试论如何提高继电保护的可靠性

摘要：目前，国内外关于各类机组、变压器、电网等电力系统一次设备的可靠性研究已逐步走向成熟。电力系统中二次系统的继电保护、自动装置等能自动、快速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，直接关系到电力系统的安全运行与可靠性。在二次系统可靠性的研究中，继电保护的可靠性显得尤其重要。其不正确动作便会使电力系统的故障扩大，甚至可能发生不良连锁反应而造成电力系统崩溃，导致大面积停电，造成重大经济损失。因此，研究继电保护系统的可靠性十分重要。本文运用故障树分析法对电力继电保护系统可靠性进行如下研究和分析。

关键词：继电保护；可靠性；故障检修

中图分类号：U226.8+1 文献标识码：A 文章编号：

0 引言

伴随着电力系统的迅猛发展，电网规模日益扩大。要尽快提升电力系统的运行质量及效率，必须充分应用继电保护技术来有效预防电气故障，并在故障发生时快速准确地予以切除。电力系统故障种类非常多，选择故障处理方法与措施时应具体问题具体分析。然而，不管遇到哪种类型的故障，只要掌握其基本原理，并在实践过程中触类旁通，不断积累经验并及时进行分析总结，有关人员就一定可以快速提高故障处理能力。

1 影响继电保护可靠性的主要因素

1.1继电保护系统软件因素；软件出错将导致保护装置误动或拒动。目前影响微机保护软件可靠性的因素有：需求分析定义不够准确；软件结构设计失误；编码有误；测试不规范；定值输入出错等。

1.2继电保护系统硬件装置因素；（1）继电保护装置。继电保护装置中与继电保护可靠性密切相关的模块有：电源供应模块；中央处理模块；数字量输入模块；模拟量输入模块；数字量输出模块。（2）二次回路。由于二次回路绝缘老化、导致接地等原因造成的故障在继电保护系统故障中占有一定比例。（3）继电保护辅助装置。这些辅助装置包括交流电压切换箱、三相操作继电器箱及分相操作继电器箱等，它们起着极为重要的作用。（4）装置的通信、通道及接口。高频保护的收发信机、纵联差动保护的光纤、微波的通信接口等装置系统易于发生通信阻断故障，直接影响继电保护装置的正确动作。（5）断路器。断路器是电力网络的重要元件，其可靠性不仅关系到继电保护的可靠性，还关系到电力系统主接线的可靠性。继电保护系统硬件的质量和可靠性直接影响了系统保护的可靠性。（6）微机保护装置易受干扰源影响。比如受电弧、闪电及短路故障等各种因素影响而误动或拒动。

1.3人为因素；安装人员未能按设计要求正确接线或接线中极性不正确等误接线问题和检修、运行人员的误操作问题在不少电网中都曾发生过。根据统计，在220kV系统中，人为因素故障约占总故障的38%。继电保护装置的可靠性是指其在规定范围内出现应动作的故障时不应当拒绝动作，而在其他所有该保护不应动作的情形下不应当误动作。继电保护是电力系统一个非常关键的组成部分，是确保电网安全平稳运行的关键技术手段。

2 提升继电保护可靠性的有效措施

因为保护装置在运行过程中易受各种因素影响，无法做到绝对可靠，所以必须制定有效的故障防范方案及相应措施确保其可靠性。提升继电保护可靠性的有效措施有如下几点：（1）在生产过程中对保护装置质量进行严格控制，选择故障率较低、使用寿命较长的元器件，杜绝不合格品进入生产流程。此外，在设备选型时应尽量选择质量可靠、售后服务优质的厂商。（2）微机保护装置必须安装在和高压室分隔的房间内，以免遭受高压、高电流、短路故障及分合闸所产生电弧的影响。且应预防环境对微机保护产生的污染，保护室内需安装空调，来保证保护有良好的运行环境。一些电磁型、机电型继电器外壳和底座之间必须利用胶垫进行密封，以防灰尘及有害气体进入。（3）提高继电保护整定人员在整定计算过程中的责任意识。计算时必须从整个电网结构综合考虑，仔细研究，确保各级保护整定值准确无误，上下级保护整定值能正确匹配。（4）强化保护装置的运行维护工作，提高有关人员的故障处理能力，并定期对装置进行检验，制定预防事故的有效措施，进一步提升装置可靠性。（5）从确保电力系统稳定性，保证继电保护系统能快速准确切除故障方面考虑，关键的输电线路或设备主保护应选择多样化的设施，且必须配置2套主保护装置并列运行。（6）为保证保护装置在故障时能确保有选择性动作，即防止无选择性动作。在保护装置的设计、整定计算等各个方面应进行综合考虑，对保护进行科学配置，以不断提升保护装置可靠性。

3 继电保护装置检修的主要措施

由于继电保护在电力系统中十分重要，因此必须对其进行定期预防性试验，而不应等到产生误动作后才开始进行分析及修复工作。对继电保护装置进行定期检修的最终目的，是为了保证继电保护系统始终处于完好无损的状态，从而确保其动作的安全性及可靠性。所以，其定期检修项目和新安装项目明显不同，只需进行少量针对性较强的试验即可。检修时必须重点关注对保护动作的安全可靠性会产生重大影响的那部分项目，防止为检修而检修，导致检修工作流于形式，从而进一步提高定期检修工作的效果。其主要措施包括如下几点：（1）针对当前新形势下出现的新问题必须采取针对性措施，修订相关规程，采取新的检修对策。对于出现频率较高的问题，不应由单位自作主张，指导目前甚至是今后的继电保护检验工作。应加强二次设备状态检修，为继电保护专业人员“减负”，同时尽量降低检修工作对系统安全及继电保护可用性的影响。（2）在采取检修对策时必须充分结合微机保护的自检能力及通信能力，大力简化装置检修工作，并重视二次回路检验工作。（3）尽可能在设计时对二次回路进行简化；运行过程中要强化维护及基础管理工作，重视积累运行数据，做好装置故障信息的相关统计、分析及处理工作，为检修提供科学的管理依据；同时还应强化电网建设及继电保护的技术改造，认真做好设备选型工作，进一步提升继电保护系统的总体水平。（4）应加强二次回路在线监测工作，并研究不停电状态下对继电保护系统进行检修的相关技术。（5）伴随着变电站自动化技术的快速进步，积极研究继电保护系统的分散布置、网络化、集中处理、光纤化及故障信息网的保护定检等相关技术的发展趋势。（6）研发与制造单位必须不断提升微机保护的自检能力及装置发生故障后信息的输出能力，研发全新保护技术，以生产出能够实现远程检测的保护装置。

4 处理继电保护故障的基本方法

（1）替换法：利用正常的同种元件（插件）来取代认为存在故障的元件，从而判断其是否存在故障。这是一种处理保护装置系统内部故障广泛使用的方法，它能迅速缩小排查故障的范围。（2）电位变化法：监测二次回路各节点的直流电压与电位波动，以判断故障发生的具置。这种方法通常用于检查断路器的拒合或拒分、红绿灯或光字牌等信号回路中的故障。（3）短接法：将回路的某一部分利用短接线接入，从而查出故障存在的大致范围。这种方法一般用在电流回路开路、电磁锁失灵及切换继电器不动作等方面，它能缩小故障的定位范围。（4）逐项拆除法：将并联的二次回路按顺序脱开，再按顺序放回，一旦发生故障就可以判断出其位置，然后通过同样的方法在该回路内对更小的分支路进行查找，直到判断出故障点为止。这种方法通常用于检查直流接地、信号掉牌未复归及交流电源熔丝放不上等相关故障。（5）参照法：对照正常与非正常设备的各项技术参数，从而判断出故障点。这种方法通常用于检查接线错误、定值校验时测试值和预想值有较大出入而又难以查明原因等故障。（6）直观法：假如通过直接观察继电器就能发现其内部明显发黄或某些元器件产生很重的焦味等，此时可快速判断故障点，直接更换损坏的元件。这种方法通常用于处理那些很难通过仪器进行逐点测试或某插件产生故障时没有备品进行更换但又需要排除故障的状况。

5 继电保护故障防治措施

（1）一般性检查。这种检查往往十分关键，但也很容易被忽视。检查的主要内容有：1）连接件是不是已经紧固，焊接点存不存在虚焊；2）对继电保护装置的全部插件逐一进行检查，并将所有芯片插入可靠、螺丝拧紧；3）认真搞好清洁工作。（2）建立并完善岗位责任制，每一个盘柜都要落实专人管理。并规定值班人员只能进行接通或断开压板、切换开关及卸装熔丝等操作，同时需严格遵守电业安全工作相关操作规程。（3）定期对继电保护装置进行检修、检查及设备评比工作。（4）把握继电保护技术的发展动态，充分运用新技术对设备实施有效监管及维护。当前，电力事业迅猛发展，继电保护技术有待进一步完善。在继电保护工作显得愈发重要的情形下，务必要大力提倡新技术的应用，从而使保护装置可靠性得到有力保障，在电力系统稳定地发挥其关键作用。

6 结语

继电保护能反映电力系统设备的故障或异常运行状态，其动作正确与否对电力系统安全可靠运行会产生直接影响。电力系统故障时，假如继电保护系统无法及时准确将其切除，就会扩大故障的影响范围，从而造成更大损失。因此，保证继电保护系统处在正常工作状态，确保其动作的可靠性，是电力系统运行过程中一个十分关键的问题。

参考文献：

1、黄碧刚.对10kV供电系统的继电保护装置的探讨［J］.广东建材，2010，26（8）

2、王赣英.论继电保护常见故障的排除［J］.黑龙江科技信息，2009（3）