变电站继电保护状态检修研究

宋洋

(国网江苏省电力公司检修分公司连云港运维站,江苏连云港 222000)

变电站继电保护状态检修研究

宋洋

(国网江苏省电力公司检修分公司连云港运维站,江苏连云港 222000)

随着现代电力系统向自动化、智能化不断发展,应用于电力系统中的设备种类和数量不断扩大,各电力公司在提高服务质量的同时也在考虑如何将企业利润最大化,因而对于传统电力检修的改革已是迫在眉睫。本文在分析状态检修机理及相关技术的基础上,研究了变电站继电保护状态检修的方法及如何实现。

变电站 继电保护 状态检修

1 引言

随着社会经济的飞速发展，电网的规模在不断扩大，其相关技术也在不断革新，用户对于供电的可靠性和质量等要求也随之升高。供电公司除保障供配电安全运行、提高服务质量外还需降低自身运营成本，电力检修不仅关乎用户供配电的可靠性，其检修成本也占据总体费用成本很大比例，所以采用先进的检修手段和管理方法对于提高电力系统安全可靠性、降低利润成本有非常重要的现实意义。在提高一次设备检修技术的基础上研究二次设备的状态检修方法，尤其是研究作为电网“静悄悄的哨兵”的继电保护系统的状态检修技术更是重中之重。而对变电站二次设备进行检修使其同一次设备始终保持同步，也是电力系统快速发展的必然性要求。

2 状态检修机理

2.1 状态检修的基本思想

图1 状态检修决策流程图

图2 电压和电流监视回路

电力设备的状态检修通常分为以下几个部分:检测、分析和诊断、预测和决策、实施和评估，状态检修不止涉及到单个检修对象本身，还需要联系管理、经营等多个方面。由于管理部分在状态检修中占据较大比例，因而从某个方面来说，状态检修方法能否成功50%取决于管理方面。美国电力研究院对于电力状态检修有一个直观表述:电力系统中的状态检修其核心在于积极调动所有方面，在保障可靠性的前提下，通过先进的管理方案和技术，逐渐增加状态检修的作用范围。

状态检修以当前涉及的工作状态为基础，通过采用信息技术辨识之前故障，对系统中的故障位置、故障严重程度及故障的未来发展做一个综合分析，从而确定各个故障的最佳检修时间。图1所示为状态检修决策流程图。

状态检测是在对设备进行电气监测的基础上，通过对监测的数据结果进行分析然后进行最佳的检修时间安排。从图1中可以看出，状态监测由三部分内容组成，分别为设备状态的监测、诊断和最后的决策，也可以看出状态监测组成了状态检修的基础。设备监测以设备诊断结果为依据，而设备诊断是综合了该设备运行过程的历史信息，通过专家系统对设备的当前状况做出评测。

设备状态诊断的前提条件是能够获取充分而准确的状态信息，设备状态信息需要可靠的监测技术作为保障，因而提高设备的监测水平是状态能否检测成功的关键，所以在实际检测方法选择时应重点考虑该方法是否先进及能否适用于当前现场。

2.2 状态检修主要技术

可以看出，状态检修是以先进的状态监测和诊断技术为基础，通过状态信息的判断，反映和预测设备故障，从而根据设备的实际健康状况确立最佳检修方案。也就是说状态检修是综合多方面技术的一个系统工程，目前应用于状态检修的技术主要有以下几个方面。

(1)系统可靠性评估方法；电力系统是一个复杂的多变量多目标系统，对其进行可靠性评估难度大，所以通常从实验室研究的角度来分析时，须将复杂的实际系统简化为金字塔模型自下而上进行逐级折算。这种方法由于简化了系统结构，因而可有效的对系统进行分析评估，但其评估结果可靠性不高。(2)传感器技术；设备诊断是基于监测信息完成的，而信息需要通过传感器获得，所以传感技术是数据信息处理和诊断的基础，要想获得很好的设备检修效果，需要先进的传感技术予以配合。(3)信息采集及处理技术；在电力系统中传感器的接入不会影响状态监视设备的正常工作，通常所需要监控的信息有状态变量和效率等。而在电力系统中常存在的信号是电脉冲信号、超声波和光热等信号，不同的状态表现出不同的信号，所以对于传感器采集过来的不同信号要采用不同的信息处理技术。(4)模式识别技术；对于传感器采集过来的数据进行分类，传统的方法是通过频谱分析法将数据信息进行谱分解从而进行辨识，但该方法只能有效用于叠加信号不多的场合，存在一定的局限性。通常采用的可以有效提取和分类故障信息的方法有小波分析法、专家系统、神经网络及模糊技术。

3 变电站继电保护状态检修实现

3.1 继电保护设备状态检修的目标和预期成果

继电保护设备在状态检修时需要完成的目标可分为以下几部分:(1)满足系统可靠性供电的要求；(2)提升设备的有效利用率；(3)确保系统能够安全经济运行；(4)提高设备的管理水平；(5)增强工作人员的技术水平。

对于第二类隐形故障，也就是保护装置及二次回路自身缺陷导致的故障，将是继电保护状态检修的主要目标，即需着重考虑:(1)完整监视二次回路及各保护设备等，确保不存在监视盲区。(2)有效记录故障信息及相应处理动作，确保故障过程中的完整性。(3)提高对故障的正确动作率。(4)提高保护装置对于故障的发现速度，快速准确处理故障。

3.2 继电保护状态检修的实现

(1)保护自检功能的实现；由于微机保护的动作是由软件的逻辑特性决定的，所以不会因为整定值的变化而导致动作失败。同时微机保护在理论上可以电压电流输出回路、数据校验及系统中的通信等环节进行监视和保护，且微机保护本身自带自检功能，因而在装备微机保护的现代电力系统继电保护装置也具备了自检能力。

(2)保护二次回路分析；数字化变电站保护装置除了继电保护装置外还包括直流回路、交流输入等，如果仅仅对需要保护的装置进行检修的话，势必缺乏广泛性也很难保证系统检修的完整性和可靠性。所以在实际变电站继电保护状态检修时应将状态检修作为一个系统性的问题来对待，这样才能消除系统检修盲区。保护装置的二次回路通常是由很多的继电器和连接电缆组成的，但是有些回路缺乏自检、数据信息远程传输等能力，这样也就会影响系统状态检修的效果和进度，而应用现代平台化技术诸如PLC等能够将保护的范畴延伸至保护装置外围，提高整体检修效果。

(3)断路器状态及TA、TV监视；1)断路器状态监视；断路器在进行维护操作时确保断路器处于正确开合状态，还需检查其操作机构和开合速度等，这样加剧了系统检修力度，所以通常采用保护检测系统对断路器状态进行监视。2)电压回路(TV)监视；对于电压回路的监视主要体现在三个方面:①通过检测零序电压，检查单相或两相是否故障；②通过过流检测器的协助，监视充电时三相电压消失的情况；③监视正常负荷时三相电压消失情况。图2(a)所示为电压回路监视电路。

(4)电流回路(TA)监视；因为电流回路在出现断线故障时可能导致保护装置误动作，所以在继电保护系统中必须设定电流监视回路以检测电流的异常情况。另外，对于三相五柱式和一次测接地的变压器，通常需设置闭锁和报警电路。图2(b)为电流回路监视电路。

4 结语

变电站继电保护设备对于电网的安全可靠运行有非常重要的作用，本文在分析变电站状态检修机理及主要技术的基础上，研究了继电保护状态检修的实现方法。

[1]韩平,赵勇,李晓朋,石光,王洪涛,包伟,李健.继电保护状态检修的实用化尝试[J].电力系统保护与控制,2010(19):92-95+117.

[2]刘永欣,师峰,姜帅,席亚克,宋宁希,张仑山.智能变电站继电保护状态监测的一种模糊评估算法[J].电力系统保护与控制,2014(3):37-41.

[3]朱俊杰.继电保护状态检修规划研究[D].上海交通大学,2013.

[4]宋柯,何滔,郑焯文,童松,张海翔,吕飞鹏.继电保护状态检修的研究[J].四川电力技术,2013(4):62-65.

[5]叶远波,孙月琴,黄太贵.继电保护状态检修在现代电网中的应用研究[J].华东电力,2011(8):1275-1278.