水力發(fā)電廠繼電保護(hù)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(shí)際發(fā)電過程中必須要設(shè)置繼電保護(hù)裝置，用以保護(hù)發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行安全。通常情況下，為了保證繼電保護(hù)裝置的正常安全穩(wěn)定運(yùn)行，發(fā)電廠都會(huì)安排專業(yè)班組定期進(jìn)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(yàn)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(hù)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?jī)?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(yùn)行過程中的風(fēng)險(xiǎn)問題。

關(guān)鍵詞：水力發(fā)電廠;繼電保護(hù);隱性故障問題;診斷方法

中圖分類號(hào)：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2020）01-0152-02

0 引言

電能是我國(guó)的基本能源，人們?nèi)粘Ｉ疃茧x不開對(duì)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(guó)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(diǎn)問題，據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界上大約有70%的電力事故是因?yàn)槔^電保護(hù)隱性故障引發(fā)的。因此，如何解決繼電保護(hù)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(hù)隱性故障問題及原因分析

想要解決繼電保護(hù)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(shí)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(hù)隱性故障是水力發(fā)電廠繼電保護(hù)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(diǎn)，一般很難在日常的設(shè)備的檢修過程中發(fā)現(xiàn)，就會(huì)錯(cuò)過最佳的修復(fù)時(shí)期，進(jìn)而導(dǎo)致故障問題更加嚴(yán)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(duì)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(yùn)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(hù)設(shè)備的軟件及硬件故障，通信故障，以及繼電保護(hù)裝置開出接點(diǎn)誤動(dòng)等問題。這些故障問題都會(huì)對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行造成不良影響，需要及時(shí)采取處理措施。

1.2 出現(xiàn)故障的原因

在針對(duì)故障問題進(jìn)行診斷時(shí)，技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)，繼電保護(hù)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(hù)裝置出現(xiàn)故障，無法滿足日常高強(qiáng)度的運(yùn)行工況需求。同時(shí)，這也與工作人員在定期進(jìn)行設(shè)備的檢查、維修及保養(yǎng)工作時(shí)未認(rèn)真對(duì)裝置健康狀況進(jìn)行評(píng)估或未認(rèn)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(hù)設(shè)備定值整定時(shí)整定不合理，也容易導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)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(shí)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(hù)隱性故障問題的可行方法

基于信息技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，新時(shí)期的水力發(fā)電廠在診斷繼電保護(hù)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(cè)距診斷分析和實(shí)時(shí)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(shì)和注意事項(xiàng)，需要水力發(fā)電廠引起重視，并積極結(jié)合實(shí)際問題選擇合適的方法。

2.1 測(cè)距診斷分析

基于城市建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，水力發(fā)電廠在進(jìn)行發(fā)電及供電傳輸時(shí)，想要滿足人們的實(shí)際用電需求，就需要加大資金技術(shù)投入引進(jìn)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(guó)已經(jīng)進(jìn)入信息化時(shí)代，在水力發(fā)電工作中，設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)都是通過計(jì)算機(jī)設(shè)備來識(shí)別和控制的。而隱性故障可能會(huì)導(dǎo)致通信通道故障，增加問題的處理難度。針對(duì)這個(gè)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(hù)系統(tǒng)存在隱性故障時(shí)，則系統(tǒng)實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)和設(shè)定的參數(shù)會(huì)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(jì)算公式可以全面的分析出繼電保護(hù)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(shí)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(shí)時(shí)信息狀態(tài)分析

繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)隱性故障時(shí)，一般不會(huì)在設(shè)備運(yùn)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(shí)，才會(huì)誘發(fā)隱性故障，嚴(yán)重時(shí)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(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行管理工作時(shí)發(fā)現(xiàn)，從正常狀態(tài)下設(shè)備的運(yùn)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(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)發(fā)生變化，超出了這個(gè)規(guī)律，則表示設(shè)備存在隱性故障，應(yīng)當(dāng)對(duì)故障問題進(jìn)行全面的排查。這就涉及到對(duì)統(tǒng)計(jì)分析法的應(yīng)用，與傳統(tǒng)的人工統(tǒng)計(jì)方式不同，利用先進(jìn)的信息技術(shù)手段來操作可以保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性，提高統(tǒng)計(jì)工作的效率和質(zhì)量[1]。目前，繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)用實(shí)時(shí)信息狀態(tài)統(tǒng)計(jì)的裝置有繼電保護(hù)信息子站及PMU系統(tǒng)。這兩個(gè)系統(tǒng)可以根據(jù)故障時(shí)的狀態(tài)量進(jìn)行分析判斷故障類型，維護(hù)人員根據(jù)裝置生成的波形特點(diǎn)進(jìn)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(hù)功能的具體措施

想要解決隱性故障，還需要重點(diǎn)關(guān)注于如何優(yōu)化繼電保護(hù)功能的問題，具體可以通過加強(qiáng)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(jìn)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(dòng)水力發(fā)電廠各項(xiàng)工作的穩(wěn)步運(yùn)行。

3.1 繼電保護(hù)系統(tǒng)的優(yōu)化

繼電保護(hù)裝置可以在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中實(shí)時(shí)檢測(cè)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(hù)裝置及時(shí)檢測(cè)出來，然后自動(dòng)通知工作人員進(jìn)行處理，同時(shí)進(jìn)行斷電操作，保護(hù)供電設(shè)備及供電網(wǎng)絡(luò)的安全。針對(duì)于現(xiàn)存的水力發(fā)電廠繼電保護(hù)隱性故障的問題，工作人員應(yīng)當(dāng)積極研究繼電保護(hù)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(hù)系統(tǒng)的使用功能，避免出現(xiàn)繼電保護(hù)誤動(dòng)或者在遇到問題時(shí)拒動(dòng)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(hù)裝置類型及型號(hào)，并加大資金投入引進(jìn)相應(yīng)的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)，配備可視化的電子顯示屏幕，通過操作計(jì)算機(jī)設(shè)備開展智能化的繼電保護(hù)工作[2]。其次，就是對(duì)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的優(yōu)化，由于我國(guó)的智能化繼電保護(hù)技術(shù)還有待進(jìn)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(hù)設(shè)備建設(shè)，消除繼電保護(hù)工作的安全隱患。

3.2 優(yōu)化監(jiān)測(cè)及檢修流程

現(xiàn)階段，影響繼電保護(hù)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(huì)設(shè)置繼電保護(hù)的監(jiān)測(cè)機(jī)制，安排專業(yè)的工作人員定期進(jìn)行故障排查。但是，傳統(tǒng)的排查工作無法及時(shí)有效的發(fā)現(xiàn)隱性故障，這還需要發(fā)電廠對(duì)監(jiān)測(cè)的方法及操作流程進(jìn)行優(yōu)化。在隱性故障監(jiān)測(cè)工作中，主要分為兩種方式，一種是靜態(tài)監(jiān)測(cè)，一種是動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。靜態(tài)監(jiān)測(cè)主要指的是繼電保護(hù)系統(tǒng)在沒有運(yùn)作的狀態(tài)下，對(duì)電路回路的設(shè)置情況、線路老化情況等內(nèi)容的監(jiān)測(cè)，而動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)指的是在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中下，檢查設(shè)備的運(yùn)作狀態(tài)是否存在異常現(xiàn)象[3]。動(dòng)靜結(jié)合的監(jiān)測(cè)方式能夠更全面的發(fā)現(xiàn)設(shè)備的故障問題，在實(shí)際監(jiān)測(cè)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(jī)制，通過管理制度來約束員工的工作行為。在管理機(jī)制的設(shè)置方面，應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合國(guó)家相關(guān)管理?xiàng)l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(jìn)機(jī)制，吸引社會(huì)上的人才參與到繼電保護(hù)裝置的監(jiān)測(cè)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(duì)于現(xiàn)階段隱性故障的診斷工作實(shí)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(dòng)化控制技術(shù)，研究新興故障檢測(cè)技術(shù)，提高繼電保護(hù)裝置的智能化水平。在這個(gè)過程中，想要優(yōu)化繼電保護(hù)功能，就必須要保證工作人員具備創(chuàng)新意識(shí)及能力。并且，水力發(fā)電廠還應(yīng)當(dāng)在日常運(yùn)維管理工作中做好繼電保護(hù)隱性故障的總結(jié)與分析工作，結(jié)合繼電保護(hù)運(yùn)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(hù)技術(shù)的優(yōu)化研究工作重點(diǎn)主要落實(shí)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(xiǎn)，促進(jìn)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(cè)系統(tǒng)，來提高電力系統(tǒng)繼電保護(hù)系統(tǒng)的性能。這個(gè)系統(tǒng)主要應(yīng)用于非故障情況下的繼電保護(hù)動(dòng)作特征逼近報(bào)警[4]。同時(shí)，可以防止重負(fù)荷時(shí)測(cè)量阻抗流入到動(dòng)作區(qū)造成誤動(dòng)。在實(shí)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(cè)效果，第一時(shí)間找到故障問題的位置，從而實(shí)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(chǎng)景，但是，相應(yīng)的操作流程及步驟還有待進(jìn)一步優(yōu)化和完善。

4 相關(guān)注意事項(xiàng)

在具體的優(yōu)化研究過程中，還有一些注意事項(xiàng)需要遵守，首先，就是故障診斷工作涉及到對(duì)計(jì)算機(jī)設(shè)備的引進(jìn)，如何在提高診斷效果的同時(shí)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(jì)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(jì)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(zhǎng)期運(yùn)行的因素，也與人為操作因素有一定的關(guān)系，想要對(duì)員工進(jìn)行科學(xué)的管理，單獨(dú)依靠管理制度的約束是行不通的，還需要在運(yùn)行設(shè)備配置其他監(jiān)控裝置，全面保證設(shè)備運(yùn)行的安全。

5 結(jié)語

水力發(fā)電廠繼電保護(hù)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(yùn)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(yùn)行數(shù)據(jù)的方法，從數(shù)據(jù)的細(xì)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(shí)，能夠不斷總結(jié)個(gè)人工作經(jīng)驗(yàn)，明確故障診斷工作的重要性。然后有針對(duì)性的優(yōu)化技術(shù)操作方法及流程，推動(dòng)水力發(fā)電工作的順利開展。

參考文獻(xiàn)

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

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

[4] 王全亮.計(jì)及繼電保護(hù)狀態(tài)評(píng)估的電網(wǎng)故障診斷方法研究[J].計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2018，46（1）：12-15.