核電站繼電保護系統(tǒng)診斷和可靠性探究

1、核電站繼電保護系統(tǒng)診斷和可靠性探究摘要:繼電保護系統(tǒng)作為核電系統(tǒng)的重要構成, 在監(jiān)測設備狀態(tài)、防止故障蔓延、保證核電系統(tǒng)運行安全方 面發(fā)揮了重要作用。然而在具體實踐中，繼電保護系統(tǒng)可能 會因故障引發(fā)誤動或拒動，故其可靠性難以達到100%。對此, 本文以核電站繼電保護系統(tǒng)故障為切入點，就其診斷技術和 可靠性改善措施進行了探析，以此促進核電系統(tǒng)安全、穩(wěn)定 運行。關鍵詞:核電站繼電保護系統(tǒng)診斷可靠性與火力、水力發(fā)電站一樣，核電站也是重要的電源生產(chǎn) 基地，為提高核電系統(tǒng)的安全性和可靠性，往往借助繼電保 護系統(tǒng)加以改善，雖然其在多數(shù)情況下可以觸發(fā)保護動作用 于切斷故障，可是一旦保護不當則易因故障擴大引發(fā)

2、大面積 停電事故。這就要求我們切實掌握核電繼電保護系統(tǒng)的故障 診斷技術，著力提高其可靠性，以此推動核電事業(yè)穩(wěn)健發(fā)展。一、核電站繼電保護系統(tǒng)故障繼電保護是指基于對系統(tǒng)電器元件的自動監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)其 異常狀態(tài)或故障，并作出自動警報或故障切除動作的裝置， 一般情況下，當元件或系統(tǒng)局部電流、電壓、電氣量、功率 等波動較大時，繼電保護系統(tǒng)會自動觸發(fā)保護動作1。因核電站繼電保護系統(tǒng)涉及的繼電器數(shù)量較大，故需要 具備極高的可靠性?？墒窃趯嶋H運行中，其往往會因設計不 合理、元件故障、人為操作不當?shù)纫蛩赜绊懚霈F(xiàn)拒動或誤 動，如此一來，核電系統(tǒng)運行質量自然難以保障，而且據(jù)統(tǒng) 計，元件故障是繼電保護誤動作的主要誘因，

3、故我們必須積 極尋求高效的診斷技術和改善措施，切實提高核電站繼電保 護系統(tǒng)的可靠性。二、核電站繼電保護系統(tǒng)診斷技術由于停電檢修電氣二次設備的故障診斷方法既難以保 證診斷結果的準確性，也易造成資源浪費，造成核電設備維 修過度，故相對而言，該種做法不值得推廣?？紤]到設備在 出現(xiàn)故障前期會有少量漸進等電氣、物理特性變化，所以可 以借助數(shù)字信號處理、傳感器、光電等現(xiàn)代技術對核電二次 設備的運行狀態(tài)進行在線監(jiān)測，并對微弱信息進行提取、分 析和處理，以此判斷、預測其可靠性，進而明確潛在故障， 發(fā)出警報或進行動作。對此可以借助專家系統(tǒng)對核電系統(tǒng)二次設備進行狀態(tài) 監(jiān)測和故障診斷，主要涉及處理告警信息-確認信息

4、-專家系 統(tǒng)分析-定位繼電保護設備故障-整合知識庫-作出檢修決策 等環(huán)節(jié)2。具體而言就是對實時采集的繼電保護設備運行 數(shù)據(jù)進行分析和評價，判斷設備是否處于健康保護狀態(tài)，若 其狀態(tài)異常，則向繼電保護子站下發(fā)告警信息，以期判斷該 信息是否正確，此時專家分析系統(tǒng)會綜合設備信息、告警信 息以及大量的專業(yè)經(jīng)驗和知識，對其設備狀態(tài)進行推理和故 障診斷，然后利用設備監(jiān)測軟硬件、二次回路變化、設備運 行參數(shù)等定位故障點，并根據(jù)設備在線狀態(tài)、其他繼電保護 裝置狀態(tài)、電網(wǎng)實際參數(shù)等明確故障性質，在此基礎上得出 故障成因，最后根據(jù)專家數(shù)據(jù)庫中的主設備配置信息知識 庫、繼電保護異常處理經(jīng)驗庫、繼電保護運行維護知識庫等

5、 內容作出科學合理的檢修決策。雖然除此之外，模糊理論、貝葉斯網(wǎng)絡、神經(jīng)網(wǎng)絡等方 法技術也有助于繼電保護系統(tǒng)的故障診斷，但相比之下，專 家系統(tǒng)作為人工智能診斷的重要形式，可以不斷吸收專業(yè)經(jīng) 驗、補充專業(yè)知識，故在核電站繼電保護系統(tǒng)診斷中的應用 利于降低核電故障概率和影響范圍，進而提高核電系統(tǒng)的可 靠性。三、核電站繼電保護系統(tǒng)可靠性改善措施借助先進的故障診斷技術的確可以改善核電站繼電保 護系統(tǒng)的可靠性，但這難以滿足核電系統(tǒng)對繼電保護系統(tǒng)可 靠性的實際要求，故要想使其得到質的提高，還應做好下述 幾點：1優(yōu)化繼電保護系統(tǒng)設計如果核電站繼電保護系統(tǒng)設計存在缺陷，或者預期的系 統(tǒng)性能和設定參數(shù)難以適應核電

6、系統(tǒng)運行條件，則會降低其 可靠性，進而影響核電系統(tǒng)的運行質量，故為改善其可靠性, 需首先對其設計進行優(yōu)化。在著手繼電保護系統(tǒng)設計前，應以核電站運行條件、性 能要求等為重要依據(jù)，將運行環(huán)境、參數(shù)設定、保護裝置、 元件配合等因素予以全面考慮和科學規(guī)劃，以此確保在既定 的條件下，電子回路能夠實現(xiàn)預期功能，即使受溫度變化、 沖擊振動、電磁環(huán)境等的干擾，電源電壓、時鐘頻率、波形 等的變化也處于額定范圍內；同時為進一步保護晶體管，建 議在系統(tǒng)設計中增設接地電容、采用屏蔽電纜、加設濾波器、 隔離變壓器、閉鎖回路等，以此切斷耦合的干擾途徑3； 此外為避免保護裝置在故障狀態(tài)下做無用功，還應將系統(tǒng)主 保護和后備保

7、護納入軟件系統(tǒng)設計范圍。2配備可靠的繼電保護裝置核電站繼電保護系統(tǒng)的電源供應、中央處理、模擬量和 數(shù)字量輸入以及數(shù)字量輸出等幾個模塊與其可靠性息息相 關，具體分為軟件系統(tǒng)和硬件裝置，故為切實提高繼電保護 的可靠性，我們應該為其提供可靠的物理平臺。鑒于軟件出錯會引起保護裝置出現(xiàn)拒動或誤動，故在選 擇應用軟件時，要確保軟件的性能和功能與需求分析相適 應，且軟件編碼正確，結構合理，測試規(guī)范，定值輸入無誤 等；同時針對硬件裝置，應對與繼電保護和電力主接線可靠 性關系密切的斷路器進行嚴格質檢和測試，保證其質量可 靠，性能穩(wěn)定；針對因二次回路造成的繼電保護故障，應杜 絕使用絕緣裸露或老化的線路；在選擇交流

8、電壓切換箱、分 相和三相操作繼電器箱等輔助裝置，以及微波通信接口、差 動保護光纖、高頻收發(fā)信機等對繼電保護動作有所影響的裝 置，均應予以嚴格的性能測試4。概括的講，就是保證繼 電保護裝置質量達標、故障率低、功能可靠、持久耐用。3加強繼電保護系統(tǒng)管理注重日常管理和維護，也有助于提高核電站繼電保護系 統(tǒng)的可靠性，如嚴格控制系統(tǒng)的使用環(huán)境，畢竟溫度的升高 會影響繼電控制板件的使用壽命，而電磁干擾則易降低電子 元件的可靠性；再如為避免因元件故障影響保護系統(tǒng)的可靠 性，應對其板卡底座連接、配線絕緣水平、元件老化程度等 進行嚴格檢查，確保熔斷器接觸到位，裝置接點正常、既不 松脫也不發(fā)熱，指示燈閃爍正常，二

9、次回路運行可靠等，并 善于借助順序、逆序、整組試驗等常用的檢查方法消除潛在 故障；同時還應加強保護系統(tǒng)操作管理，即嚴格落實''兩 票”，要求運行人員基于對二次圖紙、繼電保護原理的認知, 掌握系統(tǒng)運行操作規(guī)程，以及高頻保護、母差保護、重合閘、 微機保護、距離保護等異常情況的處理規(guī)范，進而保證繼電 保護系統(tǒng)運行安全、可靠。4.完善繼電保護信息化建設考慮到核電站繼電保護系統(tǒng)含有大量的繼電器、電子元 件等，而且設備和元件種類繁多，功能不盡相同，雖然專家 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫具備豐富的專業(yè)經(jīng)驗和知識，但其依舊難以滿足 故障診斷的實際要求，這就需要完善繼電保護信息化建設， 以此為故障診斷和系統(tǒng)優(yōu)化提供有力的信息支持。具體應切 實將繼電保護應用軟件、保護裝置、電子元件等的出廠信息、 配置信息、性能指標等納入數(shù)據(jù)庫，同時收集匯總元件流通、 使用運行等相關環(huán)節(jié)中的故障信息、應對措施、改進意見， 以此完善系統(tǒng)數(shù)據(jù)，為故障診斷效率和質量的提高奠定重要 基礎。結束語：綜上所述，繼電保護系統(tǒng)在核電系統(tǒng)穩(wěn)定運行中的作用 舉足輕重，但其潛在故障卻對其保護可靠性構成了嚴重威 脅，因此我們可以通過探析其故障診斷技術和可靠性改善措 施加以補救和完善，以此做好預防工作，盡量降低故障發(fā)生 幾率和影響范圍，進而促進核電系統(tǒng)運行更為安全可靠，為 社會創(chuàng)造更多效益。參考文獻：1 張麗芹，李美儒淺析核電