電力繼電保護用開關(guān)電源的故障分析及改進研究

1 繼電保護開關(guān)保護電源的相關(guān)概述

　　為了確保繼電保護開關(guān)的可靠性，將繼電保護開關(guān)的溫度維持在零下20至零上70度較為合理，我們與普通的電源相比較，繼電保護開關(guān)具有可靠性的特點。

　　效率高、性能好。繼電保護開關(guān)的運行狀態(tài)影響了其高效性，繼電保護開關(guān)電源在功耗很大，浪費了能源的同時，也增加了繼電保護開關(guān)的溫度。繼電保護對負(fù)載和調(diào)整率要求較為嚴(yán)格。

　　體積小、重量輕。與以往的工頻變壓器不同，繼電保護開關(guān)從電網(wǎng)獲得的交流電壓，使得繼電保護開關(guān)電源進行整流和慮波，然后輸入到高頻的變壓器中，獲得不同的脈沖電壓，減小了繼電保護開關(guān)的體積、減輕了質(zhì)量、降低了設(shè)備制造成本。

　　抗干擾性很好。通過試驗證實，繼電保護開關(guān)的抗干擾性很好，能夠滿足國家的有關(guān)規(guī)定，能夠確保繼電保護開關(guān)在干擾信號的影響下進行正常的工作。

　　安全可靠性高。由于電力系統(tǒng)故障的不確定性(如出現(xiàn)短路現(xiàn)象、過壓現(xiàn)象、過流現(xiàn)象等)，繼電保護開關(guān)要具有自我保護的作用。

2 研究繼電保護裝置的必要性

　　要指標(biāo)。繼電保護裝置在保證電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行方面發(fā)揮了重要作用，國內(nèi)外較大的電力事故的發(fā)生，都是由于繼電保護裝置發(fā)生故障而導(dǎo)致的。如2008年的法國巴黎大停電、2006年美國大停電事故以及2010年德國大停電事故、2007年國家電網(wǎng)公司的繼電保護裝置故障等。繼電保護系統(tǒng)故障所造成的危害是嚴(yán)重的，絕大多數(shù)電力事故是與繼電保護裝置操作不當(dāng)有關(guān)的。從歷年的事故來看，繼電保護裝置的重要性嚴(yán)重影響了電力的穩(wěn)定運行。要確保繼電保護開關(guān)的穩(wěn)定性，確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行。因此，提高機電保護裝置的安全性與可靠性離不開繼電保護開關(guān)電源的正常工作。

3 繼電保護隱蔽故障

　　許多繼電保護研究資料表明，許多停電事故都是由于繼電保護開關(guān)的隱蔽性故障所造成的。由于其具有隱蔽性的特點，如果系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，將導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。隱蔽故障的隱蔽性、不容易被發(fā)現(xiàn)的特點，決定了不能及時對故障的發(fā)生進行有效地防控。要加強繼電保護裝置的故障排查工作即日常維護工作，確保設(shè)備正常穩(wěn)定運行，保證設(shè)備的安全性。在隱蔽性問題分析中，我們要強化對故障的數(shù)據(jù)采集工作，加大對設(shè)備的檢測和維護工作，消除設(shè)備的安全隱患。

4 常見故障分析

　　電力系統(tǒng)設(shè)備在外力因素的影響下，將出現(xiàn)繼電保護故障。而繼電保護故障的初選，將引起電力系統(tǒng)中的事故，造成由于局部的電力事故導(dǎo)致大面積的電力安全事故。從繼電保護故障的實例來看，在電壓下降和電能降低后，能夠?qū)е螺^大的人員傷亡和設(shè)備的嚴(yán)重?fù)p壞事故。為了能夠正確迅速地判斷出事故發(fā)生地，防止大面積的停電事故，就需要對故障的原因進行快速地分析，故障的原因是可以從輸入電壓和輸出電壓來進行判斷的。

　　輸入電壓端在產(chǎn)生故障后，繼電保護開關(guān)將停止工作，而輸出電壓端不能自動斷電，造成事故的發(fā)生。可以采用波形記錄儀對電壓進行檢測，在繼電保護試驗儀控制輸入電壓中斷的時間長短中，我們可以發(fā)現(xiàn)：輸入電源要回復(fù)正常工作大概需要0．1秒到0．2秒之間，而開關(guān)電源并未同時恢復(fù)正常工作狀態(tài)；在輸入電壓停止工作0．25秒之后，輸出端的電壓卻消失；而在輸入電壓端停止工作0．07秒以內(nèi)，輸入端的電壓并未消失，并沒有影響繼電保護開關(guān)的正常工作狀態(tài)。

4．1 電源波動引起的故障

　　從電源波動引起的故障來看，主要表現(xiàn)在：在電壓進行輸入和輸出時，輸入電壓產(chǎn)生瞬時故障而恢復(fù)正常后，繼電保護開關(guān)將停止工作，而在輸出端，輸出電壓卻能夠正常顯示，并不受其影響，并不能實現(xiàn)繼電保護開關(guān)的自動斷電，需要通過手動才能恢復(fù)繼電保護開關(guān)的正常工作。從發(fā)生故障的主要原因來看，主要是由于繼電保護開關(guān)的電源啟動和輸出電壓出現(xiàn)電子邏輯錯誤而導(dǎo)致的。筆者在日常的工作中發(fā)現(xiàn)，可以利用繼電保護試驗儀對輸入電壓和輸出電壓的數(shù)值變化進行檢測、控制和記錄，以有效地實現(xiàn)對輸入電壓中斷的時間控制。我們需要對繼電保護開關(guān)的邏輯順序進行更改，以保障繼電保護開關(guān)的正常工作。從電源欠壓保護中可以看出，輸入電壓快速通斷將導(dǎo)致錯誤的動作，同時未對延時電路進行按時復(fù)位，導(dǎo)致誤動作發(fā)生。在這樣的情況下，維修人員要重視電壓的數(shù)值變化，要確保同點狀態(tài)下，欠壓信號的及時有效處理。

4．2 啟動電流過大引起的故障

　　筆者在日常的工作中發(fā)現(xiàn)， 電網(wǎng)在啟動或運行的過程中，瞬間輸入電流若達到0．3A，其穩(wěn)態(tài)電流將達到0．4A。而由于實際條件的限制，電源模塊的供電電源輸出電流僅為0．3A。所以，開關(guān)電源如果在瞬間處于過載的狀態(tài)，將造成開關(guān)的損壞，系統(tǒng)將出現(xiàn)過載報警。在輸電線路正常運行時，一方面需要開關(guān)具備一定的功率，另一方面也需要輸出回路也要具備一定的功率。我們在實際的設(shè)計工作中，要充分考慮多方面的影響因素，防止電源在啟動過程中出現(xiàn)的電壓低、功率猛增的狀況發(fā)生。當(dāng)這樣的現(xiàn)象發(fā)生時，能夠?qū)е麻_關(guān)電源啟動瞬態(tài)電流激增、沖擊供電電源，造成較大的供電事故。

5 改進措施

5．1 電源波動的改進措施

　　筆者在工作中發(fā)現(xiàn)，對于開關(guān)電源停止工作的情況，我們可以通過在繼電保護開關(guān)電源上加設(shè)一個電壓檢測裝置，同時在開關(guān)電源延時電容上加設(shè)一個電子開關(guān)設(shè)備，通過這種方法，可以有效地保護繼電保護開關(guān)，電容上的電子開關(guān)可以處于閉合狀態(tài)，保證延時電路的有效工作。

5．2 啟動電流過大的改進措施

　　輸電線路在啟動過程中，開關(guān)電源的過載將引起電源安全事故，這種情況的發(fā)生直接的結(jié)果將導(dǎo)致電源功能遭到破壞而無法工作。筆者在工作中發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)增加輸出電壓數(shù)值，減少啟動瞬時輸入電流數(shù)值，確保保證開關(guān)電源的穩(wěn)定性。通常情況下，開關(guān)電源的啟動電壓會提升到130—140V，有效保證了開關(guān)電源啟動的穩(wěn)定性，在開關(guān)電源通過的電流為0．5A，可以將電流能夠減小到0．3V，有效地避免過載故障的發(fā)生。

6 繼電保護診斷故障系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

　　為了滿足電力故障的實際需求，可以設(shè)計繼電保護故障診斷系統(tǒng)，能夠及時準(zhǔn)確地對故障進行處理，減少由于故障產(chǎn)生的大面積停電事故所帶來的影響。同時，故障系統(tǒng)還能夠?qū)崟r地進行故障診斷和故障判斷。筆者在實際工作中，總結(jié)出繼電保護診斷故障系統(tǒng)的作用主要有：故障系統(tǒng)的操作界面簡潔、實用性強，能夠?qū)崿F(xiàn)人機交互，同時根據(jù)不同人具有的權(quán)限對設(shè)備進行管理，降低了越權(quán)行為發(fā)生概率，減少事故損失；系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)實時數(shù)據(jù)采集，能夠為事故的發(fā)生判斷提供科學(xué)的依據(jù)。同時數(shù)據(jù)還具備自我檢測能力，確保了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和統(tǒng)一性；系統(tǒng)還具備良好的可擴展能力，可以根據(jù)管理者的實際需要進行模塊擴展，提升了使用功能，能夠幫助電力管理者從本地的電力工作實情進行電力管理，極大地提高了電力保護的能力，確保了電力的穩(wěn)定運行。

7 總結(jié)

　　要能夠根據(jù)開關(guān)中的電能的變化、輸入和輸出電壓的數(shù)值變化來強化對繼電保護開關(guān)的設(shè)計，考慮到設(shè)計中涉及的多方面因素。在對繼電器開關(guān)保護電源進行設(shè)計時，主要涉及兩點，即電源啟動時出現(xiàn)的功率問題和電源啟動時出現(xiàn)的電壓變化問題。只有確定功率在正常的T作范圍內(nèi)，才能確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。