電力繼電保護(hù)故障的檢測(cè)及其維修析

孫洪濤 王喆 李永欽

摘 要：現(xiàn)階段，智能變電站新技術(shù)廣泛應(yīng)用，而繼電保護(hù)運(yùn)維技術(shù)發(fā)展相對(duì)滯后。為了適應(yīng)電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展的需要，該技術(shù)針對(duì)目前繼保運(yùn)檢工作中存在的難題，設(shè)計(jì)了故障快速分析、定值壓板遠(yuǎn)程巡檢和電源遠(yuǎn)程管控的功能并進(jìn)行了應(yīng)用推廣。結(jié)果表明：該技術(shù)增強(qiáng)了繼電保護(hù)運(yùn)檢工作的自動(dòng)化、智能化水平，減輕了運(yùn)檢人員的工作負(fù)擔(dān)，提高了繼電保護(hù)設(shè)備運(yùn)檢工作的管理水平和工作效率。

關(guān)鍵詞：電力繼電保護(hù)故障;檢測(cè);維修解析

引言

當(dāng)設(shè)備運(yùn)行時(shí)，繼電保護(hù)最容易發(fā)生故障，如何降低繼電故障的發(fā)生率，并正確地判斷故障發(fā)生的位置、類型，及時(shí)采取何種有效措施，提高電廠的運(yùn)行效率，避免事故的發(fā)生，是本次研究的重點(diǎn)。

1常見故障原因分析

1）干擾。微機(jī)的保護(hù)能力差最容易引起干擾問題，不能保障繼電器的完善輸出，當(dāng)其他的通信設(shè)備出現(xiàn)在保護(hù)屏上時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致繼電器發(fā)生故障。通信設(shè)備在電廠發(fā)電的應(yīng)用中，邏輯元件容易被燒毀，從而發(fā)出錯(cuò)誤的指令，就會(huì)使繼電設(shè)備不能正常運(yùn)行。2）人為原因造成的定值錯(cuò)誤。在人工設(shè)定時(shí)，由于個(gè)人的操作技巧，操作方式出錯(cuò)，這就會(huì)形成錯(cuò)誤的操作指令，指令錯(cuò)誤，導(dǎo)致系統(tǒng)接收后，也發(fā)出錯(cuò)誤命令。3）高頻信號(hào)故障。高頻信號(hào)發(fā)射機(jī)的生產(chǎn)缺乏統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范，每個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)成本不同導(dǎo)致其發(fā)射機(jī)的質(zhì)量差異較大，其故障出現(xiàn)率也不盡相同。4）CT飽和。設(shè)備運(yùn)行時(shí)，如果CT出現(xiàn)故障后，就會(huì)出現(xiàn)電流流動(dòng)加劇現(xiàn)象，從而引起線路短路，造成CT飽和，使繼電保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行出現(xiàn)障礙。5）插件的絕緣問題。在整個(gè)保護(hù)系統(tǒng)中，線路設(shè)置容易出現(xiàn)障礙，其技術(shù)要求含量高，材質(zhì)差別也很大，非常容易產(chǎn)生靜電現(xiàn)象，設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)，插件上由于絕緣性問題，容易發(fā)生漏電現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)短路，引起整個(gè)設(shè)備運(yùn)行故障。

2關(guān)鍵技術(shù)

2.1故障快速分析

故障分析是繼電保護(hù)遠(yuǎn)程運(yùn)維管控技術(shù)的核心技術(shù)之一。首先，主站接收到子站中保護(hù)裝置和故障錄波器監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。該技術(shù)在此基礎(chǔ)上通過數(shù)據(jù)篩選和融合處理得到直接反映故障特征的有效信息，從而實(shí)現(xiàn)故障定位和故障分析的功能。（1）信息融合技術(shù)信息融合技術(shù)是一門研究多源信息綜合處理的技術(shù)。該技術(shù)在接收多個(gè)信息源數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過一定準(zhǔn)則下進(jìn)行互聯(lián)、相關(guān)、估計(jì)和組合操作，以完成之后的分析任務(wù)。信息融合技術(shù)用于變電站的信息系統(tǒng)中需要滿足2個(gè)基本條件：信息采集的可得性和信息處理的實(shí)時(shí)性。目前，變電站的自動(dòng)化信息系統(tǒng)主要是采用過程總線將設(shè)備層和間隔層進(jìn)行連接的方法，從而將所有的數(shù)據(jù)通過匯總到總線上實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)共享的功能。一方面，站內(nèi)的智能傳感器可以將相關(guān)輔助節(jié)點(diǎn)的位置信號(hào)快速傳送到總線上進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。另一方面，由于過程總線技術(shù)具實(shí)時(shí)性能好的優(yōu)勢(shì)，主站可以得到變電站內(nèi)相關(guān)設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。綜上，目前的變電站自動(dòng)化信息系統(tǒng)已經(jīng)滿足了信息融合技術(shù)的基本要求。（2）故障初判對(duì)主站收到的實(shí)時(shí)錄波數(shù)據(jù)進(jìn)行故障初判。判斷依據(jù)為是否存在模擬突變量。如果存在模擬量的突變，則初步判斷為故障信息，該數(shù)據(jù)將會(huì)分類于“故障”數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)，供監(jiān)控人員查看以進(jìn)行下一步的故障定位和分析。如果不存在突變，則判斷為無故障信息，該數(shù)據(jù)將會(huì)分類于“無故障”數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)。（3）故障定位對(duì)于故障初判后位于“故障”數(shù)據(jù)區(qū)的信息，需要進(jìn)行故障定位，定位過程分為3步：①讀取元件的屬性參數(shù)，并將其保存在元件屬性參數(shù)字符串變量中。依次查詢?cè)谋Ｗo(hù)配置、保護(hù)整定值和故障錄波數(shù)據(jù)。②對(duì)元件的故障錄波數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理需要匹配相應(yīng)的濾波算法，經(jīng)過對(duì)比后選用Tukey數(shù)字低通濾波器對(duì)電壓、電流等電氣量進(jìn)行濾波處理，開始故障定位。③每個(gè)保護(hù)裝置有各自的保護(hù)邏輯，保護(hù)邏輯滿足則判斷為故障。選取元件所對(duì)應(yīng)保護(hù)裝置的某套動(dòng)作邏輯，若滿足動(dòng)作條件，則將該元件歸類到故障元件表中。注意對(duì)于線路元件，需要用測(cè)距算法進(jìn)行故障測(cè)距定位。重復(fù)步驟③直到遍歷該元件配置的所有保護(hù)。重復(fù)步驟①、②、③直到遍歷所有的可能故障元件。（4）故障分析保護(hù)動(dòng)作存在2種情況：正確動(dòng)作和不正確動(dòng)作。將故障定位結(jié)果與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中所記錄的開關(guān)量進(jìn)行對(duì)比，可分析出保護(hù)動(dòng)作情況。若兩者一致，則判斷保護(hù)動(dòng)作是正確的;若不一致，則判斷該保護(hù)是不正確動(dòng)作。

2.2定值壓板遠(yuǎn)程巡檢

根據(jù)電力系統(tǒng)的不同運(yùn)行方式，變電站繼保設(shè)備的定值和壓板需要重新設(shè)定。運(yùn)檢人員可以通過現(xiàn)場(chǎng)操作或者從主站進(jìn)行遠(yuǎn)方修改操作，但都無法絕對(duì)避免因人員粗心或網(wǎng)絡(luò)問題造成定值和壓板設(shè)定錯(cuò)誤。傳統(tǒng)的解決辦法是定期對(duì)繼保設(shè)備的定值和壓板進(jìn)行巡檢工作。目前在變電站運(yùn)維工作中，對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行定期巡檢都是由運(yùn)檢人員在現(xiàn)場(chǎng)操作完成的。隨著無人值守變電站的興起，繼保人員親自到變電站進(jìn)行定值巡檢會(huì)使得工作效率大大降低。而網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的成熟使得定值遠(yuǎn)程巡檢成為可能，顯著提高了定值管理工作的效率，這也是繼保工作中定值管理工作的發(fā)展趨勢(shì)。本文設(shè)計(jì)的繼電保護(hù)遠(yuǎn)程運(yùn)維管控技術(shù)具有定值巡檢這一功能，再將召喚的定值和壓板信息與調(diào)度下發(fā)的定值單進(jìn)行比對(duì)，如果比對(duì)之后發(fā)現(xiàn)定值和壓板不一致會(huì)將結(jié)果直接反饋給繼保人員，待繼保人員核查后，確定是否需要修改定值或壓板。定值壓板遠(yuǎn)程巡檢模塊具有自動(dòng)比對(duì)和智能篩選的功能。定值是數(shù)值量，實(shí)時(shí)采集每項(xiàng)定值，與錄入的基準(zhǔn)值進(jìn)行比對(duì)，如果相等則一致，如果不相等則不一致，結(jié)論分別用布爾量“0”和“1”表示。而控制字、軟硬壓板均是“0”或“1”的開關(guān)量，更容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)比對(duì)功能。前期給每項(xiàng)定值、壓板的正常狀態(tài)設(shè)置基準(zhǔn)值，與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫得到的定值壓板信息進(jìn)行比對(duì)，程序?qū)崿F(xiàn)可以確保準(zhǔn)確率100%，而且僅用1min就可以完成1個(gè)變電站內(nèi)所有繼保設(shè)備定值壓板比對(duì)，而智能篩選技術(shù)可以用不到30s自動(dòng)篩選出不一致的地方，1個(gè)變電站的巡視工作過程不會(huì)超過2min，從而實(shí)現(xiàn)“快速自動(dòng)比對(duì)、智能篩選錯(cuò)誤”目標(biāo)。通過上述技術(shù)，極大縮短了核對(duì)時(shí)間和巡檢周期，顯著提高巡檢質(zhì)量和效率。

2.3電源遠(yuǎn)程管控

智能變電站中對(duì)繼電保護(hù)設(shè)備的要求越來越高，絕大多數(shù)情況下設(shè)備都能保證穩(wěn)定可靠運(yùn)行。但由于繼保設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間處于運(yùn)行狀態(tài)，偶爾會(huì)出現(xiàn)軟件或裝置崩潰的現(xiàn)象，此時(shí)需要運(yùn)檢人員立即到變電站進(jìn)行重啟裝置的操作。該過程花費(fèi)大量時(shí)間在往返變電站的路上，一方面裝置崩潰的問題得不到快速解決，另一方面給運(yùn)檢人員增加了運(yùn)維負(fù)擔(dān)。通過電源遠(yuǎn)程管控技術(shù)，運(yùn)檢人員在主站就可以對(duì)繼保裝置進(jìn)行遠(yuǎn)程重啟操作，使得裝置快速恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)。

結(jié)語

總之，繼電保護(hù)系統(tǒng)是確保變電站內(nèi)部電力系統(tǒng)正常運(yùn)行中不可或缺的保護(hù)體系。在平時(shí)的變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行中，容易出現(xiàn)干擾故障以及內(nèi)外部故障等多種類型故障，影響了變電站繼電保護(hù)功能的正常運(yùn)行。為了有效處理繼電保護(hù)故障，可以從采取有效抗干擾措施來處理干擾故障出發(fā)，注重靈活選用排除法、分析法等故障診治方法來處理繼電保護(hù)裝置，配合定期開展二次回路巡檢工作，力求全面提升變電站繼電保護(hù)工作的質(zhì)量。

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