水電廠繼電保護的故障診斷研究

李易

摘 要：在水電廠實際運行的過程中，經常會因為外界因素而出現故障。這時，如果繼電保護系統不能及時、準確地切除故障電路元件，就很有可能會使得其他保護裝置出現錯誤動作，擴大故障影響范圍，降低電網的運行安全性和可靠性。簡要敘述了繼電保護隱藏故障，并提出了水電廠繼電保護故障診斷方式。

關鍵詞：水電廠；繼電保護；故障診斷；系統設備

中圖分類號：TM774 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.05.085

在水電廠運行過程中，在系統設備不能正常運行的情況下，繼電保護系統能夠快速切除故障點元件，控制故障影響的范圍，以此保證電網的正常運行。但是，如果繼電保護系統出現故障，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，及時發現繼電保護系統中存在的問題，及時解決，提高其運行的可靠性，這對保證電力系統的正常運行具有重要意義。

1 繼電保護隱藏故障分析

繼電保護隱藏故障是水電廠運行保護系統中的永久性故障，它會影響保護系統的正常動作，即不能及時切除運行過程中出現故障的電路元件，并且還很可能會誘使其他保護裝置發生錯誤動作，最終影響整個機組的正常運行。在水電廠實際運行過程中，保護系統中存在的隱藏故障并不明顯，一般很難被發現，但是，它卻會對水電廠機組的運行造成不良影響。如果水電廠機組處于正常的運行狀態，隱藏故障就不會對機組產生影響，但是，一旦機組運行出現故障，比如電網故障或者過負荷運行等，隱藏故障就會被觸發，進而導致保護系統誤動，甚至會出現連鎖反應，最終導致機組不能正常運行。繼電保護系統隱藏故障可能存在于硬件或者軟件上，比如CT、PT和通信通道等，診斷和處理時的難度比較大，需要采取專業的診斷方式處理。

2 繼電保護故障診斷方式分析

2.1 以距離為基礎診斷

因為診斷和處理水電廠繼電保護系統中存在的隱藏故障的難度比較大，常規診斷方法起到的作用是有限的，所以，必須要結合保護系統和隱藏故障的特征進行分析，合理選擇診斷手段。一般情況下，可以比較一組數據之間的差別，用來判斷系統中是否存在故障。其中，在不考慮存在兩套或者以上數量保護裝置同時故障的情況下，一組數據中應該有大部分相近的數據。通過比較，如果其中某個數據與其他數據存在較大的差異，就可以證明該數據所處的保護裝置測量環境存在問題，進而就可以判斷出故障所在的位置。選擇這種方法進行故障診斷時，當一套繼電保護裝置存在隱藏故障時，其實際測量數據會與同組其他數據存在明顯的差異。在此基礎上，就可以按照距離的異常數據檢測算法原理檢測各個數據與均值之間的據對距離大小，進而完成隱藏故障的最終診斷。診斷步驟如下。

第五步，經過計算比較，最終得出第j個測量值所對應的繼電保護裝置或者PMU裝置的量回路存在異常。

2.2 以統計為基礎的故障診斷

診斷水電廠機組繼電保護隱藏故障時，所有用來比較的數據全部都來自不同裝置對相同電氣量的測量、計算結果。如果在不考慮測量過程中存在誤差和錯誤的情況下，則最后的測量結果應該全部相同。但是，在實際操作過程中，受各種因素的影響，難免會存在測量誤差。而這樣最終得到的各測量結構也并不完全相同，從整體上來看，存在的差異也不會太大。如果其中一個裝置存在故障，從測量數據中還是可以發現明顯差異的。其中，在檢測隱藏故障時，即便出現隱藏故障的保護裝置，其工作特性也不會發生太大的變化，并不能引起保護裝置動作。基于此特點，可以選擇利用以統計為基礎，檢測異常數據的手段來完成對所存故障保護裝置的診斷。具體的診斷步驟如下。

第一步，狄克遜法。這種故障診斷方式是將本組PMU和保護測量值xi按照由小到大的順序排列，然后按照n的大小來安稱檢驗統計量D和D的計算。按照檢出水平a=5%計算，找出相關臨界值表中所對應的n，則a的臨界值為 .當D>D（D> ）時，則可以斷定xn為臨界值；當D ）時，則可以斷定x1為異常值。如果在這兩種情況下檢測結果都不成立，則可以斷定該保護裝置中無異常值，即不存在故障。

第四步，按照檢出水平a=5%，找出相關臨界值表中所對應的n，則a/2的臨界值為 .其中，當Gn>Gn（Gn> ）時，則可以斷定xn為臨界值；當Gn ）時，則可以斷定x1為異常值。如果這種情況不成立，則可以判斷被檢測保護裝置不存在異常數據。另外，如果發現某數據異常，則可以判斷與該數據相對應的保護裝置是否存在異常情況，進而完成隱藏故障的診斷。

3 結束語

水電廠機組的運行情況在很大程度上影響著電網的運行狀態。為了保證電網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故障的研究。基于保護系統的運行特征，明確隱藏故障的原理，并在此基礎上選擇合適的診斷方式進行故障診斷，進而確定故障發生的部位，爭取在最短的時間內處理故障，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].中國新技術新產品，2013（01）：135.

〔編輯：白潔〕

Abstract： In the course of the actual operation of the hydropower plant， often fails because of external factors. Then， if the system cant relay timely and accurate removal of fault circuit elements， it is likely to make other protective devices malfunction occurs， expanding the scope of failure， reduce operational safety and reliability of the grid. A brief description of the hidden fault protection and fault diagnosis is proposed hydropower plant protection methods.

Key words： hydropower； protection； fault diagnosis； system equipment