变电站继电保护误动问题的特征归因与分级处置策略研究

一、引言

继电保护是对电力系统中发生的故障或异常情况进行检测，从而发出报警信号，或直接将故障部分隔离、切除的一种重要措施，近年来因继电保护误动引发的电力中断、设备误切、事故放大等现象频发，引发行业广泛关注，误动的不可预知性、跨系统干扰性与排查复杂性，使其成为电网智能化运维过程中的“ 灰犀牛” 问题。

当前研究多聚焦于误动的事后分析与个案总结，缺乏对其特征模式的系统抽象与归因机制的通用建模，基于此，本文拟构建一套具有诊断前瞻性与应对分级性的继电保护误动管理体系，推动从“ 经验驱动” 向“ 数据识别—逻辑归因—分级响应” 的结构化转变。

二、继电保护误动的典型特征识别

（一）误动形式的多样性与复合性并存

继电保护误动不仅表现为简单的“ 误跳” ，更呈现出高度复合的行为逻辑，以某 220kV 变电站的一次案例为例，主变差动保护因谐波抑制环节滤波系数设定偏高，叠加空载合闸瞬时浪涌，误判为匝间短路，启动主保护跳闸，联动备用电源也被切除，引发局部供电瘫痪[1]，此类复合误动中，保护装置行为表面正常，实则逻辑被细节扭曲，调试人员需追踪多个环节才能识别误源。

（二）误动与环境扰动呈高度耦合关系

环境变化、外部扰动是误动诱因的重要触发器，数据分析表明，雷暴季节误动占比提升至全年均值的 2.4 倍，特别是在局部短时高温或强电磁辐射环境中，电缆绝缘参数与互感器磁特性易发生边界漂移，诱发装置过敏或拒动，例如，在雷击后形成的瞬态感应电压可被误识为金属性接地，引起接地保护误跳，在通信频率复杂、电磁兼容未优化的老旧站区，该类误动风险更高。

（三）误动呈现从“ 孤立事件” 向“ 系统共振” 演化的趋势

随着变电站继电保护装置逐步由“ 点状部署” 走向“ 逻辑集成” ，单点误动已不再是孤立事件，而可能引发级联响应，部分站区误动案件中，一次误跳造成的数据扰动通过智能调度系统传导至其他变电站，造成短时间内多个站点同时动作，引发“ 误动共振” 现象，尤其在区域保护和柔性互联调度背景下，装置间的控制边界逐渐模糊，“ 共识信号” 失真是当前亟需解决的新型误动特征。

三、继电保护误动的归因机制构建

（一）逻辑判据偏差

继电保护定值设置的精度直接影响误跳闸的发生概率[2]，设定值误设是导致继电保护误动作的常见原因。在继电保护系统的设计和配置过程中，如果设定值设置不当，如定值过大、过小或灵敏度过高、过低等，都可能导致系统在正常操作下误动作，例如，电流速断保护定值计算公式未考虑变压器空载运行时的磁涌电流，会导致轻载启动时误判为短路动作，另一个典型场景为，母联保护与段隔保护采用不同时间延时与反时限曲线，导致两段设备判断不一致，在复杂故障演化过程中出现保护重叠或空窗，引发误动。

（二）设备老化退化

在长期使用过程中可能因老化、磨损或损坏等原因出现故障，导致误动作的发生，典型如电压互感器二次侧因线圈匝间短路，输出信号幅值畸变而不自知，导致电压闭锁型保护系统接收到“ 伪信号” ；或者开关量接口的接触电阻增大，信号边沿出现畸变，影响保护逻辑识别边界，此类问题仅靠常规检修难以发现，常以突发误动作为其首次“ 暴露” 。

（三）通信链路失真

当继电保护装置依赖于采样值与时间同步（如GOOSE 报文、SV 流）进行判断时，通信链路中的微秒级漂移都可能触发保护误判，尤其在采用双网冗余结构的站区，当主备通道切换响应不及时或发生“ 回环传输” 时，信号数据可能被识别为不同事件源，导致保护误触发，例如，一站点误跳事件中，由于同步对时异常，保护设备将时滞动作误识为瞬时短路，进而启动主保护。

（四）参数设定漂移

在多变电站并网、不同厂家设备协同的背景下，保护装置间的参数设定“ 语言不通” 问题日益严重，例如，同一故障电流触发条件在 A 装置为0.9In ，而 B 装置设定为 0.85In ，差异虽小，但在边界状态下可能导致动作差异，此外，受运行环境温度变化影响，保护装置内存寄存器的系数可能随时间轻微波动，在没有自校机制下，形成“ 参数漂移型误动” ，该类型最为隐蔽，也最难监测。

四、误动事件的分级响应与处置策略

（二）响应路径设计建议

误动事件的高风险性要求建立快速、精准的响应机制，主要包括以下三步：

1.场景识别阶段

基于 SCADA 和继保装置数据，识别电流异常、跳闸频次、动作逻辑等特征；结合历史数据构建误动“ 行为画像” ，训练预警模型，实现风险预判。

2.溯因分析阶段

借助保护重演系统与仿真平台，还原误动发生时的逻辑链路与时间序列；快速识别诱发误动的关键节点，如通信延迟、压板误投等异常操作。

3.策略执行阶段

根据误动等级调用预设规程，启动“ 跳—锁—诊—启” 闭环流程；高等级误动自动执行应急处置，低等级误动进入人工确认通道。

（三）智能化支持系统建议

在智能变电站中，GOOSE 通信机制若操作顺序失当，极易引发继保误动[3]，为提升误动识别效率与处置智能化水平，可建设以下系统支持模块：

1.知识图谱系统

汇集误动案例，建立“ 特征—原因—等级—结果” 关联图谱，用于辅助诊断与算法学习。

2.自学习识别模型

引入 LSTM 等时序分析算法，对采样值与逻辑输入进行动态建模，提前发现异常模式。

3.语义异常识别引擎

分析装置自报信息、调度日志等文本数据，识别潜在“ 非逻辑性跳闸”表达，辅助决策研判。

五、结语

继电保护误动问题的复杂性，决定了解决路径必须跨越传统单点修复的局限，本文通过识别误动的表现形态、归因机制与分级逻辑，构建出一种更贴近系统真实运行场景的响应框架，未来，需进一步推动“ 预判-干预-学习” 闭环体系的构建，如引入 AI 预测模块、实时并行仿真平台及设备自检协同网络，从“ 误动被动诊断” 转向“ 误动主动规避” ，助力变电站向更安全、更智能方向演进。

参考文献：

[1]杨庆新. 220kV 变电站继电保护的“ 三误” 事故原因及技术措施[J].自动化应用,2023,64(12):52-54.

[2]张祥,李慧勇.两起继电保护误整定导致误跳闸事故分析[J].农村电气 化,2023,(11):39-40.

[3]樊长鑫,周小舟,魏雅秋,等.智能变电站继电保护的误动案例分析[J]. 集成电路应用,2021,38(11):164-165.