电厂故障诊断探析（3篇）范文

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第一篇：电厂继电保护故障诊断及处理

摘要：

电厂运行过程中，继电保护至关重要。实践中，我们应当重视电厂继电保护故障诊断与处理，全面把握继电保护常见的故障类型、处理原则。本文将对电厂继电保护中的常见故障问题进行分析，并在此基础上以某电厂为例，就其继电故障诊断以及现场处理，谈一下个人的观点和认识，仅供参考。

关键词：

继电保护；电厂；故障诊断；现场处理；研究

0引言

正确诊断继电保护故障，并进行针对性处理，对整个电厂以及电力系统的运行，具有非常重大的意义。通过诊断和处理继电保护故障问题，既可以有效促进整个电力系统的高效运行，又可确保电厂运行安全可靠性。

1电厂继电保护中的常见故障问题分析

对于继电保护故障问题而言，常见的类型有干扰、定值、高频收发信机以及插件绝缘和CT饱和等方面的问题，具体分析如下：

第一，干扰问题。对于这类问题，主要是因微机保护能力相对较差，一旦保护屏位置有其他通信设备，必然会产生干扰影响。比如，这些通信设备会造成逻辑元件错误，或者误动作。

第二，定值问题。对于定值问题而言，常见的故障问题是人工操作过程中，才用的整定方法不正确；整定计算过程中的错误操作，导致整个系统出现误差

第三，高频收发信机故障。由于各厂家发出的收发信机存在着质量差异，因此通信设备问题造成高频收发信机故障。

第四，CT饱和。二次系统中，CT的作用非常的大。一旦发生故障问题，短路电流立即出现加剧现象，导致CT饱和，继电保护难以正常运行。

第五，插件绝缘。继电保护设备布线紧密，而且集成度比较高。如果保护设备运行时间过长，则插件接线的焊点必然会因静电作用而出现尘埃大量聚集的问题，以致于焊点间形成通路，最终导致设备出现故障问题。

2继电保护故障问题常用处理方法

2.1分析法

在重合闸故障，比如放电闭锁问题发生时，处理人员应当对输入量进行全面分析，找出放电原因，再对输入量进行分析。同时，在诊断继电保护设备故障问题时，可采用分析故障报告。

2.2电位变化法

二次回路上的节点电位变化、电压变化需实时监测，然后确定故障问题的发生点，这是电位变化法的机理。该方法主要适用于以下情况：第一，分闸线路开关时，无法正常亮绿灯。第二，基于保护传动试验对电路开路情况进行分析。当系统设备正常运行时，对主变保护进行检查，保护出口回路如图1所示。XB为出口压板、KT代表主变继电器节点，33代表跳闸出口回路节点。万用表正常工作时，退出压板，并测量节点1对地电位。启动主变保护，KT会有出口动作，而且XB收到正电位，此时电压表正电位出现翻转现象；如果不出现翻转，那么继电保护工作正常。测量XB节点2，如果非负电位，则说明没有故障问题，可能故障问题出现在下级电路之上。

2.3经验判断法

在综合分析多种继电保护问题以后，对设备运行进行统计，全面了解设备工作状态。工作人员凭借个人的实践经验，对部分继电保护问题进行判断，然后处理各种可能的故障问题。比如，分闸开关状态下，红绿灯经常会出现失灵现象，对此可凭借主观经验对造成该问题的原因进行分析。常见的原因是：开关机构操作死点；辅助节点滞后影响机构分合变化。

3电厂继电保护故障案例分析

某抽水蓄能电站以原水库作为下库，采用人工方式修建了上库，其装机容量800MW，可以说是电网主力调频之必须。该电厂建于上世纪90年代，三年后首台机组完成了并网，次年四台机组建成投产。该电厂自调试应用至今，无论是10kV用电还是220kV电厂线路，都先后出现过程度不同的电气故障问题。

3.1发电机转子出现接地故障问题

一号机组发电运行状态下，机组转子出现接地动作报警。对于发电机转子而言，其接地保护采用的是在转子回路上，重叠15V方波交流电压，然后对转子的对地绝缘水平组成进行测量。当发生故障问题后，立即停机进行检查，转子回路绝缘情况良好。在此过程中，利用电阻箱人为将接地保护回路进行接地动作，然后对转子接地保护继电器是否正常工作进行检查。对机组采用手动方式进行开机，空转状态下不加励磁电流，借助摇表对转子绝缘进行测量，转子对地的绝缘电阻显示为零。针对这一问题，建议采用电桥法对接地点在转子回路即发电机转子六号磁极进行检查。将机组停下来，并将机组的六号磁极相应盖板以及挡板打开检查，发现六号、七号磁极是由多层软铜片转子磁极外连接铜片的一头开焊；机组在开机时，因离心力的影响，软铜片、挡板之间的接触会导致转子接地，结果机组转子的实际接地保护动作没有出现故障问题。根据这一表征，检查所有的转子磁极外连接情况，并与发电机厂家专家共同进行现场检查，结果发现部分发电机转子磁极存在着不同程度的软连接松动问题，电厂和专家对检查过程中发现的这些问题，采取扩大预防的方法进行处理，有效低避免了另外一些机组转子再出现类似的接地故障问题。

3.2发电机存在轴电流故障问题

该电厂二号机组在实际运行过程中需，出现了轴电流保护跳闸停机现象。在正常运行状态下，发电机因磁场存在着不平衡问题而导致大轴两端产生感应电压。对于大轴而言，其接地刷接地，确保了对地电位，上导轴承轴领绝缘。实践中，如果上导轴承绝缘出现破坏现象，在大轴、轴承以及接地刷间会产生一定的电流，导致导瓦放电，可能会出现发热甚至损坏现象。在大轴上适当布设轴电流CT，形成轴电流保护。当出现保护动作时，必然会在发电机上导轴承上形成接地点。拆开并检查发电机上导轴承，发现油盆中的挡油圈出现了开焊脱落问题，因接触发电机大轴而导致轴电流出现保护动作，进而引起跳闸停机。根据此情况,建议在机组检修过程中，焊接加固所有上导油盆挡油圈，以免出现同类故障问题，确保了机组的运行安全可靠性。

3.3主短路器触头出现放电故障问题

在电厂一号机组启动变频器抽水时，机组的转速上升到额定的转速，而且机端电压已经上升到了额定电压，自动同期设备工作寻找同期点然后进行并网。在此过程中，一号机组发变组单元差动保护出现了瞬时动作，而且保护动作跳一号号机220kV主开关，先是灭磁，最后停机。与此同时，一号机组220kV主断路器开关失灵保护动作，再跳一号机220kV主开关，经延时由光纤差动保护直跳线路对侧开关；跳一号厂高变开关，跳二号机主开关(原来二号机处于停机状态)。当发生故障问题以后，检查和实验发电机以及主变压器，没有发现问题；断开开关、母线隔离刀时，变压器、发电机零起升压，直至额定电压正常；此时，对一号主开关保护跳闸，并进行传动试验，使其保持正常开关动作。在故障问题分析过程中，电流、电压录波数据非常中药。一旦发现故障问题，220kV电力系统中的B相对地电压就会归零。一号主变压器的B相产生故障电流，结合故障发生情况，在开关并网之前，初步对故障进行分析，比如开关并网之前的B相动，或者静触头间击穿，然后经GIS外壳放电。实践中可以看到，开关是GIS全封闭的组合电器，只从外部观看是无法看到故障痕迹的。建议电厂要求外方到现场解体检查，结果开关B相动，而且静触头间击穿且对地放电，较之于先前的分析基本一致。对于主开关而言，因受到发变组的差动保护而使得发变组出现保护动作。因开关故障问题发生时，尚未并网，所以虽然出现差动保护灭磁以及停机等现象，但是220kV电力系统仍可以通过开关故障相进行接地。由于一号主变压器高压侧的中性点运行过程中出现接地问题，因此主变高压侧存在着故障电流，此时启动开关保护动作失灵。在对该故障问题进行分析和处理时发现，无论进口还是国产的GIS全封闭组合开关，都可能会发生击穿故障。同时，需要强调的是必须对其进行定期的试验检查，并做好日常巡检工作。基于此，笔者建议电厂在外方专家的通力配合下，对所有的开关进行解体大检查，并做预防试验，对绝缘气体进行定期试验和检查，以免发生类似故障问题。

4结束语

通过以上对某电厂自投产至今发生的主要继电保护故障、自动设备动作问题分析可知，所发生的多数故障问题集中表现为厂商生产的产品质量问题、设备施工安装质量问题以及电缆长期服役过程中绝缘性能降低问题等。无论那种问题和成因，电厂方应当采取多元化的方法和措施进行检查和试验，并尽可能扩大巡查的范围，有效避免了上述故障问题的二次发生。此外，继电保护动作正常与否，是否能够及时准确地切除故障，关系着整个电厂电力设备运行安全可靠性。

参考文献：

[1]吴金杨,张超,王丹丹.有关电厂继电保护故障分析和处理研究[J]山东工业技术,2016(05).

[2]王志勇,白建辉,吴茳.电力变压器的故障分析及维护[J].河北工程技术高等专科学校学报,2016(03).

[3]刘兴光.发电厂继电保护装置的故障探讨[J].山东工业技术,2016(06).

[4]陈咨财.发电厂继电保护的干扰因素分析[J].通信电源技术，2016(05).

作者:陈秀云 单位:福建省鸿山热电有限责任公司

第二篇：核电厂计算机系统监测与故障诊断

摘要：

电站计算机系统被称为和电厂的“眼睛”，对核电厂的参数进行在线监测和报警处理，其系统自身的状态监测和故障诊断由为重要。本文结合秦山第二核电厂电站计算机系统的实际情况，叙述了其系统状态监测与故障自诊断，并提供一些针对性的意见。

关键词：

电站计算机系统；状态监测；故障诊断

核电厂是用核能转化为电能的新型电厂，其安全稳定运行，关系到电力的正常输送，为了能够保证核电厂的正常工作运行，对核电厂参数进行监测、对现场设备故障参数报警就必不可少，电站计算机系统由此而产生。

1系统简介

电站计算机系统由集中数据处理（KIT）和安全显示盘（KPS）两部分组成，简称为KIT/KPS，系统为操纵员提供数据采集信息与状态、数据处理、关键设备点趋势及报警、电站运行数据或事故数据、安全显示盘等功能；同时向公司网络提供包括发电量等经济指标数据及重要设备运行情况；另外在演习和事故应急情况下，向应急辅助决策系统提供重要系统状态数据。KIT/KPS系统硬件由服务器、工程师站、操作员站、现场控制站等组成；网络有管理网络、系统网络和控制网络三层；电源配置双路不间断冗余电源，保证一路电源失效时，系统不受影响。系统内包括硬件、网络、电源等都能进行自我状态监测和故障诊断报警。

2系统的状态监测与故障诊断

原秦山二厂1、2号机组KIT系统采用HS2000CAS系统，由于开发年限较早，设备较陈旧等因素导致该系统状态监测和诊断功能较为单一，仅有设备状态、网络状态和通道状态的显示，并且此三项功能都是通过设备状态图进行监测，人员无法全方位的监控数字化系统的运行状态，存在一定的隐患。改造后新系统采用MACSVI标准产品进行适应性修改，在原有系统基础上增加了监测设备的运行状态包括负荷、温度、运行状态等，并以图形或报警的方式供人员查询，新系统监测功能主要由系统设备故障、系统设备状态图、机柜状态图组成。

2.1系统设备故障监测

在系统内部自动生成了SYS系统，内部的各个点都是系统内监测系统状态所需要的节点，通过这些节点实时监测系统内个设备的运行状态，超出设定值时，进设备故障日志中报警，提醒人员及时处理，如表1所示。

2.2系统设备状态图

系统设备状态图，监测服务器主从、网络、运行状态；操纵员站网络、运行状态；打印机运行状态；通讯站、网关运行状态；机柜网络状态，机柜内主控单元的主从，运行状态，点击机柜，进入IO设备图，此图中显示模块状态，进入模块，能显示通道状态。故障点以红色标识，主状态和正常运行以绿色标示，从状态和备用运行以黄色标示。对发生的故障以报警的形式提示运行维护人员，方便故障定位。通过系统状态图，现场控制站可以监测I/O模件级状态，Profibus现场总线可以监测到通道级状态；主控模件诊断包括CPU与内存的周期自检；I/O所有功能模件均为自带CPU的智能卡件，每模件均可进行周期性自诊断，包括通道回读比较、通道的正确性、有效性判断等等。数据采集网可以诊断全部I/O模件及主控模件运行状态，并将诊断结果上传至系统服务器；电源模件具有诊断干接点输出功能；系统中所有单元（端子模块除外）均有状态指示灯，包括运行灯、故障灯、网络通信灯、冗余主从状态（冗余配置的主控模件）等；

2.3机柜状态图

机柜状态监视图主要由机柜状态监视模块（NM830）、机柜状态监视网络（Modbus-RTU）、通讯站、服务器、操纵员站组成。模块用于完成对机柜的电源、门限开关、风扇状态等监测机柜状态监视模块：用于采集机柜状态信息，并将信息转换成数字量通过通讯接口上传；对采集机柜状态信息进行逻辑判断通过其板载的DO点亮机柜上的报警灯或传送给其它系统。机柜电源监测：提供电母线电源故障监测。通过配电柜内的机柜状态监视模块监视各电源状态，送至操纵员站显示、报警，并在机柜门上有状态灯显示。控制站系统及驱动电源监测通过控制柜柜内的机柜状态监视模块监视各电源状态，送至操纵员站显示、报警，并在机柜门上有状态灯显示。机柜内温度监测：通过机柜内部的热点偶，感知机柜温度，将测量信号传递到NM830，最终传到设备状态图上显示、报警。机柜风扇监测：提供机柜内部风扇状态监测，一旦有风扇不转，会在机柜状态图显示、报警。机柜门限开关监测：提供机柜门限开关状态监测，开机柜门，关机柜门都会在机柜状态图中显示。通过机柜状态图，可以监测系统内部机柜的状态，包括电源状态、机柜内温度、柜门状态、风扇状态等，并将汇总状态送至机柜状态图报警。通过两幅图能够直观的将系统的各种状态第一时间通知主控操作员，实现对系统状态的全方位监控，便于及时的对故障设备进行干预处理。

3结束语

电站计算机系统自安装调试至今，已经有两年了，系统通过自身的状态监测和故障诊断，及时提醒人员对故障设备进行维修，大大缩短了自身故障缺陷时间，提高了稳定运行时间，为核电厂安全稳定运行保驾护航。

参考文献：

[1]颜昌辉.秦山二期KIT/KPS系统与一体化信息管理与自动控制讨论[J].中国核科技报告,2000.

[2]核工业第二研究设计院[Z].KIT/KPS系统手册.

作者:张进松 关悦 周焕 张瑞华 单位:中核核电运行管理有限公司

第三篇：火电厂热工控制系统故障诊断研究

摘要：

许多控制回路包含在火力发电机组的汽机、锅炉系统和其他辅助系统中，以前重点从局部的某一个单一的控制系统着手进行研究，此项研究整体性得到了忽略，导致许多故障检测不出。所以需从大型火电发电机组总体出发，使故障诊断与检测能高效、全面和准确的实现。故障的类别用单一的频谱变化来进行判断，故障诊断性能得到了较大的提高。

关键词：

热工控制；模糊理论；支持向量机；故障诊断

引言

根据火电厂的运行方式，将热工控制系统中的常见故障类别、故障诊断对象和故障诊断办法确定；基于数据统计和信号处理的诊断方法根据系统中关键执行器、传感器的常见故障提出。从而采用相应的措施来阻止故障进一步扩大，实现提高系统可靠性能，缩减维修成本和时间的目的[1]。一类分类问题就根本而言属于故障诊断。支持向量机具有在较小样本下即可得到不错的训练效果以及其求得的解为全局最优解等优势，文章从模糊评判和SVM理论着手，依据故障类别和故障特点的不确定性，努力找到一种智能化的综合评判方法，从而建立一种故障诊断模型，即实用又高效。

1训练样本用模糊理论表示

设故障类别第i个样本ui对征兆集的第j个样本vj的隶属度是rij，那么征兆vj分析的结论应用模糊集合Ri来示意。进一步确定rij，rij的确定依据专家经验，它是主观的，另外其他原因也要考虑[2]，文章的隶属函数可以用加权统计办法来计算，由故障相关率，经验资料统计，对应故障效应，故障采取样本（观测或获得）的难易水平（幅值的变化水平）4个因素进行剖析，用下面的符号分别来表示：X1：故障样本统计（故障样本产生的个数）（比较小、非常小、比较多、中、小、很多、大）X2：故障相关率（这些样本联系故障的概率）X3：对应故障效应X4：故障采取样本（观测或获得）的难易水平故障ui产生的次数用Nui表示，故障出现时vj产生的次数用Nvj表示。权数集合与评分集合在每一个征兆集中，算出对应的隶属度rij。

2粒子群算法和SVM的结合

文章采取改进的离散PSO并联合SVM取得1个故障源提取算法。改进的离散PSO算法xid为样本的所在位置。诊断数中所有变量构成了粒子，取数值为0或1，相应变量被选取用0表示，由变量参加计算用1代表。随机数rand（）在[0，1]平均分布。pid为粒子自身最大值，gid为总体最值，vid表示速度，认为是[0，1]均匀分布随机数。rand（xid）可以对xid实现随机赋值。α为一可调参数，将初始值定为1个较大的数值，使粒子搜寻解空间时充分进行，避免进入局部得最优值：随着粒子进化，要保证算法稳定应将α改为一较小值[3]，快速收敛。首先α初始值设为0.3-0.4，然后降为0.2。改进后的遗传算法GA与该PSO离散算法的收敛V相当，更容易实现并且简单，而且想要设置的变量还比GA少，因此应用更加广泛[4]。粒子的最终适应度函数用f（xid）；粒子对应的SVM正分率用f（id）；mc是此粒子选取的变量数；mall是系统采用数据所有变量数；p为微调参数，平衡变量的数与最大正分率，依据指定的系统变量数和故障诊断要求进行采用[5]。用具体的PSO离散和SVM特征采样算法的详细步骤如下：（1）对粒子群进行初始化；（2）适应度的函数用每一个粒子训练；（3）将粒子的自身最大值和适应度对比，假如大于，则更新适应度；（4）全局最值用取出以前中最大适应度值表示；（5）改进粒子群依据离散公式；（6）判断是否符合终止法则，是则停止，否则跳至第（2）步。如果接连几次迭代适应度提高不显著或是到达提前设置的最大迭代次数可认为符合终止法则，迭代完成。

3综合故障诊断特依据

火电厂过热汽温控制系统中执行器的不直、不牢固和传感器的不平衡、对不中、磨损、损裂等故障实施了诊断试验。所采用的判断方法是故障诊断简单高效的办法。此方法操作容易、很高的诊断精确度并稳定，通过在运行现场调试，获得了较好的诊断效应。采用权数集合X=（0.3，0.25，0.36.0.1），从而获得转子不对称的隶属度R矩。SVM的训练样本采用每行数据，以上仅仅对一组数据实施了计算分析，而实际的现场应用中，我们则必须要进行大规模的计算以实现我们所希望的训练样本，选用50组数据实施训练，输出模式为：采用Matlab进行仿真训练，然后用一组数据进行了验证，可信度为0.854，证明以上方法是行之有效的。

4结束语

火电厂热控系统繁杂，涵盖内容多，如果产生故障，不但对火电厂的正常运行有影响，并且还会造成大量的人员伤亡[6]。所以需从大型火电发电机组总体出发，使故障诊断与检测能高效、全面和准确的实现。故障的类别用单一的频谱变化来进行判断，故障诊断性能得到了较大的提高。文章只是进行了初步的研究，还需要大量的试验进行进一步的验证。

参考文献：

[1]陈长征，等.设备振动分析与故障诊断技术[M].科学出版社，2007.

[2]杨苹，吴捷，冯永新.200MW汽轮发电机组振动故障的模糊诊断系统[J].电力系统自动化，2001：45-48.

[3]李良敏，屈梁生.基于遗传编程和支持向量机的故障诊断模型[J].

[4]王宏漫，欧宗瑛.采用PCA特征和SVM分类的人脸识别[J].计算机辅助设计与图形学学报，2003，15（4）.

[5]周铁锤.火电厂热工控制系统故障诊断的有效方法[J].经济技术协作信息，2007，25（4）.

[6]王家金.火电厂热工控制系统故障诊断规划及实现措施初探[J].电力建设，2013.

作者:李宁 孟萍 王冬 瑞戴忠 高才 单位:华能雨汪电厂检修部 华能上海电力检修公司