二次扰动信息及其在继电保护中的应用

　　【摘要】二次扰动经常在故障的电力系统中出现，其主要表现在转换性故障、断路器操作等方面，二次扰动会造成继电保护动作的不正确，甚至会使得电力系统的大面积故障。由于继电保护在电力系统中的重要作用，则更加决定了二次扰动在继电保护中产生所造成影响的严重性，因此，应对二次扰动进行深入研究。

　　【关键词】继电保护；故障信息；二次扰动；二次扰动信息

　　引言

　　二次扰动的存在是客观的，对继电保护以及电力系统中的一些其他安全保护措施都有一定程度上的影响。发生故障后，系统一般都会停止运行，很容易发生转换性故障等继发故障，进而对系统造成更大程度的干扰，因此，对二次扰动的研究是很必要的。本文中，笔者通过自身经验，对二次扰动及其在继电保护中的应用进行了分析。

　　1、二次扰动信息的一般性描述

　　由断路器造成的开关动作信息以及由转换性故障所造成的二次故障信息都属于二次扰动。在实际处于运行状态的电力系统中，存在一些可能的二次扰动，或者二次扰动的信息。二次转换性故障是二次故障信息的主要来源，而转换性故障也可以分为三种情形：区内故障与区内故障的转换，区内故障与区外故障的转换以及区外故障与区内故障的转换。断路器故障后，会造成开关的动作信息，而系统中的其他断路器的动作以及被保护的元件端断路器的动作都属于开关动作。

　　二次扰动的形式是不同的，但是，如果把断路器动作看为一种断线的故障或者是横向的故障，那么，对于二次扰动的相关分析以及计算等就会被转换，转换的主体将变为继发性的复故障。故障的第一次发生以及发生后的继发性故障就称为复故障，而所谓继发性，是指各个故障的发生不在同一个时间点内，其发生时存在一定的时间差。显然的，对于复故障的分析计算方式同样是适用于二次扰动的分析计算的。但是，仅仅用复故障的分析计算对二次扰动来说又是不够的，因为在复故障计算中，并不对一次扰动和二次扰动之间的差别进行区分，不能对二次扰动发生前后以及二次扰动发生过程中的各个电流电压等的流动量进行研究，不能探寻其流动的特点及规律。换句话来说，人们需要对二次扰动的本质进行描述与了解，而二次扰动的本质，则正是由于二次扰动而造成的一些增量或者是突变量。二次扰动有关突变量在继电保护中也是可以被应用的，相继速动保护以及无通道保护就是对二次扰动信息进行利用的典型。在二次扰动中，为了能与在简单故障中存在的故障分量相对应，二次扰动而形成的电流的变化量就被称为二次扰动的增量。

　　2、继电保护的基本任务

　　继电保护在运行时，电力系统发生异常或者是其中元部件损坏时，电流电气的变量就是继电保护实施的主要依据。当然，构成继电保护的动作，也有其他的原理，其他物理量的变化也能使继电保护动作，如在变压器产生故障时，其油箱内瓦斯和油的流速的大规模增加或者油压强度大量增高等，一般情况下，不管是哪种物理量变化，继电保护都能有效的动作。

　　逻辑、执行以及测量这三个部分是继电保护装置的主要构成，继电保护装置具有以下的基本任务。第一，将故障的元件自动迅速并且有选择的在供电系统中切除，对非故障的系统部分进行保护，使其能迅速的恢复其正常供电。当被保护电力系统的元件发生故障，元件的继电保护装置应该给离故障点最近的断路器发生跳闸命令，使故障元件能够迅速准确的脱离系统，将故障对电力系统的损失降到最低，减少对安全稳定供电的影响。第二，当电气设备的运行状态不正常时，继电保护能予以准确的反应，并且根据不正常状态的情况以及设备的不同维护条件而发出信号，警示值班人员，使值班人员能对其进行及时的处理，或者，有继电保护装置对故障进行自动的调整。对于继电保护装置而言，在其对不正常的运行状态进行反应时，允许带有一定的延时动作。第三，配合供配电系统的装置，根据不同的电网运行方式而选择不同的短路类型，对分支系数进行选择，减少由于事故而造成的停电时间，保证系统供电的可靠性。

　　3、继电保护与二次回路系统的的常见故障

　　3.1连接故障

　　接点粘连和接点接触不良是连接部分的主要故障。接点粘连这一故障造成的主要原因是继电器接点的容量低于连接的负载容量、继电器达到了使用年限的极点以及开关频率过高，超过了继电器中所设置的额定频率等方面。而造成接点接触不良的原因则主要包括电压在线圈部分不稳定，接点的表面有异物附着，如木屑、灰尘、纸片以及一些由电弧产生的绝缘物质等，也有的接触不良现象是由于接点的表面发生了氧化的现象或者端子的脱落等机械性接触不良而造成的。

　　3.2二次回路隐形故障

　　所谓隐形故障，是指在电力系统处于正常的运行状态时，对系统不存在影响的故障。在继电保护装置或者是二次回路中，隐形故障都有可能会存在。在系统正常运行时，隐形故障对系统是没有影响的，但是如果系统发生了小的故障，或者电气设备故障时，隐形故障的存在就很容易使得小型的故障被扩大，加大故障对系统稳定安全运行的影响，并且对电力设备造成破坏。而造成隐形故障的原因是多方面的，主要有以下几点，比如，额定计算定值的不正确、定值的不合理配合，以及各个元件由于使用时间过长而老化或者损坏，导致插件的接触不良以及设备检修人员没有对设备进行合理的检验等。这些原因都会产生隐形故障，因此，要严格对设备的检查，保证系统的运行安全。

　　3.3保护装置故障

　　所谓保护装置故障，是指保护的各个元部件由于一些可抗或者不可抗的因素而损坏，或者是设备处于不正常的运行状态下。继电保护装置在运行中，周围的环境对其有很大的影响，由于空气中的粉尘、可吸入颗粒物以及各种有害的气体，会造成装置故障。此外，如果设备长期处于高温天气中，也会加速设备的老化，改变其性能。空气中有害的气体会对电路造成腐蚀，使得继电保护装置发生氧化，引起故障的产生。

　　4、二次扰动信息的应用

　　实际上，二次扰动的信息是可以对其进行利用的。相继速动保护以及无通道保护就是对二次扰动信息进行利用的典型。在该保护中，故障的快速切除是通过线路在故障后一端的断路器提供的信息对本端保护的的快速动作进行的。下面，将结合实际的例子对改保护的工作原理进行说明。

　　图a是M端三相电流的波形。在设备正常运行时，线路MN在F3点与母线M的距离为10km，与母线N的距离为67km，A相在接地时发生故障（一次扰动发生在Tf时刻），在M侧的保护对数据量进行测量，得到在A相电流量增加，C相的电流量没有变化，还是负荷电流，电流增大后，保护装置动作，出口跳闸；之后断路器动作（T0时刻二次扰动），三相电流为0。

　　图b是N端三相电的波形。在该波形中F3点处有故障发生（一次扰动在Tf时刻），故障发生时，在该侧保护N也受到相应的波及，但是暂时不能确定故障的类型；过后，对健全相B、C相的电流进行检查，检测到电流均变为0（T0时刻二次扰动），依此，可以判定被保护区内有故障发生，从而对保护动作进行加速。二次扰动的实用性可以由上述实例说明。

　　5、结束语

　　对于电力系统来说，继电保护在其可靠安全运行上起到了至关重要的作用。因此，在继电保护中出现二次扰动要加以解决，并对二次扰动进行有效的运用，减少对电网的影响，文中对二次扰动以及机电系统等均作了分析，提出了一些建议以提高继电系统的保护性，最后分析了二次扰动的应用。

　　参考文献

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