繼電保護狀態檢修及實際應用

姜 濤，吳 靖，戴水東

（1.衢州電力局，浙江 衢州 324002；2．杭州電力局，浙江 杭州 310009；3.杭州之江開關股份有限公司，浙江 杭州 311234）

繼電保護狀態檢修及實際應用

姜 濤1，吳 靖2，戴水東3

（1.衢州電力局，浙江 衢州 324002；2．杭州電力局，浙江 杭州 310009；3.杭州之江開關股份有限公司，浙江 杭州 311234）

介紹了繼電保護設備的檢修現狀，指出了目前存在的問題，分析了影響二次設備正常運行的原因。針對保護狀態檢修中備品備件管理問題，提出了相應的建議與意見，并結合實際工作經驗，整理出了保障二次設備可靠運行的措施。

繼電保護；狀態檢修；狀態評估；備品備件

由于微機保護裝置的可靠性和各方面的性能比電磁型保護裝置都有了大幅度提高，繼電保護微機保護裝置已全面取代電磁型保護裝置，從而不必根據傳統的定檢周期對二次設備進行定期檢修。

狀態檢修是在了解設備健康狀態的前提下通過檢查、維護、修理甚至更新，以最小的代價保持或恢復系統及設備固有的可靠性水平。通過一段時間的試點和摸索，繼電保護狀態檢修已逐漸在全電網內實施。但在實際應用過程中，仍有一些問題困擾著繼電保護專業技術人員。

1 設備缺陷統計分析

為研究分析微機成套保護裝置發生缺陷的分布及規律，減少保護校驗的盲目性和增強校驗的針對性，首先對衢州電力局下屬35kV及以下微機保護裝置在運行和定校中發現的缺陷進行統計。

2000年下半年，衢州電力局開始對35kV變電站進行大規模自動化改造，至2004年基本上更換為微機成套保護裝置。2005—2008年，保護裝置問題最多的是液晶面板缺陷，其中損壞僅1次，其余均為花屏；操作板缺陷1次，為操作板上的TBJ常閉接點接觸不良；MMI板缺陷2次，為版本過舊引起，之后進行了更換。相對其輔助裝置、其他二次回路及元器件，微機成套保護裝置上發現的缺陷較少，可靠性較高，運行較為穩定。而且微機成套保護裝置本身具有在線自診斷功能，能實時顯示及傳送各種運行狀態及數據，便于遠方巡檢，對CT斷線、PT斷線、控制回路斷線、TWJ異常、彈簧未儲能、過負荷等均可進行及時報警。微機成套保護裝置還可對裝置本身的硬件故障，如定值出錯、電源故障等發裝置故障信號，并閉鎖整套保護。

微機保護裝置的缺陷次數在整個設備缺陷組成中僅占很小部分，平均不到5%；同時缺陷次數也并未隨著保護裝置數量的增加而增加，而是主要取決于新投產設備的產品質量和安裝質量。

針對不同廠家產品質量的差異，對同型號保護裝置的缺陷分別進行統計，再根據統計結果對不同型號的設備制定不同的檢驗計劃。在考慮“同型號裝置缺陷”時，必須考慮該型號裝置的安裝套數和投入運行的時間，否則將會無法正確比較不同型號保護之間的缺陷情況。不同廠家同型號保護裝置缺陷情況如表1所示。

表1 2005-2008年同型號裝置缺陷統計

在對以往的繼電保護設備事故及障礙進行分析后發現，保護裝置在事故發生時拒動和誤動很多是由裝置本身的缺陷引起的，而且這些缺陷按常規試驗方法并不能發現，因此大多無法在正常的定期校驗中發現。

如，2006年大洲變RCS-9611A裝置V3.20以前版本的程序，重合閘投檢無壓方式，在重合閘動作的實際延時超過6.8s且重合成功時，后加速保護會在下次故障時提前動作。而上述程序的后加速保護在下列任一情況下不存在問題：

(1) 上次重合閘動作，重合于故障，后加速已動作(不論重合閘動作實際延時是否超過6.8s）；

(2) 上次重合閘動作實際延時小于6.8s(不論重合是否成功）；

(3) 裝置上次重合閘動作后復位或重新上電；(4) 后加速功能未投。

在實際校驗時，常規模擬的情況恰恰是不會出現問題的幾種情況。在實際運行時，只有裝置發生不正確動作后，才能發現問題。

對由干擾引起的事故，正常運行時毫無征兆，按常規試驗方法同樣無法發現，防不勝防。因此減少此類事故的有效方法只能是全面做好相關的抗干擾措施。對大多數由二次回路引起的事故，若在常規校驗中試驗到位，應能夠發現隱患。因此，在檢驗時，在注重定值校驗的同時，更應注意二次回路和相關輔助設備的檢查。

2 電氣二次設備狀態在線監測

數字式保護裝置本身具備狀態檢修的實施基礎，但狀態檢修范疇不能局限在裝置本身。作為電網安全屏障的繼電保護除裝置本身，還包含直流回路、交流回路、操作控制回路等部分。為了使狀態檢修可能在實際應用中得到推廣，對于保護的狀態監測環節還應包含交流回路、直流回路、操作回路等，保護的狀態檢修也必須作為一個系統性的問題來考慮。

因此，電氣二次設備的狀態監測對象主要有:直流操作、信號系統，交流測量系統，通信系統，屏蔽接地系統，邏輯判斷系統等。直流系統包括直流動力、操作及信號回路絕緣良好，回路完整；交流測量系統包括TA、TV二次回路絕緣良好，回路完整,測量元件完好；邏輯判斷系統包括硬件邏輯判斷回路和軟件功能。

電氣二次設備可分為保護(或自動)裝置和電氣二次回路。目前，保護裝置的微機化，裝置本身容易實現狀態監測，但由于電氣二次回路是由若干繼電器和連接各個設備的電纜組成的，點多、分散，要通過在線監測繼電器觸點的狀況、回路接線的正確性很困難，也不夠經濟，這可能是保護裝置遲遲未能有效推進狀態檢修的主要原因之一。對電氣二次回路應首先重點從設備管理方面著手(如設備的驗收管理、離線檢修資料管理)，結合在線監測，來診斷其狀態。

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實際狀態。

設備狀態一般可以分為4種：

(1) A—正常狀態，指設備的資料齊全，運行及各種試驗數據正常，容許個別數據稍有偏差，但變化趨勢穩定，沒有運行安全隱患。

(2) B—可疑狀態，指設備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。

(3) C—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，同時確認該隱患在短期內不會發展成事故。

(4) D—危險狀態，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。常見的診斷方法可概括為綜合法和比較法，包括下列內容:

(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，則說明該裝置可能有缺陷。

(2) 與同類型、同廠家設備試驗結果相互比較。因為就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。若兩者懸殊很大，則說明該裝置可能有缺陷。

(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。

(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的偏差范圍，若測量偏差超過允許范圍，應認真分析，查找原因，或結合其他試驗項目來查找缺陷。

(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，這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探索性的反復試驗的特點。故障診斷過程是復雜的，采用的數學診斷方法又各有優缺點，研究故障診斷的方法就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，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。

4 備品備件管理

合理完善的備品備件管理為繼電保護裝置的可靠運行提供了保障，可以有效縮短由于繼電保護備件不足、無法及時更換造成的設備停電時間，對提高供電可靠性很有幫助。因此，合理的備品備件管理對更好地實施狀態檢修有著重要的作用。

要設計一種不但能全面反映備品備件數量、類型、入庫情況、出庫情況，而且有智能提醒功能的備品備件管理信息存儲和檢索系統，從而實現繼電保護班組倉庫的綜合管理。該系統必須能夠為繼電保護設備狀態檢修提供充足的信息，提供快速的查詢手段，有利于備品備件的集中管理，同時提高管理人員的工作效率，節約開支。此外，利用計算機網絡將備品備件管理系統的信息聯網后，在變電站發生缺陷進行搶修需要備品備件時，搶修人員可利用變電站的數據網絡系統，登錄備品備件管理系統，遠程查詢備品備件的信息，直接進行備件出庫申請，然后由班組的庫房管理人員進行出庫，減少中間溝通環節，提高備品備件的準確性，縮短檢修時間。

5 總結和建議

在微機保護選型時要嚴格把好設備選型關，保障二次設備的可靠運行。應注意以下問題：

(1) 電源的冗余度和穩定性；

(2) 裝置組成元器件的工業化程度，特別是I/O器件的工藝和線路板的整體質量水平；

(3) 插件插接的可靠性，特別是端子和拔插連接部位是否接觸可靠；

(4) 對環境的耐受能力，如對溫度、濕度、絕緣耐壓、電磁干擾等的耐受能力；

(5) 在軟件措施方面，采用數字信號傳輸，每間隔內裝置之間增設互檢功能；

(6) 提高裝置的抗干擾能力。

對繼電保護設備的巡檢周期：

(1) 繼電保護設備每半年巡檢1次，有條件的還可以縮短；

(2) 相關遠動后臺設備每3個月巡檢1次，保證通訊狀態及時準確；

(3) 利用微機保護信息管理系統，不定期地對保護設備的運行工況進行遠方監測。

每年均進行繼電保護設備的狀態評價。評價時綜合考慮以下幾個方面：

(1) 定期校驗是否如期進行，檢驗項目是否全面，并提交相應的檢修試驗報告；

(2) 繼電保護設備是否存在缺陷；

(3) 繼電保護設備的正確動作率；

(4) 繼電保護設備的技術資料、圖紙檔案是否完備；

(5) 上級下達的反措任務是否已經執行。

新安裝的保護裝置1年內進行1次全部校驗，以后每6年進行1次全部校驗，每3年進行1次部分校驗，期間取消每年的部分檢驗。根據狀態評估結果按照設備的實際情況安排檢修。

微機繼電保護裝置的使用期限一般為10～12年。當運行時間超過10年，應縮短對保護裝置運行情況的評估分析周期，必要時進行檢修或更換。對于在1年內同一保護裝置累計發生5次及以上缺陷的，應針對缺陷原因制定相應的校驗項目對保護裝置進行一次檢驗。對于在1年內在同一型號保護裝置累計發生3次以上類似缺陷的，要采取必要的糾正預防措施，防止類似缺陷的再次發生。

總之，隨著數字化變電站技術的發展，新的要求會一直推動狀態檢修領域的持續進步，狀態檢修作為一種新型的檢修策略，是企業發展的必然趨勢。狀態檢修涉及到管理工作的各個方面，要從設計、選型、安裝、調試、驗收、檢修等各個環節的全過程管理抓起，把好設備初始狀態關。同時，狀態檢修還需要有先進的檢測手段和高水平的綜合判定能力作依靠，這樣才能真正把握設備的狀態，制定出科學合理的檢修策略，這樣指導繼電保護系統的安全穩定運行。

2009-09-25)