水电站继电保护装置的运行与维护

2022-12-25唐福森

大科技 2022年48期

唐福森

（国家电网四川省电力公司映秀湾发电厂，四川都江堰 611830）

0 引言

随着在社会经济发展过程中对电力能源的依赖性与日俱增，在实际供电能力和需求方面产生了较大压力，在水电站的建设与运行方面逐渐得到深度重视与研究支持。水电站的建设与维护工作中应将继电保护作为重要内容之一，并需在多方面考虑如何提升实际保护效果，进一步确保水电站的安全运作情况与供电能力。继电保护装置对水电站的实际运行具有重要意义，在水电站的日常运行时可以在改善安全程度和稳定情况的同时，起到一定保护效果和预防控制作用。因此，水电站工作人员在针对继电保护装置进行分析与研究时，应重视如何有效预防问题情况的出现，并加强运行维护措施应用，以此减少故障。

1 水电站继电保护概述

继电保护是指对电力系统中发生的故障或异常情况进行检测，发出报警信号，或直接将故障部分隔离、切除的一种重要措施，可为系统故障的高效处理提供技术支持，避免生产活动开展效果、系统安全性能等受到不利影响。一般情况下由以下3 个部分组成（图1）。

图1 继电保护原理结构

在水电站建设及应用过程中，通过对继电保护技术引入及应用的深入思考，有利于降低水轮发电机组运行故障发生率，为水电站的生产效益增加及设备工作性能优化等提供科学保障，也能丰富保护工作高效开展中的技术内涵，为水电建设事业的更好发展打下坚实的基础[1]。

2 基本要求与保护体系结构

2.1 基本要求

继电保护装置在水电站的整体电力系统运行中作为重要基础保障，需要在实际作用中具有速动性和灵敏性等特点，才能够有效发挥出实际作用效果。速动性特点，可以在出现故障问题时快速启动继电保护装置，在一定时间内快速进行切断反应，高度符合继电器跳闸时间的设定范围，预留出更多时间可供维修人员确认故障部位，减少操作时间。敏感性特点，可以在继电保护装置正常运转过程中具有良好灵敏程度，在出现故障时可以快速反应并采取相应措施。选择性特点，可以在继电保护装置出现问题情况时进行有效控制与清理工作，及时隔离故障原件保证整体系统的运行的情况。可靠性特点，则是在装置进行运作过程中起到明显保护效果，有效防止出现误发问题影响到整体电力系统的实际运作，通过简化保护装置的整体布设以提高实际安全性和可靠程度[2]。

2.2 保护体系结构

在水电站中所形成的继电保护装置是非常重要的基础设备，通过分层分布式结构进行合理设置，是一种数字保护装置的二次设备。在整体结构的组成方面，通过断路器和保护设备以及二次系统进行有效结合，形成了整体较为复杂的继电保护系统。比如在保护体系结构中，由直流电源、交流电源及监控系统等多种设备进行组合，通过保护屏的形式起到保护和监控作用，可对所有屏进行单独测试确认及功能作用，能够有效保证水电站的运行安全。

3 水电站继电保护技术的应用

探讨在水电站生产实践中，充分考虑继电保护技术的应用，明确相关的应用要点，确保水电站的生产运行状况良好性。在此期间，相关的应用要点如下。

3.1 优化设备安全性能

水电站生产活动开展中，设备运行故障的发生，会对自身的利用价值、生产效益等造成不利影响，制约着水电站生产水平的提升。因此，需要关注继电保护技术的科学应用，为水电站生产设备安全性能的不断优化提供技术支持。具体表现如下。

（1）继电保护技术支持下的水电站生产活动开展，能够及时消除系统故障，为生产设备的正常运行创造有利的条件，不断优化其安全性能，按期完成好水电站的生产计划。

（2）在继电保护技术的作用下，从故障分析及处理、增强保护效果等方面入手，逐渐优化水电站生产设备安全性能，促使它们的应用水平能够保持在更高的层面上，保持水电站生产活动良好的开展状况，延长与之相关的生产设备的使用寿命[3]。

3.2 有效应对生产风险

水电站生产风险应对状况，关系着设备的应用质量及生产效益，体现着保护技术的应用水平。因此，为了实现对水电站生产风险的有效应对，则需要对继电保护技术的应用加以思考。在此期间，需要做到以下两点。

（1）全面了解继电保护技术的功能特性及利用价值，将其应用于水电站生产过程中，及时消除系统故障，为设备性能可靠性的不断增强提供技术保障，确保水电站生产风险应对有效性。

（2）当水电站生产中对继电保护技术应用方面进行更多的考虑后，可满足生产设备安全运行要求，为生产风险应对效果的增强提供技术保障，不断提升水电站的生产及效益水平，避免生产风险影响范围的扩大，给予水电建设事业发展中必要的技术支持。

3.3 其他方面

基于水电站的继电保护技术应用研究，也需要明确这些方面的应用要点。

（1）技术人员根据水电站所在区域的实际情况及高效生产要求，给予继电保护技术应用足够的重视，有利于优化系统故障处理方式，不断改善水电站的生产状况，在技术层面上为其生产目标的实现及整体水平的提升等提供支持。

（2）通过对继电保护装置合理设置及系统科学构建的思考，为水电站安全运行效果增强提供技术保障，增强与之相关的保护系统应用效果，避免影响水电站生产质量及长效发展等，有效应对新时期的形势变化。

4 水电站继电保护设备运行维护措施

4.1 继电保护整定

在对继电保护进行整定时，通常需要满足以下几个前提条件，既要关注全网的安全稳定运行，同时还要保证一定的灵敏性与可靠性，这样才能使继电保护装置更好地发挥作用，使其定值与相关的运行方式相符。具体来说，在电力系统运行过程中，如果电网当前所处的运行方式不能满足这一要求，就必须要进行继电保护整定工作，且在计算过程中还应当根据当前的具体情形来合理地进行取舍，这样才能保证水电站继电保护设备的良好运行。此外，当需要采用不同类型的保护时，为了充分发挥继电保护设备的应用价值，还应当注重装置的灵敏度、动作时间等方面的有效配合，不能对每套保护装置进行孤立设置，这样才能更好地展现保护装置的作用，并保障水电站的良好运行。

4.2 继电保护异常处理

为确保水电站安全稳定的运行，通常需要结合其特征情况来选择适宜的继电保护装置，这也是导致设备装置种类过于繁多的主要因素之一。在进行继电保护异常处理时，应当先对继电保护装置、异常情况及程度等进行全方位了解，并做好相应的异常分类表，以便为后续的处理工作提供信息支撑。在完成继电保护异常状况分析之后，需要进行异常处理方法的实施，包括以下3 个方面。

（1）继电保护系统为两套时通常不会同时发生异常，如果都发出了异常报警，则说明两个系统都存在一定问题，如果只有其中一个发出报警，则说明是某个系统自身出现问题。

（2）需要掌握继电保护装置的逻辑运算能力，可以采取分段隔离的方法进行处理，以便更好地找出故障点位。

（3）当初步确定异常后，应当及时对故障位置的设备进行更新与替换，从而保障水电站的稳定运行[4]。

4.3 常规运维方法

在继电保护装置运行过程中，常规运维方法主要包括以下3 个方面。

（1）合理制定维护检修方案，相关负责人应当严格按照规定条例来制定继电保护维护检修方案，并做好现场检查工作，对各类装置的运行状态、线路运行方式进行全方位检查，确保维护检修方案符合现场实际情况，从而提高方案实施的可行性。

（2）需要重视线路保护，保护方式包括集中式和后备式两种，运维人员在进行选择时应结合实际情况来进行，这样才能更好地发挥继电保护装置的作用。

（3）做好风险评估工作，这是常规运维中非常关键的部分，运维人员必须提高重视，并按照检查和维修操作的风险识别来完成整个风险评估工作，尽可能地降低风险发生率[5]。

4.4 智能运维系统的应用

想要进一步增强水电站继电保护运维质量，减少运行安全问题的发生，还应当加强对智能运维系统的科学使用。具体来说，应当从以下3 个方面进行。

（1）系统功能架构，通过相关调查发现，该系统采用3 层架构体系，即数据源、数据存储分析、应用层，相关人员应当充分了解每一层的情况，例如数据源的获取主要来自导入或采集两种渠道，而存储分析通常由数据库完成，应用层则涉及状态监测、运维业务模块。

（2）系统移动终端，其作用通常是为了收集基础数据，想要提高信息安全度，降低风险的发生，需要将移动终端的外网数据接入内网[6]。

（3）系统维护流程，包括业务需求梳理、工作流集合划分等等，按照标准流程进行可以进一步降低人为误操作的发生率。

5 提升水电站继电保护装置运行维护水平的措施

5.1 建立完善管理体制

目前在水电站的运行过程中，所开展的继电保护工作出现了多方面隐患。其中管理人员的工作能力不足导致维护工作无法顺利开展，甚至责任意识的疏忽、相关制度落实不到位等问题情况频繁出现，在前期安装建设及后期维护工作的开展方面都未严谨到位，就目前已知问题进行针对性研究，从多方面开展工作管理减少错漏的概率，并严格控制工作内容，尤其是在元件采购及设备安装调试等多项重要环节，要对工作人员的专业能力和责任意识方面提出实际要求，力求在继电保护的稳定运行状况和安全程度方面取得良好效果，为水电站的运行情况和电力输送能力提供必要保障。

5.2 建立风险识别体系

水电站在运作过程中应注意运行风险的控制情况，通过分析继电保护系统中可能存在的误动或拒动等故障现象，在技术应用和管理控制方面开展深入研究，建立风险识别体系并研究合理措施进行有效防控，将可能潜藏的各类安全隐患和故障诱因全部剔除。比如可通过改进继电保护装置运行模式，减少常见问题的出现概率，真正起到风险防范效果。

5.3 提高技术人员专业能力

在过往所出现的安全问题中，由于技术人员需参与并操作保护装置中的重要环节，因此在前期采购和后期调试阶段都容易受到人为因素影响形成故障，为减少这类问题情况的出现，在专业人员的职业素养和专业能力方面，都应进行严格重视和深入培养，可增加专业技术培养机会和交流学习机会，提升机电保护人员的专业能力素养和工作经验，促使工作人员形成高标准作业意识，对系统安全运行开展专业维管工作。

5.4 升级软硬件系统

随着科学技术发展，计算机技术已经在各行业中得到大力应用，尤其是在各个软件系统以及多种硬件设备的支持下，能够促使各行业得到进一步优化发展。而继电保护装置的多种功能也主要依靠计算机技术完成保护工作，所以在提升继电保护系统的安全性方面，可通过提升计算机系统的软件质量与硬件设备质量，最大限度提升装置运行能力和系统管控效果，提升装置的耐久性和抗电压冲击能力，减少各个元器件的损坏可能性和误动等情况，满足保护装置的各项基本功能要求和安全控制标准，对电力能源的供应能力提高起到良好保障效果。