繼電保護用開關電源的故障分析及改進研究

邢溥越

摘 要：近年來，我國逐漸加大對用電安全的重視程度，要求我們要采取切實有效的措施來確保電力系統(tǒng)的安全運行。本文從繼電保護開關入手，詳細分析了繼電保護開關的故障原因及應對對策，最后提出了繼電保護故障診斷系統(tǒng)的優(yōu)勢。

關鍵詞：開關電源;故障分析;改進措施

中圖分類號： TL503.5 ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼： A ? ? ? ? ? ?文章編號： 1673-1069（2017）01-184-2

1 繼電保護開關保護電源的相關概述

為了確保繼電保護開關的可靠性，將繼電保護開關的溫度維持在零下20至零上70度較為合理，我們與普通的電源相比較，繼電保護開關具有可靠性的特點[1]。

效率高、性能好。繼電保護開關的運行狀態(tài)影響了其高效性，繼電保護開關電源在功耗很大，浪費了能源的同時，也增加了繼電保護開關的溫度。繼電保護對負載和調整率要求較為嚴格。

體積小、重量輕。與以往的工頻變壓器不同，繼電保護開關從電網獲得的交流電壓，使得繼電保護開關電源進行整流和慮波，然后輸入到高頻的變壓器中，獲得不同的脈沖電壓，減小了繼電保護開關的體積、減輕了質量、降低了設備制造成本。

抗干擾性很好。通過試驗證實，繼電保護開關的抗干擾性很好，能夠滿足國家的有關規(guī)定，能夠確保繼電保護開關在干擾信號的影響下進行正常的工作。

安全可靠性高。由于電力系統(tǒng)故障的不確定性（如出現(xiàn)短路現(xiàn)象、過壓現(xiàn)象、過流現(xiàn)象等），繼電保護開關要具有自我保護的作用。

2 ?研究繼電保護裝置的必要性

繼電保護裝置的可靠性是保證繼電保護裝置正常工作的重要指標。繼電保護裝置在保證電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行方面發(fā)揮了重要作用，國內外較大的電力事故的發(fā)生，都是由于繼電保護裝置發(fā)生故障而導致的。如2008年的法國巴黎大停電、2006年美國大停電事故以及2010年德國大停電事故、2007年國家電網公司的繼電保護裝置故障等[2]。繼電保護系統(tǒng)故障所造成的危害是嚴重的，絕大多數(shù)電力事故是與繼電保護裝置操作不當有關的。從歷年的事故來看，繼電保護裝置的重要性嚴重影響了電力的穩(wěn)定運行。要確保繼電保護開關的穩(wěn)定性，確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行。因此，提高機電保護裝置的安全性與可靠性離不開繼電保護開關電源的正常工作。

3 ?繼電保護隱蔽故障

許多繼電保護研究資料表明[3]，許多停電事故都是由于繼電保護開關的隱蔽性故障所造成的。由于其具有隱蔽性的特點，如果系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，將導致嚴重的后果。隱蔽故障的隱蔽性、不容易被發(fā)現(xiàn)的特點，決定了不能及時對故障的發(fā)生進行有效地防控。要加強繼電保護裝置的故障排查工作即日常維護工作，確保設備正常穩(wěn)定運行，保證設備的安全性。在隱蔽性問題分析中，我們要強化對故障的數(shù)據(jù)采集工作，加大對設備的檢測和維護工作，消除設備的安全隱患。

4 ?常見故障分析

電力系統(tǒng)設備在外力因素的影響下，將出現(xiàn)繼電保護故障。而繼電保護故障的初選，將引起電力系統(tǒng)中的事故，造成由于局部的電力事故導致大面積的電力安全事故。從繼電保護故障的實例來看[4]，在電壓下降和電能降低后，能夠導致較大的人員傷亡和設備的嚴重損壞事故。為了能夠正確迅速地判斷出事故發(fā)生地，防止大面積的停電事故，就需要對故障的原因進行快速地分析，故障的原因是可以從輸入電壓和輸出電壓來進行判斷的。

輸入電壓端在產生故障后，繼電保護開關將停止工作，而輸出電壓端不能自動斷電，造成事故的發(fā)生?？梢圆捎貌ㄐ斡涗泝x對電壓進行檢測，在繼電保護試驗儀控制輸入電壓中斷的時間長短中，我們可以發(fā)現(xiàn)[5]：輸入電源要回復正常工作大概需要0.1秒到0.2秒之間，而開關電源并未同時恢復正常工作狀態(tài);在輸入電壓停止工作0.25秒之后，輸出端的電壓卻消失;而在輸入電壓端停止工作0.07秒以內，輸入端的電壓并未消失，并沒有影響繼電保護開關的正常工作狀態(tài)。

4.1 電源波動引起的故障

從電源波動引起的故障來看，主要表現(xiàn)在：在電壓進行輸入和輸出時，輸入電壓產生瞬時故障而恢復正常后，繼電保護開關將停止工作，而在輸出端，輸出電壓卻能夠正常顯示，并不受其影響，并不能實現(xiàn)繼電保護開關的自動斷電，需要通過手動才能恢復繼電保護開關的正常工作。從發(fā)生故障的主要原因來看，主要是由于繼電保護開關的電源啟動和輸出電壓出現(xiàn)電子邏輯錯誤而導致的。筆者在日常的工作中發(fā)現(xiàn)，可以利用繼電保護試驗儀對輸入電壓和輸出電壓的數(shù)值變化進行檢測、控制和記錄，以有效地實現(xiàn)對輸入電壓中斷的時間控制。我們需要對繼電保護開關的邏輯順序進行更改，以保障繼電保護開關的正常工作。從電源欠壓保護中可以看出，輸入電壓快速通斷將導致錯誤的動作，同時未對延時電路進行按時復位，導致誤動作發(fā)生。在這樣的情況下，維修人員要重視電壓的數(shù)值變化，要確保同點狀態(tài)下，欠壓信號的及時有效處理。

4.2 啟動電流過大引起的故障

筆者在日常的工作中發(fā)現(xiàn)，電網在啟動或運行的過程中，瞬間輸入電流若達到0.3A，其穩(wěn)態(tài)電流將達到0.4A。而由于實際條件的限制，電源模塊的供電電源輸出電流僅為0.3A。所以，開關電源如果在瞬間處于過載的狀態(tài)，將造成開關的損壞，系統(tǒng)將出現(xiàn)過載報警。在輸電線路正常運行時，一方面需要開關具備一定的功率，另一方面也需要輸出回路也要具備一定的功率。我們在實際的設計工作中，要充分考慮多方面的影響因素，防止電源在啟動過程中出現(xiàn)的電壓低、功率猛增的狀況發(fā)生。當這樣的現(xiàn)象發(fā)生時，能夠導致開關電源啟動瞬態(tài)電流激增、沖擊供電電源，造成較大的供電事故。

5 ?改進措施

5.1 電源波動的改進措施

筆者在工作中發(fā)現(xiàn)，對于開關電源停止工作的情況，我們可以通過在繼電保護開關電源上加設一個電壓檢測裝置，同時在開關電源延時電容上加設一個電子開關設備，通過這種方法，可以有效地保護繼電保護開關，電容上的電子開關可以處于閉合狀態(tài)，保證延時電路的有效工作。

5.2 啟動電流過大的改進措施

輸電線路在啟動過程中，開關電源的過載將引起電源安全事故，這種情況的發(fā)生直接的結果將導致電源功能遭到破壞而無法工作。筆者在工作中發(fā)現(xiàn)，適當增加輸出電壓數(shù)值，減少啟動瞬時輸入電流數(shù)值，確保保證開關電源的穩(wěn)定性。通常情況下，開關電源的啟動電壓會提升到130-140V，有效保證了開關電源啟動的穩(wěn)定性，在開關電源通過的電流為0.5A，可以將電流能夠減小到0.3V，有效地避免過載故障的發(fā)生。

6 ?繼電保護診斷故障系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

為了滿足電力故障的實際需求，可以設計繼電保護故障診斷系統(tǒng)，能夠及時準確地對故障進行處理，減少由于故障產生的大面積停電事故所帶來的影響。同時，故障系統(tǒng)還能夠實時地進行故障診斷和故障判斷。筆者在實際工作中，總結出繼電保護診斷故障系統(tǒng)的作用主要有：故障系統(tǒng)的操作界面簡潔、實用性強，能夠實現(xiàn)人機交互，同時根據(jù)不同人具有的權限對設備進行管理，降低了越權行為發(fā)生概率，減少事故損失;系統(tǒng)能夠實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)采集，能夠為事故的發(fā)生判斷提供科學的依據(jù)。同時數(shù)據(jù)還具備自我檢測能力，確保了數(shù)據(jù)的準確性和統(tǒng)一性;系統(tǒng)還具備良好的可擴展能力，可以根據(jù)管理者的實際需要進行模塊擴展，提升了使用功能，能夠幫助電力管理者從本地的電力工作實情進行電力管理，極大地提高了電力保護的能力，確保了電力的穩(wěn)定運行。

7 ?總結

要能夠根據(jù)開關中的電能的變化、輸入和輸出電壓的數(shù)值變化來強化對繼電保護開關的設計，考慮到設計中涉及的多方面因素 [6]。在對繼電器開關保護電源進行設計時，主要涉及兩點，即電源啟動時出現(xiàn)的功率問題和電源啟動時出現(xiàn)的電壓變化問題。只有確定功率在正常的工作范圍內，才能確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

參 考 文 獻

[1] 蘇文哲.繼電保護用開關電源的故障分析及改進[J].科技傳播，2012，22：152+151.

[2] 沈曉凡，舒治淮，劉軍.2007年國家電網公司繼電保護裝置運行情況[J].電網技術，2008，32（16）：9-12.

[3] 徐敏銳，吳在軍.繼電保護用開關電源的設計[J].江蘇電機工程，2004（6）.

[4] 張占松，蔡宣三.開關電源的原理與設計[M].北京：電子工業(yè)出版社，2001.

[5] 回寶成，郭世明.單片開關電源原理及應用[J].電源技術應用，2001（9）：57，60.

[6] 李堅.繼電保護用開關電源的故障分析及改進[J].科技傳播，2013，07（24）：75-76.