水電站繼電保護(hù)裝置的運行與維護(hù)

唐福森

（國家電網(wǎng)四川省電力公司映秀灣發(fā)電廠，四川 都江堰 611830）

0 引言

隨著在社會經(jīng)濟發(fā)展過程中對電力能源的依賴性與日俱增，在實際供電能力和需求方面產(chǎn)生了較大壓力，在水電站的建設(shè)與運行方面逐漸得到深度重視與研究支持。水電站的建設(shè)與維護(hù)工作中應(yīng)將繼電保護(hù)作為重要內(nèi)容之一，并需在多方面考慮如何提升實際保護(hù)效果，進(jìn)一步確保水電站的安全運作情況與供電能力。繼電保護(hù)裝置對水電站的實際運行具有重要意義，在水電站的日常運行時可以在改善安全程度和穩(wěn)定情況的同時，起到一定保護(hù)效果和預(yù)防控制作用。因此，水電站工作人員在針對繼電保護(hù)裝置進(jìn)行分析與研究時，應(yīng)重視如何有效預(yù)防問題情況的出現(xiàn)，并加強運行維護(hù)措施應(yīng)用，以此減少故障。

1 水電站繼電保護(hù)概述

繼電保護(hù)是指對電力系統(tǒng)中發(fā)生的故障或異常情況進(jìn)行檢測，發(fā)出報警信號，或直接將故障部分隔離、切除的一種重要措施，可為系統(tǒng)故障的高效處理提供技術(shù)支持，避免生產(chǎn)活動開展效果、系統(tǒng)安全性能等受到不利影響。一般情況下由以下3 個部分組成（圖1）。

圖1 繼電保護(hù)原理結(jié)構(gòu)

在水電站建設(shè)及應(yīng)用過程中，通過對繼電保護(hù)技術(shù)引入及應(yīng)用的深入思考，有利于降低水輪發(fā)電機組運行故障發(fā)生率，為水電站的生產(chǎn)效益增加及設(shè)備工作性能優(yōu)化等提供科學(xué)保障，也能豐富保護(hù)工作高效開展中的技術(shù)內(nèi)涵，為水電建設(shè)事業(yè)的更好發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)[1]。

2 基本要求與保護(hù)體系結(jié)構(gòu)

2.1 基本要求

繼電保護(hù)裝置在水電站的整體電力系統(tǒng)運行中作為重要基礎(chǔ)保障，需要在實際作用中具有速動性和靈敏性等特點，才能夠有效發(fā)揮出實際作用效果。速動性特點，可以在出現(xiàn)故障問題時快速啟動繼電保護(hù)裝置，在一定時間內(nèi)快速進(jìn)行切斷反應(yīng)，高度符合繼電器跳閘時間的設(shè)定范圍，預(yù)留出更多時間可供維修人員確認(rèn)故障部位，減少操作時間。敏感性特點，可以在繼電保護(hù)裝置正常運轉(zhuǎn)過程中具有良好靈敏程度，在出現(xiàn)故障時可以快速反應(yīng)并采取相應(yīng)措施。選擇性特點，可以在繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)問題情況時進(jìn)行有效控制與清理工作，及時隔離故障原件保證整體系統(tǒng)的運行的情況?？煽啃蕴攸c，則是在裝置進(jìn)行運作過程中起到明顯保護(hù)效果，有效防止出現(xiàn)誤發(fā)問題影響到整體電力系統(tǒng)的實際運作，通過簡化保護(hù)裝置的整體布設(shè)以提高實際安全性和可靠程度[2]。

2.2 保護(hù)體系結(jié)構(gòu)

在水電站中所形成的繼電保護(hù)裝置是非常重要的基礎(chǔ)設(shè)備，通過分層分布式結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)置，是一種數(shù)字保護(hù)裝置的二次設(shè)備。在整體結(jié)構(gòu)的組成方面，通過斷路器和保護(hù)設(shè)備以及二次系統(tǒng)進(jìn)行有效結(jié)合，形成了整體較為復(fù)雜的繼電保護(hù)系統(tǒng)。比如在保護(hù)體系結(jié)構(gòu)中，由直流電源、交流電源及監(jiān)控系統(tǒng)等多種設(shè)備進(jìn)行組合，通過保護(hù)屏的形式起到保護(hù)和監(jiān)控作用，可對所有屏進(jìn)行單獨測試確認(rèn)及功能作用，能夠有效保證水電站的運行安全。

3 水電站繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

探討在水電站生產(chǎn)實踐中，充分考慮繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用，明確相關(guān)的應(yīng)用要點，確保水電站的生產(chǎn)運行狀況良好性。在此期間，相關(guān)的應(yīng)用要點如下。

3.1 優(yōu)化設(shè)備安全性能

水電站生產(chǎn)活動開展中，設(shè)備運行故障的發(fā)生，會對自身的利用價值、生產(chǎn)效益等造成不利影響，制約著水電站生產(chǎn)水平的提升。因此，需要關(guān)注繼電保護(hù)技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用，為水電站生產(chǎn)設(shè)備安全性能的不斷優(yōu)化提供技術(shù)支持。具體表現(xiàn)如下。

（1）繼電保護(hù)技術(shù)支持下的水電站生產(chǎn)活動開展，能夠及時消除系統(tǒng)故障，為生產(chǎn)設(shè)備的正常運行創(chuàng)造有利的條件，不斷優(yōu)化其安全性能，按期完成好水電站的生產(chǎn)計劃。

（2）在繼電保護(hù)技術(shù)的作用下，從故障分析及處理、增強保護(hù)效果等方面入手，逐漸優(yōu)化水電站生產(chǎn)設(shè)備安全性能，促使它們的應(yīng)用水平能夠保持在更高的層面上，保持水電站生產(chǎn)活動良好的開展?fàn)顩r，延長與之相關(guān)的生產(chǎn)設(shè)備的使用壽命[3]。

3.2 有效應(yīng)對生產(chǎn)風(fēng)險

水電站生產(chǎn)風(fēng)險應(yīng)對狀況，關(guān)系著設(shè)備的應(yīng)用質(zhì)量及生產(chǎn)效益，體現(xiàn)著保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用水平。因此，為了實現(xiàn)對水電站生產(chǎn)風(fēng)險的有效應(yīng)對，則需要對繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用加以思考。在此期間，需要做到以下兩點。

（1）全面了解繼電保護(hù)技術(shù)的功能特性及利用價值，將其應(yīng)用于水電站生產(chǎn)過程中，及時消除系統(tǒng)故障，為設(shè)備性能可靠性的不斷增強提供技術(shù)保障，確保水電站生產(chǎn)風(fēng)險應(yīng)對有效性。

（2）當(dāng)水電站生產(chǎn)中對繼電保護(hù)技術(shù)應(yīng)用方面進(jìn)行更多的考慮后，可滿足生產(chǎn)設(shè)備安全運行要求，為生產(chǎn)風(fēng)險應(yīng)對效果的增強提供技術(shù)保障，不斷提升水電站的生產(chǎn)及效益水平，避免生產(chǎn)風(fēng)險影響范圍的擴大，給予水電建設(shè)事業(yè)發(fā)展中必要的技術(shù)支持。

3.3 其他方面

基于水電站的繼電保護(hù)技術(shù)應(yīng)用研究，也需要明確這些方面的應(yīng)用要點。

（1）技術(shù)人員根據(jù)水電站所在區(qū)域的實際情況及高效生產(chǎn)要求，給予繼電保護(hù)技術(shù)應(yīng)用足夠的重視，有利于優(yōu)化系統(tǒng)故障處理方式，不斷改善水電站的生產(chǎn)狀況，在技術(shù)層面上為其生產(chǎn)目標(biāo)的實現(xiàn)及整體水平的提升等提供支持。

（2）通過對繼電保護(hù)裝置合理設(shè)置及系統(tǒng)科學(xué)構(gòu)建的思考，為水電站安全運行效果增強提供技術(shù)保障，增強與之相關(guān)的保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)用效果，避免影響水電站生產(chǎn)質(zhì)量及長效發(fā)展等，有效應(yīng)對新時期的形勢變化。

4 水電站繼電保護(hù)設(shè)備運行維護(hù)措施

4.1 繼電保護(hù)整定

在對繼電保護(hù)進(jìn)行整定時，通常需要滿足以下幾個前提條件，既要關(guān)注全網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，同時還要保證一定的靈敏性與可靠性，這樣才能使繼電保護(hù)裝置更好地發(fā)揮作用，使其定值與相關(guān)的運行方式相符。具體來說，在電力系統(tǒng)運行過程中，如果電網(wǎng)當(dāng)前所處的運行方式不能滿足這一要求，就必須要進(jìn)行繼電保護(hù)整定工作，且在計算過程中還應(yīng)當(dāng)根據(jù)當(dāng)前的具體情形來合理地進(jìn)行取舍，這樣才能保證水電站繼電保護(hù)設(shè)備的良好運行。此外，當(dāng)需要采用不同類型的保護(hù)時，為了充分發(fā)揮繼電保護(hù)設(shè)備的應(yīng)用價值，還應(yīng)當(dāng)注重裝置的靈敏度、動作時間等方面的有效配合，不能對每套保護(hù)裝置進(jìn)行孤立設(shè)置，這樣才能更好地展現(xiàn)保護(hù)裝置的作用，并保障水電站的良好運行。

4.2 繼電保護(hù)異常處理

為確保水電站安全穩(wěn)定的運行，通常需要結(jié)合其特征情況來選擇適宜的繼電保護(hù)裝置，這也是導(dǎo)致設(shè)備裝置種類過于繁多的主要因素之一。在進(jìn)行繼電保護(hù)異常處理時，應(yīng)當(dāng)先對繼電保護(hù)裝置、異常情況及程度等進(jìn)行全方位了解，并做好相應(yīng)的異常分類表，以便為后續(xù)的處理工作提供信息支撐。在完成繼電保護(hù)異常狀況分析之后，需要進(jìn)行異常處理方法的實施，包括以下3 個方面。

（1）繼電保護(hù)系統(tǒng)為兩套時通常不會同時發(fā)生異常，如果都發(fā)出了異常報警，則說明兩個系統(tǒng)都存在一定問題，如果只有其中一個發(fā)出報警，則說明是某個系統(tǒng)自身出現(xiàn)問題。

（2）需要掌握繼電保護(hù)裝置的邏輯運算能力，可以采取分段隔離的方法進(jìn)行處理，以便更好地找出故障點位。

（3）當(dāng)初步確定異常后，應(yīng)當(dāng)及時對故障位置的設(shè)備進(jìn)行更新與替換，從而保障水電站的穩(wěn)定運行[4]。

4.3 常規(guī)運維方法

在繼電保護(hù)裝置運行過程中，常規(guī)運維方法主要包括以下3 個方面。

（1）合理制定維護(hù)檢修方案，相關(guān)負(fù)責(zé)人應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照規(guī)定條例來制定繼電保護(hù)維護(hù)檢修方案，并做好現(xiàn)場檢查工作，對各類裝置的運行狀態(tài)、線路運行方式進(jìn)行全方位檢查，確保維護(hù)檢修方案符合現(xiàn)場實際情況，從而提高方案實施的可行性。

（2）需要重視線路保護(hù)，保護(hù)方式包括集中式和后備式兩種，運維人員在進(jìn)行選擇時應(yīng)結(jié)合實際情況來進(jìn)行，這樣才能更好地發(fā)揮繼電保護(hù)裝置的作用。

（3）做好風(fēng)險評估工作，這是常規(guī)運維中非常關(guān)鍵的部分，運維人員必須提高重視，并按照檢查和維修操作的風(fēng)險識別來完成整個風(fēng)險評估工作，盡可能地降低風(fēng)險發(fā)生率[5]。

4.4 智能運維系統(tǒng)的應(yīng)用

想要進(jìn)一步增強水電站繼電保護(hù)運維質(zhì)量，減少運行安全問題的發(fā)生，還應(yīng)當(dāng)加強對智能運維系統(tǒng)的科學(xué)使用。具體來說，應(yīng)當(dāng)從以下3 個方面進(jìn)行。

（1）系統(tǒng)功能架構(gòu)，通過相關(guān)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)采用3 層架構(gòu)體系，即數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)存儲分析、應(yīng)用層，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)充分了解每一層的情況，例如數(shù)據(jù)源的獲取主要來自導(dǎo)入或采集兩種渠道，而存儲分析通常由數(shù)據(jù)庫完成，應(yīng)用層則涉及狀態(tài)監(jiān)測、運維業(yè)務(wù)模塊。

（2）系統(tǒng)移動終端，其作用通常是為了收集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，想要提高信息安全度，降低風(fēng)險的發(fā)生，需要將移動終端的外網(wǎng)數(shù)據(jù)接入內(nèi)網(wǎng)[6]。

（3）系統(tǒng)維護(hù)流程，包括業(yè)務(wù)需求梳理、工作流集合劃分等等，按照標(biāo)準(zhǔn)流程進(jìn)行可以進(jìn)一步降低人為誤操作的發(fā)生率。

5 提升水電站繼電保護(hù)裝置運行維護(hù)水平的措施

5.1 建立完善管理體制

目前在水電站的運行過程中，所開展的繼電保護(hù)工作出現(xiàn)了多方面隱患。其中管理人員的工作能力不足導(dǎo)致維護(hù)工作無法順利開展，甚至責(zé)任意識的疏忽、相關(guān)制度落實不到位等問題情況頻繁出現(xiàn)，在前期安裝建設(shè)及后期維護(hù)工作的開展方面都未嚴(yán)謹(jǐn)?shù)轿?，就目前已知問題進(jìn)行針對性研究，從多方面開展工作管理減少錯漏的概率，并嚴(yán)格控制工作內(nèi)容，尤其是在元件采購及設(shè)備安裝調(diào)試等多項重要環(huán)節(jié)，要對工作人員的專業(yè)能力和責(zé)任意識方面提出實際要求，力求在繼電保護(hù)的穩(wěn)定運行狀況和安全程度方面取得良好效果，為水電站的運行情況和電力輸送能力提供必要保障。

5.2 建立風(fēng)險識別體系

水電站在運作過程中應(yīng)注意運行風(fēng)險的控制情況，通過分析繼電保護(hù)系統(tǒng)中可能存在的誤動或拒動等故障現(xiàn)象，在技術(shù)應(yīng)用和管理控制方面開展深入研究，建立風(fēng)險識別體系并研究合理措施進(jìn)行有效防控，將可能潛藏的各類安全隱患和故障誘因全部剔除。比如可通過改進(jìn)繼電保護(hù)裝置運行模式，減少常見問題的出現(xiàn)概率，真正起到風(fēng)險防范效果。

5.3 提高技術(shù)人員專業(yè)能力

在過往所出現(xiàn)的安全問題中，由于技術(shù)人員需參與并操作保護(hù)裝置中的重要環(huán)節(jié)，因此在前期采購和后期調(diào)試階段都容易受到人為因素影響形成故障，為減少這類問題情況的出現(xiàn)，在專業(yè)人員的職業(yè)素養(yǎng)和專業(yè)能力方面，都應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格重視和深入培養(yǎng)，可增加專業(yè)技術(shù)培養(yǎng)機會和交流學(xué)習(xí)機會，提升機電保護(hù)人員的專業(yè)能力素養(yǎng)和工作經(jīng)驗，促使工作人員形成高標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)意識，對系統(tǒng)安全運行開展專業(yè)維管工作。

5.4 升級軟硬件系統(tǒng)

隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，計算機技術(shù)已經(jīng)在各行業(yè)中得到大力應(yīng)用，尤其是在各個軟件系統(tǒng)以及多種硬件設(shè)備的支持下，能夠促使各行業(yè)得到進(jìn)一步優(yōu)化發(fā)展。而繼電保護(hù)裝置的多種功能也主要依靠計算機技術(shù)完成保護(hù)工作，所以在提升繼電保護(hù)系統(tǒng)的安全性方面，可通過提升計算機系統(tǒng)的軟件質(zhì)量與硬件設(shè)備質(zhì)量，最大限度提升裝置運行能力和系統(tǒng)管控效果，提升裝置的耐久性和抗電壓沖擊能力，減少各個元器件的損壞可能性和誤動等情況，滿足保護(hù)裝置的各項基本功能要求和安全控制標(biāo)準(zhǔn)，對電力能源的供應(yīng)能力提高起到良好保障效果。

6 結(jié)語

綜上所述，在提升水電站生產(chǎn)水平、優(yōu)化保護(hù)方式的過程中，需要加深對繼電保護(hù)技術(shù)引入及科學(xué)應(yīng)用的重視程度，促使水電站運行保護(hù)效果更加明顯，保持繼電保護(hù)技術(shù)良好的利用及發(fā)展?fàn)顩r，滿足水電站運行風(fēng)險科學(xué)應(yīng)用要求。