基于水电厂继电保护隐藏故障诊断方法探讨

基于水电厂继电保护隐藏故障诊断方法探讨

马晓亮

华能辽宁清洁能源有限责任公司苏子河水电厂 辽宁省抚顺市 111235

[摘要]完善水电厂继电保护隐藏故障诊断方法有利于确保故障诊断的快速性与真实性。本文指出了水电厂继电保护隐藏故障特征，分析了水电厂继电保护隐藏故障的原因，探讨了水电厂继电保护隐藏故障诊断方法，提出了强化水电厂继电保护隐藏故障诊断效率的策略。 [关键词]继电保护隐藏故障；特征；原因；诊断方法；策略

水电站设备运转过程中由于长期的供电压力与恶劣工作环境的影响而导致设备老化迅速，易发生故障的现象。继电保护隐藏故障诊断方法是电力系统中进行自动检测和控制的有效应用装置，能够在设备出现故障时及时发出提示信号并自动进行故障切除，对于水电厂的运行具有重要的意义。

1、水电厂继电保护隐藏故障特征     水电厂继电保护系统的永久缺陷就是其隐藏故障，其主要的危害就是会使得继电保护系统无法对电路原件进行正确的切除，还可能会导致其他保护装置出现错误的动作而出现机组停机等事故。此种类型的故障不仅在系统正常运行时难以被发现，而且会对水电厂机组的安全和稳定运行造成严重的威胁。此种类型故障的特点主要表现在以下几点：①在隐藏故障发生时不会表现出明显的症状，不会对水电厂机组的正常运行造成干扰。但是会改变水电厂的机组出力并且可能导致电力系统出现故障或者过负荷等情况。②水电厂继电保护的隐藏故障还可能会导致出现保护系统误动甚至是其他连锁故障发生等问题。③此问题会在继电保护系统的硬件和软件中都有出现的概率。并且表现为PT、CT以及不同继电器、通信通道和软件设置等方面的问题或异常等。 2、水电厂继电保护隐藏故障的原因     ①此系统的定值设置存在不合理的问题。其主要表现在继电保护系统的设定数值以及对此数值进行校正时存在不正确的问题，或者是其设定数值没有符合相关机组安全运行的要求而导致出现上述问题。尤其是在表现在对水电厂进行接线改变或者是机组容量的改变时，忘记对相应的继电保护整定值进行调整，这就会导致上述故障的发生。②此系统中的设备或元件存在问题。此种类型的原因主要是表现在继电保护系统中的元件出现失灵、磨损或者其他人为因素、环境因素等导致出现的元件损害问题。此类故障虽然可以通过巡检等检修方式来减少出现的概率，但是通常无法杜绝。 3、水电厂继电保护隐藏故障诊断方法 3.1基于自检与外部监测为主的隐藏故障诊断方法。继电保护装置自检是微机保护最为显著的优势之所在，对输入输出回路、采样数据规格、保护定值完整性、电源状态、执行回路可靠性以及数据通信正确性等方面进行功能上的自检，对于继电保护隐藏故障能够实现较好的排查；相关研究发现，通过装置自检对于硬件损坏、系统异常和保护无法复位等问题能够实现准确的反映。另外，在自检无法保证系统可靠性的前提下，还需要借助外部的监测技术，例如对交流回路中电流回路的监测，当在没有零序电压的情况下产生了零序电流，则说明电流回路中出现了异常。外部监测方法主要用于线路充电时或负荷下的三相电压的失去监测以及单相或两相电压的失去监测。

3.2基于扰动隐藏故障数据获取为主的故障诊断方法。通常来看，故障的切除时间是小于0.1s，在短路发生到断路器动作的时间范围当中，其他线路的后备保护已经完成了对电流大小的判别，处于延时等待的状态，没有发生动作；在后备保护的运算流程当中，结果会对保护装置的健康情况予以反映，一定程度上为隐藏故障的识别与诊断提供了可能。当线路中出现扰动的时候，线路的保护装置会做出反应，同时相邻线路上的保护装置也会启动部分功能，不管其中是否存在隐藏故障，DSP都会进行逻辑运算和数字滤波等过程，从而获取电流有效值和测量阻抗。扰动后所产生的实时数据，能够对继电保护的静态和动态特性予以诊断，其数据的正确性与保护性能息息相关，在隐藏故障的识别与诊断中发挥出了较大的作用。

3.3基于统计为基础的隐藏故障诊断方法。诊断水电厂继电保护隐藏故障时，因为发生隐藏故障的继电保护系统，其工作特性变化相对较小，轻易不会引发保护装置动作，类似于继电保护装置测量误差的统计分布特性，所以采取基于统计的异常故障诊断方法，通过检测异常数据，能够明确故障装置。通常可以利用以下方法：①格拉布斯法。此方法的应用，需要进行本组PMU和保护测量值x1排序，按照从小到大的顺序来排列，即x1≤x2≤…≤xn，接着计算样本均值x-与方差s，最后依据样本均值和方差，即Gn=（Xn-X軍）/s与G′n=（X軍-X1）/s，来计算检验统计量Gn和G′n，按照检验水平α=5%，在临界值表格中找出对应的n，进行异常数据判断；②狄克逊法。利用此方法进行隐藏故障诊断，需要进行本组PMU与保护测量值X1排序，按照从小到大顺序，接着按照n的大小，来计算检验统计量D和D′，接着根据检出水平α=5%计算，从临界值表内，找出相应的n与α的临界值，进行异常值判断。

3.4基于距离为基础的隐藏故障诊断方法。水电厂继电保护隐藏故障诊断与处理难度较大，故障定位不易，可能会发生在系统硬件或者软件上，包括通信通道与通道采样PT，要经过故障诊断分析后，才能够发现故障，进行故障处理。以距离为基础的诊断方法，是当继电保护系统存在隐藏故障时，则系统实际测试数据和设定的参数会存在着明显的差异性，。基于此，可以依据距离的异常数据检测算法，来测算数据均值，进行继电保护故障诊断以及分析。诊断流程如下：计算本组PMU与保护测量值的均值。利用公式x-=1nni=1Σx1来计算均值；利用d1=X1-x-计算各测量值对均值的差值，找出d1的最大值，再找出相对应的采样值剔除，利用X軍=（n-1）/nεi-1j-1ΣXi公式，计算测量值均值；假设△εd是隐藏故障报警限值，判断隐藏故障报警限值和连续多组采样值的大小，要满足公式|Xj-X軍|/|X軍|＞△εd，也就是当隐藏故障报警限值小时，可以确定异常测量值对应的PMU装置或者继电保护装置回路异常。

4、强化水电厂继电保护隐藏故障诊断效率的策略     ①加强对继电保护隐藏故障的监测。针对继电保护装置在运行中容易出现故障以及隐藏故障的特点，就需要进行监测和控制装置的安装且对继电保护技术理论、工作经验进行利用，确保所制定的监测方案满足运行工况的要求。②加强对继电保护的状态检修。通过日常状态检修工作来对水电厂继电保护隐藏故障的数据资料进行收集，通过微机保护装置来对这些数据进行分析以及对故障缺陷进行统计，通过在线监测功能可以实现自检以及对缺陷的及时发现，实现对继电保护装置隐藏故障的实时监测。③加对继电保护技术的研究力度。对目前比较先进的继电保护技术以及诊断方法进行研究，在电力电子技术和自动化控制技术的基础上，实现继电保护装置智能化和微观化水平的提高。在此基础上进行新型继电保护装置的研发和应用，总结与分析继电保护隐藏故障，在结合其运行工况的基础上，实现故障诊断效率的提升以及故障概率的降低。 5、结束语

继电保护隐藏故障诊断方法在水电厂的运行过程中发挥着重要的作用。在实际维护中，水力发电企业应更新设备维护理念，加强继电保护隐藏故障的研究，探索有效的诊断方法，采取切实可行的科学措施，创新工作模式，完善维护方案，研究新兴故障检测技术，提高继电保护装置的智能化与微观化水平，制作新型保护装置，从而确保水电站设备的安全高效运行。

参考文献

[1]张溪溪.继电保护隐藏故障监测方法研究[J].企业技术开发，2017（06）

[2]刘冬.关于水电厂的继电保护隐藏故障诊断分析[J].通讯世界，2017(06)

作者简介

马晓亮，男，汉族，本科学历，1986年出生，助理工程师，现从事水电厂电气继电保护技术工作。

4