变电设备运行中继电保护的问题与对策分析

变电设备运行中继电保护的问题与对策分析

赵俊蕾，苗俊杰，李博，赵晶晶，叶方舟

国网沧州供电公司，河北省沧州市，061001

摘要：继电保护装置的响应速度非常快，一旦在变电系统运行过程中出现故障，继电保护将及时开展分析及检修，快速查明故障。但是，在该装置运行过程中，难免因受到电网结构缺陷以及自身故障的影响，降低继电保护效果。为确保继电保护系统功能的充分发挥，本文立足于继电保护相关概述，围绕其中存在的问题以及应对策略展开如下探讨。

关键词：电力系统；变电运行；继电保护

1.继电保护相关概述

继电保护是通过分析电力系统运行过程中的故障问题，提出的反事故自动化解决方案。为确保继电保护装置与电力系统自身效用的充分发挥，要自动检测电力系统中存在的故障，一旦系统发出报警信号，系统将自动将故障部分切除或者隔离，确保电力系统处于安全稳定的运行状态。从本质上而言，继电保护装置及其系统能够正确区分被保护元件是否处于正常运行状态，对于存在故障的元件，能够区分故障出现在保护区内还是保护区外，要想实现这一功能，要深入分析电力系统发生故障前后电气物理量的变化特点[1]。继电保护的基本要求主要体现在速动性、选择性、可靠性以及灵敏性等方面，对于继电器跳闸的继电保护，要求其要满足以上基本要求，而对于作用在信号以及只反应不正常运行情况下的继电保护装置，可适当降低这四个基本要求中的个别要求。

2.变电运行中的继电保护问题

（1）电网结构存在缺陷。在建立了电网系统后，没有考虑到电网后续的扩展，降低了电网结构的合理性。而且随着用电量的增加，电网结构的缺陷会使供电量无法满足用电需求。在用电高峰期，还有可能出现负载过重问题，进而影响用户用电。此外，一些设备厂家只重视眼前经济利益，对实际生产环节忽略了质量管理，导致设备在质量上存在问题，如果将这些存在缺陷的设备应用于电网中，将会严重威胁变电运行安全性和可靠性。（2）装置自身故障问题。继电保护装置在设计以及制造过程中会受到多方面因素的影响，致使其质量不达标，无法从根本上解除故障。导致这方面问题存在的主要原因是，在装置设计环节没有考虑到其实际使用情况，没有严格落实设计规范[2]。此外，在继电保护装置入网前，检查和测试工作不到位，影响了变电系统的运行稳定性和安全性。

3.变电运行继电保护问题的解决措施

3.1采用高质量数字控制器件

对于因继电保护装置结构材料质量不达标而引起的故障，需要用到高质量的数字控制器，基于高性能的器件尽可能降低故障的出现，以此来强化变电运行环节的继电保护效果。在此过程中，相关技术人员可用现场可编程逻辑门阵列以及可编程逻辑器件优化继电保护装置，结合当前先进的技术方法，将不同类型的微机系统功能集中到同一块芯片上，在保障系统应用功能的同时，实现高度集成。高质量数字控制器件是当前可编程专用集成电路的产物，其在继电保护装置中的应用，具有改善设备电子设计情况，延长其使用年限的作用，能够为继电保护的高效运行创建安全的环境[3]。

3.2主变压器的继电保护方式

在变电系统中，变压器作为其中重要部分，为避免出现安全事故，要对其进行全方位保护。根据变压器的电压等级以及容量的不同，继电保护装置的设置分别要在其低压、高压侧进行，以此来创建安全可靠的运行环境。基于变电运行中的安装规范，对电压的保护要用到合并单元双系统和智能终端。继电保护装置的应用无需用到SF网络，可直接检测电压、电流等数据。同时，变压器终端和GOOSE网络以及继电保护相连，一旦在连接过程中信号中断，可借助GOOSE网络实现终端管控，这也是这种双系统保护方式得到全面推广应用的主要原因。

3.3异常运行维护

3.3.1合并单元故障

在变电站运行过程中的常见故障中，合并单元故障是出现频率较高的一种故障类型，对于这类故障，必须高度重视，要深入分析故障存在的部位以及导致故障出现的主要原因。对于单台机组中存在的配置故障，必须及时停止运行。而对于双台机组的间隔故障，首先要明确合并机组是否存在故障，如果发现存在故障，要用到保护出口压板，并且要用到母线保护设备，安排排除故障。

3.3.2智能终端故障

镶嵌式智能终端以其功耗低、集成度高的优势在智能变电站中的应用较为常见，经常将其用在开关跳合闸管理中。一旦智能终端出现问题，将会直接对变电站中的所有设备产生影响，对此，为避免智能终端因故障而无法跳闸，就需要将终端出口退至相应的位置。同时要深入分析导致故障出现的原因，并予以处理，创建安全稳定的系统运行环境。

3.3.3交换机故障

对于交换机中存在的故障，要结合监控网络图和GOOSE网络预测故障，并且要明确故障类型。一旦发现过程层中GOOSE网络间歇交换机发生故障，可能会使GOOSE链路受到影响，在这种情况下可确定交换机连接保护装置失效。

3.4做好环境控制工作

3.4.1控制继电保护装置运行环境

为确保变电运行的健康稳定运转，就要求系统和继电保护装置处于长时间运行状态，以免继电保护装置因受到空气湿度以及积尘等方面因素的影响而出现异常。同时，相关技术人员还应该严格控制继电保护装置的运行环境。具体而言，要求技术人员要定期清扫设备所在空间，及时清理其中的杂物、灰尘以及油污等，创建干净整洁的继电保护装置运行环境。此外，要结合季节变化特点科学控制空气湿度，主要是因为如果空气湿度过高，将会增加继电保护装置出现短路故障的几率，对此，要求相关技术人员要借助当前的空调系统科学调控环境湿度，可在空气湿度智能传感器的作用下，采集空气湿度相关数据信息，经检测一旦发现空气湿度超出了预先设定的标准值，系统将立刻发出预警信息，使变电运行中继电保护装置短路以及绝缘等问题得到有效解决，从而为系统的安全稳定运行保驾护航。

3.4.2优化电网结构，采用数字化控制技术手段

完善的电网结构是确保变电运行中继电保护装置以及系统效用发挥的关键，所以，要持续优化电网结构，通过运用先进的智能化系统架构，丰富系统的负载扩展功能以及迭代更新功能，以免将存在缺陷的电网结构用在继电保护中。对于电网结构的优化，要积极应用先进的数字化控制技术，这样一来就能够从根本上改变当前的作业现状，相关工作人员也可以通过先进的数字化控制技术实现对系统的有效管控，在确保继电保护装置处于良好运行状态的同时，还能够保障供电质量。比如，对于电网结构的优化，可用到云架构、分布式架构等形态，同时还可以用到PLC、BIM等技术，通过优化电网结构设计，能够强化电网结构的自身质量，将变电运行中的安全隐患消除在萌芽状态。

3.5建立应急管理方案

变电运行过程中，因继电保护的特殊性，再加上受到多方面因素的影响，继电保护存在着很大的不确定性，因此，必须建立完善的应急预案，以免对电力系统的运转造成不利影响。由此可见，要建立完善的应急预案，以此来强化继电保护装置的应用效果。在此过程中，设备和仪器定检制度的应用非常关键，尤其是对于使用频率比较高的设备，要明确设备的运行状态，以免设备运行过程中出现的故障无法及时发现。具体而言，变电站工作人员要强化自我保护意识，并做好安全生产管理工作，提升系统运行可靠性。

结语

总而言之，在整个变电系统运行过程中，继电保护问题是影响系统运行效率的关键。为确保系统处于安全稳定的运行状态，就必须强化当前设备和技术的应用质量，并加强人员的教育培训工作，提高人员的专业水平，强化继电保护的运行实效，为电网的安全稳定运行奠定良好的基础。

参考文献：

[1]张延虎.变电运行中继电保护问题的探讨[J].电子世界,2020,(24):180-181.

[2]赵瑜,全轶群.变电运行中继电保护相关技术性问题研究[J].科技与创新,2020,(20):46-47+49.

[3]张子扬,刘铮.关于变电运行中继电保护问题的探讨[J].山东工业技术,2018,(20):176.