繼電保護裝置的狀態檢測和維修技術研究

王威　江艦?楊偉杰

摘要：隨著電力系統結構的日益復雜，繼電保護裝置在電力系統的平穩安全運行中起到重要的作用。對繼電保護裝置的狀態監測和及時維修可以改善繼電保護裝置的運行性能，增強電力系統的平穩性。文章對狀態檢修的意義和發展進行了簡要闡述，并詳細分析了主要的狀態監測方法和維修技術。

關鍵詞：繼電保護裝置；狀態監測；電力系統

中圖分類號：TM774 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）12-0136-02

繼電保護是指當電氣系統中電氣部件發生故障或者不正常運行時，發出報警信號或于相應斷路器跳閘的一種自動化的保護技術。繼電保護裝置是電力系統中的重要成分，是保證電氣部件安全運行的重要裝置，能夠有效防止電氣部件損壞、電力故障范圍擴大。對繼電保護裝置進行狀態檢測和維修能夠增加保護裝置的可靠性。

設備的檢修體制的發展主要經歷了三個階段，包括故障后檢修、預防性檢修以及狀態檢修。前兩種都屬于傳統式檢修，狀態檢修是新型檢修方式。

故障后檢修。故障后檢修指設備無法正常運行后才對故障進行檢修，使設備恢復到正常運行狀態。這種檢修模式能夠提高設備利用率，避免許多非必須性的檢修。有效防止浪費資源，但其弊端是沒有計劃性，故障已造成重大損失。

預防性檢修。預防性檢修中主要的檢修方式是定期檢修。定期維修對設備老化的規律進行統計，預先確定檢修間隔、備品備件等。這種在電力系統檢修中廣泛應用。但其缺陷是需投入大量物力人力，且檢修效率不高。

狀態檢修。狀態檢修以設備狀態為根據對設備未來狀態進行預測。通過對設備日常檢查、在線監測和故障診斷獲得設備狀態信息。在設備發生故障前進行維修。這種檢修模式能夠提高效率，節省維修成本。

1 狀態檢修概述

目前我國電力系統的規模越來越大，系統的結構越來越復雜，系統中的設備種類和數量越來越多。因此相應的繼電保護裝置越來越多，導致設備檢修的成本和難度越來越大。隨著技術的發展，原來的電磁式繼電保護被微機繼電保護代替，保護的可靠性和性能得到提高，然而目前的檢修模式仍然以定期維修為主，在一定程度上導致設備的欠修和過修，檢修成本增加，可靠性降低。因此需要在設備檢修中實施狀態檢修。

狀態檢修是以效益、安全為目的，通過對設備的狀態評價、檢修決策，使得設備運行安全可靠，且檢修成本合理的一種檢修策略。這種檢修策略各種電力系統如發電機、輸電線路、變壓器中得到廣泛應用。狀態檢修實施后，提高了檢修效率，延長了大修的間隔，降低了小修的頻率，防止了設備的欠修和過修，減少了事故的發生，有效降低了運行成本。

狀態檢修根據設備實際狀態為根據，利用高科技的狀態檢測方法，發現故障的征兆，判斷出發生故障部位、嚴重程度，然后確定最適合的維修方法和維修時間。設備的狀態主要包括：設備的歷史運行情況、在線檢測的狀態情況、預防性實驗的結果。設備的狀態檢修建立在對以上狀態信息的全面評價之上，客觀地確定檢修方案。狀態檢修以設備狀態為基礎，能夠有效提高檢修的針對性，避免了設備過修，減少了設備的不必要維修，提高檢修的質量，有效減少了設備故障的發生。

從提出繼電保護狀態到現在，在狀態檢修的準備和方案實施兩方面取得了一定的研究成果。許多狀態檢測的技術運用為狀態檢修提供更加豐富的狀態量，人工智能、計算機技術在故障診斷中促進了狀態檢修的發展。

1.1 狀態檢修的準備

設備的狀態評估是設備狀態檢修的準備階段，對設備的最新狀態進行評估，依據評估得到的狀態信息，包括歷史故障情況，狀態監測數據、設備檢修記錄和設備參數，為下一步的設備檢修方案決策提供依據。有研究提出狀態檢修應包括收集繼電保護運行基礎資料、保護狀態檢測、保護裝置維修及評價。同時有研究提出利用管理信息系統對繼電保護狀態進行檢修。

1.2 狀態檢修實施方案決策

目前繼電保護裝置狀態檢修主要包括馬爾科夫模型計算檢修間隔、專家系統和神經網絡方法實現狀態檢修以及實現二次回路的監測。狀態檢修的初期主要通過專家系統和神經網絡實現。神經網絡能夠檢測因果關系不明確的故障。專家系統可以實現故障監測。專家系統結合歷史故障情況，利用狀態預測信息推理做出結論。

2 繼電保護裝置的故障及維修

2.1 繼電保護裝置的常見故障

（1）繼電保護裝置材質不合格、精度不高，導致裝置的保護性能較差，引起拒動和誤動現象。若電力系統運行時部件溫度過高且降溫不及時，繼電保護裝置容易燒壞，導致保護功能失效。

（2）互感器回路短路、斷線、機械問題導致零序電壓比增大、電流增大，造成短路?；ジ衅鞯亩沃行渣c多次接地、接觸不良導致二次接地和設備電壓上的電壓，產生

短路。

（3）當微機繼電保護裝置的抗干擾能力不夠強，一旦受到外界的通信器等干擾器的干擾容易造成邏輯器件判斷和分析錯誤。

2.2 繼電保護裝置的維修方法

（1）直觀法。直觀法通過嗅覺、肉眼等直觀方式來判斷故障點位置，即若繼電保護裝置散發出燒焦氣味或內部發黃，就需要及時查找出并替換已損壞的部件，從而排除故障，這種方法經常用于檢修儀器無法逐點測試的情況下。

（2）替代法。替代法的維修原理是若某部件可能有故障的時候，利用相同的部件將可能故障部件替代，來判斷其是否故障。這種方法經常用于微機繼電保護裝置內部故障，其中需注意一些保護措施如電流短接、退出電源，且注意部件內程序、跳線是否一致。

（3）參數對照法。參數對照法的工作原理是若繼電保護裝置的測試值和定值差異很大時，比較分析正常繼電保護裝置和故障繼電保護裝置的參數，從而發現保護裝置的故障點。

（4）電路拆除法。電路拆除法的工作原理是把二次回路逐個依次拆開后，對保護裝置故障進行分析和處理之后，再重新組裝的方法。這種方法即是分析發生故障原因的方法，也是處理保護裝置故障的重要方法。

（5）短路開路法。短路開路法的工作原理是將系統中某一部分斷開或短路，判斷故障發生在斷路范圍或短路范圍內或者是其他地方，從而縮小故障范圍。其中斷路法主要用于檢測電流回路開路、電氣閉鎖、刀閘操作等故障，短路法主要用于應該閉合卻未閉合的觸點檢測。

2.3 繼電保護裝置的狀態檢修步驟

繼電保護裝置的狀態檢修主要包括三個步驟。記錄和分析設備的初始狀態；利用高科技的在線狀態檢測手段，即除加強常規監督和測試之外，利用高科技的檢測手段（紅外診斷等）及時獲得運行設備的工作狀態；對檢測的狀態進行分析，對設備的狀態分析是狀態檢測盒狀態檢修中至關重要的一環，對設備的狀態合理分析，及時進行檢修從而保證電力系統中相關設備安全穩定運行。

2.4 繼電保護狀態檢修的實現

（1）保護裝置自檢功能的實現。隨著微機保護技術的快速發展，基于現代信息技術和微電子技術的保護裝置已具有了狀態自檢的功能，微機型保護功能是通過程序的手段實現，因此微機保護的動作特點是確定的，能夠實現逆變電源，采樣數據合理性分析，電壓、電流輸出回路，保護的數據通信，保護的輸入、輸出節點，且不需要通過定期的檢測手段進行調整。

（2）保護二次回路分析。繼電保護除了裝置自身外，還包括交流輸入、直流回路、操作控制回路等，狀態檢修范疇應看作系統性的問題，除保護裝置自身外，還應該包括直流回路、操作回路、交流輸入等構成系統的所有環節。保護裝置的電氣二次回路是由若干的繼電器和連接設備的電纜組成，因為保護系統主要由操作回路、直流回路。交流輸入回路構成，所以實現狀態檢修必須有效地將要監視的所有環節進行合理的劃分。

3 結語

目前繼電保護裝置在電力系統的安全運行中起到的作用越發重要。對繼電保護裝置的可靠的狀態檢修能夠有效地改善保護裝置的運行性能，提高電力系統的穩定性。狀態檢修以設備狀態為依據，利用高科技技術檢測設備狀態，對設備狀態進行分析，從而確定保護裝置的檢修方案，保證電力系統的安全平穩運行。

參考文獻

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作者簡介：王威（1982—），男，陜西渭南人，供職于許繼集團有限公司，研究方向：電氣工程及其自動化；江艦（1978—），男，河南許昌人，許繼集團有限公司工程師，研究方向：電氣工程；楊偉杰，男，供職于許繼集團國際工程有限公司。

（責任編輯：周加轉）