關于繼電保護事故處理的思路及方法

王 侃，谷博文，仲昭學，林 揚，王 超，劉志鵬

(1.國網(wǎng)黑龍江省電力有限公司，哈爾濱 150090; 2.國網(wǎng)黑龍江省電力有限公司電力科學研究院，哈爾濱 150030)

0 引 言

近些年，隨著中國電力行業(yè)的迅速發(fā)展，電網(wǎng)結構日益復雜，電力系統(tǒng)在運行過程中會出現(xiàn)各種問題，導致各類繼電保護事故頻發(fā)。繼電保護事故處理不僅涉及繼電保護的原理及元器件，而且通過現(xiàn)場處理繼電保護事故的一般經(jīng)驗可以知道,絕大部分繼電保護事故的發(fā)生、處理都與設計、基建、安裝、調(diào)試等過程密切相關。因此，掌握一些必要的微機繼電保護基本原理及繼電保護理論是分析和處理事故的先決條件[1-2]，同時具備足夠豐富的現(xiàn)場經(jīng)驗往往對準確分析與定性事故起著決定作用[3-5]。

繼電保護事故的處理不僅涉及運行單位和相關人員，而且一旦出現(xiàn)保護裝置拒動或誤動，必須立即查明導致事故發(fā)生的原因，并找出問題的源頭，然后針對性地制定防范措施，并舉一反三，避免類似事故發(fā)生。通常一些事故發(fā)生后的相關資料和基本信息，由于不可抗拒的人為因素可能被修改或遺失，無形中給事故的分析帶來一定困難，甚至無法查出原因，導致存在的缺陷無法得到及時解決，電力系統(tǒng)類似的一次、二次設備無法得到應有的改進與完善。因此，負責事故分析的相關調(diào)查人員必須秉承實事求是、科學嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，同時需要理論和實際相結合，掌握事故處理的分析思路和方法。

1 正確利用故障信息

1.1 正確利用二次系統(tǒng)設備的事故信息

中國變電站綜合自動化技術的不斷發(fā)展，給現(xiàn)場繼電保護事故分析與處理帶來了很多的便利條件。因此，系統(tǒng)一旦發(fā)生事故，獲取故障信息的來源很多，譬如現(xiàn)場保護裝置面板信號燈指示信息、跳閘信號繼電器信息、保護裝置事件記錄及報文信息、故障錄波器的錄波波形及信息、監(jiān)控系統(tǒng)后臺信息、測控裝置信息、保護管理機(保護管理信息子站)信息等，都是繼電保護事故處理的重要依據(jù)，要認真分析。

正確利用這些二次方面的信息，需要做到以下幾點。

1)重視各類二次信息輔助設備的運行維護，保證設備工況正常。當代的微機保護都具有良好的事件記錄功能和故障錄波功能，保護專用故障錄波器更是功能強大、使用便捷。如何讓這些設備在事故后的調(diào)查處理中發(fā)揮作用，取決于在事故發(fā)生時設備工況是否正常。專用故障錄波器的運行情況對于一些復雜事故的分析至關重要。保護裝置往往很重視裝置的異常、閉鎖等告警問題，一旦保護裝置的巡檢程序檢測到軟件或硬件故障，就會向監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送告警信號，以提醒運行人員注意。運行檢修人員也需重視此類故障告警信息，保證保護裝置運行工況較好。但是，故障錄波器硬件故障告警和軟件故障告警的能力遠不如保護裝置，特別是軟件故障告警，現(xiàn)場工作中希望故障錄波器軟件程序“走死”后能及時發(fā)送告警信號，但實際中該問題較難解決[6]。此外，綜合自動化變電站應重視各類二次設備的GPS對時問題，精確而統(tǒng)一的事故發(fā)生絕對時間，對于正確快速地閱讀各類裝置的報文信息、快速處理事故是極其重要的，特別是對分析處理區(qū)域性電網(wǎng)事故意義更大。

2)保護裝置的故障信息不能替代專用故障錄波器信息。由于專用故障錄波器在采樣頻率、前置濾波、啟動方式等方面與保護裝置存在較大的區(qū)別，因此保護裝置的故障信息不能替代專用故障錄波器信息。特別是在高壓電網(wǎng)的一些復雜事故分析處理中，專用故障錄波器信息是事故分析的首要信息。譬如高壓系統(tǒng)的暫態(tài)分析、諧波分析、振蕩分析，主要的依據(jù)都是專用故障錄波器的錄波信息。因此認真分析各類故障信息，去偽存真，是事故分析處理的一個基本要素。

3)繼電保護工作人員正確熟練使用相關設備。從保護裝置、故障錄波器等相關設備快速準確地調(diào)取故障信息，是繼電保護事故處理的一個基本技能。因此，繼電保護工作人員應能熟練掌握各類相關裝置的使用，包括故障錄波器的遠傳調(diào)取、格式轉換、監(jiān)控信息的遠方查看、數(shù)據(jù)網(wǎng)信息的調(diào)取等，這些功能的熟練運用對于加快事故分析、提高電網(wǎng)事故處理速度、快速恢復供電意義較大。

4)做好二次系統(tǒng)事故信息的記錄和備份。在確認事故原因是由二次引起后，應先盡量維持原狀，做好事故信息的記錄和備份工作。待做出初步的分析并制定事故處理計劃后再展開后續(xù)工作，以免原始狀態(tài)信息被破壞，給事故處理帶來不必要的麻煩。

1.2 正確利用一次設備信息

利用二次設備信息指示，去判斷一次設備是否發(fā)生故障，這是電氣設備事故分析的一般思維方式。在無法區(qū)分是一次設備故障，還是二次設備誤動時，最合理的辦法是一次、二次設備同時展開事故調(diào)查、分析工作。對一次設備進行必要的檢查、檢測工作可以給繼電保護工作人員節(jié)約大量的時間，提供更有價值的信息，可以很快判斷出一次設備是否發(fā)生了故障[7]。一次設備故障后若繼電保護正確動作，則沒有繼電保護事故處理問題，若一次設備沒有發(fā)生故障而繼電保護誤動作，或一次設備有故障而繼電保護沒有正確動作，則需要研究查找繼電保護問題。

2 繼電保護事故處理方法

2.1 逆序檢查法

一般當保護裝置出現(xiàn)誤動現(xiàn)象時，使用逆序檢查法對保護裝置及二次回路進行檢查是非常有效的[8]。逆序檢查法是從事故的不正確結果出發(fā)，利用保護動作原理邏輯圖逐級向前查找，當動作需要的條件與實際條件不相符時，事故根源便可找到。

逆序法的運用要求工作人員對保護動作原理、二次回路接線有較高的熟練程度，且有類似故障檢查的經(jīng)驗，才能使故障的查找進展迅速。

2.2 順序檢查法

全面的順序檢查法常用于繼電保護出現(xiàn)拒動或者邏輯出現(xiàn)錯誤的事故處理。一般也是逆序檢查法失效的情況下運用的方法，是一種比較費時費力，但也是最為徹底的檢查方法[9]。

2.3 整組傳動試驗法

運用整組傳動試驗方法的主要目的是檢查繼電保護裝置的邏輯功能、動作時間是否正確。整組試驗往往可以重現(xiàn)故障，對于快速找到故障根源很重要[10-11]。

3 繼電保護事故案例分析

某220 kV系統(tǒng)一主變配置兩套主后一體的微機保護，某日第二套保護的110 kV側零序過流Ⅱ段保護動作，跳開主變110 kV側斷路器。零序過流Ⅱ段保護定值1.5 A/1.5 s。在保護動作前差動保護報“差流異常告警”。主變另一套保護正常無任何啟動告警信號，站內(nèi)專用故障錄波器及其他保護裝置也無任何啟動信號。保護裝置故障錄波如圖1所示。

圖1 保護裝置故障錄波Fig.1 Fault recording of protection device

事故分析處理思路：

1)從保護錄波圖分析，110 kV側在事故前正常運行，每相負荷電流在1.46 A左右，零序電流為0，但B相電流卻突然下降至0.25 A，造成了1.38 A的零序電流。由于該值已接近零序Ⅱ段動作定值，最后造成出口保護動作，由于零流在定值的臨界，也是造成此次零序Ⅱ段出口動作時間較長的原因(約35 s左右)。

2)由于站內(nèi)無其他設備的啟動信號，且第一套保護一切正常，可基本排除一次系統(tǒng)故障造成保護動作。

3)從錄波圖還可以看出，此次出現(xiàn)零序電流時，并沒有零序電壓出現(xiàn)，更加肯定了保護的零序電流是因為二次設備原因造成。

4)將查找重點放在二次設備。停電條件下的事故原因查找流程示意圖如圖2所示。

5)二次設備可能導致B相電流下降的原因

①B相電流互感器傳變特性異常?？赏ㄟ^對互感器伏安特性、變比、絕緣、直流電阻測試，將測試結果與原始記錄進行對比來發(fā)現(xiàn)問題，但是運行中的電流互感器特性突然變壞的可能性較低，該項檢查可放在最后進行。

圖2 事故原因查找流程示意圖Fig.2 Schematic diagram of the process of finding the cause of the accident

②電流互感器至保護裝置二次電流回路檢查。二次電流回路外觀檢查，有無放電、灼燒等異常痕跡，查相與相之間、相與地之間是否有異物搭碰；全回路絕緣測試，測試芯對地、芯對芯絕緣，絕緣水平應滿足檢驗規(guī)程的標準。應盡可能將測試范圍從互感器接線盒到保護裝置背板的電流二次回路全部包含進去；B相互感器二次全回路負載測試，與原始記錄比較，觀察B相互感器二次全回路負載是否有明顯增大現(xiàn)象。

③保護裝置檢查。通過錄波圖分析保護裝置造成誤動的原因可能有兩種：保護裝置交流采樣系統(tǒng)硬件故障；保護裝置軟件計算錯誤。

從事故前差動保護有差流異常告警信號這一點來看，主保護CPU和后備保護CPU同時發(fā)生計算錯誤的可能性較低。

6)如果故障點在保護裝置，則交流采樣插件的故障概率較大。所以保護裝置的檢查主要放在交流采樣回路。

①外觀及接線檢查。在檢查前應斷開所有外加電源及帶電的開入量回路。檢查銘牌標志是否完整、外觀是否完好；插件插拔靈活且接頭的接觸應可靠；對于具有插入式芯片的插件應檢查其插入是否良好，插腿有無錯位及管足彎曲現(xiàn)象；端子排的接線端子及短接聯(lián)片的固定螺絲應擰緊等。

②零點漂移檢查。在檢查過程中，保護裝置各交流端子均應開路，且不加電壓和電流。

對于不同型號早期或近期的微機保護裝置，可通過分離式鍵盤顯示器或人機對話顯示和鍵盤，觀察各個模擬量采集值。對于二次額定電流為5 A的微機保護裝置，采樣值應在±0.3 A范圍內(nèi)；對于二次額定電流為1 A的微機保護裝置，采樣值應在±0.1 A范圍內(nèi)。若檢查的結果不符合要求，則應進行調(diào)整。

③交流采樣精度檢查。

④保護通道采樣線性度檢查。在檢查過程中，要求各通道電流顯示值應清晰穩(wěn)定，且與外加電流值相等，最大誤差應在規(guī)定范圍內(nèi)。

若通道顯示的電流值與外加電流相差過大，應檢查原因，并對通道進行重新調(diào)整；若電流的顯示值不清晰穩(wěn)定，則可能是濾波回路有問題，應著重檢查濾波回路。

7)查找過程中需要注意的相關事項。

①注意原始狀態(tài)的保留。在外觀檢查后，不宜立即對電流回路進行解線、緊螺絲等工作，不宜立即進行保護裝置插件檢查，也不宜立即進行互感器特性檢查。一個原則就是可能接觸到回路接線的檢查工作應在采樣值檢查之后進行。在外加電流試驗時，能將故障現(xiàn)象重現(xiàn)對于快速查找到事故根源是非常重要的。

③應注意測試用儀器儀表的準確性和正確使用，避免不必要的誤導。

案例最后檢查結果為在交流采樣電路檢查過程中，保護裝置交流采樣插件的低通濾波器元器件故障，造成B相電流在進入模數(shù)轉換之前幅值下降。

5 結 語

基于繼電保護原理和日常工作經(jīng)驗，介紹了幾種繼電保護事故處理方法，以便于快速、有效解決繼電保護事故。通過具體案例，分析了當保護裝置出現(xiàn)誤動現(xiàn)象時，利用逆序檢查法從事故的不正確結果出發(fā)，根據(jù)保護動作原理邏輯圖逐級向前查找，當動作需要的條件與實際條件不相符時，事故根源便可找到。實踐表明，上述方法具備一定的實用性和可操作性，可以快速查找到故障，有利保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定、高效運行。