廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司東莞供電局 翟志揚(yáng)

引言

電力資源是保障人們生產(chǎn)生活正常運(yùn)行的重要資源，隨著當(dāng)前社會的不斷發(fā)展，人們對于電力資源的需求以及供電質(zhì)量都有了更高的要求，而繼電保護(hù)裝置在保障電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性方面有著十分突出的作用，繼電保護(hù)裝置的狀態(tài)也影響著電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)。因此，加強(qiáng)對于變電站繼電保護(hù)作用及故障處理的研究是十分有必要的。

1 變電站繼電保護(hù)的作用

1.1 維護(hù)變電站穩(wěn)定運(yùn)行

對于變電站繼電保護(hù)裝置而言，其主要作用就是確保整個系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性以及可靠性。在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，繼電保護(hù)裝置還可以在變電站發(fā)生故障問題或異常情況，能夠及時對相應(yīng)故障問題、類別以及故障發(fā)生位置進(jìn)行判斷，并結(jié)合實(shí)際情況將故障所在線路切斷，以此避免故障的進(jìn)一步擴(kuò)大傳播，盡可能將故障問題控制在最小范圍內(nèi)，為后續(xù)變電站系統(tǒng)的維修和故障處理奠定良好基礎(chǔ)，確保變電站運(yùn)行穩(wěn)定。

1.2 對異常情況進(jìn)行告警

在變電站實(shí)際運(yùn)行的過程中，一旦某個電氣元件或者系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)異常運(yùn)行情況，繼電保護(hù)裝置能夠及時發(fā)出相應(yīng)告警，并確定故障大致情況，以此提醒相關(guān)工作人員及時進(jìn)行故障處理和維修，極大地縮短了故障確定和維修的時間，對于提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性有著重要意義和作用[1]。

1.3 監(jiān)控變電站運(yùn)行情況

繼電保護(hù)裝置能夠在電力系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，明確其故障問題和故障位置的主要原因在于，繼電保護(hù)裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對于變電站運(yùn)行狀態(tài)的有效監(jiān)控，了解電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況，與此同時，還能夠?qū)收闲盘栠M(jìn)行深入分析和判斷，并及時采取相應(yīng)預(yù)防措施，進(jìn)行故障隱患的處理，這使得繼電保護(hù)裝置在實(shí)際運(yùn)行過程中，能夠及時準(zhǔn)確對故障問題進(jìn)行定位并采取相應(yīng)處理措施，為后續(xù)工作人員的故障檢修提供可靠支持和有效參考，極大的確保了變電站運(yùn)行的穩(wěn)定性以及可靠性。

1.4 提高系統(tǒng)自動化水平

隨著當(dāng)前信息技術(shù)的不斷發(fā)展，供電系統(tǒng)技術(shù)水平也得到了進(jìn)一步提升，智能電網(wǎng)逐漸得到了廣泛應(yīng)用和推廣，在此情況之下，傳統(tǒng)人力管理方式，以及故障排查檢修方式，已然難以滿足當(dāng)前人們對電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性的要求，因此必須要積極應(yīng)用現(xiàn)代化技術(shù)。而繼電保護(hù)裝置的科學(xué)應(yīng)用則為此提供了良好的技術(shù)知識，對于提高系統(tǒng)自動化水平有著積極意義。在遠(yuǎn)程控制技術(shù)和自動化技術(shù)等的支持下，繼電保護(hù)裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對電力系統(tǒng)運(yùn)行情況的全面檢查，排除相應(yīng)故障問題，保障系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，并自動進(jìn)行故障報(bào)警、處理等，極大地提高了電力系統(tǒng)的自動化水平[2]。

2 繼電保護(hù)常見故障類型

2.1 干擾故障

干擾故障主要指的是在繼電保護(hù)裝置實(shí)際運(yùn)行的過程中，出現(xiàn)各種外部干擾，例如電磁波輻射、靜電干擾等，進(jìn)而對繼電保護(hù)裝置的正常運(yùn)行產(chǎn)生不良影響。在變電站實(shí)際運(yùn)行的過程中，必然會使用到大量的通信設(shè)備等，也就不可避免地會產(chǎn)生電磁輻射，進(jìn)而影響到繼電保護(hù)裝置。而且基于繼電保護(hù)裝置其本身的運(yùn)行需求，設(shè)備有著極高的靈敏度，在電磁輻射的干擾之下，繼電保護(hù)裝置的正常運(yùn)行就會受到一定影響，甚至出現(xiàn)錯誤保護(hù)動作，干擾到整個系統(tǒng)的運(yùn)行。另外，相關(guān)工作人員長期在變電站工作，自身也可能會攜帶靜電，當(dāng)工作人員與電路接觸時，就會出現(xiàn)放電現(xiàn)象，進(jìn)而對繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行產(chǎn)生干擾，使其進(jìn)行錯誤保護(hù)動作。

2.2 外部故障

由于變電站以及繼電保護(hù)裝置其本身運(yùn)行環(huán)境較為復(fù)雜，而且繼電保護(hù)裝置其本身也十分容易受到環(huán)境影響，例如雷電等，而由于外界環(huán)境，或者人為操作、破壞影響到繼電保護(hù)裝置正常運(yùn)行而引發(fā)的故障問題，被稱為外部故障。在繼電保護(hù)裝置實(shí)際運(yùn)行的過程中，若系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)異常情況，繼電保護(hù)裝置上的指示燈就會亮起，以此提醒相關(guān)工作人員，系統(tǒng)出現(xiàn)故障，需要進(jìn)行檢修和維護(hù)。但是在各種外界因素的影響之下，也會使得指示燈異常亮起，影響相關(guān)檢修維護(hù)工作人員做出正確判斷，不僅會降低檢修效率，還會影響到系統(tǒng)故障的正常處理。

2.3 數(shù)據(jù)問題

智能變電站實(shí)際運(yùn)行的過程中，存在單套配置的設(shè)備需要從雙套配置的設(shè)備獲取數(shù)據(jù)，或者雙重化的兩套設(shè)備間進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互的需求。在此過程中，不可避免地會遇到跨網(wǎng)獲取數(shù)據(jù)的問題。例如，單套備自投接收雙套主變保護(hù)閉鎖備投信號、單套110kV 母聯(lián)（或分段）智能終端接收雙套主變后備保護(hù)跳閘信號等。目前工程應(yīng)用中主要有單套配置裝置跨雙網(wǎng)、單套配置裝置通過點(diǎn)對點(diǎn)方式與第二套設(shè)備直接通信兩種方式，但是這兩種方式都存在一定弊端，可能會對全站過程層網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生不良影響，導(dǎo)致雙套過程層網(wǎng)絡(luò)同時出現(xiàn)異常，使得裝置整體的可靠性有所下降。

3 常見故障的處理策略

3.1 抗干擾策略

由于繼電保護(hù)裝置其本身靈敏性較高，因此在實(shí)際裝置運(yùn)行的過程中，經(jīng)常會受到外部靜電或者電磁波干擾，影響裝置運(yùn)行的可靠性，針對這一情況，必須要采取相應(yīng)抗干擾措施，以此保障繼電保護(hù)裝置免受外界干擾影響，保障裝置運(yùn)行的可靠性。常用的抗干擾策略主要包括以下兩種方式，其一為軟件抗干擾；其二為硬件抗干擾[3]。其中軟件抗干擾措施就是通過在印刻板布線過程中，采取相應(yīng)隔離方式，將其中的信號進(jìn)行隔離，以此避免強(qiáng)弱信號之間互相干擾。硬件抗干擾措施實(shí)際上就是通過安裝具有隔離電磁波或者靜電功能的硬件設(shè)備，以此將外界干擾與繼電保護(hù)裝置進(jìn)行隔離，確保裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性以及可靠性[4]。

3.2 驗(yàn)收維護(hù)管理

驗(yàn)收維護(hù)管理也是保障變電站繼電保護(hù)裝置運(yùn)行質(zhì)量效果的重要措施，因此，在使用繼電保護(hù)裝置之前，應(yīng)加強(qiáng)對于設(shè)備初始質(zhì)量的檢查和驗(yàn)收分析，以確保繼電保護(hù)裝置質(zhì)量合格，避免由于裝置出廠質(zhì)量問題，影響到設(shè)備的正常運(yùn)行和使用。

以某220kV 線路主一保護(hù)PRS-753AM-NW通道聯(lián)調(diào)驗(yàn)收為例，在實(shí)際進(jìn)行驗(yàn)收時發(fā)現(xiàn)通道二（復(fù)用通道）存在數(shù)據(jù)大量丟幀情況，保護(hù)裝置光纖通信異常（異常情況隱蔽，不會報(bào)通道異常告警），存在主保護(hù)拒動的風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)進(jìn)一步排查發(fā)現(xiàn)保護(hù)裝置與SDH 通信設(shè)備關(guān)于時鐘整定不一致（SDH 通信設(shè)備“重定時”關(guān)閉，保護(hù)裝置整定為“外時鐘”），后續(xù)將通道二（復(fù)用通道）通信插件S7跳線整定為內(nèi)時鐘，消除了該隱患。

在某220kV 線路保護(hù)改造項(xiàng)目中，發(fā)現(xiàn)220kV備自投屏出口回路中，因廠家內(nèi)部線設(shè)計(jì)不合理，第一組跳閘正電源與合閘正電源需通過短接線方式進(jìn)行連接，且端子排為單層端子，導(dǎo)致一個端子并接兩根線，存在因跳合閘回路接線松動或接觸不良導(dǎo)致開關(guān)拒動的隱患。因此，在現(xiàn)場對廠家內(nèi)部線采取了相應(yīng)調(diào)整措施，并通過端子連接片方式連接，消除了跳合閘回路兩根線并接帶來的開關(guān)拒動隱患。

3.3 運(yùn)行故障處理

在繼電保護(hù)裝置實(shí)際運(yùn)行的過程中，若出現(xiàn)故障問題，繼電保護(hù)裝置會發(fā)出相應(yīng)告警信號，針對不同告警信號以及故障問題，應(yīng)有針對性地采取相應(yīng)處理措施和方法，消除裝置運(yùn)行隱患，以此確保繼電保護(hù)裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性以及可靠性。

例如，某220kV 智能變電站開展二次設(shè)備巡維工作的過程中，查閱220kV 線路保護(hù)裝置（型號為南瑞繼保PCS-931N2-D）自檢報(bào)告時，發(fā)現(xiàn)裝置報(bào)“采樣絕對同步丟失”告警信號。經(jīng)排查，該問題是由于保護(hù)設(shè)備過程層插件對秒間隔有效的判據(jù)過于嚴(yán)苛導(dǎo)致，該問題可能導(dǎo)致220kV 線路主保護(hù)拒動的風(fēng)險(xiǎn)。后經(jīng)廠家修正秒間隔有效判據(jù)閾值，完成非計(jì)劃版本升級工作，徹底消除了該隱患。

3.4 優(yōu)化故障診治

為保障繼電保護(hù)裝置能夠正常運(yùn)行，確保其保護(hù)功能的有效發(fā)揮，應(yīng)對其故障診治措施和方法進(jìn)行科學(xué)優(yōu)化，采取科學(xué)有效的排查措施，并針對不同故障問題或者安全隱患，采取有效處理措施[5]。一方面，應(yīng)定期對繼電保護(hù)裝置進(jìn)行檢查和故常排查，一旦發(fā)現(xiàn)隱患問題，及時采取有效措施排除故障，確保裝置正常運(yùn)行；另一方面，應(yīng)加強(qiáng)對于設(shè)備裝置的全周期管理，確保針對設(shè)備故障問題能夠及時采取有效處理措施，減少故障問題所帶來的影響，確保裝置運(yùn)行可靠性。

例如，針對母差保護(hù)組電流回路絕緣低于標(biāo)準(zhǔn)值情況。在某220kV 變電站#2主變保護(hù)測控定檢過程中，發(fā)現(xiàn)高壓側(cè)220kV 母差保護(hù)組電流回路絕緣低于標(biāo)準(zhǔn)值。經(jīng)進(jìn)一步排查發(fā)現(xiàn)B、C 相電流回路電纜線芯因長期受電纜溝拐角磨損破皮導(dǎo)致，正常運(yùn)行時存在電流回路因多點(diǎn)接地分流導(dǎo)致母差保護(hù)誤動的風(fēng)險(xiǎn)，更換電纜后消除了安全隱患。同時，結(jié)合停電對全站所有220kV 及以上設(shè)備間隔進(jìn)行電流回路絕緣排查，發(fā)現(xiàn)同類因施工質(zhì)量的問題，并徹底消除該隱患。

以某220kV 變電站#3主變綜自改造項(xiàng)目為例，針對開關(guān)跳躍抖動故障問題展開探討。在進(jìn)行防跳傳動試驗(yàn)的過程中，通過后臺報(bào)文和錄波分析發(fā)現(xiàn)變低開關(guān)出現(xiàn)跳躍抖動。排查二次控制回路發(fā)現(xiàn)，防跳繼電器TBJV 串接在合閘回路的常閉接點(diǎn)被短接，操作箱失去防跳功能。而開關(guān)本體不設(shè)置機(jī)構(gòu)防跳，最終導(dǎo)致變低開關(guān)沒有防跳。當(dāng)送電操作出現(xiàn)合閘把手“粘連”，又合于一次故障時，變低開關(guān)將出現(xiàn)“分－合－分”不斷跳躍，損害開關(guān)，危害電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定。現(xiàn)場人員及時對操作箱進(jìn)行整改，排除了上述隱患。

3.5 運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)隔離裝置

針對上文中提到的智能站跨網(wǎng)數(shù)據(jù)交換問題，同時確保數(shù)據(jù)交換傳輸?shù)倪^程中，不影響兩套過程層網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的可靠性，經(jīng)研究分析，推薦采用基于跨網(wǎng)端口流量控制的網(wǎng)絡(luò)隔離裝置方案。網(wǎng)絡(luò)隔離裝置實(shí)現(xiàn)了雙重化網(wǎng)絡(luò)之間的有效隔離，網(wǎng)絡(luò)隔離裝置端口及雙重化網(wǎng)絡(luò)接入端口均采用流量控制。該方案的應(yīng)用，使得即使在雙重化網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)的交換機(jī)或網(wǎng)絡(luò)隔離裝置中任一設(shè)備出現(xiàn)異常的情況下，仍能做到“一個網(wǎng)絡(luò)異?；蛲顺鰰r不應(yīng)影響另一個網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行”。既實(shí)現(xiàn)了需要二次設(shè)備間跨網(wǎng)數(shù)據(jù)的靈活共享，也極大地保障了智能站過程層網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)運(yùn)輸?shù)陌踩砸约翱煽啃?，有效保障保護(hù)設(shè)備長期可靠運(yùn)行。

4 結(jié)語

繼電保護(hù)不僅能夠監(jiān)控變電站的運(yùn)行情況，維護(hù)其運(yùn)行的穩(wěn)定性，同時還能夠?qū)Ξ惓Ｇ闆r進(jìn)行告警，極大地提高了系統(tǒng)的自動化水平。在繼電保護(hù)裝置實(shí)際運(yùn)行的過程中常見故障類型包括干擾故障、內(nèi)部故障以及外部故障，對于不同故障類型，應(yīng)采取針對性處理措施，合理制定抗干擾策略，加強(qiáng)對于產(chǎn)品源頭的管理，做好運(yùn)行故障處理，同時提升故障診治水平。相信隨著對繼電保護(hù)的深入研究和故障探討，變電站運(yùn)行的可靠性以及穩(wěn)定性將會得到進(jìn)一步提升。