基于熵權和灰色理論的繼電保護設備狀態檢修評估

摘 要:本文針對浙江省電力公司的檢修現狀，論述了繼電保護設備實施狀態檢修的重要意義。首先介紹了繼電保護設備狀態評估的側重點，確立了以繼電保護設備組件以及工作環境、外部情況等因素作為評價運行狀態的主要指標;最后針對性提出了綜合評判值班體系，然后根據灰色推理進行權重拓展，結合各評判指標自身特性，從繼電保護設備狀態檢修的實際出發，對高壓斷路器運行狀態進行了評估。

關鍵詞:繼電保護設備 檢修評估

中圖分類號:TM58文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)11(c)-0072-01

1 研究目的和意義

繼電保護設備是電力系統中重要的電氣設備之一，在電力系統起著控制和保護的作用，使用數量多、范圍廣，繼電保護設備的正常運行直接關系到電網穩定和安全運行。目前對繼電保護設備維護基本上采取定期維修制度。定期檢修主要是根據設備的運行周期編制大修和小修計劃，貫徹預防為主的方針，做到“到修必修，修必修好”。一旦設備運行到預先規定的時間周期，無論是否出現故障，都要停電維修，以做到防患于未然。但是定期檢修并不能實時捕捉到繼電保護設備潛在隱患，為了解決定期檢修的不足，目前提出狀態檢修的理念。

本文通過對繼電保護設備的運行狀態進行評估，為繼電保護設備實施狀態檢修提供理論依據和實踐指導。

2 繼電保護設備狀態檢修評估體系的建立

繼電保護設備運行狀態評估涉及到多個指標。目前并沒有一個統一的、科學的繼電保護設備狀態綜合評估指標體系，因此必須建立系統的評估指標體系并對之進行量化。所選繼電保護設備指標應能有效反映繼電保護設備狀態某一方面的運行情況，不確定的影響因素也能根據經驗和合適的數學模型予以定量或定性表示，使指標體系能真實、全面地反映繼電保護設備的運行狀態。

目前對繼電保護設備運行狀態評估主要集中在繼電保護設備本身微機裝置、二次回路、繼電保護設備環境數據。

2.1 繼電保護設備環境數據狀態評估

繼電保護設備環境數據主要包含繼電保護設備運行時溫度、濕度數據。主要采集數據是繼電保護設備運行時溫度數據。因為繼電設備發熱到一定的程度后(一般都已造成運行設備不同程度的損壞)才能被發現，這樣就使繼電保護設備缺陷的及時發現和處理造成延誤。因此需要通過紅外測溫、成像分析，使缺陷設備得以及時處理，防止缺陷升級引發事故的發生并且對繼電保護溫度數據進行采集分析。要將紅外診斷技術的各個環節落到實處，要按照測試周期、測試部位等要求，采用正確的測試方法，先進的測試儀器等確保測試數據全面準確，測溫圖譜質量、數量滿足診斷要求，并建立所有設備的紅外精確測溫圖譜庫，作為運行資料留存，對于紅外測溫數據，采用數據域值和變化率范圍進行分析。根據規程要求，需要跟蹤監測點的溫度變化情況以及最高和最低溫度值，并和環境溫度對比以做分析和跟蹤測試。對測溫異常的設備，要按照要求進行跟蹤測試，綜合判斷設備狀態正常的運行工況。

2.2 繼電保護設備二次回路狀態評估

二次回路監測包含TA/TV回路、直流控制和操作回路、信號回路三個部分。主要檢測二次回路絕緣性良好和回路完整情況。二次回路絕緣性主要通過測量二次回路絕緣電阻來判斷。由于二次回路由各個插件配合、多根電纜及多個觸點組成，單個監測不太現實，因此二次回路監測主要從設備管理配合在線監測入手，已達到二次回路狀態評估。

2.3 繼電保護裝置評估

各廠家繼電保護設備由多個微機組成的電子系統構成的，主要包含數據采集和處理系統、邏輯判斷系統。在裝置運行過程中需要對表征其狀態的一些信息量進行監視和分析。目前繼電保護設備本身具備一定的自診斷功能如模塊的自檢，同時有些信息也會經由故障信息子站傳到后臺監控中心加以判斷。

繼電保護設備狀態分析必須橫向和縱向相結合。通過橫向分析，對同一時期不同廠家繼電保護設備進行總體把握，掌握同類設備的一些共性質量問題;通過縱向對比，來評估同一類廠家不同時間繼電保護設備的健康狀態。因此通過檢修巡視方式和運行方式相結合，對繼電保護設備如繼電保護型號、統計。可以通過統計表確定檢修計劃并且對比缺陷記錄優化對各型號保護設備的運行管理。備制造廠家及出廠投運日期統計一般采用檢修巡視統計，統計周期半年。對設備制造廠家的統計可以橫向對比各個廠家保護設備的可靠性，對投運設備服役年限的統計可以及時對保護設備進行檢修或更換，提早消除因保護設備老化造成的隱患。

3 繼電保護設備狀態檢修評估指標權重的確定

權重的確定是繼電保護設備狀態檢修評估指標權重評價的關鍵，采用不同方法來測定權重，得到結果也不同，從而直接影響最終結果。本文權重確定方法采用熵權法。

(1)構造原始矩陣:對m個準則層的n個下層指標，用下列矩陣來描述

式中Xij 代表第i個因素的第j個指標

(2)歸一化矩陣

當第j項指標xi為逆指標時

當第j項指標xi為正指標時

(3)熵權的確定

采用公式()計算出熵值，再利用得到熵權。

4 繼電保護設備狀態檢修評估數學模型

首先是獲取各序列之間的差異信息，從而建立差異信息空間;其次是建立并計算差異信息的比較測度;最后是建立因素指標之間的序關系，進行分析。

關聯度的大小以及關聯序都反映系統各因素指標之間的互相作用、互相影響，但前者屬外在表現，后者則是實質的體現。

繼電保護設備狀態檢修評估步驟。

(1)收集繼電保護設備狀態評估樣本，建立標準狀態模式特征矢量矩陣;

(2)根據熵權方法確定評估指標體系權重

(3)量化待評估繼電保護設備狀態模式序列;

(4)計算各單層指標評估的最佳分辨系數;計算二級指標的關聯系數和關聯度矩陣，

(5)由rj=max{1≤j≤m}，則待評估繼電保護設備屬于狀態j。

5 結論

運行狀態綜合評估是繼電保護設備狀態檢修的基礎。本文以繼電保護設備的運行機理及特點為前提，并運用熵權和灰關聯理論給出了繼電保護設備運行狀態評估模型、指標、流程，以及評估平臺，完成了繼電保護設備運行狀態的綜合評估。