电厂继电保护装置检修与管理分析

米志同

（华电国际十里泉发电厂，山东 枣庄 277100）

1 电厂继电保护装置常见故障

1.1 变压器二次回路故障

电厂变压器二次回路故障主要体现在以下几个方面：①变压器二次回路中性点接地异常，变压器二次回路中性点不接地或多点接地异常。造成这种现象的原因可能是电厂没有严格遵守相关规范，导致接线出现线路故障。②变压器二次回路三角电压开环异常。变压器中的开路三角形电压环路存在开路故障，导致线路短路。③继电保护装置的相关设备无法有效控制电力设备。造成这种现象的主要原因是电厂安装外围电压继电器装置时，备用接线没有科学规划，安装后的备用接线过长，无法密封接线盒。下雨时，雨水流入接线盒，可能引起跳闸事故。

1.2 继电器接触错误

继电器工作时，如果触点不灵敏，触点松动，就会出现继电器电子元件接触不良。在电网运行过程中出现过流、过压等现象时，继电器的触点不能正常判断异常情况，导致误动作或拒动，不能有效保护电力系统，继电保护作用实际上不能再生并缺失。

1.3 合流装置与保护装置之间的光纤通信终止

因素包括光纤通信通道故障、光纤断裂和光纤组件故障，采样数值数据很难获得。

1.4 智能终端的光纤通信被切断，与保护装置的连接丢失

原因可能是由于光纤通信通道的故障和传输损坏导致通信中断，光纤通信组件难以与终端进行数据交互。

1.5 通信信息错误

在传统的站台中，模拟量是通过电缆来表示的，只要电缆紧密接触，数据传输就不会丢失。以电厂继电保护装置为例，因为继电器、汇流器等保护装置前面有很多集电环节，所以连接环节很多。这些捕获和连接链路中的异常可能导致数据处理或传输过程中的数据出现丢帧、丢包或乱序行为。如果SV 数据在帧、包或乱序中丢失，样本值可能会出现不连续。频繁丢帧、丢包或顺序错误导致处理不正确会严重影响保护性能并产生严重后果，如保护失败。

1.6 样本值无效

过时的样本值是无效样本。根据问题分析，问题的症结在于A/D 电路异常（合并部分），保护装置接收到的采样信息和位置无效。这种情况下，在现有保护装置的情况下，可能无法进行准确的保护和闭锁操作，而在电厂中，保护装置可以通过状态标识来判断需要闭锁的程度并实施。

1.7 2 个A/D 通道的采样值不匹配

如果合并单元中的数据传输或采集循环出现问题，2 个A/D 中的样本值会发生变化，造成很大的差异。虽然这些故障通常不是由保护装置引起的，但采样值会导致保护装置发生故障或拒绝操作，因此必须对保护装置的网络进行适当的监控并采取有效的措施。

1.8 接收采样值消息的时间间隔差异太大

保护装置的采样存在漂移，偏移产生过大，对采样同步影响较大，保护装置接收采样值报文的时间间隔有具体规范要求，理论值为（20/N ms，N 为每个周期的采样点数），但在日常工作中，理论值并不精确，在一定范围内可以流体耐受，间隔在10 μs 以内抖动误差。差动保护（包括母线和变压器）可能会发生故障，因为如果采样不正确或丢失，继电保护装置的保护功能会受到很大影响。

2 电厂继电保护装置检修的作用

2.1 保证继电保护装置的选择性

电厂是国家电网直接供应商，电厂电力系统设备及线路短路是很常见的故障问题，当电力系统发生短路时，继电保护装置必须发挥作用。当出现保护断路器或故障线路的保护装置拒绝闭锁继电保护装置的情况，则必须通过执行断开故障设备或线路的动作来断开相邻的设备或线路。

1.2.1 心理干预。院内医护人员应当与患者开展积极有效的心理护理。在迎接患者时，以温婉、诚恳的态度接待患者，做好与患者沟通与交流工作。结合患者的实际情况，努力解决相关问题，鼓励患者说出内心想法。

2.2 保证继电保护装置快速动作

继电保护装置进行故障清除时，必须尽快撤除，以免影响电力系统的并联运行，这就是所谓的速度。保证继电保护装置快速性的主要目的是保证继电保护装置在发生故障时迅速清除故障，降低电厂的用电量和用户使用的电压。使电力系统在短时间内恢复正常运行，避免错误扩大。

2.3 检查继电保护装置的灵敏度

如果电厂继电保护装置（图1）保护范围内的电气装置或线路发生异常，继电保护装置作出响应，这种响应能力称为灵敏度。系统最大工作方式主要是指继电保护装置的保护线路端发生故障时系统的最小等效阻抗和流过保护装置的实际短路电流。系统的最小工作模式是短路条件下流过继电保护的短路电流等于最大系统等效阻抗。

图1 电厂继电保护装置

2.4 确保继电保护装置的可靠性

保证电厂继电保护装置的可靠性也是继电保护装置维护管理的重要内容，继电网中的设备或线路发生故障时，该继电保护装置必须及时响应。如果电力系统正常，不需要保护动作，继电保护装置不能动作。

3 电厂继电保护装置检修与管理策略

3.1 加强电厂继电保护装置安全管理

要提升电厂继电保护装置的安全运行能力及自动化水平，就需要加强对电厂继电保护装置的安全管理体系，具体的措施有以下几点：一是对电厂继电保护装置进行定期的安全维护，对电厂继电保护装置进行安全调试和运行，在运行的过程中排除可能存在的风险，并对可能出现的故障问题进行预防[4]，通过及时的检修维护等措施，稳定电厂继电保护装置的安全运行能力，从而提升电厂继电保护装置能力；二是电厂继电保护装置出现故障或老化的情况时，检修维护人员和电厂相关工作管理人员，应该及时进行设备的更新和换代，以便于电厂更好地进行电力的管理，从而提升电厂的继电保护装置质量[5]，为电厂提供更高质量的继电保护装置服务；三是在继电保护装置线路和继电保护装置站整体规划上做好设计，一个良好的继电保护装置线路和继电保护装置站的配合，能够降低电厂的投资成本，扩大企业的投资利润空间，在降低投资成本的基础上，还能根据不同的地形设计不同的继电保护装置方案，保证电厂继电保护装置系统的安全运行，能够有效地避免自然灾害对继电保护装置的影响。

3.2 加强电厂继电保护装置的防雷性能

自然灾害中的雷电对于继电保护装置安全运行的影响程度最大，为避免雷电对继电保护装置安全运行的影响，在继电保护装置自动化设备中合适的位置安装防雷装置[6-7]，防雷装置需要较高的耐雷水平，同时能够预防雷击对继电保护装置自动化设备造成的跳闸影响，防雷装中的杆塔在接地时，应该要降低接地电阻值，通常接地电阻值应低于10 Ω；预防雷电的措施还可以添加耦合电线。防雷装置的主要作用是降低继电保护装置遭受雷电攻击的可能性，并提升分流、耦合的效果，因此添加耦合电线可以强化高耦合作用，分担绝缘子的工作压力，达到稳定输配电线路安全运行的目的。

3.3 提升设备自动化运行安全

继电保护装置安全运行与自动化水平有着密不可分的关系，想要安全运行自动化设备，首先可以制定预防性措施，控制设备在自动化运行过程中的状态，利用参数设置，预防故障发生的概率，在可能发生故障时，提前做出应对措施，对故障可能发生地点进行排查，确保电厂的安全生产[5]；其次自动化设备安全运行参数的精确度确定，在继电保护装置安全运行中，自动化设备的参数精确能够预防故障率的进一步扩大，加强自动化设备安全运行的状态，从而保证继电保护装置安全运行。

3.4 定期进行员工专业技能培训，提升员工综合素质

综合素质在员工工作生涯中占据重要地位，为发挥员工在电厂中的价值和作用，定期对员工进行综合素质培训，强化专业技能的应用能力，并提升员工自身的思想素质，避免因员工的因素对电厂安全造成威胁，定期对全体员工进行培训、评价。培训内容不仅包括安全管理方面的知识和技能，还需要针对各个岗位进行各种专业知识和技术培训[6]。通过这种方式，不断提高工作人员的业务水平和业务素质，督促员工更加认真地对待工作，在工作过程中牢记安全知识，自觉严格遵守规章制度，将每一个条款都记在心里。通过学习和培训，所有员工都能清楚地了解需要特别注意的安全方面及安全管理在工作中的重要性。此外，电厂在组织员工培训过程中，要形成完善的教育评价体系，对员工的学习培训情况进行严格的考核，持续参与学习培训。如果员工的培训和评估表现极差，则应考虑调整岗位，并要求进行专业培训和学习。

3.5 光纤通信通道的维护

一般来说，可以使用3 种维护策略：定期维护、故障维护和基于状态的维护。考虑到针对光纤通信通道当前运行状态的在线检测技术已经基本成熟，光纤通道在运行中的故障主要是衰减量的增减引起的。测量光模块的发射和接收功率，并随着时间的推移逐渐改变它们，以达到良好的技术状态，并为维护状态提供安装基础。因此，根据对光纤通信通道运行状态的在线监测结果，可以对光纤通信通道采取基于状态的维护策略。另一方面，可以防止在定期检查中由于不必要的检查而导致可靠性降低，并大大减轻了维护负担。同时，及时发现异常情况，在链路中断等严重通信通道故障发生前，及时采取相应措施，防止系统通信再次产生负面影响。

在光纤通信通道状态保持阶段，每次传输都与IED 设备互联，IED 设备可以直接获取光纤通道的工作状态，从而保持通信状态。每个IED 设备的发射通信接口都应具有在线光发射/接收功率监测功能。健康维护监测与决策模块由站控层组成。每个IED 设备将自己的光收发器电力网络测量数据上传到站控层健康监测和决策模块。站控层状态监测与决策模块对各通信通道的运行状态进行检查和处理。对于收发器功率和维护阈值，发送维护警报信号以启用状态维护。

3.6 继电保护装置的维护

常规继电保护（包括微机保护）装置的维护主要包括定期检查、保护装置定期校验、断路器的跳闸和合闸。发现异常或意外的设备需要进一步检查。作为维护策略，所有智能变电站均采用微机保护装置，将模拟量数据采集和继电动作控制功能传递给合流装置和智能终端设备，微机保护装置功能强大。维修方式可调整为状态维修与故障维修相结合。保护设备光模块功率低，通信报文乱序（报文丢失或乱序），采样值报文传输间隔不均匀，同步脉冲偏移过大，评估采样延迟。故障和偏离极限值等异常运行条件提供了出色的在线监测方法。同时，故障会随着时间而改变。可以使用健康检查方法，即相关网络监控结论及时上传到站控级状态维护监控决策模块，检查并研究保护装置的工作条件，查看告警信号状态，如果收发功率持续下降，则单位时间内丢包率或误码率增加，报文传输时间间隔偏差超标达到维持阈值。目前，部分保护装置不具备对零漂过大等异常动作的在线监测功能，但也可以通过添加相应的监测软件模块，轻松实现状态维护。SV、GOOSE 通讯系统断线等严重故障、内存自检错误、EEPROM 自检错误、保护设置检查错误和软件自检等。初始化错误、数据频繁复位、内部电源高压及停电等故障保护装置各有功能，可以正常进行报警、锁定及动作等操作，此时也可实现故障排除方法。此外，检修还应考虑继电保护装置的寿命、出厂试验记录、以前的维修试验记录及同一保护器发生故障或故障的频率。根据同类型保护装置的发生次数、各种故障的发生频率、保护装置的运行状况等相关统计数据，在线监测结论和保护装置状态的变化[8-10]。综合研究，根据趋势和规律预测，制定更加科学的继电保护装置维修策略。

4 结束语

综上，电厂继电保护装置常见的故障有继电器接触错误，变压器二次回路故障，合流装置与保护装置之间的光纤通信终止，智能终端的光纤通信被切断，与保护装置的连接丢失，通信信息错误，样本值无效，2 个A/D 通道的采样值不匹配，接收采样值消息的时间间隔差异太大，采样的额定延迟超过限值，零漂过大，同步脉冲偏差过大等问题，通过加强电厂继电保护装置安全管理，加强电厂继电保护装置的防雷性能，提升设备自动化运行安全，定期进行员工专业技能培训，提升员工综合素质，加强光纤通信通道的维护及继电保护装置维护，从而提升电厂继电保护装置安全运行。