分析电力系统继电保护及故障检测方法--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

分析电力系统继电保护及故障检测方法

发表时间：2020/3/3 来源：《电力设备》2019年第20期作者：谭爱霞

[导读] 【摘要】近些年来，随着我国现代化程度的不断升高，各种用电设备正在逐渐增多，同时其出现故障的频率也在逐渐升高。

        (国网湖南省电力有限公司炎陵县供电分公司 412500)
        【摘要】近些年来，随着我国现代化程度的不断升高，各种用电设备正在逐渐增多，同时其出现故障的频率也在逐渐升高。继电保护和故障检测作为保证电力系统正常运行的重要手段，对其进行研究具有重要意义。本文就电力系统继电保护和故障检测方法进行研究。
        【关键词】电力系统；继电保护；故障；检测方法
        科学技术是第一生产力，在科学技术不断发展和完善下，面对社会不断增长的电力需求，如何保证电力系统成为当前首要任务。通过继电保护，选择合理的故障检测方法来预防和控制故障，确保电力系统相关元件不受损害，如果发现异常情况可以自动化切断连接，并发出预警信号，确保电力系统安全稳定运行，提供优质供电服务。通过电力系统继电保护及故障检测方法相关研究分析，有助于推动技术和手段创新，为后续相关研究提供依据。
        １电力系统继电保护装置的概述
        当电力系统发生故障或异常工况时，继电保护装置能够自动完成快速的切断开关，缩小事故范围，最大限度地保障电力系统运行稳定，同时继电保护装置还能及时记录故障的详细信息、故障波形，为检修人员分析故障提供极大方便，是电力系统中的重要设备。对继电保护的基本要求包括可靠性、选择性、灵敏性和速动性。可靠性是指继电保护装置在发生故障时必须可靠动作，在电力系统正常运行时能可靠不动作，可靠性是对继电保护中最根本的要求；选择性是指先要由故障设备或线路本身的保护来切除故障，当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时，才允许由相邻设备保护、线路保护或断路器失灵保护切除故障；灵敏性是指在设备或线路的被保护范围内发生金属性短路时，保护装置需具有一定的灵敏系数；速动性是指保护应尽快切除故障，目的是提高系统的稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度，缩小故障范围，提高自动重合闸效果等。
        2电力系统继电保护的故障分析
        2.１继电保护装置自身的问题
        继电保护装置通过多年的发展，早已进入微机保护时代，有着集成化程度髙，元器件更为精密，机身空间小，易于安装和接线等优点，但同时也存在着以下几个问题，一是整个保护装置过于依赖内部底层软件，所有的元器件（通讯模块、采集元件、逻辑比较元件、跳闸元件等）都需要在主机软件的驱动及调配下才能正常工作，一旦装置的程序存在隐性缺陷，轻则造成保护装置死机或重启，严重的会导致保护装置误动或拒动，从而威胁整个供电系统；二是因现在的微机保护装置集成化程度高，装置内部空间小，会影响装置内部元件的散热，不利于保护装置的稳定运行；三是微机保护装置正常工作比较依赖外部环境，抗干扰能力较差，例如在地铁供电系统中，由于保护装置都安装在沿线地下的变电所内，周围环境相对潮湿，经常会出现保护装置受潮造成板卡等元件故障。
        2.2电源故障
        在电力系统中继电保护装置采用直流电源供电，直流电源的供电质量直接影响保护装置的运行是否稳定，直流电源系统所带负荷常见的有控制回路电源、设备电源、操作回路电源等，每一个分支回路都有可能因绝缘问题导致整个直流电源系统绝缘降低，尤其是发生接地故障甚至是两点接地故障后，会造成保护装置和断路器拒动或误动作，从而严重威胁整个供电系统的稳定运行，具体分析如下：

        如上图所示，跳闸线圈TQ、保护出口继电器ZJ接在直流控母负极。若在直流正极Ａ点发生接地同时B点发生接地，电流继电器1U、2U被短路，ZJ启动引起断路器误跳闸；若在直流正极A点发生接地同时D点发生接地，TQ启动引起断路器误跳闸；若在直流负极Ｅ点发生接地同时B点或C点发生接地，保护出口继电器将会被短路，则保护动作时该继电器无法启动，造成断路器拒动；若在直流负极E点发生接地同时D点接地，跳闸线圈将会被短路，操作和保护动作时断路器均会拒动。
        2.3电流互感器的饱和问题
        电流互感器广泛用于供电系统中，作用是将一次侧大电流折算成小电流（0～1Ａ或0～5Ａ）供继电保护装置采样，作为继电保护装置电流采集的来源，电流互感器始终都是继电保护系统中非常重要的设备。电流互感器的误差基本上是由励磁电流引起的，电流互感器正常工作时励磁阻抗大，所以励磁电流比较小，一次侧电流值与二次侧电流值保持线性关系，误差很小。当近端发生短路故障有大的短路电流（通常是额定电流的数倍或数十倍）或是在电流中包含有数量较多的非周期分量时，会使电流互感器中的铁心磁通密度变大从而造成铁心饱和，饱和程度越高，励磁阻抗就越小，励磁电流变大，导致电流互感器的误差变大，直接影响继电保护装置的可靠动作，当饱和程度足够大时甚至会造成一次电流全部转化成励磁电流，使二次电流变为零的极端情况，造成保护装置拒动的严重后果。
        2.4通讯故障
        随着科技的进步，电力系统自动化也获得了长足的发展，而现在继电保护装置更是作为一个智能设备深度参与到电力自动化当中，通过内部板卡的通讯模块将自身采集的数据（电压、电流、功率、频率、开关状态、故障信息等）及时上送到电力监控系统后台，同时电力调度员可通过后台工作站进行断路器或隔离开关的分合闸操作。例如在地铁行业中，变电所值班大多采用无人值守模式，当保护装置内部通讯板卡故障或是通讯设备（例如网络交换机）出现故障时，会造成保护装置与电力监控后台的通讯中断，一旦此时发生跳闸故障或是保护装置有异常情况，电力调度员不能及时发现并有效调整供电方式，给供电系统带来一定的隐患。
        3电力系统中常见故障的检测方法
        3.１替换法
        在故障维修时使用正常的插件或元件替换怀疑有故障的插件或元件，从而判断故障点，可以有效地缩小故障范围，这是处理保护装置内部故障较为常用的方法，例如上文提到的通讯故障，可以尝试更换保护装置的通讯板卡，如更换后通讯恢复正常就可以确定是被换元件故障导致。需要注意的是如果更换的插件或板卡上存在程序，例如保护装置的CPU板卡，需提前将要更换的备件内部程序烧录好，否则更换后保护装置没有程序无法启动。
        3.2参照法
        这种方法是现阶段进行故障排除过程中使用较多的一种方法，应用十分广泛，其主要是通过对故障设备与非故障设备的参数进行详细比对找出设备的故障点，从而实现快速锁定故障。例如在二次回路出现接线错误时，检修人员大多采用参照法进行排查来提高故障处理效率。如果要对整个保护装置进行更换，因二次接线较多，恢复起来比较困难，也可使用参照法来完成。
        3.3短接法
        控制回路一般都是由开关、继电器、接触器触点组合而成，当怀疑某个触点有故障或接线错误时，可以使用短接线将这部分回路进行短接，短接后如果故障消失，则说明故障点在这部分回路当中，如果故障没有消失，则需要选择下一个怀疑的故障回路进行检测，通常短接法的检测范围都是由大到小，可以迅速确定故障回路。
        结语
        经过多年的发展，我国电力系统在进行继电保护方面的各项技术已经有了很大的进步。尤其是近些年设备的更新换代更使得这项技术得到发展。通过进行一定的方法创新可以实现电力系统继电保护及故障检测效果的提升。
        参考文献：
        [1]白　伟.发电厂继电保护及其干扰因素探析[J].中国高新技术企业，2016，（27）：130-132.
        [2]陈金泉.电力系统继电保护故障分析与处理措施探讨[J].中国新技术新产品，2016，（23）：79-80.