變電站繼電保護狀態檢修研究

宋洋

(國網江蘇省電力公司檢修分公司連云港運維站,江蘇連云港 222000)

變電站繼電保護狀態檢修研究

宋洋

(國網江蘇省電力公司檢修分公司連云港運維站,江蘇連云港 222000)

隨著現代電力系統向自動化、智能化不斷發展,應用于電力系統中的設備種類和數量不斷擴大,各電力公司在提高服務質量的同時也在考慮如何將企業利潤最大化,因而對于傳統電力檢修的改革已是迫在眉睫。本文在分析狀態檢修機理及相關技術的基礎上,研究了變電站繼電保護狀態檢修的方法及如何實現。

變電站 繼電保護 狀態檢修

1 引言

隨著社會經濟的飛速發展，電網的規模在不斷擴大，其相關技術也在不斷革新，用戶對于供電的可靠性和質量等要求也隨之升高。供電公司除保障供配電安全運行、提高服務質量外還需降低自身運營成本，電力檢修不僅關乎用戶供配電的可靠性，其檢修成本也占據總體費用成本很大比例，所以采用先進的檢修手段和管理方法對于提高電力系統安全可靠性、降低利潤成本有非常重要的現實意義。在提高一次設備檢修技術的基礎上研究二次設備的狀態檢修方法，尤其是研究作為電網“靜悄悄的哨兵”的繼電保護系統的狀態檢修技術更是重中之重。而對變電站二次設備進行檢修使其同一次設備始終保持同步，也是電力系統快速發展的必然性要求。

2 狀態檢修機理

2.1 狀態檢修的基本思想

圖1 狀態檢修決策流程圖

圖2 電壓和電流監視回路

電力設備的狀態檢修通常分為以下幾個部分:檢測、分析和診斷、預測和決策、實施和評估，狀態檢修不止涉及到單個檢修對象本身，還需要聯系管理、經營等多個方面。由于管理部分在狀態檢修中占據較大比例，因而從某個方面來說，狀態檢修方法能否成功50%取決于管理方面。美國電力研究院對于電力狀態檢修有一個直觀表述:電力系統中的狀態檢修其核心在于積極調動所有方面，在保障可靠性的前提下，通過先進的管理方案和技術，逐漸增加狀態檢修的作用范圍。

狀態檢修以當前涉及的工作狀態為基礎，通過采用信息技術辨識之前故障，對系統中的故障位置、故障嚴重程度及故障的未來發展做一個綜合分析，從而確定各個故障的最佳檢修時間。圖1所示為狀態檢修決策流程圖。

狀態檢測是在對設備進行電氣監測的基礎上，通過對監測的數據結果進行分析然后進行最佳的檢修時間安排。從圖1中可以看出，狀態監測由三部分內容組成，分別為設備狀態的監測、診斷和最后的決策，也可以看出狀態監測組成了狀態檢修的基礎。設備監測以設備診斷結果為依據，而設備診斷是綜合了該設備運行過程的歷史信息，通過專家系統對設備的當前狀況做出評測。

設備狀態診斷的前提條件是能夠獲取充分而準確的狀態信息，設備狀態信息需要可靠的監測技術作為保障，因而提高設備的監測水平是狀態能否檢測成功的關鍵，所以在實際檢測方法選擇時應重點考慮該方法是否先進及能否適用于當前現場。

2.2 狀態檢修主要技術

可以看出，狀態檢修是以先進的狀態監測和診斷技術為基礎，通過狀態信息的判斷，反映和預測設備故障，從而根據設備的實際健康狀況確立最佳檢修方案。也就是說狀態檢修是綜合多方面技術的一個系統工程，目前應用于狀態檢修的技術主要有以下幾個方面。

(1)系統可靠性評估方法；電力系統是一個復雜的多變量多目標系統，對其進行可靠性評估難度大，所以通常從實驗室研究的角度來分析時，須將復雜的實際系統簡化為金字塔模型自下而上進行逐級折算。這種方法由于簡化了系統結構，因而可有效的對系統進行分析評估，但其評估結果可靠性不高。(2)傳感器技術；設備診斷是基于監測信息完成的，而信息需要通過傳感器獲得，所以傳感技術是數據信息處理和診斷的基礎，要想獲得很好的設備檢修效果，需要先進的傳感技術予以配合。(3)信息采集及處理技術；在電力系統中傳感器的接入不會影響狀態監視設備的正常工作，通常所需要監控的信息有狀態變量和效率等。而在電力系統中常存在的信號是電脈沖信號、超聲波和光熱等信號，不同的狀態表現出不同的信號，所以對于傳感器采集過來的不同信號要采用不同的信息處理技術。(4)模式識別技術；對于傳感器采集過來的數據進行分類，傳統的方法是通過頻譜分析法將數據信息進行譜分解從而進行辨識，但該方法只能有效用于疊加信號不多的場合，存在一定的局限性。通常采用的可以有效提取和分類故障信息的方法有小波分析法、專家系統、神經網絡及模糊技術。

3 變電站繼電保護狀態檢修實現

3.1 繼電保護設備狀態檢修的目標和預期成果

繼電保護設備在狀態檢修時需要完成的目標可分為以下幾部分:(1)滿足系統可靠性供電的要求；(2)提升設備的有效利用率；(3)確保系統能夠安全經濟運行；(4)提高設備的管理水平；(5)增強工作人員的技術水平。

對于第二類隱形故障，也就是保護裝置及二次回路自身缺陷導致的故障，將是繼電保護狀態檢修的主要目標，即需著重考慮:(1)完整監視二次回路及各保護設備等，確保不存在監視盲區。(2)有效記錄故障信息及相應處理動作，確保故障過程中的完整性。(3)提高對故障的正確動作率。(4)提高保護裝置對于故障的發現速度，快速準確處理故障。

3.2 繼電保護狀態檢修的實現

(1)保護自檢功能的實現；由于微機保護的動作是由軟件的邏輯特性決定的，所以不會因為整定值的變化而導致動作失敗。同時微機保護在理論上可以電壓電流輸出回路、數據校驗及系統中的通信等環節進行監視和保護，且微機保護本身自帶自檢功能，因而在裝備微機保護的現代電力系統繼電保護裝置也具備了自檢能力。

(2)保護二次回路分析；數字化變電站保護裝置除了繼電保護裝置外還包括直流回路、交流輸入等，如果僅僅對需要保護的裝置進行檢修的話，勢必缺乏廣泛性也很難保證系統檢修的完整性和可靠性。所以在實際變電站繼電保護狀態檢修時應將狀態檢修作為一個系統性的問題來對待，這樣才能消除系統檢修盲區。保護裝置的二次回路通常是由很多的繼電器和連接電纜組成的，但是有些回路缺乏自檢、數據信息遠程傳輸等能力，這樣也就會影響系統狀態檢修的效果和進度，而應用現代平臺化技術諸如PLC等能夠將保護的范疇延伸至保護裝置外圍，提高整體檢修效果。

(3)斷路器狀態及TA、TV監視；1)斷路器狀態監視；斷路器在進行維護操作時確保斷路器處于正確開合狀態，還需檢查其操作機構和開合速度等，這樣加劇了系統檢修力度，所以通常采用保護檢測系統對斷路器狀態進行監視。2)電壓回路(TV)監視；對于電壓回路的監視主要體現在三個方面:①通過檢測零序電壓，檢查單相或兩相是否故障；②通過過流檢測器的協助，監視充電時三相電壓消失的情況；③監視正常負荷時三相電壓消失情況。圖2(a)所示為電壓回路監視電路。

(4)電流回路(TA)監視；因為電流回路在出現斷線故障時可能導致保護裝置誤動作，所以在繼電保護系統中必須設定電流監視回路以檢測電流的異常情況。另外，對于三相五柱式和一次測接地的變壓器，通常需設置閉鎖和報警電路。圖2(b)為電流回路監視電路。

4 結語

變電站繼電保護設備對于電網的安全可靠運行有非常重要的作用，本文在分析變電站狀態檢修機理及主要技術的基礎上，研究了繼電保護狀態檢修的實現方法。

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[3]朱俊杰.繼電保護狀態檢修規劃研究[D].上海交通大學,2013.

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