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【摘 要】继电保护是保证电力系统安全第一道防线，也是变电站中最为复杂的系统。运行过程中常常出现一些未知的故障，导致继电保护装置异常甚至是不正确动作。本文对实际运行中遇到的变电站继电保护故障问题进行分析、归纳，并在此基础上提出一些行之有效的应对策略，以供参考。
【关键词】变电站；微机继电保护；故障排除
变电站是电力输变电系统中的重要组成部分。为保证运行设备安全，变电站中，特别是高电压等级的变电站配置了冗余的、环环相扣的、复杂的继电保护系统。由于其配置及接线的复杂性，继电保护故障经常有隐蔽性，故障排除工作难度较大。
继电保护按构成设备可以分为继电保护装置、二次回路、相关辅助设备，按被保护设备可以分为线路保护、变压器保护、母线保护、电容器保护、电抗器保护等。为了便于分析比较，本文按构成设备对工作中遇到的故障进行分类总结。
一、继电保护装置故障及其应对措施
继电保护装置是继电保护系统的大脑，通过计算分析、特征量比较识别故障点位置及故障类型，并采取针对性的措施有效隔离故障。微机保护装置主要由五部分组成，分别是数据采集系统、运算处理系统、输入/输出系统、人机接口及电源系统。其常见故障及应对措施如下：
1、保护装置软件存在缺陷。不同厂家的保护装置，其实现方法、原理特别是判别故障的算法及逻辑不尽相同。运行中曾出现某型号失灵保护装置，在试验完毕后其出口节点自保持，需通过装置断电重启后才能复归；某型号母差保护装置运行中会时常误发CT断线闭锁告警型号，故障情况下可能会导致装置误动或拒动。
应对措施：随着微机保护装置在电力系统中多年运行的积累，保护装置的版本不断更新，装置原理已十分成熟，一般情况下其保护原理、逻辑都能正确工作，但不排除运行中一些异常情况下可能出现的逻辑漏洞。对于新入网的保护装置，应加强入网检验及现场检验。对于保护装置新的软件版本，应注意比较与旧版本的区别，仔细校验。在定期检验时应注意查看保护装置运行的历史记录，及时发现装置运行过程中曾经出现的异常现象，及早消除事故隐患。
2、保护装置硬件故障。实际中运行时间较长的保护装置，特别是服役接近或超过十年的保护装置电源模块，经常会出现装置“运行灯”熄灭。
电力电子技术的不断发展、完善，使得微机保护装置的整体可靠性不断提升。但由于发热、老化，电子元器件均存在使用寿命问题。这一点在微机保护中，特别是采用电子元器件较多的装置电源模件，现象尤为突出。通常情况下，电子元器件的寿命为7～10年左右，因此，相关规定中明确提出，微机保护装置的开关电源模件宜在运行6年后予以更换。
二、继电保护二次回路故障及其排除
常规变电站中，保护装置通过二次回路获取被保护设备的运行工况、作用于被保护设备的断路器、与监控、其他保护进行信息交互。继电保护二次回路主要包括直流电源回路、交流电压电流回路、控制回路、与其他保护配合的二次回路及相关监控、故障录波信号回路。二次回路常见的故障主要有：
1、直流接地故障
直流接地故障是一种较为常见的故障。变电站中直流两点接地，可能或造成断路器跳闸或拒动，影响电网安全稳定运行。变电站中造成直流接地故障的原因很多，较为常见的有电缆线芯绝缘被破坏，电缆线芯带电触碰金属外壳、接地铜排等设备接地部分，接线端子绝缘老化，变压器本体保护二次接线盒内潮湿导致绝缘降低等。
为了避免直流接地故障发生，应加强绝缘检查，特别是注意端子箱、机构箱、变压器本体二次接线盒等防雨防潮措施检查。需要指出的是，加装加热器、烘潮器等是常见的端子箱、机构箱防潮措施，但有些加热器、烘潮器受设计或端子箱、机构箱空间结构限制，安装位置不合理，距离电缆很近，会加速电缆绝缘老化，给运行带来安全隐患。
在保护改造过程中，对于需要拆除的电缆，要两侧同时拆除，避免遗漏造成废弃电缆带电。
2、两组直流回路串电
220kV及以上电压等级的变电站，其直流通常具有两组相互独立的直流系统，以提高可靠性。两组直流回路串电，将影响两组直流系统的独立性，降低可靠性。此时若发生直流接地故障，则同时影响两组直流系统运行，还可能造成保护误动。
目前绝大部分直流电源均配有直流接地绝缘监测系统，当发生直流接地或两组直流串电故障时，通常能够及时发出告警信号。排除直流接地故障的困难之处在于查找接地点或串电故障点。直流回路存在于变电站中各电压等级的每一个断路器的控制回路、每一个元件的信号回路。早期人们查找直流接地时，由于技术手段不发达，只能采用逐一拉路的办法，即断开一组直流电源，观察直流接地是否消失，若无则恢复该组直流电源，继续断开下一组直流电源，逐一排除。现在借助先进的仪器，能够在不断电的情况下确定接地点位置，方便了维护人员。但对于接地点接地电阻较大或接地不稳定的情况，仪器通常不能正常识别，值得进一步研究。
3、二次寄生回路
寄生回路是二次接线中的一种常见问题，常发生在控制回路中。在“六统一”实施之前，为了提高保护的可靠性，保护装置之间的回路联系较多，如相互闭锁回路、启动失灵回路等，也较为复杂。控制回路中，一些断路器机构，特别是液压机构断路器，其闭锁回路需要利用操作电源作为驱动，且压力低告警、压力低闭锁重合闸、闭锁合闸、闭锁跳闸等回路较多，加之机构自带的防跳回路、非全相回路，回路复杂，接线过程中稍不注意，就会形成寄生回路。寄生回路可能导致两组直流串电、断路器分合过程中不正确动作、位置指示不正确等问题，危害性较大。因此，防止寄生回路一直是保护专业的一项重要工作。有些寄生回路暴露的问题较为明显，容易被发现，有些寄生回路具有隐蔽性，在某些特定的情况下才会暴露。运行维护工作中，需要特别注意二次回路接线的正确性。
4、交流电压电流回路接地不规范引发的保护装置误动或拒动。 交流电压电流回路的正确性是保护装置测量正确的基础。因此，相关规程中明确规定，交流电压电流回路变动后，需定相、测试六角图，核对相序及回路接线的正确性。接线正确性不易判别的零序电压、零序电流回路，目前保护装置已不再接入。
需要注意的是，为了防止感应产生高电压，交流电压、电流二次回路均要求接地且必须为一点接地。定相、六角图测量只能保证回路接线的正确性，而回路接地是否满足要求，在正常运行工况下，不易检测。交流电压、电流二次回路两点接地在正常运行时，影响很小，不易发现，但在故障情况下，由于短路电流很大，在地网中通过的电流很大，电流回路两点接地会导致两个接地点间产生分流，影响电流的正确性；电压回路两点接地会导致两个接地点的中性点间存在电压差，影响装置测量电压的正确性。交流电压、电流回路两点接地均可能导致保护装置不正确动作，扩大事故范围。
三、相关辅助设备故障
相关辅助设备也是继电保护的重要组成部分，如收发信机、2M通信接口装置等通道设备，为继电保护装置功能实现提供通信通道，使得不同地点的保护装置之间能够交换信息。常见的辅助设备故障主要有2M接头接触不良，尾纤接头熔接质量不高等。为避免此类故障，调试过程中应对通道进行全面测试，确保通道中各个环节工作正常可靠。
四、结语
尽管智能变电站发展势头迅猛，未来几年的时间里常规变电站仍在电力系统中占据绝大多数。常规变电站继电保护的运行维护是一项重要工作。本文中，归纳总结了常规变电站中继电保护的常见故障及应对措施。希望能够为继电保护的日常运行维护工作提供参考。
参考文献：
[1]国家电网公司运维检修部. 十八项电网重大反事故措施（修订）[M]. 中国电力出版社，2012.7
[2]李修金. 变电站直流系统两段母线串电分析[J].江苏电机工程，2011（30）
[3]石佳标. 浅谈配电变压器瓦斯保护的原理与防护[J]. 中国水能及其电气化，2009（9）
[4]贺家李. 电力系统继电保护原理[M]. 中国电力出版社，2009（8）
[5]龚文红. 变配电所电力试验自动检测管理系统的研究[J]. 电力与电工，2010（7）
[6]宋从矩. 浅谈220KV变电站继电保护中的故障排除[J]. 电力与电工，2010（2）
【关键词】变电站；微机继电保护；故障排除
变电站是电力输变电系统中的重要组成部分。为保证运行设备安全，变电站中，特别是高电压等级的变电站配置了冗余的、环环相扣的、复杂的继电保护系统。由于其配置及接线的复杂性，继电保护故障经常有隐蔽性，故障排除工作难度较大。
继电保护按构成设备可以分为继电保护装置、二次回路、相关辅助设备，按被保护设备可以分为线路保护、变压器保护、母线保护、电容器保护、电抗器保护等。为了便于分析比较，本文按构成设备对工作中遇到的故障进行分类总结。
一、继电保护装置故障及其应对措施
继电保护装置是继电保护系统的大脑，通过计算分析、特征量比较识别故障点位置及故障类型，并采取针对性的措施有效隔离故障。微机保护装置主要由五部分组成，分别是数据采集系统、运算处理系统、输入/输出系统、人机接口及电源系统。其常见故障及应对措施如下：
1、保护装置软件存在缺陷。不同厂家的保护装置，其实现方法、原理特别是判别故障的算法及逻辑不尽相同。运行中曾出现某型号失灵保护装置，在试验完毕后其出口节点自保持，需通过装置断电重启后才能复归；某型号母差保护装置运行中会时常误发CT断线闭锁告警型号，故障情况下可能会导致装置误动或拒动。
应对措施：随着微机保护装置在电力系统中多年运行的积累，保护装置的版本不断更新，装置原理已十分成熟，一般情况下其保护原理、逻辑都能正确工作，但不排除运行中一些异常情况下可能出现的逻辑漏洞。对于新入网的保护装置，应加强入网检验及现场检验。对于保护装置新的软件版本，应注意比较与旧版本的区别，仔细校验。在定期检验时应注意查看保护装置运行的历史记录，及时发现装置运行过程中曾经出现的异常现象，及早消除事故隐患。
2、保护装置硬件故障。实际中运行时间较长的保护装置，特别是服役接近或超过十年的保护装置电源模块，经常会出现装置“运行灯”熄灭。
电力电子技术的不断发展、完善，使得微机保护装置的整体可靠性不断提升。但由于发热、老化，电子元器件均存在使用寿命问题。这一点在微机保护中，特别是采用电子元器件较多的装置电源模件，现象尤为突出。通常情况下，电子元器件的寿命为7～10年左右，因此，相关规定中明确提出，微机保护装置的开关电源模件宜在运行6年后予以更换。
二、继电保护二次回路故障及其排除
常规变电站中，保护装置通过二次回路获取被保护设备的运行工况、作用于被保护设备的断路器、与监控、其他保护进行信息交互。继电保护二次回路主要包括直流电源回路、交流电压电流回路、控制回路、与其他保护配合的二次回路及相关监控、故障录波信号回路。二次回路常见的故障主要有：
1、直流接地故障
直流接地故障是一种较为常见的故障。变电站中直流两点接地，可能或造成断路器跳闸或拒动，影响电网安全稳定运行。变电站中造成直流接地故障的原因很多，较为常见的有电缆线芯绝缘被破坏，电缆线芯带电触碰金属外壳、接地铜排等设备接地部分，接线端子绝缘老化，变压器本体保护二次接线盒内潮湿导致绝缘降低等。
为了避免直流接地故障发生，应加强绝缘检查，特别是注意端子箱、机构箱、变压器本体二次接线盒等防雨防潮措施检查。需要指出的是，加装加热器、烘潮器等是常见的端子箱、机构箱防潮措施，但有些加热器、烘潮器受设计或端子箱、机构箱空间结构限制，安装位置不合理，距离电缆很近，会加速电缆绝缘老化，给运行带来安全隐患。
在保护改造过程中，对于需要拆除的电缆，要两侧同时拆除，避免遗漏造成废弃电缆带电。
2、两组直流回路串电
220kV及以上电压等级的变电站，其直流通常具有两组相互独立的直流系统，以提高可靠性。两组直流回路串电，将影响两组直流系统的独立性，降低可靠性。此时若发生直流接地故障，则同时影响两组直流系统运行，还可能造成保护误动。
目前绝大部分直流电源均配有直流接地绝缘监测系统，当发生直流接地或两组直流串电故障时，通常能够及时发出告警信号。排除直流接地故障的困难之处在于查找接地点或串电故障点。直流回路存在于变电站中各电压等级的每一个断路器的控制回路、每一个元件的信号回路。早期人们查找直流接地时，由于技术手段不发达，只能采用逐一拉路的办法，即断开一组直流电源，观察直流接地是否消失，若无则恢复该组直流电源，继续断开下一组直流电源，逐一排除。现在借助先进的仪器，能够在不断电的情况下确定接地点位置，方便了维护人员。但对于接地点接地电阻较大或接地不稳定的情况，仪器通常不能正常识别，值得进一步研究。
3、二次寄生回路
寄生回路是二次接线中的一种常见问题，常发生在控制回路中。在“六统一”实施之前，为了提高保护的可靠性，保护装置之间的回路联系较多，如相互闭锁回路、启动失灵回路等，也较为复杂。控制回路中，一些断路器机构，特别是液压机构断路器，其闭锁回路需要利用操作电源作为驱动，且压力低告警、压力低闭锁重合闸、闭锁合闸、闭锁跳闸等回路较多，加之机构自带的防跳回路、非全相回路，回路复杂，接线过程中稍不注意，就会形成寄生回路。寄生回路可能导致两组直流串电、断路器分合过程中不正确动作、位置指示不正确等问题，危害性较大。因此，防止寄生回路一直是保护专业的一项重要工作。有些寄生回路暴露的问题较为明显，容易被发现，有些寄生回路具有隐蔽性，在某些特定的情况下才会暴露。运行维护工作中，需要特别注意二次回路接线的正确性。
4、交流电压电流回路接地不规范引发的保护装置误动或拒动。 交流电压电流回路的正确性是保护装置测量正确的基础。因此，相关规程中明确规定，交流电压电流回路变动后，需定相、测试六角图，核对相序及回路接线的正确性。接线正确性不易判别的零序电压、零序电流回路，目前保护装置已不再接入。
需要注意的是，为了防止感应产生高电压，交流电压、电流二次回路均要求接地且必须为一点接地。定相、六角图测量只能保证回路接线的正确性，而回路接地是否满足要求，在正常运行工况下，不易检测。交流电压、电流二次回路两点接地在正常运行时，影响很小，不易发现，但在故障情况下，由于短路电流很大，在地网中通过的电流很大，电流回路两点接地会导致两个接地点间产生分流，影响电流的正确性；电压回路两点接地会导致两个接地点的中性点间存在电压差，影响装置测量电压的正确性。交流电压、电流回路两点接地均可能导致保护装置不正确动作，扩大事故范围。
三、相关辅助设备故障
相关辅助设备也是继电保护的重要组成部分，如收发信机、2M通信接口装置等通道设备，为继电保护装置功能实现提供通信通道，使得不同地点的保护装置之间能够交换信息。常见的辅助设备故障主要有2M接头接触不良，尾纤接头熔接质量不高等。为避免此类故障，调试过程中应对通道进行全面测试，确保通道中各个环节工作正常可靠。
四、结语
尽管智能变电站发展势头迅猛，未来几年的时间里常规变电站仍在电力系统中占据绝大多数。常规变电站继电保护的运行维护是一项重要工作。本文中，归纳总结了常规变电站中继电保护的常见故障及应对措施。希望能够为继电保护的日常运行维护工作提供参考。
参考文献：
[1]国家电网公司运维检修部. 十八项电网重大反事故措施（修订）[M]. 中国电力出版社，2012.7
[2]李修金. 变电站直流系统两段母线串电分析[J].江苏电机工程，2011（30）
[3]石佳标. 浅谈配电变压器瓦斯保护的原理与防护[J]. 中国水能及其电气化，2009（9）
[4]贺家李. 电力系统继电保护原理[M]. 中国电力出版社，2009（8）
[5]龚文红. 变配电所电力试验自动检测管理系统的研究[J]. 电力与电工，2010（7）
[6]宋从矩. 浅谈220KV变电站继电保护中的故障排除[J]. 电力与电工，2010（2）