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(gòu)成, 在監(jiān)測設(shè)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(shù)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(guān)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(shù)，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(shè)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(zhì)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(shù)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(shù)由于停電檢修電氣二次設(shè)備的故障診斷方法既難以保 證診斷結(jié)果的準確性，也易造成資源浪費，造成核電設(shè)備維 修過度，故相對而言，該種做法不值得推廣?？紤]到設(shè)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(shù)對核電二次 設(shè)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(yù)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(shè)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(shè)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(shè)備運行 數(shù)據(jù)進行分析和評價，判斷設(shè)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(shè)備信息、告警信 息以及大量的專業(yè)經(jīng)驗和知識，對其設(shè)備狀態(tài)進行推理和故 障診斷，然后利用設(shè)備監(jiān)測軟硬件、二次回路變化、設(shè)備運 行參數(shù)等定位故障點，并根據(jù)設(shè)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(zhì)，在此基礎(chǔ)上得出 故障成因，最后根據(jù)專家數(shù)據(jù)庫中的主設(shè)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(nèi)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(luò)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方 法技術(shù)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(yīng)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(shù)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(zhì)的提高，還應(yīng)做好下述 幾點：1優(yōu)化繼電保護系統(tǒng)設(shè)計如果核電站繼電保護系統(tǒng)設(shè)計存在缺陷，或者預(yù)期的系 統(tǒng)性能和設(shè)定參數(shù)難以適應(yīng)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(zhì)量，故為改善其可靠性, 需首先對其設(shè)計進行優(yōu)化。在著手繼電保護系統(tǒng)設(shè)計前，應(yīng)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(shè)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?qū)崿F(xiàn)預(yù)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(nèi)；同時為進一步保護晶體管，建 議在系統(tǒng)設(shè)計中增設(shè)接地電容、采用屏蔽電纜、加設(shè)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(yīng)將系統(tǒng)主 保護和后備保

7、護納入軟件系統(tǒng)設(shè)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(yīng)、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(guān)，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(yīng)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(yīng)用軟件時，要確保軟件的性能和功能與需求分析相適 應(yīng)，且軟件編碼正確，結(jié)構(gòu)合理，測試規(guī)范，定值輸入無誤 等；同時針對硬件裝置，應(yīng)對與繼電保護和電力主接線可靠 性關(guān)系密切的斷路器進行嚴格質(zhì)檢和測試，保證其質(zhì)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(yīng)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(yīng)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(zhì)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(yīng)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(yīng)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(shè)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(shè)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(shè)， 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(yīng)切 實將繼電保護應(yīng)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(guān)環(huán)節(jié)中的故障信息、應(yīng)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(zhì)量的提高奠定重要 基礎(chǔ)。結(jié)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(gòu)成了嚴重威 脅，因此我們可以通過探析其故障診斷技術(shù)和可靠性改善措 施加以補救和完善，以此做好預(yù)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