吳 倩

（國能平羅發(fā)電有限公司）

0 引言

對繼電保護(hù)故障進(jìn)行診斷，有利于第一時(shí)間鎖定故障現(xiàn)場信息，為后續(xù)分析提供線索。在診斷和處理時(shí)，人員直接檢查故障點(diǎn)位的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，觀察接觸器等部件是否異常，對故障進(jìn)行初步診斷，有利于現(xiàn)場維修。長期運(yùn)行的繼電器，積累了大量故障記錄數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析可以總結(jié)不同類型故障的規(guī)律性，有利于提前預(yù)測可能出現(xiàn)的故障類型，并制定相應(yīng)預(yù)防對策。

1 電廠繼電保護(hù)故障診斷方法

1.1 經(jīng)驗(yàn)分析故障

在電廠運(yùn)行中，一旦出現(xiàn)過電流或者過電壓的情況，那么就會發(fā)生故障，影響電廠運(yùn)行。所以就要對電廠中的繼電保護(hù)故障進(jìn)行診斷，可以利用經(jīng)驗(yàn)分析故障診斷方法，其主要是利用大量歷史數(shù)據(jù)總結(jié)規(guī)律，在新故障初期可以進(jìn)行快速定性診斷，為后續(xù)精細(xì)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(shù)據(jù)，這包括繼電器型號、發(fā)生故障時(shí)間、參數(shù)讀數(shù)等詳細(xì)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(tǒng)計(jì)每種類型故障的發(fā)生頻率、時(shí)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(yùn)行后不同部位磨損程度，找出故障的潛在原因，例如，電動機(jī)的傳動結(jié)構(gòu)出現(xiàn)“卡住”現(xiàn)象，就會導(dǎo)致電流突然增加。如果變頻器輸出位置出現(xiàn)短路，或者電動機(jī)內(nèi)部出現(xiàn)短路，那么也會出現(xiàn)電機(jī)燒毀、電纜損壞等現(xiàn)象。在利用經(jīng)驗(yàn)分析故障的時(shí)候，先了解繼電保護(hù)裝置的各個(gè)模塊的運(yùn)行情況，實(shí)現(xiàn)對電源、CPU、I／O接口、A／D轉(zhuǎn)換等裝置進(jìn)行人工檢查，通過人員自身工作經(jīng)驗(yàn)，查看繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行情況，并結(jié)合以往經(jīng)驗(yàn)分析可能原因，進(jìn)行定向診斷，根據(jù)分析結(jié)果，提出預(yù)防對策改進(jìn)措施，如更換易損部件等，不斷完善歷史數(shù)據(jù)庫，累積更豐富的經(jīng)驗(yàn)。

1.2 通過數(shù)據(jù)檢測故障位置

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

1.3 以信號狀態(tài)為導(dǎo)向判斷故障發(fā)生點(diǎn)

在電廠繼電保護(hù)中，通過觀察和分析繼電器內(nèi)部信號的狀態(tài)變化，來判斷故障發(fā)生點(diǎn)，觀察繼電器接觸器開閉狀態(tài)，是否與設(shè)定值相符，是否存在異常開關(guān)，檢測繼電器內(nèi)部各路信號線的電壓電流值是否符合設(shè)計(jì)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(jù)電壓電流值分析信號傳輸過程中各級繼電器的狀態(tài)變化規(guī)律，看是否一致，對比信號輸入端和輸出端的狀態(tài)，找出不匹配的節(jié)點(diǎn)作為故障發(fā)生點(diǎn)。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(diǎn)進(jìn)行組件測試，如繼電器內(nèi)部接觸器開關(guān)測試，根據(jù)測試結(jié)果判斷故障原因，如接觸器磨損導(dǎo)致的開關(guān)不良等。然后要進(jìn)行組件更換或修復(fù)，恢復(fù)正常信號狀態(tài)進(jìn)行功能檢測。以信號狀態(tài)為導(dǎo)向進(jìn)行故障診斷，主要是通過觀察和分析信號的傳輸規(guī)律，可以在系統(tǒng)層面快速定位故障點(diǎn)范圍，并進(jìn)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(hù)故障現(xiàn)場處理技術(shù)

2.1 實(shí)時(shí)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(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，需要準(zhǔn)備好電位表、電流表等檢測儀器，進(jìn)行校準(zhǔn)，檢測出二次節(jié)點(diǎn)的電位變化以及直流電壓變化，對故障點(diǎn)進(jìn)行確認(rèn)。當(dāng)線路開關(guān)分閘，綠燈指示燈不亮的時(shí)候，如圖所示。

圖 開關(guān)控制回路原理圖

針對上圖這一情況，利用實(shí)時(shí)檢測電位變化的方法，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，然后針對故障點(diǎn)可以采用保護(hù)傳動方法進(jìn)行處理，對電路中的一些開路進(jìn)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(shí)時(shí)記錄功能，記錄電壓和電流的實(shí)時(shí)變化曲線。觸發(fā)繼電器保護(hù)動作，如人工模擬超過設(shè)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(dāng)萬用表正常工作的時(shí)候，壓板退出，測量節(jié)點(diǎn)的對地電位，啟動主變保護(hù)，出口C1動作，這樣會給C2一個(gè)正電位，讓電壓表的正電位出現(xiàn)翻轉(zhuǎn)，如果不能翻轉(zhuǎn)，那么就要測量r、U節(jié)點(diǎn)，如果沒有出現(xiàn)負(fù)電位，那么就說明故障沒有發(fā)生在這一電路中，需要在下一級電路進(jìn)行重復(fù)診斷處理。檢測繼電器各接觸器的開關(guān)動作，與電位變化曲線進(jìn)行對應(yīng)分析，根據(jù)曲線是否一致，判斷繼電器和接觸器是否響應(yīng)及時(shí)準(zhǔn)確。如發(fā)現(xiàn)異常，進(jìn)一步對接觸器和繼電器內(nèi)部進(jìn)行組件檢測，找出原因，重復(fù)檢測不同類型的電壓電流變化，全面評估繼電器性能，根據(jù)檢測結(jié)果，對繼電器和線路進(jìn)行必要的調(diào)整和維修工作。在現(xiàn)場實(shí)時(shí)監(jiān)測和診斷繼電器的運(yùn)行狀態(tài)，檢測出電位的實(shí)時(shí)變化，可以有效提高處理效率。

2.2 分段處理技術(shù)

根據(jù)故障表現(xiàn)分析，將整個(gè)繼電保護(hù)系統(tǒng)分為多個(gè)獨(dú)立的分段，每個(gè)分段內(nèi)包含一個(gè)或多個(gè)繼電器及相關(guān)聯(lián)的線路、傳感器等設(shè)備，將工作人員分組，每組負(fù)責(zé)一個(gè)分段的檢測和處理工作。明確檢查內(nèi)容和順序，第一組工作人員開始檢測和處理第一個(gè)分段，其他組待命。第一組在分段內(nèi)進(jìn)行全面檢查，包括視檢、參數(shù)檢測、組件檢測等，發(fā)現(xiàn)問題后進(jìn)行修復(fù)，完成后第一步驗(yàn)收分段功能。第一組結(jié)束后，第二組開始檢測和處理第二個(gè)分段，依次類推，每個(gè)分組按順序獨(dú)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(hù)收發(fā)信機(jī)失?；蛘哳A(yù)警信號無法識別，面對這一故障，那么就要先進(jìn)行分段處理，先要脫開通道，防止串聯(lián)，然后接入75Ω的負(fù)載，接下來就要對發(fā)信機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行診斷，診斷其運(yùn)行是否正常，故障點(diǎn)是否在發(fā)信機(jī)內(nèi)部。在診斷完成后要接入通道，對通道接收信號的電平差進(jìn)行檢測，分析電纜運(yùn)行情況，找出故障點(diǎn)。第二種故障則是遠(yuǎn)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(nèi)回路，診斷出裝置內(nèi)的具體情況，然后快速與外側(cè)環(huán)接通，查看裝置信號接收情況，從而檢測出通道運(yùn)行是否存在故障，如果存在故障，明確故障點(diǎn)的具體位置。當(dāng)所有分段處理工作結(jié)束后，對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行總體功能測試，根據(jù)測試結(jié)果進(jìn)行必要的調(diào)整完善，結(jié)束整個(gè)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(shí)間，且互不影響，安全可靠。

2.3 降低電氣設(shè)備接地電阻，處理電磁干擾故障

電磁干擾會導(dǎo)致繼電器誤操作或故障，主要原因是設(shè)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(chǎn)生原理是設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生高頻電流環(huán)路，通過設(shè)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?yàn)榻拥仉娮鑂越小，產(chǎn)生的電磁場E越小，如公式E＝R*I所示，其中E為電磁場強(qiáng)度；R為接地電阻；I為流經(jīng)接地線的電流。在降低接地電阻時(shí)，首先要檢測繼電器柜體和電氣設(shè)備的接地電阻值，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，接地電阻應(yīng)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(gè)測試電極與接地點(diǎn)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(dǎo)線數(shù)量，或者采用多條并聯(lián)接地等方法，來降低電氣設(shè)備的接地電阻，使其在計(jì)算后可以控制在4Ω以下，這樣就能降低電磁場的強(qiáng)度。重新檢測后確保各設(shè)備接地電阻值均符合標(biāo)準(zhǔn)要求，同時(shí)檢查接地導(dǎo)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(tǒng)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(yōu)化接地設(shè)計(jì)降低電阻，是一種有效的技術(shù)手段來解決電磁干擾問題。

2.4 二次設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測

在繼電保護(hù)裝置中，電流互感器容易產(chǎn)生飽和故障問題，所以需要對二次設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測。根據(jù)電流互感器設(shè)備類型和運(yùn)行特征，制定監(jiān)測計(jì)劃，明確監(jiān)測內(nèi)容和要點(diǎn)。例如，使用示波器等儀器監(jiān)測設(shè)備內(nèi)外各級信號的傳輸狀態(tài)，檢查是否一致正常［4］。準(zhǔn)備好各種檢測儀器，如多測表、示波器等，進(jìn)行檢定校準(zhǔn)，將檢測儀器連接到設(shè)備相應(yīng)的信號端子或電路上，設(shè)置合適的測量范圍。開啟儀器實(shí)時(shí)記錄功能，開始監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，如電壓、電流、溫度變化等。在二次設(shè)備監(jiān)測的時(shí)候，也可以人工模擬各類運(yùn)行條件，觀察設(shè)備的開關(guān)動作和保護(hù)反應(yīng)情況，盡量減小電流互感器的負(fù)荷量。此外，也要對繼電器和接觸器的動作時(shí)間、接觸電阻等性能指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測；對傳感器、變壓器等組件進(jìn)行專項(xiàng)測試，檢查運(yùn)行狀態(tài)。對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、整理，利用專業(yè)軟件進(jìn)行分析診斷，根據(jù)分析結(jié)果，對設(shè)備問題進(jìn)行定位和判斷，然后就要對設(shè)備進(jìn)行必要的調(diào)整和維修工作。開展重復(fù)監(jiān)測，驗(yàn)證問題處理效果，確保設(shè)備恢復(fù)良好狀態(tài)，只有對繼電保護(hù)拒動故障進(jìn)行監(jiān)測，才能調(diào)整電流互感器飽和問題，對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行全面評估，全面而準(zhǔn)確的監(jiān)測出二次設(shè)備狀態(tài)，并對其故障進(jìn)行處理。

3 結(jié)束語

綜上所述，對電廠繼電保護(hù)故障進(jìn)行診斷和處理，可以降低電廠出現(xiàn)繼電保護(hù)故障的幾率，保護(hù)電路，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，使電廠的電路運(yùn)行更安全。在進(jìn)行診斷處理的時(shí)候，主要是利用經(jīng)驗(yàn)、信號狀態(tài)等方法，判斷故障點(diǎn)，并采用檢測、分段處理、降低接地電阻等處理技術(shù)，保證電廠繼電保護(hù)故障得到充分的處理。