電力系統(tǒng)繼電保護(hù)不穩(wěn)定所產(chǎn)生原因及措施分析

王 濤

(大唐三門峽電力有限責(zé)任公司，河南 三門峽 472143)

0 引 言

智能電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展對(duì)發(fā)輸配電工作提出了新的要求，需要電力系統(tǒng)相關(guān)工作人員在保證操作安全穩(wěn)定的前提下，實(shí)現(xiàn)更高效的能源調(diào)度工作。當(dāng)今電力系統(tǒng)的發(fā)展目標(biāo)是能構(gòu)建起現(xiàn)代化、智能化以及安全化的電力網(wǎng)絡(luò)，然而智能電力系統(tǒng)的構(gòu)建則需要新型的軟硬件設(shè)施、結(jié)構(gòu)等來確保整個(gè)電力系統(tǒng)的人性化和智能化運(yùn)行。其中繼電保護(hù)則是構(gòu)建智能電力系統(tǒng)的基本部件之一，繼電保護(hù)工作的好壞是確保電力系統(tǒng)的安全化和功能多樣化的重要因素。由于繼電保護(hù)工作中使用的硬件和軟件的復(fù)雜性以及現(xiàn)代智能電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，這使其在現(xiàn)實(shí)的電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)難免會(huì)受到多種內(nèi)部和外部因襲的干擾，復(fù)雜的干擾體系可能會(huì)造成繼電保護(hù)運(yùn)行出現(xiàn)各種不穩(wěn)定性，甚至?xí)鹫麄€(gè)電力系統(tǒng)的紊亂或癱瘓。因此，在電力系統(tǒng)的保護(hù)中，應(yīng)該了解現(xiàn)代電力系統(tǒng)運(yùn)維及建設(shè)中電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的穩(wěn)定性。為了充分發(fā)揮目前電力系統(tǒng)保護(hù)裝置的功能和意義，要求我們?cè)趯?shí)際電力系統(tǒng)繼電保護(hù)工作中客觀地分析電力系統(tǒng)繼電保護(hù)運(yùn)行中不穩(wěn)定的內(nèi)在和外在原因。通過主客觀正確判斷處理和標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范操作，逐步提升電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的事故處理效率以及自動(dòng)裝置穩(wěn)定性。在建設(shè)安全高效的智能電力系統(tǒng)發(fā)、輸、配環(huán)節(jié)中繼電保護(hù)將發(fā)揮重要作用。

1 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)出現(xiàn)不穩(wěn)定的原因分析

1.1 硬件方面的問題

繼電保護(hù)中的硬件問題可能導(dǎo)致不穩(wěn)定。繼電保護(hù)裝置包括許多硬件設(shè)備，例如數(shù)據(jù)模塊、通信設(shè)備、斷路器和絕緣設(shè)備。如果數(shù)據(jù)模塊在繼電保護(hù)系統(tǒng)正常運(yùn)行期間出現(xiàn)任何技術(shù)或數(shù)據(jù)上的問題，那么電力系統(tǒng)中數(shù)據(jù)信息的傳輸將受到嚴(yán)重影響，甚至?xí)鹫麄€(gè)電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息傳輸出現(xiàn)技術(shù)性錯(cuò)誤，造成嚴(yán)重后果。如果數(shù)據(jù)信息傳輸錯(cuò)誤失真，繼電保護(hù)裝置可能被誤導(dǎo)，其動(dòng)作準(zhǔn)確及時(shí)性將無法保證。這導(dǎo)致繼電保護(hù)拒動(dòng)誤動(dòng)并影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。由于裝置設(shè)備導(dǎo)致電力系統(tǒng)繼電保護(hù)動(dòng)作不可靠的原因主要有如下三個(gè)。

(1)各種轉(zhuǎn)換檢測(cè)計(jì)算動(dòng)作裝置，可以在發(fā)生故障時(shí)從電力系統(tǒng)中自動(dòng)退出受保護(hù)的組件模塊，確保其余組件繼續(xù)正常運(yùn)行的設(shè)備。由各種模塊(如：數(shù)字輸入和輸出模塊、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、電源組件、CPU計(jì)算模塊和各類型數(shù)據(jù)檢測(cè)轉(zhuǎn)換輸入模塊都會(huì)影響繼電保護(hù)動(dòng)作正確及時(shí)性。

(2)除了繼電保護(hù)設(shè)備組件外，在繼電保護(hù)中還包括一些輔助設(shè)備組件，如繼電器盒和交流電壓開關(guān)盒等也容易出現(xiàn)故障，所有輔助設(shè)備的合理使用也是保障繼電保護(hù)工作穩(wěn)定運(yùn)行的重要舉措。

(3)除了繼電保護(hù)輔助設(shè)備組件原因外，繼電保護(hù)失效的原因很多。其中，二次回路絕緣老化或裸露是最常見的原因之一。

(4)通過文獻(xiàn)綜述和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，各種硬件設(shè)備的通信接口和信道傳輸也是影響繼電保護(hù)正常穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵因素。諸如高頻保護(hù)收發(fā)器、光纖通信接口等易于阻塞通信。

1.2 軟件方面的問題

隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和大數(shù)據(jù)與人工智能技術(shù)的不斷創(chuàng)新，電力系統(tǒng)的信息化及智能化發(fā)展獲得各種機(jī)會(huì)，同時(shí)這種軟件實(shí)力的增加逐漸滲入電力公司的管理和企業(yè)發(fā)展中，而且其生命力變得越來越強(qiáng)。計(jì)算機(jī)和高速互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等軟件的開發(fā)不僅提升電力系統(tǒng)精細(xì)化管理程度，而且還提升了繼電保護(hù)自動(dòng)化工作發(fā)展所需的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化了繼電保護(hù)設(shè)備，使得繼電保護(hù)軟硬件設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)程序融為一體，真正實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的現(xiàn)代化和智能化。這些軟件技術(shù)的集成在指導(dǎo)和管理中繼設(shè)備的健康運(yùn)行方面發(fā)揮著重要作用。

但是，目前的時(shí)代背景下繼電保護(hù)裝置相關(guān)的軟件開發(fā)和應(yīng)用仍處于初始階段，不同完全實(shí)現(xiàn)軟硬件設(shè)備的同步，可能會(huì)存在實(shí)際設(shè)備使用壽命較短的問題。軟件程序邏輯中也存在不可避免的信息編碼、邏輯計(jì)算或編程錯(cuò)誤。在長(zhǎng)期的開發(fā)使用中一旦這些隱藏的問題被暴露出來，就會(huì)影響繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，數(shù)據(jù)分析不全面，甚至?xí)霈F(xiàn)編碼錯(cuò)誤等現(xiàn)象。

1.3 人為方面的問題

安裝人員未能根據(jù)設(shè)計(jì)要求或布線的極性錯(cuò)誤進(jìn)行正確布線，并且許多電網(wǎng)都出現(xiàn)了維護(hù)和操作人員的誤操作問題。對(duì)于電力保護(hù)工作者來說，由于不同人員之間的專業(yè)素養(yǎng)不平衡，一些技術(shù)人員在解決實(shí)際問題時(shí)不可避免地缺乏專業(yè)技能，在設(shè)計(jì)安裝調(diào)試?yán)^電保護(hù)裝置時(shí)容易引起各種異常。線路接線錯(cuò)誤和其他問題，容易造成繼電保護(hù)裝置運(yùn)行中發(fā)生異常問題。

2 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)不穩(wěn)定事故現(xiàn)象的解決措施探討

2.1 針對(duì)硬件問題的解決措施

對(duì)于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)工作中出現(xiàn)的設(shè)備硬件問題，常見的故障排除方法如下：

(1)對(duì)二次回路進(jìn)行拆除

通常，在繼電保護(hù)各種故障中環(huán)路故障較為常見。在電力系統(tǒng)裝置保護(hù)的故障篩選排查、檢測(cè)和故障排除中，如果故障確實(shí)存在但無法準(zhǔn)確確認(rèn)具體故障點(diǎn)，常用做法是拆除電力系統(tǒng)中的控制保護(hù)弱電回路并重

新組裝，以便于更準(zhǔn)確地定位故障點(diǎn)。在按順序安裝設(shè)備組件之前，找到適當(dāng)?shù)墓收宵c(diǎn)。

(2)運(yùn)用置換方法進(jìn)行故障處理

所謂的置換方法是指：檢查繼電保護(hù)裝置時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)設(shè)備有缺陷，將使用相同類型的設(shè)備進(jìn)行更換，以確保所使用的設(shè)備處于良好的工作狀態(tài)，以便確定可疑故障部件是否確實(shí)有故障。

(3)參照對(duì)比方法進(jìn)行故障處理

參考相同型號(hào)和規(guī)格的技術(shù)參數(shù)的數(shù)據(jù)檢驗(yàn)報(bào)告，這是比較方法的主要技術(shù)基礎(chǔ)。此外參照比較法還會(huì)將性能較差的設(shè)備與普通性設(shè)備進(jìn)行技術(shù)參數(shù)和運(yùn)行效果比較。如果發(fā)現(xiàn)實(shí)際對(duì)比結(jié)論不一致，則說明系統(tǒng)保護(hù)裝置存在相關(guān)故障。

2.2 針對(duì)軟件問題的解決措施

在電力系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)或人工智能等軟件系統(tǒng)的應(yīng)用使得工作人員可以根據(jù)故障情況的相關(guān)記錄分析計(jì)算機(jī)上的監(jiān)控圖形，例如：設(shè)備過載情況，跳閘時(shí)間，故障記錄波形和其他參數(shù)用于確定和分析事故原因。為了能夠正確分析原因，即使在計(jì)算機(jī)軟件保護(hù)邏輯失敗的情況下也是如此。還可以盡量地確保分析結(jié)論的準(zhǔn)確性。三個(gè)主要步驟：(1)絕緣檢測(cè)；(2)保護(hù)性能檢查和外部檢查；(3)固定值檢查。

2.3 針對(duì)人為因素(問題)的解決措施

通常繼電保護(hù)工作中事故的發(fā)生受到很多因素的影響，除了一些軟硬件設(shè)備或者技術(shù)上的影響外，一些人為的疏忽或者失誤等也是導(dǎo)致繼電保護(hù)事故發(fā)在不可小覷的因素。通常，如果保護(hù)裝置出現(xiàn)異常，可以依靠相關(guān)計(jì)算機(jī)的智能檢測(cè)異常故障系統(tǒng)來排除一些并不復(fù)雜的異常。雖然計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以為運(yùn)維人員解決一些問題提供幫助，但通過繼電保護(hù)專業(yè)技術(shù)人員的現(xiàn)場(chǎng)參與，相關(guān)工作往往更好開展。當(dāng)遇到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)無法機(jī)械排除的故障時(shí)，這就要求相應(yīng)的技術(shù)人員具備一定的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，消除疑難雜癥，在此過程中，可以借鑒以往專業(yè)技術(shù)人員實(shí)際問題積累經(jīng)驗(yàn)，并采用切實(shí)可行的檢驗(yàn)方法對(duì)設(shè)備的實(shí)際工況進(jìn)行全面排查和評(píng)估。繼電保護(hù)裝置的實(shí)時(shí)參數(shù)變化趨勢(shì)由計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)存檔和監(jiān)控。通過這種方式，我們可以更有效地應(yīng)對(duì)失敗并制定合理的解決方案。

2.4 采用正確的故障檢查方法

在電力系統(tǒng)中，順序檢查方法，反向檢查方法和整個(gè)測(cè)試方法是三種最常用的檢查和故障排除方法。三種方法詳細(xì)運(yùn)用的技術(shù)比較參見表1。

表1 保護(hù)裝置故障的常見檢查方法

3 結(jié)束語(yǔ)

本文首先從電力系統(tǒng)設(shè)備硬件、系統(tǒng)軟件和各種人為原因三個(gè)層次分析了電力系統(tǒng)繼電保護(hù)工作不穩(wěn)定的常見原因。然后，基于這三個(gè)原因，分析了電力系統(tǒng)保護(hù)裝置不穩(wěn)定性的解決辦法。概述了比較常見的故障判斷檢測(cè)和確認(rèn)異常、故障排除方法以及提高電力系統(tǒng)保護(hù)裝置動(dòng)作穩(wěn)定性和可靠性的措施。當(dāng)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)系統(tǒng)受到一些外部因素的影響時(shí)，將極大地干擾系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，阻礙電網(wǎng)的擴(kuò)展。為此，電力系統(tǒng)運(yùn)維中繼電保護(hù)異常的原因需要我們認(rèn)真深入分析，并采取行之有效的措施，確保電力系統(tǒng)安全高效穩(wěn)定可靠運(yùn)行。