電廠繼電保護(hù)裝置檢修與管理分析

米志同

（華電國(guó)際十里泉發(fā)電廠，山東 棗莊 277100）

1 電廠繼電保護(hù)裝置常見(jiàn)故障

1.1 變壓器二次回路故障

電廠變壓器二次回路故障主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①變壓器二次回路中性點(diǎn)接地異常，變壓器二次回路中性點(diǎn)不接地或多點(diǎn)接地異常。造成這種現(xiàn)象的原因可能是電廠沒(méi)有嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)范，導(dǎo)致接線出現(xiàn)線路故障。②變壓器二次回路三角電壓開(kāi)環(huán)異常。變壓器中的開(kāi)路三角形電壓環(huán)路存在開(kāi)路故障，導(dǎo)致線路短路。③繼電保護(hù)裝置的相關(guān)設(shè)備無(wú)法有效控制電力設(shè)備。造成這種現(xiàn)象的主要原因是電廠安裝外圍電壓繼電器裝置時(shí)，備用接線沒(méi)有科學(xué)規(guī)劃，安裝后的備用接線過(guò)長(zhǎng)，無(wú)法密封接線盒。下雨時(shí)，雨水流入接線盒，可能引起跳閘事故。

1.2 繼電器接觸錯(cuò)誤

繼電器工作時(shí)，如果觸點(diǎn)不靈敏，觸點(diǎn)松動(dòng)，就會(huì)出現(xiàn)繼電器電子元件接觸不良。在電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)流、過(guò)壓等現(xiàn)象時(shí)，繼電器的觸點(diǎn)不能正常判斷異常情況，導(dǎo)致誤動(dòng)作或拒動(dòng)，不能有效保護(hù)電力系統(tǒng)，繼電保護(hù)作用實(shí)際上不能再生并缺失。

1.3 合流裝置與保護(hù)裝置之間的光纖通信終止

因素包括光纖通信通道故障、光纖斷裂和光纖組件故障，采樣數(shù)值數(shù)據(jù)很難獲得。

1.4 智能終端的光纖通信被切斷，與保護(hù)裝置的連接丟失

原因可能是由于光纖通信通道的故障和傳輸損壞導(dǎo)致通信中斷，光纖通信組件難以與終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

1.5 通信信息錯(cuò)誤

在傳統(tǒng)的站臺(tái)中，模擬量是通過(guò)電纜來(lái)表示的，只要電纜緊密接觸，數(shù)據(jù)傳輸就不會(huì)丟失。以電廠繼電保護(hù)裝置為例，因?yàn)槔^電器、匯流器等保護(hù)裝置前面有很多集電環(huán)節(jié)，所以連接環(huán)節(jié)很多。這些捕獲和連接鏈路中的異常可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)處理或傳輸過(guò)程中的數(shù)據(jù)出現(xiàn)丟幀、丟包或亂序行為。如果SV 數(shù)據(jù)在幀、包或亂序中丟失，樣本值可能會(huì)出現(xiàn)不連續(xù)。頻繁丟幀、丟包或順序錯(cuò)誤導(dǎo)致處理不正確會(huì)嚴(yán)重影響保護(hù)性能并產(chǎn)生嚴(yán)重后果，如保護(hù)失敗。

1.6 樣本值無(wú)效

過(guò)時(shí)的樣本值是無(wú)效樣本。根據(jù)問(wèn)題分析，問(wèn)題的癥結(jié)在于A/D 電路異常（合并部分），保護(hù)裝置接收到的采樣信息和位置無(wú)效。這種情況下，在現(xiàn)有保護(hù)裝置的情況下，可能無(wú)法進(jìn)行準(zhǔn)確的保護(hù)和閉鎖操作，而在電廠中，保護(hù)裝置可以通過(guò)狀態(tài)標(biāo)識(shí)來(lái)判斷需要閉鎖的程度并實(shí)施。

1.7 2 個(gè)A/D 通道的采樣值不匹配

如果合并單元中的數(shù)據(jù)傳輸或采集循環(huán)出現(xiàn)問(wèn)題，2 個(gè)A/D 中的樣本值會(huì)發(fā)生變化，造成很大的差異。雖然這些故障通常不是由保護(hù)裝置引起的，但采樣值會(huì)導(dǎo)致保護(hù)裝置發(fā)生故障或拒絕操作，因此必須對(duì)保護(hù)裝置的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋O(jiān)控并采取有效的措施。

1.8 接收采樣值消息的時(shí)間間隔差異太大

保護(hù)裝置的采樣存在漂移，偏移產(chǎn)生過(guò)大，對(duì)采樣同步影響較大，保護(hù)裝置接收采樣值報(bào)文的時(shí)間間隔有具體規(guī)范要求，理論值為（20/N ms，N 為每個(gè)周期的采樣點(diǎn)數(shù)），但在日常工作中，理論值并不精確，在一定范圍內(nèi)可以流體耐受，間隔在10 μs 以內(nèi)抖動(dòng)誤差。差動(dòng)保護(hù)（包括母線和變壓器）可能會(huì)發(fā)生故障，因?yàn)槿绻蓸硬徽_或丟失，繼電保護(hù)裝置的保護(hù)功能會(huì)受到很大影響。

2 電廠繼電保護(hù)裝置檢修的作用

2.1 保證繼電保護(hù)裝置的選擇性

電廠是國(guó)家電網(wǎng)直接供應(yīng)商，電廠電力系統(tǒng)設(shè)備及線路短路是很常見(jiàn)的故障問(wèn)題，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，繼電保護(hù)裝置必須發(fā)揮作用。當(dāng)出現(xiàn)保護(hù)斷路器或故障線路的保護(hù)裝置拒絕閉鎖繼電保護(hù)裝置的情況，則必須通過(guò)執(zhí)行斷開(kāi)故障設(shè)備或線路的動(dòng)作來(lái)斷開(kāi)相鄰的設(shè)備或線路。

1.2.1 心理干預(yù)。院內(nèi)醫(yī)護(hù)人員應(yīng)當(dāng)與患者開(kāi)展積極有效的心理護(hù)理。在迎接患者時(shí)，以溫婉、誠(chéng)懇的態(tài)度接待患者，做好與患者溝通與交流工作。結(jié)合患者的實(shí)際情況，努力解決相關(guān)問(wèn)題，鼓勵(lì)患者說(shuō)出內(nèi)心想法。

2.2 保證繼電保護(hù)裝置快速動(dòng)作

繼電保護(hù)裝置進(jìn)行故障清除時(shí)，必須盡快撤除，以免影響電力系統(tǒng)的并聯(lián)運(yùn)行，這就是所謂的速度。保證繼電保護(hù)裝置快速性的主要目的是保證繼電保護(hù)裝置在發(fā)生故障時(shí)迅速清除故障，降低電廠的用電量和用戶使用的電壓。使電力系統(tǒng)在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)正常運(yùn)行，避免錯(cuò)誤擴(kuò)大。

2.3 檢查繼電保護(hù)裝置的靈敏度

如果電廠繼電保護(hù)裝置（圖1）保護(hù)范圍內(nèi)的電氣裝置或線路發(fā)生異常，繼電保護(hù)裝置作出響應(yīng)，這種響應(yīng)能力稱為靈敏度。系統(tǒng)最大工作方式主要是指繼電保護(hù)裝置的保護(hù)線路端發(fā)生故障時(shí)系統(tǒng)的最小等效阻抗和流過(guò)保護(hù)裝置的實(shí)際短路電流。系統(tǒng)的最小工作模式是短路條件下流過(guò)繼電保護(hù)的短路電流等于最大系統(tǒng)等效阻抗。

圖1 電廠繼電保護(hù)裝置

2.4 確保繼電保護(hù)裝置的可靠性

保證電廠繼電保護(hù)裝置的可靠性也是繼電保護(hù)裝置維護(hù)管理的重要內(nèi)容，繼電網(wǎng)中的設(shè)備或線路發(fā)生故障時(shí)，該繼電保護(hù)裝置必須及時(shí)響應(yīng)。如果電力系統(tǒng)正常，不需要保護(hù)動(dòng)作，繼電保護(hù)裝置不能動(dòng)作。

3 電廠繼電保護(hù)裝置檢修與管理策略

3.1 加強(qiáng)電廠繼電保護(hù)裝置安全管理

要提升電廠繼電保護(hù)裝置的安全運(yùn)行能力及自動(dòng)化水平，就需要加強(qiáng)對(duì)電廠繼電保護(hù)裝置的安全管理體系，具體的措施有以下幾點(diǎn)：一是對(duì)電廠繼電保護(hù)裝置進(jìn)行定期的安全維護(hù)，對(duì)電廠繼電保護(hù)裝置進(jìn)行安全調(diào)試和運(yùn)行，在運(yùn)行的過(guò)程中排除可能存在的風(fēng)險(xiǎn)，并對(duì)可能出現(xiàn)的故障問(wèn)題進(jìn)行預(yù)防[4]，通過(guò)及時(shí)的檢修維護(hù)等措施，穩(wěn)定電廠繼電保護(hù)裝置的安全運(yùn)行能力，從而提升電廠繼電保護(hù)裝置能力；二是電廠繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)故障或老化的情況時(shí)，檢修維護(hù)人員和電廠相關(guān)工作管理人員，應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行設(shè)備的更新和換代，以便于電廠更好地進(jìn)行電力的管理，從而提升電廠的繼電保護(hù)裝置質(zhì)量[5]，為電廠提供更高質(zhì)量的繼電保護(hù)裝置服務(wù)；三是在繼電保護(hù)裝置線路和繼電保護(hù)裝置站整體規(guī)劃上做好設(shè)計(jì)，一個(gè)良好的繼電保護(hù)裝置線路和繼電保護(hù)裝置站的配合，能夠降低電廠的投資成本，擴(kuò)大企業(yè)的投資利潤(rùn)空間，在降低投資成本的基礎(chǔ)上，還能根據(jù)不同的地形設(shè)計(jì)不同的繼電保護(hù)裝置方案，保證電廠繼電保護(hù)裝置系統(tǒng)的安全運(yùn)行，能夠有效地避免自然災(zāi)害對(duì)繼電保護(hù)裝置的影響。

3.2 加強(qiáng)電廠繼電保護(hù)裝置的防雷性能

自然災(zāi)害中的雷電對(duì)于繼電保護(hù)裝置安全運(yùn)行的影響程度最大，為避免雷電對(duì)繼電保護(hù)裝置安全運(yùn)行的影響，在繼電保護(hù)裝置自動(dòng)化設(shè)備中合適的位置安裝防雷裝置[6-7]，防雷裝置需要較高的耐雷水平，同時(shí)能夠預(yù)防雷擊對(duì)繼電保護(hù)裝置自動(dòng)化設(shè)備造成的跳閘影響，防雷裝中的桿塔在接地時(shí)，應(yīng)該要降低接地電阻值，通常接地電阻值應(yīng)低于10 Ω；預(yù)防雷電的措施還可以添加耦合電線。防雷裝置的主要作用是降低繼電保護(hù)裝置遭受雷電攻擊的可能性，并提升分流、耦合的效果，因此添加耦合電線可以強(qiáng)化高耦合作用，分擔(dān)絕緣子的工作壓力，達(dá)到穩(wěn)定輸配電線路安全運(yùn)行的目的。

3.3 提升設(shè)備自動(dòng)化運(yùn)行安全

繼電保護(hù)裝置安全運(yùn)行與自動(dòng)化水平有著密不可分的關(guān)系，想要安全運(yùn)行自動(dòng)化設(shè)備，首先可以制定預(yù)防性措施，控制設(shè)備在自動(dòng)化運(yùn)行過(guò)程中的狀態(tài)，利用參數(shù)設(shè)置，預(yù)防故障發(fā)生的概率，在可能發(fā)生故障時(shí)，提前做出應(yīng)對(duì)措施，對(duì)故障可能發(fā)生地點(diǎn)進(jìn)行排查，確保電廠的安全生產(chǎn)[5]；其次自動(dòng)化設(shè)備安全運(yùn)行參數(shù)的精確度確定，在繼電保護(hù)裝置安全運(yùn)行中，自動(dòng)化設(shè)備的參數(shù)精確能夠預(yù)防故障率的進(jìn)一步擴(kuò)大，加強(qiáng)自動(dòng)化設(shè)備安全運(yùn)行的狀態(tài)，從而保證繼電保護(hù)裝置安全運(yùn)行。

3.4 定期進(jìn)行員工專業(yè)技能培訓(xùn)，提升員工綜合素質(zhì)

綜合素質(zhì)在員工工作生涯中占據(jù)重要地位，為發(fā)揮員工在電廠中的價(jià)值和作用，定期對(duì)員工進(jìn)行綜合素質(zhì)培訓(xùn)，強(qiáng)化專業(yè)技能的應(yīng)用能力，并提升員工自身的思想素質(zhì)，避免因員工的因素對(duì)電廠安全造成威脅，定期對(duì)全體員工進(jìn)行培訓(xùn)、評(píng)價(jià)。培訓(xùn)內(nèi)容不僅包括安全管理方面的知識(shí)和技能，還需要針對(duì)各個(gè)崗位進(jìn)行各種專業(yè)知識(shí)和技術(shù)培訓(xùn)[6]。通過(guò)這種方式，不斷提高工作人員的業(yè)務(wù)水平和業(yè)務(wù)素質(zhì)，督促員工更加認(rèn)真地對(duì)待工作，在工作過(guò)程中牢記安全知識(shí)，自覺(jué)嚴(yán)格遵守規(guī)章制度，將每一個(gè)條款都記在心里。通過(guò)學(xué)習(xí)和培訓(xùn)，所有員工都能清楚地了解需要特別注意的安全方面及安全管理在工作中的重要性。此外，電廠在組織員工培訓(xùn)過(guò)程中，要形成完善的教育評(píng)價(jià)體系，對(duì)員工的學(xué)習(xí)培訓(xùn)情況進(jìn)行嚴(yán)格的考核，持續(xù)參與學(xué)習(xí)培訓(xùn)。如果員工的培訓(xùn)和評(píng)估表現(xiàn)極差，則應(yīng)考慮調(diào)整崗位，并要求進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)和學(xué)習(xí)。

3.5 光纖通信通道的維護(hù)

一般來(lái)說(shuō)，可以使用3 種維護(hù)策略：定期維護(hù)、故障維護(hù)和基于狀態(tài)的維護(hù)?？紤]到針對(duì)光纖通信通道當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)的在線檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)基本成熟，光纖通道在運(yùn)行中的故障主要是衰減量的增減引起的。測(cè)量光模塊的發(fā)射和接收功率，并隨著時(shí)間的推移逐漸改變它們，以達(dá)到良好的技術(shù)狀態(tài)，并為維護(hù)狀態(tài)提供安裝基礎(chǔ)。因此，根據(jù)對(duì)光纖通信通道運(yùn)行狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)結(jié)果，可以對(duì)光纖通信通道采取基于狀態(tài)的維護(hù)策略。另一方面，可以防止在定期檢查中由于不必要的檢查而導(dǎo)致可靠性降低，并大大減輕了維護(hù)負(fù)擔(dān)。同時(shí)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，在鏈路中斷等嚴(yán)重通信通道故障發(fā)生前，及時(shí)采取相應(yīng)措施，防止系統(tǒng)通信再次產(chǎn)生負(fù)面影響。

在光纖通信通道狀態(tài)保持階段，每次傳輸都與IED 設(shè)備互聯(lián)，IED 設(shè)備可以直接獲取光纖通道的工作狀態(tài)，從而保持通信狀態(tài)。每個(gè)IED 設(shè)備的發(fā)射通信接口都應(yīng)具有在線光發(fā)射/接收功率監(jiān)測(cè)功能。健康維護(hù)監(jiān)測(cè)與決策模塊由站控層組成。每個(gè)IED 設(shè)備將自己的光收發(fā)器電力網(wǎng)絡(luò)測(cè)量數(shù)據(jù)上傳到站控層健康監(jiān)測(cè)和決策模塊。站控層狀態(tài)監(jiān)測(cè)與決策模塊對(duì)各通信通道的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢查和處理。對(duì)于收發(fā)器功率和維護(hù)閾值，發(fā)送維護(hù)警報(bào)信號(hào)以啟用狀態(tài)維護(hù)。

3.6 繼電保護(hù)裝置的維護(hù)

常規(guī)繼電保護(hù)（包括微機(jī)保護(hù)）裝置的維護(hù)主要包括定期檢查、保護(hù)裝置定期校驗(yàn)、斷路器的跳閘和合閘。發(fā)現(xiàn)異?；蛞馔獾脑O(shè)備需要進(jìn)一步檢查。作為維護(hù)策略，所有智能變電站均采用微機(jī)保護(hù)裝置，將模擬量數(shù)據(jù)采集和繼電動(dòng)作控制功能傳遞給合流裝置和智能終端設(shè)備，微機(jī)保護(hù)裝置功能強(qiáng)大。維修方式可調(diào)整為狀態(tài)維修與故障維修相結(jié)合。保護(hù)設(shè)備光模塊功率低，通信報(bào)文亂序（報(bào)文丟失或亂序），采樣值報(bào)文傳輸間隔不均勻，同步脈沖偏移過(guò)大，評(píng)估采樣延遲。故障和偏離極限值等異常運(yùn)行條件提供了出色的在線監(jiān)測(cè)方法。同時(shí)，故障會(huì)隨著時(shí)間而改變?？梢允褂媒】禉z查方法，即相關(guān)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控結(jié)論及時(shí)上傳到站控級(jí)狀態(tài)維護(hù)監(jiān)控決策模塊，檢查并研究保護(hù)裝置的工作條件，查看告警信號(hào)狀態(tài)，如果收發(fā)功率持續(xù)下降，則單位時(shí)間內(nèi)丟包率或誤碼率增加，報(bào)文傳輸時(shí)間間隔偏差超標(biāo)達(dá)到維持閾值。目前，部分保護(hù)裝置不具備對(duì)零漂過(guò)大等異常動(dòng)作的在線監(jiān)測(cè)功能，但也可以通過(guò)添加相應(yīng)的監(jiān)測(cè)軟件模塊，輕松實(shí)現(xiàn)狀態(tài)維護(hù)。SV、GOOSE 通訊系統(tǒng)斷線等嚴(yán)重故障、內(nèi)存自檢錯(cuò)誤、EEPROM 自檢錯(cuò)誤、保護(hù)設(shè)置檢查錯(cuò)誤和軟件自檢等。初始化錯(cuò)誤、數(shù)據(jù)頻繁復(fù)位、內(nèi)部電源高壓及停電等故障保護(hù)裝置各有功能，可以正常進(jìn)行報(bào)警、鎖定及動(dòng)作等操作，此時(shí)也可實(shí)現(xiàn)故障排除方法。此外，檢修還應(yīng)考慮繼電保護(hù)裝置的壽命、出廠試驗(yàn)記錄、以前的維修試驗(yàn)記錄及同一保護(hù)器發(fā)生故障或故障的頻率。根據(jù)同類型保護(hù)裝置的發(fā)生次數(shù)、各種故障的發(fā)生頻率、保護(hù)裝置的運(yùn)行狀況等相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，在線監(jiān)測(cè)結(jié)論和保護(hù)裝置狀態(tài)的變化[8-10]。綜合研究，根據(jù)趨勢(shì)和規(guī)律預(yù)測(cè)，制定更加科學(xué)的繼電保護(hù)裝置維修策略。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上，電廠繼電保護(hù)裝置常見(jiàn)的故障有繼電器接觸錯(cuò)誤，變壓器二次回路故障，合流裝置與保護(hù)裝置之間的光纖通信終止，智能終端的光纖通信被切斷，與保護(hù)裝置的連接丟失，通信信息錯(cuò)誤，樣本值無(wú)效，2 個(gè)A/D 通道的采樣值不匹配，接收采樣值消息的時(shí)間間隔差異太大，采樣的額定延遲超過(guò)限值，零漂過(guò)大，同步脈沖偏差過(guò)大等問(wèn)題，通過(guò)加強(qiáng)電廠繼電保護(hù)裝置安全管理，加強(qiáng)電廠繼電保護(hù)裝置的防雷性能，提升設(shè)備自動(dòng)化運(yùn)行安全，定期進(jìn)行員工專業(yè)技能培訓(xùn)，提升員工綜合素質(zhì)，加強(qiáng)光纖通信通道的維護(hù)及繼電保護(hù)裝置維護(hù)，從而提升電廠繼電保護(hù)裝置安全運(yùn)行。