湖北电网继电保护状态评价系统研制及应用

胡 伟，周虎兵，吴 迪，李 鹏，王 晋，王利敏

（1.国网湖北省电力公司电力科学研究院，湖北 武汉 430077；2.国网湖北省电力公司调度控制中心，湖北 武汉 430077；3.中国电力科学研究院继电保护研究所，北京 100192）

湖北电网继电保护状态评价系统研制及应用

胡 伟1，周虎兵2，吴 迪2，李 鹏1，王 晋1，王利敏2

（1.国网湖北省电力公司电力科学研究院，湖北 武汉 430077；2.国网湖北省电力公司调度控制中心，湖北 武汉 430077；3.中国电力科学研究院继电保护研究所，北京 100192）

为提高湖北电网继电保护状态评价工作效率，提高装置的利用率与可靠性，全面掌握继电保护装置状态，研制了湖北电网继电保护状态评价系统。该系统利用巡视数据、继电保护统计分析及运行管理系统和生产管理系统中继电保护缺陷及动作数据对继电保护装置状态进行评价，生成班组、工区、地调以及省调继电保护状态评价报告。省检修公司、武汉公司、宜昌公司和黄冈公司4个变电站的实例应用表明该系统能够正确评价变电站继电保护装置运行状态，评价结果为运维单位制定继电保护检修决策提供依据，避免漏检和过度检修，提高了系统供电的经济性和可靠性。

状态评价；状态检修；评价报告；变电站；继电保护

0 引言

随着电网规模的大力发展，保护装置数量不断增加，而由于人才培养周期原因使得继电保护检验人员难以按照装置增加的规律而相应增加，加上许多线路停电难、停电时间短，造成继电保护装置检修完成率相对较低，继电保护技术人员长期处于超负荷工作状态，既影响了保护装置检修质量又增加了发生误碰、误接线、误整定等事故风险[1-3]。

目前保护装置基本采用定期检修的方式，保护装置的定期检修虽然试验项目齐全，可以在检修期间全面发现问题，消除隐患，但定期检修不是根据设备的实际运行状况、单纯按规定时间间隔进行检修的方式，难以及时分析运行中未到检修时间的保护装置存在潜在安全隐患，影响设备的安全运行和电网的可靠供电[4-5]。与定期检修相比，状态检修根据装置实际运行情况发现设备存在的缺陷并及时处理，提高了装置安全运行的可靠性；延长了装置检修周期，减少了设备停电时间和操作次数，提高了设备的可用率[6]；提高了装置检修的效率，节约了大量的人力物力。

继电保护装置状态检修策略的制定依赖于设备状态评价结果，评价结果的准确性和及时性对状态检修工作的开展有重要的指导作用。目前，各省公司都在积极开展继电保护状态评价系统建设工作，各省公司结合自身系统的特点，依据国网行业标准，并应用依据数据库的模型构建状态评价系统。为了提高湖北电网继电保护状态检修工作效率，保证状态检修工作的顺利开展，本文针对湖北电网的特点，研制了湖北电网继电保护状态评价系统，该系统获取继电保护统计分析及运行管理系统（Relay protection statisticalanalysis and operation management system,RPSAOMS）和生产管理系统（Production Management System，PMS）数据库中继电保护装置基本信息、缺陷信息、动作信息等信息并结合继电保护装置巡视数据通过数据融合从而有效地评价装置状态，生成状态评价报告，有关结果可用于电力调控和运维检修相关部分，用以调度和检修的辅助决策。该系统在用户角色定义、流程管控、评价结果统计和评价报告等方面做了大量优化工作，大大提高了系统用户界面的友好性和评价报告质量。

1 系统描述

继电保护状态评价系统是基于继电保护装置本体和二次回路运行信息而开发的一套评估继电保护装置运行状态的硬件和软件系统。该系统应用保护装置和二次回路的检测型状态量、可靠性状态量、失效风险状态量和改进型状态量来评估装置运行状态[7-8]，从而提高装置技术状态的管理水平。

继电保护状态评价系统根据对应装置的状态评估所需关注项的数据项目和试验内容，实现了状态评价表的生成功能，能够辅助设备评价人员准确、高效地完成设备评价工作，极大地提高了检修人员进行设备评价工作的效率。

系统具有以下性能：(1)可靠性：系统保证长期安全地运行，硬件、软件及信息资源满足可靠性设计要求。(2)安全性：系统具有必要的安全保护和保密措施，满足系统及相关信息的安全保护和保密性要求。(3)容错性：系统具有较高的容错能力，有较强的抗干扰性。(4)可扩充性：系统的硬、软件具有扩充升级的余地，不可因扩充、升级或改型而使原有系统失去作用。(5)实用性：系统采用成熟而实用的技术，使建设的投入产出比最高，能产生良好的社会效益和经济效益。(6)先进性：在实用的前提下，系统跟踪计算机软硬件技术、信息技术及网络通信技术，使系统具有较高的性能指标。

2 系统实现原理

继电保护状态评价系统实现的核心功能是设备的状态评价和检修策略的制定。以国家电网企业标准《Q/GDW11285－2014继电保护状态评价导则》为评价依据，将各条评价依据细分、量化，建立一套科学实用的判据，在系统中形成以具体分值来评价设备运行状态，用户点击指定设备的状态评价按钮，按照设定表单对设备的健康状态进行评价，并得出相应分值。状态评价结果可以导出为Excel文件及在线打印，并自动保存至历史评价库中。状态评价结果产生的流程图如图 1所示。

图1 继电保护状态评价流程图Fig.1 Flow chart of relay protection status evaluation

按照图1状态评价结果产生流程设计湖北电网继电保护状态评价系统，该系统由基础数据层、数据融合及模型处理层、功能应用层和前台展是层构成。湖北电网继电保护状态评价系统功能架构如图2所示。

1）基础数据层包括PMS和SAOMS和巡视信息等数据源，其中PMS和SAOMS提供的数据包括保护装置基本信息、缺陷信息和动作信息数据；巡视信息包括月巡视和年巡视数据。

2）数据融合及模型处理层将基础数据按照状态评价、状态诊断、检修策略及检修计划制定要求融合成所需求的数据。

图2 湖北电网继电保护状态评价系统功能架构Fig.2 Function structure of relay protection system in Hubei power grid

3）功能应用层包括数据管理模块、状态评价及状态诊断模块、绩效考评模块、检修决策及检修计划模块、流程管控模块、查询统计模块和系统管理模块。状态评价及状态诊断模块是本系统的核心该模块依据国家电网公司企业标准继电保护状态评价导则和继电保护状态检修检验规程建立，应用融合的数据按照标准进行分析计算，从而得到继电保护的评价结果。检修决策及检修计划根据状态评价结果制定合理的检修策略，并生成检修计划建议。

4）前台展示层为用户提供了专业应用界面，方便用户日常办公。

3 系统功能

该系统包括数据管理模块、状态评价及状态诊断功能模块、检修决策及检修计划模块、绩效考评模块、流程管控模块、查询统计模块和系统管理模块共7个功能应用模块，各模块详细功能如下。

1）数据管理模块

状态检修系统从继电保护统计分析系统、OMS系统等获取信息，对来源于不同系统的数据进行融合，根据状态检修业务需要进行必要的过滤、换算、组合等数据加工和处理过程，使其成为反映设备健康状态的状态量数据，供监测预警和状态评价使用。

2）状态评价及状态诊断功能模块

该模块实现三项功能：状态预警、状态评价和状态诊断。

状态预警：通过实时监控状态量指标变化，对于超出状态评价导则和规程规定阈值范围的劣化指标，根据不同的类别和登记及时向各级设备管理人员发布预警信息，同时启动设备状态诊断模块，辅助分析故障部位和故障原因，判断被监测设备的检验是否超周期；是否执行过相应反措；部分部件的轮换或修理是否超周期等。

状态评价：依据继电保护设备状态评价体系和状态评价相关导则标准，对反映设备健康状态的各指标项数据进行分析评价，并最终得出设备总体健康状态等级。继电保护状态评价分为原始资料评价、基础状态评价、运行巡视状态评价、专业巡检状态评价、历史运行状态评价、可靠性评价等各单项评价及所有指标的综合评价。

状态诊断：根据状态评价结果，系统对继电保护设备的健康状态进行诊断，将继电保护设备划分为正常、告警、异常等不同等级的状态，作为检修决策的依据。对于健康状态明显下降（可靠性下降状态、缺陷状态、危急状态等）的设备，进行预警，并采用状态诊断方法诊断设备可能存在的故障原因和故障部位，为故障处理或状态恢复提供参考。对评价结果为异常的设备应有专题的状态评价报告，并提出检修和诊断性检验项目的建议。

3）检修决策及检修计划模块

检修策略：继电保护状态检修应根据状态评价结果，综合考虑状态诊断的结果，综合优化保护设备检修次序、检修时间和检修等级安排，确定检修时间、检修项目等，制定关于完整的设备的检修策略，最终将检修策略的建议结果递交设备管理人员或传送到相关的外部生产管理系统进行实施安排。

检修计划：结合状态评价的结果，结合专家经验，形成建议的检修策略，制定检修计划。

4）绩效考评模块

绩效考评是指综合运用科学的标准、方法和程序，对企业实施继电保护设备状态检修的体系运作的有效性、策略的适应性以及目标实现程度进行评价。包括绩效考评标准体系的建立和实施。

5）流程管控模块

基于信息可视化的流程管控，在数据录入环节，执行数据录入、数据校核、数据审核的流程；在状态评价及风险评估环节，执行继电保护自评、班组评价、班组审核、部门审核、局专责审核（220 kV以上设备）的流程；对于检修策略及检修计划环节，执行检修策略制定、检修计划编制、计划审核、计划提交、生产部门审核、计划下达、计划执行等流程；对绩效考评施行考核评价、考核审核、考核确认等流程。

6）查询统计模块

该模块实现状态检修相关数据的综合查询、统计功能，包括设备的基础资料数据、设备巡视及巡检的数据、设备的历史运行情况数据、状态评价的详细指标得分情况及综合得分情况、检修策略及检修计划的制定及执行情况、绩效考评的相关信息等。对所有的信息都提供综合的查询手段及多层次、多角度的统计结果。

7）系统管理模块

该模块可提供对各类导则信息的自定义及动态维护功能、对用户权限管理功能和对任务及消息队列的管理功能。

4 系统应用实例

按照以上设计采用Web访问的方式部署湖北电网继电保护状态评价系统（又称为继电保护状态检修辅助决策系统），系统访问界面如图3所示。

图3 继电保护状态评价系统访问界面Fig.3 The access interface of relay protection status evaluation system

以省检修公司、武汉公司、宜昌公司和黄冈公司4个变电站为例，完成了4个变电站116台保护装置（220 kV电压等级设备77台，500 kV电压等级设备39台）状态评价，形成了各设备状态评价报告、班组状态评价报告、工区状态评价报告、地调状态评价报告和省调状态评价报告，验证了系统7项性能。其中详细评价报告包含每一项扣分项和扣分原因，由于篇幅原因，给出设备状态简化报告，其中江夏站220 kV母线第一套保护WMH800A/P的评价得分为79分，评价状态为注意状态，具体各状态量评价结果如表1所示。班组评价报告如表2所示，工区评价报告、地调评价报告和省调评价报告格式类似，省调状态评价报告如表3所示。

表1 江夏220 kV 3号母线第1套母线保护状态评价报告Tab.1 Evaluation report about the first bus protection of 220 kV No.3 in Jiangxia

5 结论

本文研制并构建了湖北电网继电保护状态评价系统，该系统利用PSM、SAOMS以及巡视数据，通过数据融合可有效评价保护装置的状态，可自动生成检修班组、工区、地调和省调状态评价报告，评价报告中状态评价结果不仅使得管理部门能够及时掌握保护装置的运行状态，而且为继电保护状态检修提供了依据，从而实现了继电保护状态检修，有效提高了装置检修效率，节约了大量的人力物力。

表2 江夏变电站继电保护班组状态评价报告Tab.2 State evaluation report of Jiangxia substation is generated by team

表3 湖北电网继电保护省调评价报告Tab.3 State evaluation report of relay protection in Hubei power grid is generated by team

（References）

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[2]王跃强，廖华兴，袁晓青，等．基于保信系统的继电保护状态评价系统的开发与应用[J]．电力系统保护与控制，2014，42（8）：134-139．WANG Yueqiang,LIAO Huaxing,YUAN Xiaoqing,et al.Development and application of relay protection condition evaluation system based on fault informa⁃tion processing system[J]．Power System Protection and Control，2014，42（8）：134-139．

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[6]陈星田，熊小伏，齐晓光，等．一种用于继电保护状态评价的大数据精简方法[J]．中国电机工程学报，2015,35(3):538-548.CHEN Xingtian，XIONG Xiaofu，QI Xiaoguang，et al．A big data simplification method for evaluation of relay protection operation state[J]．Proceedings of the CSEE，2015,35(3):538-548.

[7]国家电网公司.Q/GDW 1806-2013继电保护状态检修导则[S].北京:国家电网公司,2013.State Grid Corporation of China.Q/GDW 1806-2013 Guide for condition based maintenance strategy of protective relay[S].Beijing:State Grid Corporation of China,2013.

[8]国家电网公司.Q/GDW 11285－2014继电保护状态评价导则[S].北京:中国电力出版社,2014.State Grid Corporation of China.Q/GDW 11285－2014 Guide for condition based maintenance strategy of protective relay[S].Beijing:China Electric Power Press,2014.

Development and Application of Substation Relay Protection State Evaluation System in Hubei Power Grid

HU Wei1,ZHOU Hubing2,WU Di2,LI Peng1,WANG Jin1,WANG Limin2
(1.State Grid Hubei Electric Power Research Institute,Wuhan Hubei 430077,China;2.Dispatching Control Center of State Grid Hubei Electric Power Company,Wuhan Hubei 430077,China;3.Relay Protection Research Department of China Electric Power Research Institute,Beijing 100192,China)

In order to improve the efficiency of relay protection in Hubei province,improve the utilization and reliability of equipments,and comprehensively grasp the status of relay protection devices,the evaluation system of relay protection status of substation in Hubei province is devel⁃oped.The substation relay protection status is evaluated using the inspection data,defects and ac⁃tion data of relay protection statistical analysis and operation management system and production management system,and the relay protection status evaluation reports of team,work area,city-level scheduling and provincial dispatch are generated.The system is used in four substations of Wuhan company,Yichang company,Huanggang company and province maintenance company,and the appli⁃cation results show that the operation status of substation relay protection equipment can be correct⁃ly evaluated.So the operation and maintenance unit can reasonably develop the maintenance deci⁃sion of the substation relay protection equipment according to the evaluation report,avoid the missed inspection and overhaul,and improve the power supply economy and reliability.

status evaluation;state maintenance;evaluation report;substation;relay protection

TM77;TM73

A

1006-3986(2016)11-0023-05

10.19308/j.hep.2016.11.005

2016-10-17

胡 伟（1981），女，安徽安庆人，博士，工程师。