水電廠繼電保護隱藏故障診斷方法研究

王亮 羅麗存

【摘? 要】水電廠擔負著電力系統(tǒng)的調(diào)峰調(diào)頻任務(wù)，對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行具有舉足輕重的地位，水電廠繼電保護隱藏故障將導(dǎo)致繼電保護系統(tǒng)不正確的切除電路元件，并有可能造成其它保護裝置相繼錯誤動作，造成連鎖事故，嚴重威脅電力系統(tǒng)的安全運行。本文就對水電廠繼電保護隱藏的故障診斷方法進行探討。

【關(guān)鍵詞】水電廠;繼電保護;隱藏故障;診斷

在水電廠運行過程中，在系統(tǒng)設(shè)備不能正常運行的情況下，繼電保護系統(tǒng)能夠快速切除故障點元件，控制故障影響的范圍，以此保證電網(wǎng)的正常運行。但是，如果繼電保護系統(tǒng)出現(xiàn)故障，就會影響故障的處理效果。這時，就需要采取有效的診斷手段，及時發(fā)現(xiàn)繼電保護系統(tǒng)中存在的問題，及時解決，提高其運行的可靠性，這對保證電力系統(tǒng)的正常運行具有重要意義。

1、繼電保護故障診斷方式分析

繼電保護隱藏故障（HF）也被稱之為隱性故障，其是相對于顯性故障而言的，具體是指保護系統(tǒng)當中的永久性缺陷，這種缺陷的存在會造成繼電保護系統(tǒng)本身無法正確或適當?shù)貙﹄娐吩M行切除，由此會導(dǎo)致其它錯誤切除的情況發(fā)生。由于缺陷具有隱性特征，很難在巡視檢查的過程中發(fā)現(xiàn)，致使保護系統(tǒng)的隱藏故障也不易被發(fā)現(xiàn)，當某些條件發(fā)生變化時，就會觸發(fā)保護系統(tǒng)隱藏故障，從而形成一系列的連鎖反應(yīng)，后果極其嚴重。業(yè)內(nèi)的專家在不斷的研究中發(fā)現(xiàn)，繼電保護隱藏故障是造成系統(tǒng)崩潰最為主要的原因之一。

繼電保護隱藏故障會影響水電廠運行系統(tǒng)的正常運作，屬于永久性故障，繼電保護故障不僅難以在短時間內(nèi)消除水電廠運行過程中的故障性電路元件，而且很有可能會導(dǎo)致其他保護系統(tǒng)出現(xiàn)錯誤，最終阻礙機組的順利工作。在水電廠運行系統(tǒng)的工作過程中，繼電保護隱藏故障通常不容易被發(fā)現(xiàn)，雖然故障并不明顯，卻會對水電廠運行系統(tǒng)產(chǎn)生消極影響。一般來說，水電廠運行系統(tǒng)在其正常工作的情況下，隱藏故障并不會對機組正常運作產(chǎn)生較大的影響，但是一旦運行系統(tǒng)出現(xiàn)故障，例如負荷運行、電網(wǎng)故障等情況下，隱藏故障在較短時間內(nèi)會被觸發(fā)，致使水電廠保護系統(tǒng)出現(xiàn)錯誤動作，嚴重可能出現(xiàn)連鎖反應(yīng)，難以維持機組的順利工作，甚至擴大事故范圍。繼電保護故障的診斷難度、處理難度均較大，其有可能出現(xiàn)在系統(tǒng)硬件和軟件方面，比如通信通道、PT、CT等，需要專業(yè)化的故障診斷分析方式才能發(fā)現(xiàn)與處理。以下介紹兩種繼電保護隱藏故障的診斷分析方式：

1.1以距離為基礎(chǔ)的故障診斷

由于繼電保護故障在水電廠繼電保護系統(tǒng)中的診斷難度相對較大，利用常規(guī)的診斷分析方法往往很難達到故障診斷目標，因此，有關(guān)工作人員必須根據(jù)水電廠實際的運行情況，結(jié)合繼電保護隱藏診斷的特征進行判斷，選擇高效、合理的診斷方式。通常情況下，工作人員可以對比一組數(shù)據(jù)之間存在的差異性，以此分析繼電保護系統(tǒng)中是否存在故障。需要指出的是，在僅具備一套數(shù)量保護系統(tǒng)的情況下，一組數(shù)據(jù)幾乎相近，通過比較，若存在其中一個或者一個以上與其他數(shù)據(jù)存在較大的差異，則表明該組數(shù)據(jù)所處的繼電保護系統(tǒng)可能存在問題，以此小范圍分析繼電保護隱藏故障所處的實際位置。工作人員若選擇該方式進行故障診斷分析，當一套繼電保護系統(tǒng)中存在隱藏故障時，其實際測試數(shù)據(jù)與其他數(shù)據(jù)存在顯著差異性，在此背景下，就可以根據(jù)距離的異常數(shù)據(jù)檢測算法原則，具體測量各數(shù)據(jù)均值的實際情況，進一步完成繼電保護故障的診斷與分析。

1.2以統(tǒng)計為基礎(chǔ)的故障診斷

在診斷水電廠機組保護故障的過程中，一套用于對比的數(shù)據(jù)一般來自多個裝置，但其測量結(jié)果為相同電氣量下的結(jié)果，如果不考慮測量過程中的誤差，則相同電氣量下的數(shù)據(jù)測試結(jié)果應(yīng)當全部相同。然而，在實際的操作過程中，由于受到各因素的限制一般會出現(xiàn)系統(tǒng)測量誤差，這樣的測試結(jié)果并不全部相同，但從理論角度來說，各數(shù)據(jù)間差異并不大，因此，在某個存在繼電保護隱藏故障的系統(tǒng)中，其測量數(shù)據(jù)與整體數(shù)據(jù)一般存在較大差異。需要指出的是，在水電廠繼電保護隱藏故障的診斷與檢測過程中，某些存在故障的保護系統(tǒng)，其能夠進行正常的繼電保護動作，且實際工作性質(zhì)與不存在故障的系統(tǒng)并無明顯差異。在此探討基礎(chǔ)上，工作人員可以利用數(shù)據(jù)統(tǒng)計作為檢測基礎(chǔ)，根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果分析故障保護裝置的運行情況。

2、提升繼電保護隱藏故障診斷效率的策略

2.1加強繼電保護隱藏故障監(jiān)測

繼電保護具備預(yù)防性保護功能，但繼電保護裝置運行過程中極易發(fā)生故障問題，若不能及時發(fā)現(xiàn)，則會引發(fā)電力事故。繼電保護作為電力系統(tǒng)的安全哨兵，需要時刻站在崗位上?；诖?，需要加強繼電保護工作，做好隱藏故障監(jiān)測，通過安裝檢測和控制裝置的方式，結(jié)合繼電保護技術(shù)理論，利用以往的工作經(jīng)驗，制定繼電保護系統(tǒng)監(jiān)測方案，從水電廠繼電保護運行工況出發(fā)，合理的設(shè)計監(jiān)測方案。要不斷地完善故障監(jiān)測方法，減少監(jiān)測漏洞，及時調(diào)整繼電保護監(jiān)測方法，擴大監(jiān)測范圍，以便于繼電保護裝置可以始終保持在安全運行狀態(tài)下。現(xiàn)階段，繼電保護狀態(tài)監(jiān)測與智能診斷系統(tǒng)已經(jīng)被應(yīng)用于智能變電站中，實現(xiàn)了二次回路可視化，能夠有效的減少系統(tǒng)隱藏故障風險，可以為電力事故后的系統(tǒng)恢復(fù)工作，提供輔助決策支持，有著較強的應(yīng)用優(yōu)勢。

2.2加大繼電保護技術(shù)研究力度

針對水電廠繼電保護隱藏故障，需要加強診斷方法的研究。引入電力電子技術(shù)以及自動化控制技術(shù)等，研究新興故障檢測技術(shù)，提高繼電保護裝置的智能化與微觀化水平，制作新型保護裝置，以提升電力系統(tǒng)運行的安全性。在日常運維管理工作中需要做好繼電保護隱藏故障總結(jié)與分析工作，結(jié)合繼電保護運行工況，探索便捷高效的診斷方法，以減少故障的發(fā)生。

2.3繼電保護系統(tǒng)的調(diào)試

在水電廠的運行過程中，繼電保護系統(tǒng)對于整個電力系統(tǒng)的重要性意義不言而喻，因此，繼電保護的安全性也應(yīng)得到相應(yīng)保障。繼電保護系統(tǒng)是維持電力系統(tǒng)正常運行的基礎(chǔ)，隨著科學(xué)技術(shù)的進步，為了進一步改善電力系統(tǒng)運行的安全性與可靠性，工作人員應(yīng)當根據(jù)系統(tǒng)潮流運行的實際情況選擇有效的繼電保護系統(tǒng)配置，提高電力系統(tǒng)運行的有效性。制造電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)或者系統(tǒng)元件，比如斷路器、變壓器、發(fā)電機等出現(xiàn)故障而影響電力系統(tǒng)的正常運行，在此情況下，系統(tǒng)能夠及時發(fā)揮警報，保障系統(tǒng)供電的持續(xù)性。

2.4采用廣域量測系統(tǒng)

采用廣域量測系統(tǒng)，來提高電力系統(tǒng)繼電保護系統(tǒng)的性能。當繼電保護系統(tǒng)發(fā)生故障或者不正常運行時，使得缺陷被觸發(fā)，進而造成保護誤動，基于此需要開發(fā)自診斷系統(tǒng)，來消除隱性故障。引入廣域量測系統(tǒng)，可以優(yōu)化繼電保護方案，降低停電事故發(fā)生的幾率，減少事故損失。因為廣域后備保護和電氣設(shè)備主保護有所不同，在繼電保護領(lǐng)域中應(yīng)用，主要應(yīng)用于非故障情況下的繼電保護動作特征逼近告警，同時可以防止重負荷時測量阻抗流入到動作區(qū)造成誤動。利用廣域量測系統(tǒng)，借助廣域量測信息和系統(tǒng)運行狀態(tài)辨識功能，能夠?qū)崿F(xiàn)故障快速隔離。

3、結(jié)束語

水電廠機組的運行情況在很大程度上影響著電網(wǎng)的運行狀態(tài)。為了保證電網(wǎng)運行的安全性和可靠性，必須要加強對水電廠繼電保護系統(tǒng)故障的研究。基于保護系統(tǒng)的運行特征，明確隱藏故障的原理，并在此基礎(chǔ)上選擇合適的診斷方式進行故障診斷，進而確定故障發(fā)生的部位，爭取在最短的時間內(nèi)處理故障，保證水電廠機組的正常運行。

參考文獻：

[1]邱繼忠，孟繼盛.水電廠繼電保護隱藏故障診斷方法研究[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2017（01）：135

[2]張溪溪.繼電保護隱藏故障監(jiān)測方法研究[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2017（06）：82～83.

（作者單位：華能瀾滄江水電股份有限公司苗尾·功果橋水電廠）