試論當前電力繼電保護及故障診斷技術

何祖彬

（貴州省凱里供電局,貴州 凱里 556000）

1 故障診斷技術發展方向

故障診斷始于機械設備故障診斷，其全名是狀態監測與故障診斷。故障診斷的技術手段是采用智能診斷方法和人工智能。用計算機去做原來只有人才能做的智能任務是智能診斷方法和人工智能的目的。實現人工智能的重要形式是專家系統。智能診斷方法中的新興方法之一是基于案例分析的診斷方法。另外基于輸入輸出的數學診斷方法包括:基于概率統計的時序模型診斷方法、基于線性和非線性判別函數的模式識別方法、基于距離判據的故障診斷方法、基于模糊數學的診斷方法、基于可靠性分析和故障樹分析的診斷方法、小波分析法以及混沌分析與分形幾何法、灰色系統診斷方法人工神經網絡等。診斷技術結合人工智能的應用隨著計算機等新技術的采用得到了迅猛的發展。它不僅可以大大減少出錯的可能的同時節省人力，還可以吸收多位專家的專業知識與經驗，形成完善的知識庫，實現知識與經驗共享。目前這個領域的研究主要沿著兩個方向展開:

第一是建立各種類型的專家系統。人們對基于知識的故障診斷系統進行了大量研究，然而，隨著研究的深入后發現專家系統的應用面臨許多實際困難，存在一些而需解決的問題。比如缺乏有效的診斷知識表達、不確定性知識的推理以及診斷知識獲取困難等就是較為嚴重的問題。專家系統(Es，Expert System)，實際是一個基于知識的計算機智能程序系統。在這個系統內，儲存有某一領域人類專家大量的經驗和知識，并能像專家一樣運用這些經驗和知識，通過模擬人類專家的思維決策過程對信息進行推理和判斷，最后做出結論性的解答。專家系統作為一種擅長邏輯推理和符號的處理智能計算機程序系統，已經成為電氣設備故障診斷技術的一個重要研究方向和熱點。

第二是建立人工神經網絡(ANN)。近年來重新興起的一種人工智能方法是ANN基本理論，它為克服專家系統的缺陷開辟了一條嶄新的途徑。它的并行處理能力、自學習功能倍受大家的青睞，其大規模并行處理能力可用于提高推理的速度，因而更適合于結構復雜、故障機理不十分明顯的復雜設備的診斷。ANN在二次設備故障診斷方面主要用于兩類問題的處理。一類是以處理在線信號入手，進行信號的識別和分析，另一類是以離線數據為依據進行分類和診斷。國內外科技工作者對ANN在故障診斷領域的應用表明:一方面，用ANN進行故障診斷是一種很有前途的方法，尤其在那些難以描述故障信號與故障類型之間的邏輯關系，以及無法利用專家經驗進行明確表達的場合;另一方面，ANN診斷技術還有不少有待于完善的地方，主要體現在，現有的網絡算法均存在不同程度的不足，從而制約著故障診斷準確度的提高。

2 電力故障診斷技術

故障診斷，就是通過設備運行或檢修時表現出的異常現象，對設備異常的程度、原因做出判斷。常見的診斷方法可概括為綜合法和比較法。它包括下列內容:

2.1 與設備歷年(次)試驗結果相比較

因為保護設備在投產后都進行過校驗，與投產時數據，年校時數據，上次校驗數據相比，如果有顯著性的差異，則常常說明裝置可能有缺陷。

2.2 與同類型同廠家設備試驗結果相互比較

因為對同一類型及同一廠家的設備而言其裝置結構相同，在相同的運行和氣候條件下，其測試結果應大致相同。若懸殊很大，則說明裝置有可能有缺陷。

2.3 同一設備各相間的試驗結果相互比較

因為同一設備，各相的運行情況應當基本一樣，如果有一相試驗結果與另兩相比較差異明顯，說明該相可能有缺陷。

2.4 與檢驗規程規定的允許偏差范圍相互比較

對有些試驗項目，檢驗規程規定了允許偏差范圍，若測量偏差范圍超過允許值，應認真分析，查找原因，或再結合其它試驗項目來查找缺陷。

2.5 不同試驗項目結果的綜合

只有綜合多參數判別的結果，才能得到全面、準確的結論。故障和征兆之間不存在簡單的一一對應關系造成了故障診斷的困難性。由于設備故障與征兆之間關系的復雜性和設備故障的復雜性，形成了設備故障診斷是一種探索性的反復試驗的特點。故障診斷過程是復雜的，這些數學診斷方法又各有優缺點，研究故障診斷的方法成為設備故障診斷技術這一學科的重點和難點。因此不能采用單一的方法進行診斷，而應將多種方法結合起來應用，以期得到最正確最接近事實的診斷結果，這也是今后診斷方法發展的方向。

3 設備狀態評估

設備狀態評估主要指設備狀態的技術評估，根據設備運行工況、負荷數據、各類狀態檢測數據、缺陷信息、故障和事故信息、檢修數據等綜合狀態信息，依據規程標準、運行經驗、設備廠家技術指標等判據，對設備的狀態信息進行量化評分，從而判斷評估設備的真實狀態。設備狀態一般可以分為四種:

3.1 正常狀態指設備資料齊全，運行及各種試驗數據正常，容許個別數據稍有偏差，只要變化趨勢穩定沒有運行安全隱患的設備。

3.2 可疑狀態指存在不明原因的缺陷或某些試驗數據表明設備可能有異常，但仍有某些不確定因素無法定論的設備。

3.3 可靠性下降狀態指設備存在比較嚴重的缺陷，或試驗結果分析存在問題，且已基本確定隱患部位及原因，同時該隱患在短期內不會發展成事故的設備。

3.4 危險狀態是指設備存在嚴重缺陷，或根據試驗數據，運行狀況表明隨時有發生事故的可能，要確定設備的狀態就要有合適科學的評估手段。

4 專家決策系統

狀態檢修中最關鍵的環節是故障診斷專家系統，它以監測到的設備狀態信息為基礎，運用專家庫中存儲的大量專業知識和經驗，提取反映繼電保護設備運行狀態的自檢信息、對用戶提出的該領域范疇內的需要解決的問題，通過推理、判斷，得出設備是否存在故障，并進一步分析確定故障的位置、性質及原因，得出分析結論，指導檢修計劃。

5 結束語

繼電保護設備對電網的穩定運行起著重大的作用，是電力系統中重要的組成部分，繼電保護裝置的誤動或者拒動都會給電網運行帶來極大的影響。因此，目前運行維護人員的首要任務是提高繼電保護裝置動作的可靠性。而提高繼電保護裝置動作的可靠性的關鍵是對二次設備進行有效和及時的校驗維護。追求更高的系統可靠性和用戶滿意度，注重降低成本是電力系統一直以來努力的目標，降低成本的努力集中于降低運行和維護費用。

電網運行的基礎是供電設備的檢修。占企業經營成本的一大部分支出為檢修技改費用，檢修質量如何直接影響供電可靠性和電能質量，直接關系到電網運行質量。另外，隨著電網的發展，供電設備數量日益增多，迫使各電力公司更關注企業的利益，更注重企業資源的優化配置，更注重追求企業利潤的最大化，特別是電力體制改革的全面推進，在設備的檢修費用成本日益增加的壓力下，革新檢修方式，采用更為先進的檢修管理手段己是迫在眉睫。

[1]李洪書.單電源220kV線路繼電保護的運行分析[J].

[2]黃益莊，李春光.微處理機方向橫差保護裝置的研究與應用[J].

[3]宋斌,陳玉蘭,徐秋林等.微機橫聯差動電流方向保護裝置[J].

[4]劉慶，李卓君.同桿并架線路保護有關問題的研究[J].

[5]范玉.變壓器氣體繼電器保護動作的原因與判斷[J].

[6]關德秋,曹雅萍.變壓器氣體繼電器動作原因的分析[J].

[7]吳宏斌.變壓器氣體繼電器設計安裝的改進[J].

[8]趙曼勇.微機線路保護整定計算時應注意的問題[J].