水力發(fā)電廠繼電保護隱性故障診斷方法探究

王成業(yè) 陳杰 宣松領(lǐng)

摘 要：水力發(fā)電廠在實際發(fā)電過程中必須要設(shè)置繼電保護裝置，用以保護發(fā)電設(shè)備的運行安全。通常情況下，為了保證繼電保護裝置的正常安全穩(wěn)定運行，發(fā)電廠都會安排專業(yè)班組定期進行設(shè)備的維修、保養(yǎng)工作，排查設(shè)備的故障問題。結(jié)合工作經(jīng)驗來看，常見的故障問題主要有顯性故障和隱性故障兩種情況。本文主要討論的是繼電保護隱性故障的常見類型及具體原因，并結(jié)合技術(shù)的發(fā)展前景研究優(yōu)化故障診斷方法的可行措施，從而有效消除發(fā)電設(shè)備在運行過程中的風(fēng)險問題。

關(guān)鍵詞：水力發(fā)電廠;繼電保護;隱性故障問題;診斷方法

中圖分類號：TM77 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）01-0152-02

0 引言

電能是我國的基本能源，人們?nèi)粘Ｉ疃茧x不開對電能的使用。為了保證電力能源充足，目前新能源發(fā)電方式是國家主推的發(fā)電方式，而水力發(fā)電是新能源發(fā)電的重要組成部分。而水力發(fā)電工作的安全性和穩(wěn)定性就成為了人們普遍關(guān)心的重點問題，據(jù)統(tǒng)計，世界上大約有70%的電力事故是因為繼電保護隱性故障引發(fā)的。因此，如何解決繼電保護隱性故障的問題就是現(xiàn)階段水力發(fā)電廠的基本工作任務(wù)之一。

1 常見的繼電保護隱性故障問題及原因分析

想要解決繼電保護的隱性故障問題，首先就需要科學(xué)的分析出常見的問題有哪些，并結(jié)合實際情況找到出現(xiàn)問題的根本原因。

1.1 常見的故障問題

繼電保護隱性故障是水力發(fā)電廠繼電保護系統(tǒng)中的一種常見故障，由于這種隱性故障具備隱蔽性的特點，一般很難在日常的設(shè)備的檢修過程中發(fā)現(xiàn)，就會錯過最佳的修復(fù)時期，進而導(dǎo)致故障問題更加嚴重。從城市的發(fā)電工作方面來看，由于人們?nèi)粘Ｉ町?dāng)中對于電能的需求量比較大，供電工作通常都是全天不間斷的操作，因此，很容易引發(fā)設(shè)備運行故障問題，而出現(xiàn)安全隱患。常見的故障類型有：繼電保護設(shè)備的軟件及硬件故障，通信故障，以及繼電保護裝置開出接點誤動等問題。這些故障問題都會對繼電保護系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行造成不良影響，需要及時采取處理措施。

1.2 出現(xiàn)故障的原因

在針對故障問題進行診斷時，技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)，繼電保護裝置出現(xiàn)隱性故障的主要原因有：設(shè)備超出使用年限，內(nèi)部許多零部件老化，回路接觸不良及寄生回路的存在造成繼電保護裝置出現(xiàn)故障，無法滿足日常高強度的運行工況需求。同時，這也與工作人員在定期進行設(shè)備的檢查、維修及保養(yǎng)工作時未認真對裝置健康狀況進行評估或未認真核查回路有一定的關(guān)系，需要相關(guān)工作人員引起重視。此外，如果工作人員在繼電保護設(shè)備定值整定時整定不合理，也容易導(dǎo)致設(shè)備運行過程中出現(xiàn)隱性的故障問題。這些都是水力發(fā)電廠在新時期的發(fā)展過程中，需要解決的主要問題。

2 有效診斷出繼電保護隱性故障問題的可行方法

基于信息技術(shù)的發(fā)展進步，新時期的水力發(fā)電廠在診斷繼電保護裝置是否存在隱性故障的過程中，主要使用的診斷方法有兩種，分別是測距診斷分析和實時信息狀態(tài)分析。不同的方式在應(yīng)用過程中有一定的應(yīng)用優(yōu)勢和注意事項，需要水力發(fā)電廠引起重視，并積極結(jié)合實際問題選擇合適的方法。

2.1 測距診斷分析

基于城市建設(shè)規(guī)模不斷擴大，水力發(fā)電廠在進行發(fā)電及供電傳輸時，想要滿足人們的實際用電需求，就需要加大資金技術(shù)投入引進相應(yīng)的供電設(shè)備。而這就給員工的日常設(shè)備安全管理工作增添了一定的壓力，基于我國已經(jīng)進入信息化時代，在水力發(fā)電工作中，設(shè)備的運行狀態(tài)都是通過計算機設(shè)備來識別和控制的。而隱性故障可能會導(dǎo)致通信通道故障，增加問題的處理難度。針對這個問題，目前技術(shù)人員使用的故障診斷方法主要是距離診斷，具體應(yīng)用原理是：以距離為基礎(chǔ)，當(dāng)繼電保護系統(tǒng)存在隱性故障時，則系統(tǒng)實際測試數(shù)據(jù)和設(shè)定的參數(shù)會存在明顯的差異性。工作人員結(jié)合具體的差異性問題，利用相關(guān)計算公式可以全面的分析出繼電保護裝置當(dāng)中是否存在隱性故障，以及故障的具體內(nèi)容。新時期，技術(shù)人員正在研究如何確定隱性故障位置的方法，并通過信息技術(shù)智能化的處理相應(yīng)的問題[1]。以此來保證水力發(fā)電工作的安全性和穩(wěn)定性，滿足城市人們的基本用電需求。

2.2 實時信息狀態(tài)分析

繼電保護裝置出現(xiàn)隱性故障時，一般不會在設(shè)備運行過程中發(fā)現(xiàn)異常問題，只有當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)一些顯性故障時，才會誘發(fā)隱性故障，嚴重時可以導(dǎo)致設(shè)備癱瘓，無法使用。但是，技術(shù)人員在應(yīng)用計算機技術(shù)進行管理工作時發(fā)現(xiàn)，從正常狀態(tài)下設(shè)備的運行數(shù)據(jù)當(dāng)中可以總結(jié)一定的規(guī)律，如果設(shè)備運行時的數(shù)據(jù)發(fā)生變化，超出了這個規(guī)律，則表示設(shè)備存在隱性故障，應(yīng)當(dāng)對故障問題進行全面的排查。這就涉及到對統(tǒng)計分析法的應(yīng)用，與傳統(tǒng)的人工統(tǒng)計方式不同，利用先進的信息技術(shù)手段來操作可以保證數(shù)據(jù)的真實性，提高統(tǒng)計工作的效率和質(zhì)量[1]。目前，繼電保護系統(tǒng)運用實時信息狀態(tài)統(tǒng)計的裝置有繼電保護信息子站及PMU系統(tǒng)。這兩個系統(tǒng)可以根據(jù)故障時的狀態(tài)量進行分析判斷故障類型，維護人員根據(jù)裝置生成的波形特點進行分析就可以找出隱性故障問題。

3 優(yōu)化水力發(fā)電廠繼電保護功能的具體措施

想要解決隱性故障，還需要重點關(guān)注于如何優(yōu)化繼電保護功能的問題，具體可以通過加強監(jiān)督管理工作的力度，規(guī)范員工的工作行為，制定科學(xué)合理工作策略來進行優(yōu)化，并且，應(yīng)當(dāng)研究如何提高隱性故障的診斷效率，以此來推動水力發(fā)電廠各項工作的穩(wěn)步運行。

3.1 繼電保護系統(tǒng)的優(yōu)化

繼電保護裝置可以在電力系統(tǒng)的運行過程中實時檢測出內(nèi)部系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是否存在故障問題，比如電流異常增大現(xiàn)象，就可以被保護裝置及時檢測出來，然后自動通知工作人員進行處理，同時進行斷電操作，保護供電設(shè)備及供電網(wǎng)絡(luò)的安全。針對于現(xiàn)存的水力發(fā)電廠繼電保護隱性故障的問題，工作人員應(yīng)當(dāng)積極研究繼電保護系統(tǒng)的優(yōu)化方法。首先，從硬件設(shè)備的角度來分析，想要充分發(fā)揮繼電保護系統(tǒng)的使用功能，避免出現(xiàn)繼電保護誤動或者在遇到問題時拒動的現(xiàn)象，就必須要關(guān)注于系統(tǒng)配置的合理性問題。選擇合適的繼電保護裝置類型及型號，并加大資金投入引進相應(yīng)的計算機硬件系統(tǒng)，配備可視化的電子顯示屏幕，通過操作計算機設(shè)備開展智能化的繼電保護工作[2]。其次，就是對計算機軟件系統(tǒng)的優(yōu)化，由于我國的智能化繼電保護技術(shù)還有待進一步優(yōu)化和完善，水力發(fā)電廠應(yīng)當(dāng)積極探索智能化繼電保護設(shè)備建設(shè)，消除繼電保護工作的安全隱患。

3.2 優(yōu)化監(jiān)測及檢修流程

現(xiàn)階段，影響繼電保護工作效果的關(guān)鍵問題就是隱性故障，在日常工作過程中，水力發(fā)電廠通常會設(shè)置繼電保護的監(jiān)測機制，安排專業(yè)的工作人員定期進行故障排查。但是，傳統(tǒng)的排查工作無法及時有效的發(fā)現(xiàn)隱性故障，這還需要發(fā)電廠對監(jiān)測的方法及操作流程進行優(yōu)化。在隱性故障監(jiān)測工作中，主要分為兩種方式，一種是靜態(tài)監(jiān)測，一種是動態(tài)監(jiān)測。靜態(tài)監(jiān)測主要指的是繼電保護系統(tǒng)在沒有運作的狀態(tài)下，對電路回路的設(shè)置情況、線路老化情況等內(nèi)容的監(jiān)測，而動態(tài)監(jiān)測指的是在系統(tǒng)運行的過程中下，檢查設(shè)備的運作狀態(tài)是否存在異?，F(xiàn)象[3]。動靜結(jié)合的監(jiān)測方式能夠更全面的發(fā)現(xiàn)設(shè)備的故障問題，在實際監(jiān)測及維修工作中，水力發(fā)電廠必須要保證工作人員具備專業(yè)的技術(shù)操作能力，可以通過定期開展技術(shù)培訓(xùn)工作來完成。此外，為了保證工作人員能夠按照規(guī)定的流程穩(wěn)步開展檢修工作，發(fā)電廠還應(yīng)當(dāng)設(shè)置內(nèi)部的監(jiān)督管理機制，通過管理制度來約束員工的工作行為。在管理機制的設(shè)置方面，應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合國家相關(guān)管理條例，確保管理工作的科學(xué)性和合理性。還可以設(shè)置人才引進機制，吸引社會上的人才參與到繼電保護裝置的監(jiān)測及檢修工作當(dāng)中來。

3.3 技術(shù)的優(yōu)化創(chuàng)新環(huán)節(jié)

針對于現(xiàn)階段隱性故障的診斷工作實際情況來看，水力發(fā)電廠應(yīng)當(dāng)引入電力電子技術(shù)以及自動化控制技術(shù)，研究新興故障檢測技術(shù)，提高繼電保護裝置的智能化水平。在這個過程中，想要優(yōu)化繼電保護功能，就必須要保證工作人員具備創(chuàng)新意識及能力。并且，水力發(fā)電廠還應(yīng)當(dāng)在日常運維管理工作中做好繼電保護隱性故障的總結(jié)與分析工作，結(jié)合繼電保護運行工況，明確技術(shù)優(yōu)化創(chuàng)新的方向，減少故障的發(fā)生。目前，繼電保護技術(shù)的優(yōu)化研究工作重點主要落實在如何精準(zhǔn)分析出隱性故障的問題上，目的是降低水力發(fā)電工作過程中的安全風(fēng)險，促進發(fā)電工作的可持續(xù)健康發(fā)展。

近年來，許多城市的水力發(fā)電廠都開始引入廣域量測系統(tǒng)，來提高電力系統(tǒng)繼電保護系統(tǒng)的性能。這個系統(tǒng)主要應(yīng)用于非故障情況下的繼電保護動作特征逼近報警[4]。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。在實際應(yīng)用過程中，技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)，引入該系統(tǒng)可以有效提高隱性故障的檢測效果，第一時間找到故障問題的位置，從而實現(xiàn)故障的快速隔離。因此，該技術(shù)在現(xiàn)階段有著廣闊的應(yīng)用場景，但是，相應(yīng)的操作流程及步驟還有待進一步優(yōu)化和完善。

4 相關(guān)注意事項

在具體的優(yōu)化研究過程中，還有一些注意事項需要遵守，首先，就是故障診斷工作涉及到對計算機設(shè)備的引進，如何在提高診斷效果的同時降低成本投入，就是水力發(fā)電廠需要解決的根本問題，這是提高發(fā)電廠經(jīng)濟效益的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需要制定出科學(xué)的工作方案，做好經(jīng)濟預(yù)算工作。其次，出現(xiàn)隱性故障問題的原因除了有設(shè)備長期運行的因素，也與人為操作因素有一定的關(guān)系，想要對員工進行科學(xué)的管理，單獨依靠管理制度的約束是行不通的，還需要在運行設(shè)備配置其他監(jiān)控裝置，全面保證設(shè)備運行的安全。

5 結(jié)語

水力發(fā)電廠繼電保護的隱性故障類型有很多，造成故障的根本原因就是由于設(shè)備經(jīng)常處于連續(xù)運作的狀態(tài)，這極大的降低了設(shè)備的使用壽命。再加上工作人員的檢修工作不到位，就容易引發(fā)故障。由于隱性故障無法通過常規(guī)的診斷工作檢查出來，目前，技術(shù)人員正在研究應(yīng)用信息技術(shù)手段來收集設(shè)備運行數(shù)據(jù)的方法，從數(shù)據(jù)的細微變化中分析出設(shè)備是否存在隱性故障。這還需要技術(shù)人員具備專業(yè)的操作能力及創(chuàng)新意識，能夠不斷總結(jié)個人工作經(jīng)驗，明確故障診斷工作的重要性。然后有針對性的優(yōu)化技術(shù)操作方法及流程，推動水力發(fā)電工作的順利開展。

參考文獻

[1] 龐蕾.水電廠繼電保護隱藏故障診斷方法[J].中國科技信息，2014（22）：164-165.

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[3] 趙悠斐.淺析繼電保護系統(tǒng)隱藏故障監(jiān)測方法[J].科學(xué)與信息化，2017（29）：72-73.

[4] 王全亮.計及繼電保護狀態(tài)評估的電網(wǎng)故障診斷方法研究[J].計算機與數(shù)字工程，2018，46（1）：12-15.