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淺談牽引變電所繼電保護(hù)故障分析與應(yīng)對策略

更新時間：2024-07-25點擊次數(shù)：1452次

任運業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201801

摘要:在牽引變電所的日常運行中,繼電保護(hù)作為尤為關(guān)鍵的組成部分之一,發(fā)揮著安全屏障功用,可以檢測各種故障及異常狀況,并及時反應(yīng)安全問題,盡可能地減少損失,同時推動電力行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。然而,一旦繼電保護(hù)發(fā)生故障,則會影響到牽引供電的穩(wěn)定性。為此,本文從繼電保護(hù)出發(fā),針對牽引變電所當(dāng)前的常見故障,探討了相應(yīng)的應(yīng)對策略。

關(guān)鍵詞:繼電保護(hù);牽引變電所;故障及策略

0 引言

伴隨社會經(jīng)濟(jì)的增長,城市化進(jìn)程也在持續(xù)進(jìn)步。同時,國內(nèi)電力事業(yè)也在飛快發(fā)展,用電安全性也備受關(guān)注。而為其配套安裝的繼電保護(hù)體系則發(fā)揮著至關(guān)重要的保護(hù)作用,為了促進(jìn)國內(nèi)城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,則多方面分析常見繼電保護(hù)體系故障,并提出的處理對策,進(jìn)而結(jié)合現(xiàn)代化的技術(shù)來提高供電穩(wěn)定性、避免故障發(fā)生便顯得很有意義。

1 繼電保護(hù)裝置概述

作為一種安全自動類型裝置,繼電保護(hù)裝置主要包含繼電器、其余輔助元件。通過該類裝置,可以體現(xiàn)出電氣元件方面的故障及異常運行狀態(tài),并做出斷路器跳閘或外發(fā)信號。在牽引變電所,常見繼電保護(hù)作為重要的組成部分,發(fā)揮著必bu可少的作用。通過繼電保護(hù)裝置,可以自動檢測故障、報警、保護(hù)切斷,維護(hù)牽引供電體系的安全運行。所以,為了牽引供電體系安全運行,則應(yīng)積極完善繼電保護(hù)裝置、多方面去除繼電保護(hù)故障,進(jìn)而保證牽引供電的可靠性。

2 牽引變電所常見繼電保護(hù)故障

2.1 隱形故障

顧名思義,隱形故障一般是指繼電保護(hù)發(fā)生的不能輕易被發(fā)現(xiàn)的故障或問題。在很多突然發(fā)生的巨大繼電現(xiàn)象、牽引變電所嚴(yán)重運行故障均以這類隱形故障為根源性原因。這種故障存在一定的特殊性,主要的發(fā)生就是在外界種種因素的影響下,長時間累積變化而造成的,也就是從量變逐步轉(zhuǎn)化發(fā)展為質(zhì)變而帶來的。在眾多隱形故障中,很經(jīng)典的案例情況就是在牽引變電所的長時間工作下,各種設(shè)備逐步發(fā)生老化現(xiàn)象。但是,在實際的運行中,這種故障短期內(nèi)并不會有問題出現(xiàn),也并不會干擾、影響到各種設(shè)備。但是,經(jīng)過很長一段時間的運行后,各種設(shè)備便會不斷老化,而影響到整個體系運行的精度、效率、靈敏性等,從而表現(xiàn)出該類繼電保護(hù)體系故障,而引起大規(guī)模的不良故障現(xiàn)象。所以,針對牽引變電所,應(yīng)注重繼電保護(hù)方面的隱形故障,注意定期定時做好檢測、維保工作,并認(rèn)真按標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)程展開工作。

2.2 運行故障

在當(dāng)前的牽引變電所,供電體系繼電保護(hù)運行故障屬于常見、具有破壞性的一種繼電保護(hù)故障類型。在牽引變電所當(dāng)中,各種繼電保護(hù)裝置均有可能會呈現(xiàn)該類故障。譬如,在變電站電網(wǎng)長期的運行中,便會呈現(xiàn)各種線路發(fā)熱現(xiàn)象,而迫使局部呈現(xiàn)異常溫度情況,從而有可能會降低繼電保護(hù)所發(fā)揮的功能。在牽引變電所的眾多繼電保護(hù)類型故障中,常見的便是牽引變電所內(nèi)部的電壓互感器呈現(xiàn)出的二次電壓回路運行故障。在繼電保護(hù)裝置上,電壓互感器作為很重要的組成部件,直接關(guān)乎著電力二次體系的整體運作效果。以上故障的主要原因大多數(shù)是習(xí)慣性電力機械失誤操作而造成的短路。針對電壓互感器而言,錯誤的接地方式、重疊的繼電保護(hù)電壓而帶來的電壓相位改變等也會帶來該類故障。

2.3 裝置故障

從繼電保護(hù)裝置角度上看,主要的故障原因就是選用繼電保護(hù)設(shè)備本身有缺陷。比如,元件不夠準(zhǔn)確、不合格等;選用繼電保護(hù)并不適合,而在不和諧、不合適的情況下造成的故障。從設(shè)施缺陷上看,主要表現(xiàn)在整個繼電保護(hù)體系設(shè)施呈現(xiàn)整體故障、各種零部件及元件呈現(xiàn)故障。同時,長期使用、未及時更新、忽視繼電保護(hù)必要的檢修工作等,均有可能會迫使繼電保護(hù)體系裝置呈現(xiàn)整體故障。此外,牽引變電所在購置繼電保護(hù)體系裝置時,若未嚴(yán)格做好必要的檢驗及刪選工作,選用劣質(zhì)裝置也會帶來繼電保護(hù)故障。同時,各種繼電保護(hù)體系裝置所用的零部件、元件均應(yīng)滿足精度、質(zhì)量等方面的標(biāo)準(zhǔn)要求。一旦采用不達(dá)標(biāo)零部件,則會迫使內(nèi)部元器件呈現(xiàn)不穩(wěn)定、發(fā)熱、設(shè)計不當(dāng)?shù)惹闆r,而增加繼電保護(hù)裝置整體故障率。此外,若牽引變電所內(nèi)部的繼電保護(hù)裝置無法匹配電力系統(tǒng),所選繼電保護(hù)裝置也很難結(jié)合到牽引變電所體系,則即便用的是高精度、優(yōu)異靈敏性的繼電保護(hù)裝置,也無法很好地起到作用,并提升故障率。針對牽引變電所而言,繼電保護(hù)裝置呈現(xiàn)的本身故障以開關(guān)保護(hù)設(shè)備未正確選用所造成的繼電保護(hù)類型故障常見。

3 牽引變電所應(yīng)對繼電保護(hù)故障的策略

3.1 引入現(xiàn)代化的繼電保護(hù)技術(shù)及設(shè)備

在牽引變電所,很多大型事故均主要由隱形繼電保護(hù)故障造成的。但當(dāng)前還很難發(fā)現(xiàn)隱形繼電保護(hù)故障,所以,便應(yīng)多方面提升繼電保護(hù)技術(shù)。針對繼電保護(hù)體系而言,許多元件均較敏感。當(dāng)外界環(huán)境改變時,便會致使繼電保護(hù)裝置呈現(xiàn)程度各異的故障,并程度各異地?fù)p壞保護(hù)設(shè)備。為了降低繼電保護(hù)體系運行故障概率,則應(yīng)強化設(shè)備抗外界干擾的性能,并控制牽引供電體系中的安全可靠運行。這樣便應(yīng)強化軟硬件的整體抗干擾性,有成效結(jié)合以上兩個方面,來盡可能地減少繼電保護(hù)裝置整體故障概率,進(jìn)而維護(hù)牽引供電體系的穩(wěn)定、安全、可靠運行。此外,伴隨科技的飛快進(jìn)步,牽引變電所內(nèi)部的繼電保護(hù)體系也越來越數(shù)字化、人工智能化、自動化。所以,便應(yīng)積極引入現(xiàn)代化的技術(shù)設(shè)備,來更準(zhǔn)確地辨別、找出隱形故障,以維持牽引變電所整個繼電保護(hù)體系得以正常運行。

3.2 細(xì)致記錄故障原由

在當(dāng)前的牽引變電所內(nèi),具體運行繼電保護(hù)裝置時,常常會呈現(xiàn)形式豐富多樣的故障。為了提供給維修人員更多的處理經(jīng)驗,則應(yīng)注意詳細(xì)、準(zhǔn)確地細(xì)致記錄下來現(xiàn)場人員分析得出的繼電保護(hù)裝置體系故障的原由、形式等。再細(xì)心觀察故障,來強化記錄故障方面的作用,提供給維修人員更多有用的處理依據(jù)。在具體的故障記錄中,關(guān)鍵的就是準(zhǔn)確記錄下來故障準(zhǔn)確原由,并多方面分析故障原由,進(jìn)而為提出處理措施所需的關(guān)鍵參考依據(jù),以提升維修效率。另外,還防止了在維修繼電保護(hù)裝置中所消耗的人力、財力及需要的時間,從源頭上提升故障處置效率及質(zhì)量。

3.3 直接處理故障

通過直接處理法,會在發(fā)生繼電保護(hù)體系故障時,有針對性地直接采取的處理措施。該類方法一般適合突發(fā)、緊急現(xiàn)象。例如,當(dāng)繼電保護(hù)元件呈現(xiàn)故障,但是卻暫時缺少可供代替的元件,所以,為了防止該類故障帶來損失,則可通過直接處理法,來臨時替換裝置。此外,倘若不能用化的檢測儀器直接檢測出來繼電保護(hù)裝置發(fā)生的故障,并且確定不了問題發(fā)生的地方,又或繼電保護(hù)裝置并不匹配牽引變電所內(nèi)部的電力體系,則可以考慮直接處理法來予以處置。

3.4 保養(yǎng)維修及更換元件法

從繼電保護(hù)裝置角度上看,針對零部件或元件所發(fā)現(xiàn)的問題而帶來的故障,便應(yīng)注意定期定時地檢測、維修、保養(yǎng)牽引變電所內(nèi)部的繼電保護(hù)。在長期持續(xù)的工作下,在牽引變電所元器件使用環(huán)境條件及壽命、外界環(huán)境的改變等種種原因下,則容易迫使繼電保護(hù)裝置發(fā)生失靈、老化。所以,在牽引變電所,便需要有關(guān)的維護(hù)人員注意定期維修檢查繼電保護(hù)體系,以避免繼電保護(hù)呈現(xiàn)出大型運行故障。此外,在日常的檢修、維護(hù)中,一旦發(fā)現(xiàn)部分元件呈現(xiàn)嚴(yán)重問題,則應(yīng)及時及時予以更換,來保障繼電保護(hù)體系得以正常發(fā)揮性能,并保障可靠度。

3.5 優(yōu)化管理系統(tǒng)

在牽引變電所,應(yīng)及時完善整個管理系統(tǒng),做好繼電保護(hù)方面的驗收試驗,并且定期檢驗、補充檢驗。同時,還應(yīng)明確責(zé)任到人,建立完善的故障分析、匯報、處理等方面的制度,以及時處理繼電保護(hù)故障。此外,還應(yīng)規(guī)范操作標(biāo)準(zhǔn)原則及方法,以教育、經(jīng)驗交流等,來促進(jìn)相關(guān)工作人員不斷增強業(yè)務(wù)能力,以防人為失誤而帶來繼電保護(hù)故障,嚴(yán)禁誤整定、誤碰、誤接線。

4安科瑞AcrelCloud-1000變電所運維云平臺

4.1 概述

基于互聯(lián)網(wǎng)＋、大數(shù)據(jù)、移動通訊等技術(shù)開發(fā)的云端管理平臺，滿足用戶或運維公司監(jiān)測眾多變電所回路運行狀態(tài)和參數(shù)、室內(nèi)環(huán)境溫濕度、電纜及母線運行溫度、現(xiàn)場設(shè)備或環(huán)境場景等需求，實現(xiàn)數(shù)據(jù)一個，集中存儲、統(tǒng)一管理，方便使用，支持具有權(quán)限的用戶通過電腦、手機、PAD等各類終端鏈接訪問、接收警報，并完成有關(guān)設(shè)備日常和定期巡檢和派單等管理工作。

4.2 應(yīng)用場所

適用于電信、金融、交通、能源、醫(yī)療衛(wèi)生、文體、教育科研、農(nóng)林水利、商業(yè)服務(wù)、公用事業(yè)等行業(yè)變配電運行維護(hù)系統(tǒng)的新建、擴建和改建。

4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)可分為四層：即感知層、傳輸層、應(yīng)用層和展示層。

感知層：包含變電所安裝的多功能儀表、溫濕度監(jiān)測裝置、攝像頭、開關(guān)量采集裝置等。除攝像頭外，其它設(shè)備通過RS485總線接入現(xiàn)場智能網(wǎng)關(guān)RS485端口。

傳輸層：包含現(xiàn)場智能網(wǎng)關(guān)和交換機等設(shè)備。智能網(wǎng)關(guān)主動采集現(xiàn)場設(shè)備層設(shè)備的數(shù)據(jù)，并可進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)存儲，并通過交換機把數(shù)據(jù)上傳至指ding的服務(wù)器端口，網(wǎng)絡(luò)故障時數(shù)據(jù)可存儲在本地，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保證服務(wù)器端數(shù)據(jù)不丟失。

應(yīng)用層：包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，若變電所數(shù)量小于30個則應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器可以合一配置。服務(wù)器需要具備固定IP地址，以接收各智能網(wǎng)關(guān)主動傳送過來的數(shù)據(jù)。

展示層：用戶通過手機、平板、電腦等多終端的方式訪問平臺信息。

4.4系統(tǒng)功能

4.4.1用能月報

用能月報支持用戶按總用電量、變電站名稱、變電站編號等查詢所管理站所的用電量，查詢跨度可設(shè)置為月。

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4.4.2站點監(jiān)測

站點監(jiān)測包括概況、運行狀態(tài)、當(dāng)日事件記錄、當(dāng)日逐時用電曲線、用電概況。

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4.4.3變壓器狀態(tài)

變壓器狀態(tài)支持用戶查詢所有或某個站所的變壓器功率、負(fù)荷率、等運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，支持按負(fù)荷率、功率等升、降序排名。

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4.4.4運維

運維展示當(dāng)前用戶管理的有關(guān)變電所在地圖上位置及總量信息。

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4.4.5配電圖

配電圖展示被選中的變電所的配電信息，配電圖顯示各回路的開關(guān)狀態(tài)、電流等運行狀態(tài)及信息，支持電壓、電流、功率等詳細(xì)運行參數(shù)查詢。

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4.4.6監(jiān)控

監(jiān)控展示了當(dāng)前實時畫面（直播），選中某一個變配電站，即可查看該變配電站內(nèi)信息。

4.4.7電力運行報表

電力運行報表顯示選定站所選定設(shè)備各回路指ding采集間隔運行參數(shù)和電能抄表的實時值及平均值行統(tǒng)計。

a6bf11a856da67117e728a2ea9e4fbd 4.4.8警報信息

對平臺所有警報信息進(jìn)行分析。

649ced927b1e302a62997787c463193 4.4.9任務(wù)管理

任務(wù)管理頁面可以發(fā)布巡檢或消缺任務(wù)，查看巡檢或消缺任務(wù)的狀態(tài)和完成情況，可以點擊查看任務(wù)查看具體的巡檢信息。

980fcdd0a74ebd46aa940af14a6f925 4.4.10用戶報告

用戶報告頁面主要用于對選定的變配電站自動匯總一個月的運行數(shù)據(jù)，對變壓器負(fù)荷、配電回路用電量、功率因數(shù)、警報事件等進(jìn)行統(tǒng)計分析，并列出在該周期內(nèi)巡檢時發(fā)現(xiàn)的各類缺陷及處理情況。

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4.4.11APP監(jiān)測

3.12APP支電力運維手機支持“監(jiān)控系統(tǒng)"、“設(shè)備檔案"、“待辦事項"、“巡檢記錄"、“缺陷記錄"、“文檔管理"和“用戶報告"七大模塊，支持一次圖、需量、用電量、、曲線、溫濕度、同比、環(huán)比、電能質(zhì)量、各種事件警報查詢，設(shè)備檔案查詢、待辦事件處理、巡檢記錄查詢、用戶報告、文檔管理等。

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4.5系統(tǒng)硬件配置

應(yīng)用場合	型號	外觀圖	型號、規(guī)格
變電所運維云平臺	AcrelCloud-1000		AcrelCloud-1000變電所運維云平臺基于互聯(lián)網(wǎng)＋、大數(shù)據(jù)、移動通訊等技術(shù)開發(fā)的云端管理平臺，滿足用戶或運維公司監(jiān)測眾多變電所回路運行狀態(tài)和參數(shù)、室內(nèi)環(huán)境溫濕度、電纜及母線運行溫度、現(xiàn)場設(shè)備或環(huán)境場景等需求，實現(xiàn)數(shù)據(jù)一個，集中存儲、統(tǒng)一管理，方便使用，支持具有權(quán)限的用戶通過電腦、手機、PAD等各類終端鏈接訪問、接收警報，并完成有關(guān)設(shè)備日常和定期巡檢和派單等管理工作。
網(wǎng)關(guān)	ANet-2E4SM		4路RS485串口，光耦隔離，2路以太網(wǎng)接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模塊）輸入電源：DC12V～36V。支持4G擴展模塊，485擴展模塊。
	擴展模塊ANet-485		M485模塊：4路光耦隔離RS485
	擴展模塊ANet-M4G		M4G模塊：支持4G全網(wǎng)通
中壓進(jìn)線	AM6-L		三段式過流保護(hù)（帶方向、低壓閉鎖）、過負(fù)荷保護(hù)、PT斷線告警、逆功率保護(hù)、三相一次重合閘、低頻減載、檢同期、合環(huán)保護(hù)、斷路器失靈保護(hù)
中壓進(jìn)線	APM810		三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序電流In；四象限電能；實時及需量；電流、電壓不平衡度；負(fù)載電流柱狀圖顯示；66種警報類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴展記錄；2-63次諧波；2DI+2DO RS485/Modbus；LCD顯示；
中壓進(jìn)線	APView500		相電壓電流＋零序電壓零序電流，電壓電流不平衡度，有功無功功率及電能、事件告警及故障錄波，諧波（電壓／電流63次諧波、63組間諧波、諧波相角、諧波含有率、諧波功率、諧波畸變率、K因子）、波動／閃變、電壓暫升、電壓暫降、電壓瞬態(tài)、電壓中斷、1024點波形采樣、觸發(fā)及定時錄波，波形實時顯示及故障波形查看，PQDIF格式文件存儲，內(nèi)存32G,16D0+22D1,通訊 2RS485+1RS232+1GPS,3以太網(wǎng)接口（＋1維護(hù)網(wǎng)口）＋1USB接口，支持U盤讀取數(shù)據(jù)，支持61850協(xié)議。
中壓饋線	AM6-L		三段式過流保護(hù)（帶方向、低壓閉鎖）、過負(fù)荷保護(hù)、PT斷線告警、逆功率保護(hù)、三相一次重合閘、低頻減載、檢同期、合環(huán)保護(hù)、斷路器失靈保護(hù)
中壓饋線	APM810		三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序電流In；四象限電能；實時及需量；電流、電壓不平衡度；負(fù)載電流柱狀圖顯示；66種警報類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴展記錄；2-63次諧波；2DI+2DO RS485/Modbus；LCD顯示；
低壓進(jìn)線	AEM96		三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，總正反向有功電能統(tǒng)計，正反向無功電能統(tǒng)計；2-31次分次諧波及總諧波含量分析、分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）；電流規(guī)格3×1.5(6)A，有功電能精度0.5S級,無功電能精度2級；工作溫度：-10℃～+55℃；相對濕度：≤95不結(jié)露
低壓出線	AEM72		三相電參量U、1、P、Q、S、PF、F測量，總正反向有功電能統(tǒng)計，正反向無功電能統(tǒng)計；2-31次分次諧波及總諧波含量分析、低壓出線分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）；電流規(guī)格3x1.5(6)A,有功電能精度0.5S級，無功電能精度2級
低壓出線	ADW300		三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，有功電能計量（正、反向）、四象限無功電能、總諧波含量、分次諧波含量（2～31次）；A、B、C、N四路測溫；1路剩余電流測量；支持RS485/LoRa/2G/4G/NB；LCD顯示；有功電能精度：0.5S級（改造項目）
無線測溫	ATE-400		合金片固定，CT感應(yīng)取電，啟動電流大于5安培,測溫范圍－50-125℃,測量精度±1℃;傳輸距離空曠150米
無線測溫	ATC-600		兩種工作模式：終端、中繼。ATC600-Z做中繼透傳，ATC600-Z到ATC600-C的傳輸距離空曠1000m,ATC600-C可接收ATE系列傳感器、 AHE等傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，1路485,2路警報出口。
環(huán)境溫濕度	WHD		WHD溫濕度控制器產(chǎn)品主要用于中高壓開關(guān)柜、端子箱、環(huán)網(wǎng)柜、箱變等設(shè)備內(nèi)部溫度和濕度調(diào)節(jié)控制。工作電源：AC/DC85～265V工作溫度：-40.0℃～99.9℃工作濕度：0RH～99RH
水浸傳感器	RS-SJ-*-2		接觸式水浸傳感器，監(jiān)測變電所、電纜溝、控制室等場所積水情況，工作電源：DC10-30V工作溫度：－20℃+60℃工作濕度：0%RH~80%RH響應(yīng)時間：1s繼電器輸出：常開觸點。
攝像機	CS-C5C-3B1WFR		支持720P高清圖像，支持分辨率可達(dá)到130萬像素（1280*960)內(nèi)置麥克風(fēng)與揚聲器具有語音雙向?qū)χv功能，支持螢石云互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，通過手機、PC等終端實現(xiàn)遠(yuǎn)程互動和觀看。
煙霧傳感器	BRJ-307		光電式煙霧傳感：電源正端（DC12V):+12V 繼電器輸出：常開觸點
門禁	MC-58(常開型）		常開型；感應(yīng)距離：30-50mm材質(zhì)：鋅合金，銀灰色電度，干接點輸出。
配套附件	ARTU-K16		常開型；感應(yīng)距離：30-50mm材質(zhì)：鋅合金，銀灰色電度干接點輸出
配套附件	KDYA-DG30-24K		輸出DC24V;24V電源