電廠繼電保護故障診斷及處理方法

吳 倩

（國能平羅發電有限公司）

0 引言

對繼電保護故障進行診斷，有利于第一時間鎖定故障現場信息，為后續分析提供線索。在診斷和處理時，人員直接檢查故障點位的內部結構，觀察接觸器等部件是否異常，對故障進行初步診斷，有利于現場維修。長期運行的繼電器，積累了大量故障記錄數據，通過數據分析可以總結不同類型故障的規律性，有利于提前預測可能出現的故障類型，并制定相應預防對策。

1 電廠繼電保護故障診斷方法

1.1 經驗分析故障

在電廠運行中，一旦出現過電流或者過電壓的情況，那么就會發生故障，影響電廠運行。所以就要對電廠中的繼電保護故障進行診斷，可以利用經驗分析故障診斷方法，其主要是利用大量歷史數據總結規律，在新故障初期可以進行快速定性診斷，為后續精細診斷提供參考，是一種重要的診斷輔助方法。收集歷史故障記錄數據，這包括繼電器型號、發生故障時間、參數讀數等詳細信息。將歷史故障按類型分類，如過電流故障、過電壓故障等，統計每種類型故障的發生頻率、時間分布等信息，具體見下表。

表 歷史故障信息

分析同一型號繼電器長期運行后不同部位磨損程度，找出故障的潛在原因，例如，電動機的傳動結構出現“卡住”現象，就會導致電流突然增加。如果變頻器輸出位置出現短路，或者電動機內部出現短路，那么也會出現電機燒毀、電纜損壞等現象。在利用經驗分析故障的時候，先了解繼電保護裝置的各個模塊的運行情況，實現對電源、CPU、I／O接口、A／D轉換等裝置進行人工檢查，通過人員自身工作經驗，查看繼電保護裝置的運行情況，并結合以往經驗分析可能原因，進行定向診斷，根據分析結果，提出預防對策改進措施，如更換易損部件等，不斷完善歷史數據庫，累積更豐富的經驗。

1.2 通過數據檢測故障位置

收集繼電器內部存儲或外部記錄的數據，如接觸器開關次數、操作時間、電流、電壓值等，分析數據是否異常。將數據與繼電器各部件的工作狀態對應，如接觸器磨損程度是否匹配開關次數，結合繼電器原理電路，分析異常數據可能影響的部件，鎖定潛在故障部位。例如，當AC繼電器線圈電壓低于額定值的80%時，繼電器可能無法按常規工作；當線圈電壓高于額定值的120%時，則可能會導致繼電器早期損壞。通過對繼電器線圈電壓的數據進行檢測，通過得到的數據，可以診斷某一具體位置是否出現故障［1］。根據故障部位特點，進行針對性的檢測，如當檢測繼電器電壓值偏離額定值，那么，很可能會導致繼電器性能下降或提前損壞，這時就需要及時調整或更換繼電器。通過數據進行故障診斷是利用數字化信息進行定量分析，可以在初期快速鎖定故障范圍，為后續診斷提供依據，提高診斷效率，此方法需要繼電器具備一定的數據存儲和傳輸功能。

1.3 以信號狀態為導向判斷故障發生點

在電廠繼電保護中，通過觀察和分析繼電器內部信號的狀態變化，來判斷故障發生點，觀察繼電器接觸器開閉狀態，是否與設定值相符，是否存在異常開關，檢測繼電器內部各路信號線的電壓電流值是否符合設計值。例如，控制電路線中電壓為110V交流或220V交流，電流一般在毫安級別；激磁線中低壓繼電器的電壓為24V／48V／110V，電流是幾安培級別，高壓繼電器的電壓為110V或220V，電流則是幾安培到幾十安培不等。根據電壓電流值分析信號傳輸過程中各級繼電器的狀態變化規律，看是否一致，對比信號輸入端和輸出端的狀態，找出不匹配的節點作為故障發生點。檢查信號傳輸線路的連接情況，排除線路短路等外部因素影響，針對潛在故障點進行組件測試，如繼電器內部接觸器開關測試，根據測試結果判斷故障原因，如接觸器磨損導致的開關不良等。然后要進行組件更換或修復，恢復正常信號狀態進行功能檢測。以信號狀態為導向進行故障診斷，主要是通過觀察和分析信號的傳輸規律，可以在系統層面快速定位故障點范圍，并進一步通過組件測試確定具體故障原因，有利于提高診斷效率［2］。

2 電廠繼電保護故障現場處理技術

2.1 實時檢測電位變化

為了讓故障處理更加快捷，那么就要對電位變化進行實時檢測，需要準備好電位表、電流表等檢測儀器，進行校準，檢測出二次節點的電位變化以及直流電壓變化，對故障點進行確認。當線路開關分閘，綠燈指示燈不亮的時候，如圖所示。

圖 開關控制回路原理圖

針對上圖這一情況，利用實時檢測電位變化的方法，及時發現故障點，然后針對故障點可以采用保護傳動方法進行處理，對電路中的一些開路進行分析，檢測出主變變化，將檢測儀器連接到需要檢測的繼電器端子或線路上，選擇合適的電壓和電流范圍，開啟檢測儀器的實時記錄功能，記錄電壓和電流的實時變化曲線。觸發繼電器保護動作，如人工模擬超過設定值的電流電壓，觀察和記錄檢測儀器顯示屏上的電壓電流變化曲線，分析其波形是否正常。當萬用表正常工作的時候，壓板退出，測量節點的對地電位，啟動主變保護，出口C1動作，這樣會給C2一個正電位，讓電壓表的正電位出現翻轉，如果不能翻轉，那么就要測量r、U節點，如果沒有出現負電位，那么就說明故障沒有發生在這一電路中，需要在下一級電路進行重復診斷處理。檢測繼電器各接觸器的開關動作，與電位變化曲線進行對應分析，根據曲線是否一致，判斷繼電器和接觸器是否響應及時準確。如發現異常，進一步對接觸器和繼電器內部進行組件檢測，找出原因，重復檢測不同類型的電壓電流變化，全面評估繼電器性能，根據檢測結果，對繼電器和線路進行必要的調整和維修工作。在現場實時監測和診斷繼電器的運行狀態，檢測出電位的實時變化，可以有效提高處理效率。

2.2 分段處理技術

根據故障表現分析，將整個繼電保護系統分為多個獨立的分段，每個分段內包含一個或多個繼電器及相關聯的線路、傳感器等設備，將工作人員分組，每組負責一個分段的檢測和處理工作。明確檢查內容和順序，第一組工作人員開始檢測和處理第一個分段，其他組待命。第一組在分段內進行全面檢查，包括視檢、參數檢測、組件檢測等，發現問題后進行修復，完成后第一步驗收分段功能。第一組結束后，第二組開始檢測和處理第二個分段，依次類推，每個分組按順序獨立處理分配的分段［3］。

分段處理也包含兩種情況，第一，高頻保護收發信機失常或者預警信號無法識別，面對這一故障，那么就要先進行分段處理，先要脫開通道，防止串聯，然后接入75Ω的負載，接下來就要對發信機的內部結構進行診斷，診斷其運行是否正常，故障點是否在發信機內部。在診斷完成后要接入通道，對通道接收信號的電平差進行檢測，分析電纜運行情況，找出故障點。第二種故障則是遠動、光纖通道故障，利用分段檢測主要是先將通道口斷開，接通內回路，診斷出裝置內的具體情況，然后快速與外側環接通，查看裝置信號接收情況，從而檢測出通道運行是否存在故障，如果存在故障，明確故障點的具體位置。當所有分段處理工作結束后，對整個系統進行總體功能測試，根據測試結果進行必要的調整完善，結束整個故障處理過程。分段處理可以提高工作效率，縮短整體處理時間，且互不影響，安全可靠。

2.3 降低電氣設備接地電阻，處理電磁干擾故障

電磁干擾會導致繼電器誤操作或故障，主要原因是設備接地不良，無法快速釋放干擾電流，降低接地電阻可以有效減少這類故障。而電磁干擾的產生原理是設備內部產生高頻電流環路，通過設備外殼引起電磁場干擾，那么就要通過降低電流電阻，來處理電磁干擾這一故障，因為接地電阻R越小，產生的電磁場E越小，如公式E＝R*I所示，其中E為電磁場強度；R為接地電阻；I為流經接地線的電流。在降低接地電阻時，首先要檢測繼電器柜體和電氣設備的接地電阻值，根據國家標準，接地電阻應控制在4Ω以下，平均接地電阻公式如下：

式中，R為平均接地電阻，Ω；U1，U2，…，Un指的是每個測試電極與接地點間的電壓總和，V；I為測試電流，A。如果檢測到平均接地電阻超過4Ω，那么需要增加接地導線數量，或者采用多條并聯接地等方法，來降低電氣設備的接地電阻，使其在計算后可以控制在4Ω以下，這樣就能降低電磁場的強度。重新檢測后確保各設備接地電阻值均符合標準要求，同時檢查接地導線是否牢固接觸好，防止接觸不良。通過降低接地電阻，有效提高系統對干擾的容忍能力。對比處理前后，觀察是否有效減少由干擾引起的繼電誤操作故障。通過優化接地設計降低電阻，是一種有效的技術手段來解決電磁干擾問題。

2.4 二次設備的狀態監測

在繼電保護裝置中，電流互感器容易產生飽和故障問題，所以需要對二次設備進行監測。根據電流互感器設備類型和運行特征，制定監測計劃，明確監測內容和要點。例如，使用示波器等儀器監測設備內外各級信號的傳輸狀態，檢查是否一致正常［4］。準備好各種檢測儀器，如多測表、示波器等，進行檢定校準，將檢測儀器連接到設備相應的信號端子或電路上，設置合適的測量范圍。開啟儀器實時記錄功能，開始監測設備運行參數，如電壓、電流、溫度變化等。在二次設備監測的時候，也可以人工模擬各類運行條件，觀察設備的開關動作和保護反應情況，盡量減小電流互感器的負荷量。此外，也要對繼電器和接觸器的動作時間、接觸電阻等性能指標進行監測；對傳感器、變壓器等組件進行專項測試，檢查運行狀態。對監測數據進行收集、整理，利用專業軟件進行分析診斷，根據分析結果，對設備問題進行定位和判斷，然后就要對設備進行必要的調整和維修工作。開展重復監測，驗證問題處理效果，確保設備恢復良好狀態，只有對繼電保護拒動故障進行監測，才能調整電流互感器飽和問題，對設備狀態進行全面評估，全面而準確的監測出二次設備狀態，并對其故障進行處理。

3 結束語

綜上所述，對電廠繼電保護故障進行診斷和處理，可以降低電廠出現繼電保護故障的幾率，保護電路，實現遠程監控，使電廠的電路運行更安全。在進行診斷處理的時候，主要是利用經驗、信號狀態等方法，判斷故障點，并采用檢測、分段處理、降低接地電阻等處理技術，保證電廠繼電保護故障得到充分的處理。