电厂继电保护故障诊断及处理方法

吴 倩

（国能平罗发电有限公司）

0 引言

对继电保护故障进行诊断，有利于第一时间锁定故障现场信息，为后续分析提供线索。在诊断和处理时，人员直接检查故障点位的内部结构，观察接触器等部件是否异常，对故障进行初步诊断，有利于现场维修。长期运行的继电器，积累了大量故障记录数据，通过数据分析可以总结不同类型故障的规律性，有利于提前预测可能出现的故障类型，并制定相应预防对策。

1 电厂继电保护故障诊断方法

1.1 经验分析故障

在电厂运行中，一旦出现过电流或者过电压的情况，那么就会发生故障，影响电厂运行。所以就要对电厂中的继电保护故障进行诊断，可以利用经验分析故障诊断方法，其主要是利用大量历史数据总结规律，在新故障初期可以进行快速定性诊断，为后续精细诊断提供参考，是一种重要的诊断辅助方法。收集历史故障记录数据，这包括继电器型号、发生故障时间、参数读数等详细信息。将历史故障按类型分类，如过电流故障、过电压故障等，统计每种类型故障的发生频率、时间分布等信息，具体见下表。

表 历史故障信息

分析同一型号继电器长期运行后不同部位磨损程度，找出故障的潜在原因，例如，电动机的传动结构出现“卡住”现象，就会导致电流突然增加。如果变频器输出位置出现短路，或者电动机内部出现短路，那么也会出现电机烧毁、电缆损坏等现象。在利用经验分析故障的时候，先了解继电保护装置的各个模块的运行情况，实现对电源、CPU、I／O接口、A／D转换等装置进行人工检查，通过人员自身工作经验，查看继电保护装置的运行情况，并结合以往经验分析可能原因，进行定向诊断，根据分析结果，提出预防对策改进措施，如更换易损部件等，不断完善历史数据库，累积更丰富的经验。

1.2 通过数据检测故障位置

收集继电器内部存储或外部记录的数据，如接触器开关次数、操作时间、电流、电压值等，分析数据是否异常。将数据与继电器各部件的工作状态对应，如接触器磨损程度是否匹配开关次数，结合继电器原理电路，分析异常数据可能影响的部件，锁定潜在故障部位。例如，当AC继电器线圈电压低于额定值的80%时，继电器可能无法按常规工作；当线圈电压高于额定值的120%时，则可能会导致继电器早期损坏。通过对继电器线圈电压的数据进行检测，通过得到的数据，可以诊断某一具体位置是否出现故障［1］。根据故障部位特点，进行针对性的检测，如当检测继电器电压值偏离额定值，那么，很可能会导致继电器性能下降或提前损坏，这时就需要及时调整或更换继电器。通过数据进行故障诊断是利用数字化信息进行定量分析，可以在初期快速锁定故障范围，为后续诊断提供依据，提高诊断效率，此方法需要继电器具备一定的数据存储和传输功能。

1.3 以信号状态为导向判断故障发生点

在电厂继电保护中，通过观察和分析继电器内部信号的状态变化，来判断故障发生点，观察继电器接触器开闭状态，是否与设定值相符，是否存在异常开关，检测继电器内部各路信号线的电压电流值是否符合设计值。例如，控制电路线中电压为110V交流或220V交流，电流一般在毫安级别；激磁线中低压继电器的电压为24V／48V／110V，电流是几安培级别，高压继电器的电压为110V或220V，电流则是几安培到几十安培不等。根据电压电流值分析信号传输过程中各级继电器的状态变化规律，看是否一致，对比信号输入端和输出端的状态，找出不匹配的节点作为故障发生点。检查信号传输线路的连接情况，排除线路短路等外部因素影响，针对潜在故障点进行组件测试，如继电器内部接触器开关测试，根据测试结果判断故障原因，如接触器磨损导致的开关不良等。然后要进行组件更换或修复，恢复正常信号状态进行功能检测。以信号状态为导向进行故障诊断，主要是通过观察和分析信号的传输规律，可以在系统层面快速定位故障点范围，并进一步通过组件测试确定具体故障原因，有利于提高诊断效率［2］。

2 电厂继电保护故障现场处理技术

2.1 实时检测电位变化

为了让故障处理更加快捷，那么就要对电位变化进行实时检测，需要准备好电位表、电流表等检测仪器，进行校准，检测出二次节点的电位变化以及直流电压变化，对故障点进行确认。当线路开关分闸，绿灯指示灯不亮的时候，如图所示。

图 开关控制回路原理图

针对上图这一情况，利用实时检测电位变化的方法，及时发现故障点，然后针对故障点可以采用保护传动方法进行处理，对电路中的一些开路进行分析，检测出主变变化，将检测仪器连接到需要检测的继电器端子或线路上，选择合适的电压和电流范围，开启检测仪器的实时记录功能，记录电压和电流的实时变化曲线。触发继电器保护动作，如人工模拟超过设定值的电流电压，观察和记录检测仪器显示屏上的电压电流变化曲线，分析其波形是否正常。当万用表正常工作的时候，压板退出，测量节点的对地电位，启动主变保护，出口C1动作，这样会给C2一个正电位，让电压表的正电位出现翻转，如果不能翻转，那么就要测量r、U节点，如果没有出现负电位，那么就说明故障没有发生在这一电路中，需要在下一级电路进行重复诊断处理。检测继电器各接触器的开关动作，与电位变化曲线进行对应分析，根据曲线是否一致，判断继电器和接触器是否响应及时准确。如发现异常，进一步对接触器和继电器内部进行组件检测，找出原因，重复检测不同类型的电压电流变化，全面评估继电器性能，根据检测结果，对继电器和线路进行必要的调整和维修工作。在现场实时监测和诊断继电器的运行状态，检测出电位的实时变化，可以有效提高处理效率。

2.2 分段处理技术

根据故障表现分析，将整个继电保护系统分为多个独立的分段，每个分段内包含一个或多个继电器及相关联的线路、传感器等设备，将工作人员分组，每组负责一个分段的检测和处理工作。明确检查内容和顺序，第一组工作人员开始检测和处理第一个分段，其他组待命。第一组在分段内进行全面检查，包括视检、参数检测、组件检测等，发现问题后进行修复，完成后第一步验收分段功能。第一组结束后，第二组开始检测和处理第二个分段，依次类推，每个分组按顺序独立处理分配的分段［3］。

分段处理也包含两种情况，第一，高频保护收发信机失常或者预警信号无法识别，面对这一故障，那么就要先进行分段处理，先要脱开通道，防止串联，然后接入75Ω的负载，接下来就要对发信机的内部结构进行诊断，诊断其运行是否正常，故障点是否在发信机内部。在诊断完成后要接入通道，对通道接收信号的电平差进行检测，分析电缆运行情况，找出故障点。第二种故障则是远动、光纤通道故障，利用分段检测主要是先将通道口断开，接通内回路，诊断出装置内的具体情况，然后快速与外侧环接通，查看装置信号接收情况，从而检测出通道运行是否存在故障，如果存在故障，明确故障点的具体位置。当所有分段处理工作结束后，对整个系统进行总体功能测试，根据测试结果进行必要的调整完善，结束整个故障处理过程。分段处理可以提高工作效率，缩短整体处理时间，且互不影响，安全可靠。

2.3 降低电气设备接地电阻，处理电磁干扰故障

电磁干扰会导致继电器误操作或故障，主要原因是设备接地不良，无法快速释放干扰电流，降低接地电阻可以有效减少这类故障。而电磁干扰的产生原理是设备内部产生高频电流环路，通过设备外壳引起电磁场干扰，那么就要通过降低电流电阻，来处理电磁干扰这一故障，因为接地电阻R越小，产生的电磁场E越小，如公式E＝R*I所示，其中E为电磁场强度；R为接地电阻；I为流经接地线的电流。在降低接地电阻时，首先要检测继电器柜体和电气设备的接地电阻值，根据国家标准，接地电阻应控制在4Ω以下，平均接地电阻公式如下：

式中，R为平均接地电阻，Ω；U1，U2，…，Un指的是每个测试电极与接地点间的电压总和，V；I为测试电流，A。如果检测到平均接地电阻超过4Ω，那么需要增加接地导线数量，或者采用多条并联接地等方法，来降低电气设备的接地电阻，使其在计算后可以控制在4Ω以下，这样就能降低电磁场的强度。重新检测后确保各设备接地电阻值均符合标准要求，同时检查接地导线是否牢固接触好，防止接触不良。通过降低接地电阻，有效提高系统对干扰的容忍能力。对比处理前后，观察是否有效减少由干扰引起的继电误操作故障。通过优化接地设计降低电阻，是一种有效的技术手段来解决电磁干扰问题。

2.4 二次设备的状态监测

在继电保护装置中，电流互感器容易产生饱和故障问题，所以需要对二次设备进行监测。根据电流互感器设备类型和运行特征，制定监测计划，明确监测内容和要点。例如，使用示波器等仪器监测设备内外各级信号的传输状态，检查是否一致正常［4］。准备好各种检测仪器，如多测表、示波器等，进行检定校准，将检测仪器连接到设备相应的信号端子或电路上，设置合适的测量范围。开启仪器实时记录功能，开始监测设备运行参数，如电压、电流、温度变化等。在二次设备监测的时候，也可以人工模拟各类运行条件，观察设备的开关动作和保护反应情况，尽量减小电流互感器的负荷量。此外，也要对继电器和接触器的动作时间、接触电阻等性能指标进行监测；对传感器、变压器等组件进行专项测试，检查运行状态。对监测数据进行收集、整理，利用专业软件进行分析诊断，根据分析结果，对设备问题进行定位和判断，然后就要对设备进行必要的调整和维修工作。开展重复监测，验证问题处理效果，确保设备恢复良好状态，只有对继电保护拒动故障进行监测，才能调整电流互感器饱和问题，对设备状态进行全面评估，全面而准确的监测出二次设备状态，并对其故障进行处理。

3 结束语

综上所述，对电厂继电保护故障进行诊断和处理，可以降低电厂出现继电保护故障的几率，保护电路，实现远程监控，使电厂的电路运行更安全。在进行诊断处理的时候，主要是利用经验、信号状态等方法，判断故障点，并采用检测、分段处理、降低接地电阻等处理技术，保证电厂继电保护故障得到充分的处理。