均合格，后来偶然发现变电所等电位接地网主干线扁钢在一次改扩建施工中被施工方断开，未及时恢复，多处主接地极锈蚀严重，检测接地电阻虽然合格但与以前数据相比有较大提升，后对接地系统进行了修复并在绝缘监察信号回路增加0.2秒的延时，单相接地信号误报率大幅下降。

3.1.1.3高频电磁波

无线通信产品的使用尤其是检修现场大量使用的对讲机等高频电磁设备，由于其频率高、发射功率强，与其接近时二次弱电设备如保护装置等就易受干扰。

案例：某变电所值班员手持新配备的对讲机在巡视设备时无意间接近了保护屏上的一台使用多年的低频减载装置，装置马上显示运行异常，远离后装置又自动恢复正常，保护装置虽然没有误动引起跳闸事故，但隐患明显存在。

3.1.1.4静电

静电一般是由于不同物质的摩擦等原因导致正负电荷积累而产生高压，虽然放电能量小但由于时间超短，瞬间能量仍可大到干扰保护装置正常运行甚至损坏设备，静电干扰一般归于脉冲干扰，强度由脉冲能量和脉冲宽度决定。

案例：某变电所XX线路新装微机保护装置，运行两年内烧毁两块电路板，

两次被迫停用故障装置，开始怀疑质量有问题，厂家技术人员到场重新更换电路板后，经仔细检查发现装置外壳经插件接地线虚接，接地线处理完毕后目前又运行两年未发生电路板烧毁事故，此问题被厂家技术人员认为是典型的静电事故。

3.1.1.5其它杂散干扰

保护装置的直流电源噪声、继电器开断时的瞬变过电压、设计有缺陷的印刷电路板发出的辐射噪声等也是重要的干扰源。

3.1.2防治电磁干扰的措施

通常在硬件、软件上采取技术措施抑制干扰，提升可靠度，常规手段一般有三种，即控制干扰源、阻断干扰通道、降低装置的噪声敏感度。主要技术措施简要分析如下：

3.1.2.1隔离，即将保护装置与外界相连的信号线、电源线经过隔离后再进入装置内部。

3.1.2.2阻隔屏蔽来自外部电磁场的辐射干扰。

3.1.2.3接地，信号接地是把装置内部的理论等电位点用低阻导线连接，为内部电路提供基准等电位点;功率接地是将电源回路串入的、低通模拟滤波回路耦合进的干扰信号滤除;屏蔽接地是将装置外壳及电流、电压变换器屏蔽层接地;安全接地是为确保人身安全和静电放电通道将装置外壳接地。

3.1.2.4程序异常复位即所谓“看门狗”技术，是指应用独立于中央处理器（CPU）的定时中断监视程序运行，就是设置定时器的整定时间略大于程序运行周期，并在程序周期性执行中对定时器时间刷新操作。3.1.2.5出口编码校核，为防治程序失控导致非法输出，造成断路器误跳闸，需要对保护出口的操作进行校核，即用软件编码经硬件解码后才能启动出口驱动电路。

3.1.2.6软硬件冗余措施，为降低或杜绝外部干扰或其它因素的负面影响，在软硬件上采取冗余技术，硬件方面采用静态冗余、动态冗余以及混合冗余等，软件方面在冗余的保护之间又可采用不同的算法构成原理冗余。

3.2保护定值问题

3.2.1人為因素的影响，主要指人工计算时等值电路、算法运用等有瑕疵，造成定值不够准确，导致保护系统指令存在问题，致使保护装置误动。

3.2.2电网运行方式影响，运行方式发生较大改变，定值未及时更改，导致保护装置的灵敏度下降，在电网发生故障时会造成本级保护拒动，上级保护误动，扩大了停电范围。

3.3 电流互感器问题

3.3.1差动保护的工作原理是反应首尾CT的电流差值，故不仅要求10%误差曲线不能偏离额定值，而且要求10%误差曲线应该有严格的一致性，不同厂家生产的电流互感器不能用于同一套差动保护回路中。

3.3.2高压电流互感器常有不同准确度的两个铁芯和两个绕组，分别接测量仪表和保护用继电器，电气测量对精度要求较高、在一次侧短路时对仪表冲击要小，为限制二次侧短路电流增长倍数铁芯应易于饱和;继电保护对正常运行时精度要求不高，但一次侧短路时铁芯不应饱和，使二次电流能与一次电流成比例增长，以适应保护灵敏度的要求。注意两组接线端子不能接错。

3.4插件绝缘问题

在继电保护系统中，设备布线复杂紧密，具有较高的集成度，当系统长时间运行，插件接线位置由于静电的作用会逐渐积聚大量的尘埃，从而出现焊点通路问题，造成设备故障。

4结束语

对继电保护装置故障或误动作的原因进行分析并提出处理对策，是一项非常复杂的技术问题，本文没有纠结于繁文缛节的理论分析，而是结合作者多年的现场工作经验，从电磁兼容理论、保护原理切入，主要面向现场解决实际问题，为类似故障问题的处理提供参考。但无论从哪种故障都可以看出，坚持系统的现场维护与定期检验才是技术人员发现问题、解决问题的基础，才能为供电系统的安全性、可靠性提供坚实的保障。

参考文献

[1]庞潇敏.电厂继电保护故障分析及排查方案的探究[J].大科技.2016（35）.

[2] 丁翀.电厂继电保护层次分析法系统评价[J].自动化应用，2018（06）.

[3]刘介才.工厂供电，2005.

[4] 徐建安.电力系统微机继电保护，2001.