继电保护状态评价新标准在福建电网的应用

黄 烽邓 勇黄文英吴晨阳林少真

（1. 福州大学电气工程与自动化学院，福州 350108；2. 国网福建电力调度控制中心，福州 350003；3. 国网福建电力科学研究院，福州 350007）



继电保护状态评价新标准在福建电网的应用

黄 烽1邓 勇2黄文英2吴晨阳2林少真3

（1. 福州大学电气工程与自动化学院，福州 350108；2. 国网福建电力调度控制中心，福州 350003；3. 国网福建电力科学研究院，福州 350007）

首先介绍了继电保护状态评价标准的组成。然后对比分析了Q/FJG 10097—2011《福建省电力有限公司继电保护状态评价导则》和Q/GDW 11285—2014《继电保护状态评价导则》的异同。结合福建电网继电保护状态检修实施经验，对《继电保护状态评价导则》进行了深入分析，说明新标准对实际检修工作产生的影响。最后通过新标准在福建电网的应用，说明新标准改进了现有状态检修评价工作。

继电保护；状态检修；状态评价

继电保护状态检修是通过对保护设备状态进行评价、制定检修策略，达到运行安全可靠，检修成本合理的一种检修策略［1］。开展继电保护状态检修可以有效减少保护设备检修停电，提高保护装置可用率和供电可靠性，降低继电保护检验工作量和“三误”的发生［2］。

状态检修的主要流程包括：状态检测、状态评价、风险评估和检修策略等。其中状态评价是利用保护设备状态信息研判设备健康程度从而指导检修计划制定的十分重要的环节。

2009年以来，浙江、安徽、河北、福建、湖南等各省电力公司纷纷进行继电保护状态检修模式的研究和探索，积极促进规范化开展继电保护状态检修工作，并制定了各自的继电保护状态检修评价标准［3-7］。国网福建公司于2011年制定了Q/FJG 10096 —2011《福建省电力有限公司继电保护状态检修导则》以及配套的Q/FJG 10097—2011《福建省电力有限公司继电保护状态评价导则》。经过几年的实践，国家电网公司总结了各地开展继电保护状态检修的经验，于2015年发布了Q/GDW 11285—2014《继电保护状态评价导则》。

本文介绍了继电保护状态评价标准组成要素，对比分析了Q/FJG 10097—2011《福建省电力有限公司继电保护状态评价导则》和Q/GDW 11285—2014《继电保护状态评价导则》两个继电保护状态评价的标准，突出其中变化。结合福建电网继电保护状态检修实施过程中积累的经验，说明新标准实施对实际检修工作提出的新要求。最后通过新标准在福建电网的应用，说明新标准改进了状态检修评价工作。

1 状态评价标准

继电保护状态评价标准以继电保护单套装置本体和二次回路为评价对象。一般根据实际经验选取能表征保护设备健康状况的信息作为状态量。

状态评价的流程如图1所示。巡视、检验获得的数据和保护设备的基础资料、运检信息作为状态量采集数据，通过标准规定的方法计算得到状态量评分。得到的分数可以直接反映保护设备该方面的状况，最后通过组合计算进一步得到综合评分来反映保护设备整体的健康程度。

图1　状态评价流程

2 新旧标准对比分析

Q/FJG 10097—2011《福建省电力有限公司继电保护状态评价导则》（简称旧标准）将继电保护划分为装置本体和二次回路两个部分。Q/GDW 11285—2014《继电保护状态评价导则》（简称新标准）根据状态量的性质和信息采集方法，将状态量分成4类：①检测型状态量，反映设备的运行状态和环境状态；②可靠性状态量反映同型号设备存在的问题；③失效风险状态量反映设备缺陷发生的可能性；④改进型状态量则表明保护设备是否需要进行改进措施。其中后三种不划分装置本体和二次回路。

新旧标准都规定了18个状态量。但从状态量表征的设备状况和使用的状态量采集数据看，只有装置运行环境、装置绝缘状况等8个状态量较为相似，皆为检测型状态量。

表1列出新旧标准中差异较大的状态量。其中部分是旧标准未考察的状态量，如装置红外测温；部分是由采集数据重新组合得来，如同型号可靠性。

2.1新旧标准相似状态量

新标准中部分状态量与旧标准相似。其中个别对采集数据评分模型做了微调。

1）装置运行环境。新标准依据DL/T 587—2007将装置运行环境温度的边界值定为-5℃、5℃、30℃、45℃，将湿度边界值定为5%、75%、95%。新标准相较旧标准认为设备的环境适应能力更强。

表1　新旧标准不同状态量对比

2）装置、二次回路绝缘状况。新标准分两种情况进行评价。当安装有绝缘检测装置时，评价方式与旧标准相同但边界值依据DL/ 995—2006将分别定为20MΩ、40MΩ和1MΩ、20MΩ。而未安装绝缘检测装置时，需根据两次实测绝缘电阻的变化情况给出评价。相较于旧标准只在新安装设备时测量装置的绝缘电阻，新标准更重视绝缘电阻的状况。

3）二次回路锈蚀状况。旧标准中二次回路锈蚀情况由巡视人员主观给出，而新标准通过总端子数和锈蚀端子数统计得到端子的锈蚀百分比，量化了评价的方法。旧标准评价端子箱凝露渗水总体情况，而新标准对凝露现象和渗水现象分别评价。

2.2新标准新增状态量

新标准定义了许多新的状态量，从不同方面完善了继电保护状态评价标准。

1）装置、二次回路红外测温。新标准新增对装置红外测温的考核，通过装置本体红外最大温度与环境温度的差别来评价。新标准详细要求二次回路红外温度的评价中应运用红外测温装置测量同一回路不同分段、不同相别的相对温差，充分考虑操作箱温度分布。红外测温装置在继电保护巡视中使用更加规范，在发现保护缺陷上发挥了更大的作用。

2）装置通道运行情况。旧标准使用通道中断频率来反映保护设备的通道运行情况。而新标准则要求获取光纤通道丢包率、误码率来评价光纤通道运行情况。

3）同型号整体可靠性。新标准将同型号设备的统计数据归到可靠性状态量中。将设备缺陷按照严重程度给予不同权重，对比评价周期内同型号设备的加权平均缺陷评分和历年全部设备的加权平均水平得出装置可靠性评分；利用DL/T 623—2010所述方法统计正确动作率，通过指数函数得到评分。

4）装置本体及其二次回路失效风险。新标准将旧标准中用于计算老化系数的保护可靠度信息划分到失效风险状态量中，直接表征装置本体及其二次回路失效风险。新标准更重视装置的失效风险来表征设备存在缺陷或者潜在缺陷。

5）运行年限。旧标准的老化系数考虑了装置的运行年限。而在新标准中，运行年限被划分到改进型状态量中。新旧标准对运行年限评分的思路相同。但新标准规定的使用年限下限取值可随装置平均运行年限浮动，评价结果更可信。

6）缺陷和反措。新标准定义了家族性缺陷、非家族性缺陷和反事故措施3个状态量。这些状态量根据当前是否存在何种程度的缺陷或反措是否全部完成直接给分，而不是根据斜率得分。

2.3综合评分计算方法差异

旧标准将保护装置本体和二次回路两部分的状态量评分分别求和，评价结果量化为“正常状态”、“注意状态”、“异常状态”、“严重状态”四个状态。同时旧标准还对每个状态量都按照不同的标准进行量化。最后选取其中最差的量化指标作为检修策略的依据。检修人员能够直接观察各个状态量的状况来对继电保护设备有针对地加强巡视或检修。但状态评价的依据来源不统一，不利于状态评价标准的完善和风险评估、检修策略的发展。

新标准综合所有类型的状态量评分，按照式（1）计算得到装置本体及二次回路整体的评分值。

式中，F为装置本体及二次回路评分值；I为检查型状态量；M为可靠性状态量；P为失效风险状态量；Q为改进型状态量。

评分值量化为“正常”、“注意”、“异常”、“严重异常”4个状态。新标准实施后单套装置本体和二次回路将作为一个整体进行评价，装置本体及二次回路评分值将作为检修策略惟一依据。

从式（1）可看出，若某型号设备前一次评价周期中加权平均缺陷评分高于平均水平，如发现家族性缺陷，评分直接将被扣除12分。相对旧标准，新标准的失效风险状态量在总分中占的比重提高很多。

新标准提出改进型状态量，直接对评分值产生影响。当保护设备存在缺陷、反措未全部完成或者设备运行超过运行年限，将大幅降低评分值。这意味着，新标准意图将消缺、反措工作和原有状态检修融合在一起，但这就要求状态评价工作需由当前实施的定期评价转变为动态评价，否则评价结果将不能及时反映新增设备缺陷及反事故措施。

3 新标准对运维检修工作的影响

3.1需要更多地利用装置的状态量信息

由新标准的变化可见，检测设备的发展能促进状态评价标准的改善。绝缘检测装置利用平衡电桥、乒乓电桥等方法可实时监视直流回路绝缘电阻下降并能在线测量绝缘电阻值［8］。红外测温可找出设备热态异常部位，在检查电源回路、交流回路和发现设计缺陷上有良好的表现［9］。微机保护设备已能提供在线显示光纤误码率和较强的通道检测功能。这些都能从状态评价标准的变化中反映出来。

微机保护和各种检测设备为获取状态量提供新的途径。新“六统一”微机保护还具备温湿度、工作电压、一次电压电流、差流、接收和发送光功率等数据的获取和上传，同时装置本身拥有自检功能。挖掘这些数据反映的保护设备状态信息将为状态评价的完善提供巨大推动作用，利用计算机技术自动记录和分析信息能有效地减轻人工巡视工作的负担。

The sigma–delta modulator is realized with CMOS 0.13 μm 1P8M mixed-signal process with a 0.6 V power supply voltage. The die photograph is shown in Fig. 7 whose overall area is 1.32 mm2 and the core area is 0.72 mm2.

3.2需要研究设备缺陷发生的规律

新标准将装置本体及其二次回路失效风险独立归为一类，在状态评价中所占比例也较高。可见保护设备失效特性在描述设备状态中十分重要。

新标准仍假设设备故障率恒定，但状态量归类的变化定会促进设备失效特性的研究。现有的研究一般认为微机保护设备的失效特性符合“浴盆曲线”。文献［10］选择不同的函数拟合设备失效分布。文献［11］则利用平均故障率探讨设备失效特性。这些文献取得了一定成果，但如何将设备失效特性加入状态评价甚至是用于评估设备使用寿命还需要深入研究。

3.3需要完善设备改进措施安排

新标准定义了4个改进型状态量，可见新标准对改进措施的重视。但对于这类状态量纳入状态评价标准，笔者认为还有许多限制。

从改进型状态量对综合评分影响来看，假设当设备存在CPU插件异常时，即存在危急缺陷，设备将处于“异常状态”。按照Q/GDW 11284—2014《继电保护状态检修检验规程》规定原则上应执行A类检修。这显然是不合适的。

现有继电保护装置的消缺、反措和技改等设备改进措施是与状态检修工作并行安排的。改进措施有明确的目的和方法，根据《国家电网公司继电保护和安全自动装置缺陷管理办法》等规定严格安排；状态检修根据每年状态评价结果安排。但新标准将保护设备存在缺陷的情况纳入到评价标准是有积极意义的，预示着将改进措施的开展和状态检修工作逐步融合的发展趋势。最终建立完全基于保护状态信息的继电保护状态检修。

4 新标准在福建电网的应用

由结果可以看出本年度评价为正常状态的保护设备，按照新标准评价基本不变。本年度评价为注意状态的保护设备共8台，按照新标准进行评价均为正常状态。

某变电站220kV PSL-603线路保护于2014年检修后发生二次缺陷，已通过更换插件消缺。本年度装置无故障时间评分为 0，由严重状态人工干预为注意状态。按新标准评分96.2，为正常状态。

某变电站110kV WMZ-41A母线保护同型号设备故障率较高，但该设备仅发生过显示不正常缺陷并于2014年经过检修。本年度家族性无故障率评分为 3.09，由严重状态人工干预为注意状态。按新标准评分91.7，为正常状态。

某变电站110kV 161PSL621C线路保护检修后发生二次缺陷，通过重启装置已恢复正常。本年度装置无故障时间评分为 0，为严重状态，人工干预为注意状态。照新标准评分96.2，为正常状态。

由结果可以看出，新标准考虑了缺陷被解决的情况，符合检修实际经验。新标准实施后，单一的非改进型的状态量评分下降对保护装置整体评价的影响不大。

5 结论

本文重点分析了Q/GDW11285-2014《继电保护状态评价导则》与 Q/FJG10097-2011《福建省电力有限公司继电保护状态评价导则》不同的内容。结合继电保护状态检修的发展和实施的经验分析了新标准的突出变化。

新标准总结了各地区继电保护状态检修工作的经验。其变化反映了继电保护状态检修工作的发展成果。保护设备状态量获取途径的改进和设备失效特性的研究都使继电保护状态评价标准发展得更加全面。但目前仍有许多保护装置自检和监测信息未能应用到状态评价中，评价结果与保护装置失效率之间的关系不清晰。如何根据检修效果调整评价方法、将经济效益和状态评价结合，还需要经过深入的实践。

［1］Q/GDW 1806—2013. 继电保护状态检修导则［S］.

［2］韩平，赵勇，李晓朋，等. 继电保护状态检修的实用化尝试［J］. 电力系统保护与控制，2010，38（19）：92-95，117.

［3］单体华. 继电保护设备状态检修研究与实现［D］. 保定：华北电力大学，保定 华北电力大学，2012.

［4］朱俊杰. 继电保护状态检修规划研究［D］. 上海：上海交通大学，2013.

［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.

［6］王春芸. 继电保护二次回路状态检测与评估［D］. 浙江：浙江大学电气工程学院 浙江大学，2009.

［7］陈辉. 110kV及以下电压等级继电保护状态检修的研究［D］. 杭州：浙江大学，2011.

［8］杨波，张宝生. 直流系统在线绝缘检测装置的研制［J］. 继电器，2006，34（17）：42-46.

［9］吴小妹，林大增. 红外测温在继电保护状态检修中的应用［J］. 科技传播，2011（24）：132-133.

［10］王睿琛，薛安成，毕天姝，等. 继电保护装置时变失效率估算及其区域性差异分析［J］. 电力系统自动化，2012，36（5）：11-15，23.

［11］易永辉. 继电保护装置寿命分析及寿命影响机理研究［J］. 电力系统保护与控制，2013（2）：79-83.

Application of New Standard for State Assessment of Relay Protection in Fujian Power Grid

Huang Feng1Deng Yong2Huang Wenying2Wu Chenyang2Lin Shaozhen3
（1. College of Electrical Engineering and Automation，Fuzhou University，Fuzhou 350108；2. State Grid Fujian Power-Dispatch & Control Center，Fuzhou 350003；3. State Grid Fujian Electric Power Research Institute，Fuzhou 350007）

This paper introduced the components of state assessment of relay protection. Then，Q/GDW 11285—2014 was compared with Q/FJG 10097—2011 to show the difference. Combining with implementation of condition-based relay protection maintenance in Fujian power grid，the new standard was analyzed in depth and the influence of it on condition-based maintenance was expounded. Finally，new standard was tentatively implemented in Fujian power grid. The result shows that new standard improves state assessment of relay protection.

relay protection； state assessment； condition-based maintenance