電氣工程中繼電保護(hù)的故障診斷與處理對(duì)策分析

廣東大唐國(guó)際潮州發(fā)電有限責(zé)任公司 張欣欣

繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中極易受質(zhì)量、維護(hù)保養(yǎng)管理、運(yùn)行環(huán)境等外在因素的影響，使得繼電保護(hù)裝置誤報(bào)或發(fā)生各種故障問(wèn)題，直接影響了電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。對(duì)繼電保護(hù)故障問(wèn)題進(jìn)行診斷與處理時(shí)，須靈活運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)手段及科學(xué)可行的繼電保護(hù)運(yùn)維管理機(jī)制，同時(shí)有效提高運(yùn)維管理人員的故障分析與排查能力，最大限度降低繼電保護(hù)故障對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的消極影響。

1 繼電保護(hù)的重要作用

在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平不斷提升的背景下，電網(wǎng)規(guī)模也隨之不斷增加，若電氣設(shè)備在日常運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生故障將會(huì)導(dǎo)致大面積停電，直接影響社會(huì)公眾的日常生產(chǎn)生活，甚至在設(shè)備故障的影響下嚴(yán)重威脅社會(huì)公眾的生命安全。而繼電保護(hù)系統(tǒng)作為一個(gè)集靈敏、高效、安全等要素于一體的故障隔離設(shè)備，可全面保障電氣系統(tǒng)設(shè)備正常運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性。與此同時(shí)，繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性特征還能使電力系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生故障問(wèn)題時(shí)，由繼電保護(hù)在安全范圍內(nèi)作出可靠動(dòng)作；快速性特征則指繼電保護(hù)裝置可在第一時(shí)間終止故障[1]，有效減少設(shè)備在高壓負(fù)荷狀態(tài)下的運(yùn)行時(shí)間，從源頭上避免設(shè)備的損壞程度加劇，同時(shí)有效提高繼電保護(hù)系統(tǒng)正常運(yùn)行的穩(wěn)定性；靈敏性特征指電氣設(shè)備或線路在保護(hù)范圍內(nèi)出現(xiàn)短路故障或運(yùn)行狀態(tài)異常等問(wèn)題時(shí)，無(wú)論哪種短路類型、短路點(diǎn)的具體位置及其是否存在過(guò)渡電阻，電氣設(shè)備或線路都能做出正確的反應(yīng)動(dòng)作；選擇性特征指電氣設(shè)備或線路出現(xiàn)短路問(wèn)題時(shí)，繼電保護(hù)裝置可從電力系統(tǒng)中剔除發(fā)生故障的設(shè)備或線路。若故障設(shè)備與線路的繼電保護(hù)或斷路器拒動(dòng)，還需在相鄰設(shè)備或線路保護(hù)的配合下剔除故障[2]。

繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，一旦電力系統(tǒng)發(fā)生區(qū)域故障問(wèn)題，繼電保護(hù)裝置就可發(fā)揮相應(yīng)的安全自動(dòng)裝置作用，并檢測(cè)該區(qū)域中的動(dòng)作狀態(tài)屬性及中間節(jié)點(diǎn)的實(shí)際操作情況，從而精準(zhǔn)定位與隔離故障設(shè)備的所在區(qū)域，防止電力故障向周邊擴(kuò)散。

2 繼電保護(hù)的常用功能

繼電保護(hù)裝置的功能具有一定的多元化特點(diǎn)，對(duì)于任何安全隱患都能體現(xiàn)出良好的預(yù)判能力。若電力系統(tǒng)在某個(gè)區(qū)域運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)異常情況，繼電保護(hù)裝置就會(huì)發(fā)出相應(yīng)的示警信號(hào)，由電氣工程管理人員深入研究與分析上報(bào)的警報(bào)信息，以此有效驗(yàn)證電氣故障位置的準(zhǔn)確性，最大限度地減少繼電保護(hù)故障造成的經(jīng)濟(jì)損失。

由于繼電保護(hù)系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中極易產(chǎn)生各種難以被發(fā)現(xiàn)的故障問(wèn)題，如運(yùn)行干擾故障、CT飽和故障等，這些故障也很難被精準(zhǔn)檢測(cè)出來(lái)，若不積極采取科學(xué)有效的緊急處理措施，就會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)系統(tǒng)的功能失效，甚至對(duì)電力系統(tǒng)的正常供電和運(yùn)行造成一定的影響。這就需要運(yùn)維管理人員基于已有的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，加大繼電保護(hù)故障的診斷與處理力度，在電氣工程中充分發(fā)揮繼電保護(hù)的最大化價(jià)值和功能[3]；快速定位設(shè)備的故障位置。電氣設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中一旦發(fā)生故障問(wèn)題，就可利用繼電保護(hù)快速定位發(fā)生故障問(wèn)題的設(shè)備的具體位置，同時(shí)第一時(shí)間隔絕故障位置，有效避免故障位置進(jìn)一步擴(kuò)散，最大限度地降低故障設(shè)備可能造成的安全影響和經(jīng)濟(jì)損失，并為其他設(shè)備的正常運(yùn)行提供了安全可靠的保障。

實(shí)時(shí)監(jiān)督與管控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。利用繼電保護(hù)可實(shí)時(shí)監(jiān)督與管控電氣設(shè)備的運(yùn)行情況，第一時(shí)間排查出電氣設(shè)備可能存在的異常情況并給出相應(yīng)報(bào)警信號(hào)，由電氣設(shè)備管理人員根據(jù)電氣保護(hù)裝置中提供的報(bào)警信息進(jìn)行科學(xué)處理，同時(shí)快速診斷電氣設(shè)備的故障問(wèn)題。另外，電氣設(shè)備管理人員還需依據(jù)系統(tǒng)中的設(shè)備運(yùn)行情況采取科學(xué)有效的緊急處理措施，以此保證電氣系統(tǒng)設(shè)備正常運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性；利用其他相鄰設(shè)備或線路的配合隔離故障。若電氣設(shè)備發(fā)生故障問(wèn)題，使得故障設(shè)備出現(xiàn)開(kāi)關(guān)拒動(dòng)情況，那么還需繼電保護(hù)裝置與同一系統(tǒng)中的其他相鄰設(shè)備或線路保護(hù)相互配合，同時(shí)采取科學(xué)可行的故障緊急處理方案，第一時(shí)間將故障進(jìn)行有效隔離，有效避免設(shè)備故障問(wèn)題造成更嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，使得電氣設(shè)備第一時(shí)間恢復(fù)正常供電狀態(tài)。

3 電氣工程中繼電保護(hù)的故障診斷

繼電保護(hù)裝置出廠故障。若繼電保護(hù)裝置出廠存在質(zhì)量問(wèn)題，將會(huì)無(wú)法精準(zhǔn)定位發(fā)生故障的電氣設(shè)備并對(duì)其進(jìn)行保護(hù)。尤其是繼電保護(hù)裝置內(nèi)部元件的質(zhì)量還可能影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，而這種不良的運(yùn)行狀態(tài)又會(huì)對(duì)設(shè)備故障發(fā)出的報(bào)警信號(hào)及動(dòng)作的準(zhǔn)確性造成消極影響，無(wú)法保證電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性，甚至還可能增加設(shè)備發(fā)生內(nèi)部故障問(wèn)題的幾率，使得運(yùn)維管理人員不得不面臨龐大的工作負(fù)擔(dān)，無(wú)法將繼電保護(hù)裝置在電氣工程中的作用和功能全面體現(xiàn)出來(lái)。

繼電保護(hù)干擾故障。隨著我國(guó)電氣工程建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，電氣設(shè)備在性能、復(fù)雜程度上均發(fā)生了明顯變化，因此繼電保護(hù)性能須有更優(yōu)越的條件才能滿足電氣設(shè)備的正常運(yùn)行需求。若微機(jī)繼電器抗干擾能力過(guò)差，電力系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中就會(huì)極易受到各種干擾故障，進(jìn)而導(dǎo)致繼電器裝置內(nèi)部元件出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題并間接影響電氣設(shè)備的操作性能。電流互感器在電氣系統(tǒng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，若電流互感器的運(yùn)行狀態(tài)過(guò)于飽和將會(huì)直接對(duì)繼電保護(hù)動(dòng)作造成干擾。若繼電保護(hù)裝置運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)就會(huì)積聚大量靜電粉塵，使得電力系統(tǒng)發(fā)生短路現(xiàn)象。一旦設(shè)備出現(xiàn)短路情況將會(huì)在短時(shí)間內(nèi)積攢成龐大的電流，致使電流互感器承載著巨大的壓力，進(jìn)而對(duì)絕緣、繼電保護(hù)裝置元件造成不同程度的破壞，更嚴(yán)重還可導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置失靈。

繼電保護(hù)隱形故障。繼電保護(hù)隱形故障又可稱之為既發(fā)故障，相比于其他繼電保護(hù)故障具有一定的偶發(fā)性與特殊性特點(diǎn)，且這種故障并不容易被發(fā)現(xiàn)，這也意味著電氣設(shè)備一旦發(fā)生隱形故障，造成的經(jīng)濟(jì)損失和消極影響也會(huì)更甚于一般故障，而無(wú)法保證電氣設(shè)備定位與診斷的準(zhǔn)確性又會(huì)衍生出其他故障問(wèn)題。由于繼電保護(hù)隱形故障很難被發(fā)現(xiàn)，若不積極做好日常維護(hù)與檢查工作、及時(shí)處理繼電保護(hù)裝置在日常運(yùn)行過(guò)程中可能潛在的安全隱患，就會(huì)直接導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)故障問(wèn)題，甚至是影響運(yùn)維管理人員判斷故障時(shí)的準(zhǔn)確性，繼而對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行造成消極影響。

繼電保護(hù)裝置本身的故障。每個(gè)電氣工程中的繼電保護(hù)裝置內(nèi)部構(gòu)件都有著特定的使用年限，一旦超出這個(gè)使用年限且未及時(shí)更換相應(yīng)的內(nèi)部構(gòu)件，就會(huì)導(dǎo)致元件老化甚至影響繼電保護(hù)裝置的性能，且元件損壞還會(huì)引發(fā)繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)故障問(wèn)題，使其無(wú)法做出正確的反應(yīng)動(dòng)作。另一方面，若繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，同樣會(huì)在高溫影響下導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置內(nèi)部發(fā)生故障問(wèn)題，甚至是弱化繼電保護(hù)裝置的靈敏度，出現(xiàn)繼電保護(hù)裝置開(kāi)關(guān)拒動(dòng)。

4 電氣工程中繼電保護(hù)故障的診斷方法與處理對(duì)策

4.1 電氣工程中繼電保護(hù)故障的診斷方法

在電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中普遍會(huì)發(fā)生不同程度的繼電保護(hù)故障問(wèn)題，而繼電保護(hù)故障的診斷與應(yīng)對(duì)能力又會(huì)對(duì)電氣系統(tǒng)設(shè)備的正常運(yùn)行造成一定的影響。為避免繼電保護(hù)故障問(wèn)題可能引發(fā)的系列后果，須積極采取有效對(duì)策精準(zhǔn)定位電氣設(shè)備故障的具體位置，同時(shí)制定科學(xué)可行的解決策略。目前最為常見(jiàn)的電氣工程繼電保護(hù)裝置故障診斷方法主要包括以下五種：

替換法。將可能存在故障的元件替代為正常運(yùn)行的同種元件，就可精準(zhǔn)識(shí)別出繼電保護(hù)裝置是否存在故障問(wèn)題，同時(shí)有效縮小故障的排查范圍；參照法。將正常與非正常設(shè)備的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，就可識(shí)別出不正常設(shè)備的故障位置；短接法。對(duì)回路中的某段或某部分進(jìn)行短接處理，就可快速判斷出故障是否處于短接范圍內(nèi)或其他區(qū)域范圍內(nèi)；直觀法。主要適用于無(wú)法對(duì)儀器進(jìn)行逐點(diǎn)測(cè)試的情況，以及某個(gè)插件暫時(shí)缺少可供替換的備用品卻又不得不排除故障等情況。

經(jīng)驗(yàn)判斷法。這種方法對(duì)繼電保護(hù)運(yùn)維管理人員的綜合能力和業(yè)務(wù)技能提出了較高要求，只有積累豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)理論知識(shí)儲(chǔ)備，才能精準(zhǔn)診斷與處理電氣工程中繼電保護(hù)系統(tǒng)的故障問(wèn)題?；诖耍\斷人員須積極提高自身專業(yè)技術(shù)水平，充分了解繼電保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)制，將經(jīng)驗(yàn)判斷法靈活運(yùn)用到繼電保護(hù)故障診斷工作中，同時(shí)依托于自身已有的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)全方位了解繼電保護(hù)設(shè)備的工作情況，并反復(fù)推敲判斷故障的具體類型、位置及成因。這種方法極度依賴診斷人員的主觀經(jīng)驗(yàn)，使得繼電保護(hù)故障的診斷結(jié)果缺乏真實(shí)性與準(zhǔn)確性，只有不斷提高診斷人員的業(yè)務(wù)能力和專業(yè)素養(yǎng)才能有效降低主觀判斷失誤的發(fā)生幾率。

以上繼電保護(hù)裝置故障的診斷方法適用的情況不同，運(yùn)維管理人員需要結(jié)合繼電保護(hù)裝置的實(shí)際運(yùn)行情況選擇適合的故障診斷方法，逐一排查引發(fā)故障問(wèn)題的具體原因，同時(shí)制定科學(xué)可行的故障處理措施。對(duì)于電氣工程繼電保護(hù)中難以被發(fā)現(xiàn)的偶發(fā)性故障和隱患問(wèn)題，還需要依托于先進(jìn)的儀器設(shè)備和故障診斷分析技術(shù)，高度重視電氣設(shè)備出現(xiàn)的某些異常情況，有效提高繼電保護(hù)的故障診斷與識(shí)別能力，同時(shí)深入挖掘引起故障出現(xiàn)異常的主要原因，從源頭上避免電氣設(shè)備運(yùn)行中可能出現(xiàn)的安全隱患。最后，運(yùn)維管理人員還需要對(duì)繼電保護(hù)的日常維護(hù)與保養(yǎng)工作予以高度重視，有針對(duì)性地制定繼電保護(hù)故障診斷與運(yùn)維管理機(jī)制，同時(shí)督促相關(guān)工作人員嚴(yán)格按照相應(yīng)的規(guī)章制度做好繼電保護(hù)故障診斷與處理工作。

4.2 電氣工程中繼電保護(hù)故障的處理對(duì)策

4.2.1 定期檢查繼電保護(hù)工作的運(yùn)行狀態(tài)

運(yùn)維管理人員應(yīng)積極開(kāi)展繼電保護(hù)維修與檢查工作，并在日常維護(hù)檢查過(guò)程中重點(diǎn)觀察微機(jī)保護(hù)裝置的外觀與模塊背板是否存在異常情況，液晶顯示是否一切正常，接線有無(wú)松動(dòng)、脫落、發(fā)熱、異味、冒煙等異?，F(xiàn)象。與此同時(shí)，對(duì)于微機(jī)保護(hù)裝置的實(shí)際運(yùn)行情況、監(jiān)視情況同樣需要予以高度重視。微機(jī)保護(hù)裝置中的操作把手、旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)同樣需檢查位置的正確性，同時(shí)認(rèn)真對(duì)比分析微機(jī)保護(hù)裝置的定值，確保其與實(shí)際定值相一致。最后詳細(xì)記錄微機(jī)保護(hù)裝置的動(dòng)作報(bào)告，定期檢查其是否存在異常情況或故障問(wèn)題。

4.2.2 做好電氣設(shè)備繼電保護(hù)的日常維護(hù)與校驗(yàn)工作

對(duì)電氣設(shè)備繼電保護(hù)裝置進(jìn)行日常維護(hù)與保養(yǎng)工作時(shí)，應(yīng)避免元件材質(zhì)差、運(yùn)行環(huán)境不良或元件損壞等問(wèn)題影響繼電保護(hù)功能的正常使用。這就需繼電保護(hù)管理人員不斷補(bǔ)充與完善繼電保護(hù)裝置維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃及相關(guān)制度，真正將維護(hù)保養(yǎng)工作落到實(shí)處。同時(shí)還需定期做好繼電保護(hù)裝置元件的清理工作，在清掃維護(hù)過(guò)程中需秉持認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，避免導(dǎo)線脫落或短路現(xiàn)象的發(fā)生，同時(shí)積極對(duì)繼電保護(hù)裝置元件進(jìn)行升級(jí)改造，在保證繼電保護(hù)裝置正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上整體提高電氣設(shè)備運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性。最后，還需積極創(chuàng)建良好的裝置運(yùn)行環(huán)境，對(duì)繼電保護(hù)裝置所在區(qū)域及時(shí)進(jìn)行清理和打掃，避免灰塵積聚過(guò)多而影響繼電保護(hù)裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性，同時(shí)安裝空調(diào)降低室內(nèi)溫度，防止繼電保護(hù)裝置運(yùn)行的溫度過(guò)高而引發(fā)系列故障問(wèn)題。

若想保證微機(jī)保護(hù)裝置動(dòng)作的可靠性，還需定期對(duì)繼電保護(hù)裝置、二次回路做好停電校驗(yàn)工作：做好二次回路絕緣電阻測(cè)試工作；借助繼電保護(hù)測(cè)試儀精準(zhǔn)輸入標(biāo)準(zhǔn)電流、電壓模擬量等參數(shù)指標(biāo)，以此為微機(jī)保護(hù)裝置電流、電壓采樣精度與功率角的校驗(yàn)提供科學(xué)的數(shù)據(jù)參考依據(jù)；針對(duì)微機(jī)保護(hù)裝置的就地或遠(yuǎn)程操作按鍵的正常工作情況進(jìn)行校驗(yàn)；以保護(hù)定值單為依據(jù)，利用繼電保護(hù)測(cè)試儀輸入相應(yīng)的模擬動(dòng)作值，同時(shí)檢驗(yàn)開(kāi)關(guān)二次整組保護(hù)動(dòng)作的可靠性，確保裝置動(dòng)作的可靠性與定值保護(hù)動(dòng)作的邏輯關(guān)系充分滿足保護(hù)定值單中提出的要求。4.2.3 構(gòu)建完善的電氣工程繼電保護(hù)管理機(jī)制

在電氣工程繼電保護(hù)故障維護(hù)與管理過(guò)程中，須積極建立完善的管理機(jī)制和制度條例，只有打造出符合電氣工程要求的繼電保護(hù)管理機(jī)制才能整體提高故障的排查效率，同時(shí)營(yíng)造出良性工作氛圍，幫助運(yùn)維管理人員積累豐富的故障排除經(jīng)驗(yàn)，切實(shí)提高電氣工程繼電保護(hù)的管理水平?；诖?，對(duì)繼電保護(hù)裝置的故障進(jìn)行管理時(shí)，須從多個(gè)角度完善相關(guān)制度和實(shí)施細(xì)則，督促相關(guān)工作人員嚴(yán)格按照繼電保護(hù)故障診斷與處理機(jī)制履行自身職責(zé)與義務(wù)，同時(shí)定期組織繼電保護(hù)運(yùn)維管理人員參加專業(yè)化培訓(xùn)活動(dòng)，要求其熟練掌握繼電保護(hù)故障診斷與處理相關(guān)理論知識(shí)和實(shí)踐技能，并在此基礎(chǔ)上建立完善的考核機(jī)制與獎(jiǎng)懲措施，從宏觀角度出發(fā)對(duì)日常運(yùn)維管理工作的職責(zé)進(jìn)行明確分工，從而有效增強(qiáng)相關(guān)管理人員的責(zé)任意識(shí)與綜合實(shí)踐能力，真正為繼電保護(hù)運(yùn)維管理工作的順利開(kāi)展提供人力方面的支持。4.2.4 基于大數(shù)據(jù)技術(shù)高效管理繼電保護(hù)的運(yùn)行情況

隨著現(xiàn)代科技手段的日益完善和發(fā)展，電氣設(shè)備繼電保護(hù)技術(shù)也在新時(shí)代發(fā)展形勢(shì)下迎來(lái)了變革。尤其是現(xiàn)代信息技術(shù)更是在電氣工程繼電保護(hù)故障診斷與運(yùn)維管理工作中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，依托于先進(jìn)的繼電保護(hù)管理平臺(tái)和大數(shù)據(jù)處理技術(shù)，還能全方位分析、采集繼電保護(hù)運(yùn)行相關(guān)數(shù)據(jù)信息，同時(shí)利用數(shù)據(jù)分析結(jié)果逐一排查繼電保護(hù)運(yùn)行的異常情況，整體提高繼電保護(hù)故障的排查效率。最后，充分發(fā)揮現(xiàn)代技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸與信息共享功能，同樣有助于提高繼電保護(hù)運(yùn)維管理的工作效率，使得各部門(mén)保持良好的信息溝通交流關(guān)系，從源頭上避免了繼電保護(hù)裝置發(fā)生故障的幾率。

綜上，繼電保護(hù)作為電氣工程的重要組成部分，不但為電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供了安全保障，還從源頭上避免了電氣設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中可能發(fā)生的故障問(wèn)題。因此，在當(dāng)前發(fā)展階段須不斷優(yōu)化與完善繼電保護(hù)的故障診斷方法，要求作業(yè)人員具備基本的故障排查、診斷以及處理能力，依托于先進(jìn)的信息化技術(shù)提高整個(gè)繼電保護(hù)故障管理的有效性。