繼電保護狀態檢修的實用化探討

李群軍

(四川省電力公司廣安電業局，四川 廣安 638000)

在電力系統中，繼電保護正常動作控制決定著整個電力系統的安全穩定運行，對保障電網正常輸電起著至關重要的作用。我國對電氣設備的在線監測及其狀態檢修技術研究和應用始于1990-1999年，也即是說以繼電器狀態檢修為代表的電氣設備狀態檢修技術在我國的發展歷史遠遠晚于西方工業國家，這使得我國在繼電器狀態檢修的研究和應用方面與西方國家比還存在明顯差距。

繼電保護狀態檢修的目的是減少設備運行過程中的檢修停電，釋放保護裝置的可用率潛力，保障供電的穩定可靠，同時壓縮基地保護校驗的工作量。開展繼電保護狀態檢修已成為電網發展的必然要求。目前我國繼電保護檢修方式基本還是以人工定期檢驗為主，這種方式雖然在一定程度上可以解決一些常見問題，消除一般的安全隱患，但隨著電力系統及其設備本身的日益復雜化，面對日趨復雜化的機電檢修對象，人工檢修方式“人工”特點決定了其必然帶有一定的盲目性，極易兩次或多次檢修間隔期間的故障發生，從而導致出現重復維修、過度維修。此外，由于部分回路尚未有監測手段，導致設備狀態無法進行實時技術分析判斷，形成了保護監控回路中的空白點。分析目前電氣設備狀態檢修發展趨勢，以不斷電檢修和一次設備狀態檢修技術帶來設備檢修但停電時間進一步縮短的革命，二次設備采用新的檢修方式成了當期研究的重點。

1 繼電保護狀態檢修概念介紹

先了解狀態檢修概念，電力范疇的狀態檢修就是以當前電氣設備工作狀況為檢修依據，借助一套狀態監測方案來診斷設備健康狀況，判定設備是否需要檢修或需要檢修的最佳時機。狀態檢修目的和意義就是縮短設備間停時間，增加設備可靠性，改善設備運行性能，延長其壽命，降低運行檢修費用，最終提高經濟效益。

繼電保護狀態檢修一般分為最主要的設備狀態監測，其次是設備故障診斷，還有是檢修決策判斷，狀態監測是狀態檢修的基礎，狀態監測是設備診斷的依據，檢修決策就是結合在線監測與診斷的情況，綜合設備和系統的技術應用，要求確定具體的檢修計劃或策略。我國由于繼電保護狀態概念引入時間尚短，使得我國電力系統長久以來一直延續著實行預防性計劃檢修的“人工”檢修手段和思路，然而近幾年來我國輸電線路和變電站數量劇增，直接導致繼電狀態保護檢修的工作量迅速增強，落后的檢查手段與工作量急劇攀升的繼電保護狀態檢修之間矛盾日益突出，使得我國狀態保護的檢驗質量受到明顯干擾，而且繼電保護技術人員的超負荷工作使得“誤碰、誤接線、誤整定”的“三誤”事故頻發。因而，如何使繼電保護設備在檢修體制、檢修方法等方面通過合適的技術措施和手段來保證保護設備的可靠運行適應電網安全運行的要求，采取有效地保護設備狀態檢修成為電力行業發展的必然要求。

2 繼電保護狀態檢修存在的難點及實際運行中存在的問題

2.1 繼電保護狀態檢修中普遍存在的難點

一是繼電保護狀態檢測存在困難。繼電保護檢測存在以下特點：①微機保護裝置本身帶有很強的自檢功能，具備狀態監測的基礎；②繼電保護在沒有一次設備故障的情況下裝置一直處于“靜止”狀態，只有在被保護設備發生故障時才進入“動作”狀態；③繼電保護系統除裝置本身，還包含交流輸入、直流回路、操作控制回路等外部回路。以上三個特點對回路檢測手段要求苛刻，但目前檢測手段還較單一，且傳統，這也是當前外回路造成繼電保護不正確動作的比例相當高的主要原因。

2.2 回路保護裝置介紹及回路設備在實際應用中存在的問題

前面提到的繼電保護狀態檢修存在的難點引出了繼電保護設備及裝置存在的問題主要是，目前繼電保護設備的操作回路不具備自檢、在線監測、數據遠傳功能，因此，要通過在線監測技術完整實現繼電器接點的狀況、回路接線等的有效監視比較困難。而有文獻提出智能操作箱的來有效推進繼電保護狀態檢修的思路，但該理念更適合于智能變電站中的斷路器智能單元中應用，而至于對于智能變電站的繼電保護裝置，一些文獻提出了遠程校驗的一種實現方法，但針對常規變電站的繼電保護的狀態監測還是沒有實質性的進展。

3 繼電保護狀態檢修實用化的思路及案例介紹

3.1 繼電保護狀態檢修實用化的大致思路

考慮到電氣二次設備不同于電氣一次設備，其狀態監測對象不再是單一的某一元件，而是生成為某一個單元或一個大系統，監測的對象面向各元件的動態性能，而在此背景下發展起來的微機保護及自動裝置具備的自診斷技術為二次設備狀態監測奠定了相應的技術基礎。近年來微機保護裝置硬件技術經過一系列實踐積累了成熟的運行經驗。

基于微機保護技術下的繼電保護狀態監測工作原理是利用微機保護奠定了技術基礎。實現繼電保護狀態檢修首先要利用微機保護、測控等安全自動裝置的自檢信息，建立一整套反映繼電保護設備實際狀況的監控系統，來監測保護設備的運行狀況，同時結合遠程傳動以診斷保護裝置及斷路器的動作行為來確定設備是否需要檢修。狀態檢修必須建立在對設備狀態進行有效監測的基礎上，根據監測和分析診斷的結果安排檢修時間和項目。繼電保護設備狀態檢修實施的重要基礎就是在設備狀態特征量的采集上不能有盲區。因此對保護設備實行狀態檢修而言，我國目前現有的二次控制回路操作箱達不到要求。

3.2 案例介紹

選取的某電力公司利用基于SEL保護可編程邏輯的PLC功能實現微機操作箱成功案例為分析對象。該案例在實施過程中，大膽用SEL邏輯功能實現操作，突破了原硬件式操作箱結構模式窠臼，使操作回路結構只需用簡單的開關量輸入和開關量輸出即可實現，取消了硬件結構上的防跳繼電器，從而大大簡化了操作回路的邏輯接線，減輕了現場工作人員的工作量，同時為保護實現狀態檢修提供了重要的應用基礎。在實際操作中涉及到繼電保護狀態監測相關信息數據，如下表1.

3.2.1 實際原因中涉及到的繼電保護狀態監測信息統計一覽表1

3.2.2 遠程傳動對二次回路的試驗

上文提到的遠程檢驗法即遠程傳動，針對檢修周期內沒有動作過的保護裝置或無法確定該裝置出口回路是否可靠，遠程傳動校驗法是良好的方案選擇。其方案具體操作是：提前向用戶發出短時停電通知，選擇在用電低谷時段進行遠程傳動試驗。在遠程監測中心對保護裝置發送一次遠程傳動命令，保護裝置收到命令后，執行一次跳閘-重合閘操作。整個過程僅需要1～2s的短時間停電，對用戶影響不大。該方法不僅檢驗了保護出口到斷路器執行機構之間的回路接線以及開入回路是否正確，還可以驗證斷路器動作的正確性。

判斷方法是：繼電保護裝置收到遠程傳動試驗命令后立即以保護動作的方式出口跳閘，但不啟動失靈，同時將開入量變位情況以 SOE形式上傳監測中心，這些開入量都是與斷路器有關的，如：合位、跳位、壓力低閉鎖合閘、壓力低閉鎖重合閘、壓力低閉鎖分閘、控制回路斷線、打壓、打壓超時等等。監控中心記錄這些開入變位時間并與以往該保護及斷路器的傳動的歷史數據進行對比，如果差別不大則證明保護出口回路及斷路器機構的狀態正常，如果某些值偏差太大則需要技術人員專門分析，判斷是否存在設備故障、是否需要現場檢修。

表1 繼電保護狀態檢測信息統計

結語

繼電保護裝置和二次回路的狀態監測是開展狀態檢修工作的關鍵，而電氣二次設備狀態檢修代表了未來電力系統應用的趨勢，本文提到的微機保護自診斷技術為狀態監測技術實施奠定了基礎，而采用SEL保護裝置能較好地解決二次回路監測的問題，這為有效地監視保護系統的相關回路提供了可能，或者說從保護裝置的檢測拓展到相關回路的檢測，從而使繼電保護的狀態檢修具備了實施的基礎。從原理角度上說，繼電保護裝置狀態檢修，主要依靠保護自身的機化智能化的特點對軟硬件稍作改動而實現，而只需增加局部的監測設備以提高全面診斷設備的健康性。基于SEL保護裝置狀態分析利用電流和電壓比對法與遠程傳動的方法可以無縫地檢查到以往在線監測的無法檢測到的盲區，大大提高了故障發現率。本文在最后對繼電保護狀態的實際應用進行了簡單介紹，意在說明該技術的實用化嘗試已得到了實際運行環境的檢驗，具備了進一步推廣的條件。

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