水电厂继电保护隐藏故障诊断方法研究

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摘要：水电厂担负着电力系统的调峰调频任务，对电力系统的稳定运行具有举足轻重的地位，水电厂继电保护隐藏故障将导致继电保护系统不正确的切除电路元件，并有可能造成其它保护装置相继错误动作，造成连锁事故，严重威胁电力系统的安全运行。本文主要阐述水电厂继电保护隐藏故障的概念、特征和原因，主要研究基于继电保护测量值相关性原理的继电保护隐藏故障诊断方法。

关键词：水电厂；继电保护；隐藏故障；诊断；方法

中图分类号：TM77 文献标识码：A

水电厂担负着电力系统的调峰调频任务，对电力系统的稳定运行具有举足轻重的地位，继电保护系统隐藏故障是造成水电厂机组事故的主要原因之一。因此，研究水电厂继电保护隐藏故障的诊断方法，提升继电保护可靠性，对水电厂机组的安全稳定运行意义重大。

1继电保护隐藏故障的概念

水电厂继电保护隐藏故障被定义为保护系统中的永久缺陷，此缺陷将导致继电保护系统不正确的切除电路元件，并有可能造成其它保护装置相继错误动作，造成机组停机事故。隐藏故障在系统正常运行时故障现象并不明显，很难被发现，严重威胁水电厂机组的安全运行。

2继电保护隐藏故障的特征

在水电厂机组正常运行时，隐藏故障并不会使机组表现出异常，对水电厂机组几乎没有影响。但是，由于水电厂机组出力发生变化或者电力系统出现故障时，如电网出现故障或过负荷等情况，隐藏故障就会被触发从而导致保护系统误动，更有甚者造成连锁故障的发生。继电保护系统中的硬件与软件都有可能存在隐藏故障，例如　PT、CT、各种继电器、通信通道及软件设置错误等，就会威胁到水电厂机组的安全运行。

3继电保护隐藏故障的原因

隐藏故障可能由很多原因引起，主要有两类原因：

3.1定值整定不合理引起的隐藏故障。这种隐藏故障可能是由于整定值和校准的错误，或者整定不能满足水电厂机组的全部运行方式引起的。尤其是水电厂接线或者机组容量改变时，而保护的整定值却没有做相应的修改，此时虽然继电保护装置能够正常运行，但是由于不正确的整定仍然会存在隐藏故障。

3.2设备或元件故障引起的隐藏故障。如元件失灵、磨损或者因为环境和不正确的人为干涉引起的元件损坏等。这类故障可通过人为检修发现，通过定期检修可以减少该类隐藏故障的发生，但要杜绝此类故障的发生却非常难。

4　基于继电保护测量值相关性原理的继电保护隐藏故障诊断方法

根据继电保护的工作原理，研究对保护装置的静态特性和动态特性进行隐藏故障的诊断方法。重点研究静态测量环节、动态测量环节及保护定值的分支系数合理性，利用继电保护提供的丰富的信息，辨识出异常的测量信息，最终实现对保护装置隐藏故障的诊断。

4.1基于保护测量值相关性的静态隐藏故障监测方法

4.1.1静态隐藏故障监测方法

水电厂各保护装置输入的采样值信息都具有很强的相关性，利用这种相关性可以鉴别出保护装置测量回路是否存在隐藏故障。对于变压器的电气量保护而言，通常都配备有基于电流信息的主保护，各保护装置输入的电流信息具有相关性。所以，诊断系统要求能够获得各保护装置的实时采样数据，并要求这些采样数据在时间上具有同步性，确保保护定值的准确性。

4.1.2继电保护装置测量回路的隐藏故障分析

水电厂继电保护装置测量回路由互感器、连接电缆、端线、变换器、模拟低通滤波器，采样保持电路、多路模拟开关、模/数转换电路等组成。若测量回路中任何一个环节出现故障，都将使保护装置获取不到正确的电网运行信息，有可能导致保护装置做出错误的判断，造成保护误动。

4.2基于保护测量值相关性的动态隐藏故障监测方法

4.2.1基于保护测量值相关性的保护动态测量环节的隐藏故障诊断方法

在水电厂保护系统中，电气接线中相邻元件间的保护装置在功能上是互相补充的，各保护装置根据自身获取的测量值信息做出逻辑判断，根据自身获取故障信息的差异，从而做出不同的动作结果，保证了保护动作的选择性，因此保护装置的故障测量值正确与否是保护正确动作的关键。

4.2.2保护启动时测量值的相关性原理

对于同一故障信息，线路保护装置的测量值之间具有相关性，这种相关性与继电保护装置的保护原理有关，也与不同保护装置之间的电路结构有关。保护装置进入动态特性时进行的，因此它不但能够对保护的隐藏故障进行诊断，同时还可对保护动作时的中间动态过程进行有效监视，能够为分析保护性能提供依据。

4.2.3保护起动时的计算测量环节的隐藏故障分析

计算测量环节是把采集的故障数据进行集中处理，所涉及的元件主要是测量回路和测量计算元件等，是对这些元件进行隐藏故障的监测是避免该环节出现隐藏故障的关键。

4.3不同地点继电保护测量值的相关性

水电厂机组在正常运行时，由于电力系统出现扰动，保护装置不启动，其测量环节仅计算电流、电压的幅值和相位，甚至仅做数据采集和起动判断而并不计算任何电气量。静态特性是指继电保护装置在未满足启动条件时，仅进行测量计算而不进行逻辑比较和跳闸出口环节，此环节涉及的硬件设备有互感器测量回路、连接电缆、端线、继电保护前置处理电路、采样及采样值计算等。正常运行时，存在于该环节的隐藏故障可能并不会马上表现出来，也不会造成保护误动作，但系统运行压力变大时，如一次电流增大或保护区外故障，此类隐藏故障将被激活，将导致继电保护误动或者拒动。因此，为避免此类故障的发生，应注意此类隐藏故障的监测。

结语

综上所述，分析水电厂继电保护隐藏故障的原因，结合继电保护工作特性与保护整定值的分支系数是否合理分别展开对继电保护隐藏故障的探讨。通过分析继电保护装置的静态特性，提出针对保护装置测量回路异常的诊断判据及诊断方法。在分析保护动态特性的基础上，提出保护启动时计算测量环节的动态隐藏故障诊断判据。通过研究水电厂继电保护隐藏故障的诊断方法，可以有效地提高水电厂继电保护故障的处理能力，确保水电厂机组的安全运行。

参考文献

[1]贺家李，李永丽，董新洲.电力系统继电保护原理[M].中国电力出版社.2010

[2]国家电网公司人力资源部.继电保护[M].中国电力出版社.2010.

[3]韩祯祥.电力系统分析[M].浙江大学出版社.2011.