地区电网继电保护设备状态检修模式的探究

吴波 许雅婧 汤耀景

（国网温州供电公司）

地区电网继电保护设备状态检修模式的探究

吴波 许雅婧 汤耀景

（国网温州供电公司）

由于未考虑设备检修需求和运行状况，地区电网继电保护设备的传统检修模式容易出现检修过度或检修不足的情况，这对于提高地区电网的供电可靠性、降低运维人员的工作量和检修成本、延长设备的使用寿命等是极为不利的。基于此，本文将在探讨地区电网继电保护设备状态评价内容和方法的基础上，从业务流程、检修策略的制定、检修的后评价等几个方面入手，就继电保护设备状态检修模式的构建进行全方位探讨。

继电保护设备；状态评价；可靠性；状态监测；状态检修

0 引言

现阶段国内状态检修仍集中于电力一次设备，继电保护领域仍处于实践探索和学术讨论的初期阶段，这主要是由于作为状态检修基础的状态评价工作尚未达到实用性要求，缺乏相关理论的支撑，没有形成完整的评价体系；历史数据、检修记录、缺陷情况及在线数据的管理存在不足；可用于继电保护设备运行状态和性能在线监测的方法和仪器较少，难以对继电保护设备的运行状态和健康情况进行全面评估；继电保护设备的分类统计通常是根据保护原理、一次设备类型及电压等级等开展的，对于型号、生产厂家、软硬件版本及生产批次等方面的内容关注较少，故本文将对当前地区电网继电保护设备状态检修存在的难点进行研讨。

1 地区电网继电保护设备状态检修模式的必要性

（1）地区电网继电保护设备的主要故障

地区电网继电保护设备的故障类型多样且复杂，大致可以归纳为表1所示的保护装置本体故障、信息系统故障、装置电源故障、二次回路故障（包括交流回路和直流回路）及保护通道故障等几大类[1]。

表1 地区电网继电保护设备的主要故障及后果

（2）地区电网继电保护设备状态检修模式的必要性

为消除上述故障，现阶段地区电网继电保护设备检修仍普遍采用计划检修模式，并未充分考虑继电保护设备的实际运行状态，导致如下问题的凸显：

第一，状态评价不足。各种在线监测系统所获取的设备运行数据未用作状态分析，继电保护设备的状态评价集中于二次回路和继电保护装置，没有将其他因素对继电保护动作可靠性的影响考虑在内；没有将设备概率统计分析应限制的设备最小数量和抽样校验评估方法考虑在内，导致评价失误的风险大增；没有将各系统组成部分状态监测和人工试验数据的互补特性考虑在内，没有对检修重点进行明确；通过现场巡视来采集数据，没有充分利用状态监测数据来弥补隐蔽问题较难发现及人工采集率较低等缺陷[2]；在评价设备质量缺陷时，没有将系统可修复特性考虑在内。

第二，检修成本居高不下。造成地区电网继电保护设备检修成本居高不下的原因可以归纳为：对防误操作及安全管控等方面的硬件投入过多，而在人员和管理等方面的软件投入缺失；检修效率低下，检修工作需要投入较多的人力和物力；检修管理工作不规范且科学，落后的技术管理增加了人力成本和时间成本；过度检修情况普遍存在，导致检修支出大大增加[3]。

第三，检修针对性较差。计划检修模式下，检修管理人员无法对继电保护设备的实际运行状况、隐患发展趋势及寿命长短等进行准确掌握，而检修人员则根据检修项目逐项进行试验，检修的目的性较差。此外，检修规程滞后于新设备的投运，在新设备运行中套用原有检修规程时会导致过度检修。

而开展状态检修则可以有效弥补如下缺陷，例如通过对继电保护设备运行状况的综合评估，对评估后健康状况良好的设备适当少检修或不检修，对评估后健康状况较差的设备缩短检修周期，从而提高检修的针对性。

2 地区电网继电保护设备状态评价的内容

2.1 继电保护设备的状态分类

只有及时、准确且全面地对继电保护设备运行状态进行评估，才能制定出最佳检修周期和检修策略（表2为继电保护设备的四种状态）[4,5]。

2.2 继电保护设备状态量的分值

第一，检测型状态量。检测型状态量包括保护装置本体及二次回路运行状态等两方面，结合供电公司继电保护设备运行管理的实际经验，笔者认为这两部分的评价内容和分值如表3和表4所示。

表2 继电保护设备的四种状态

表3 保护装置本体的评价内容及分值

表4 二次回路的评价内容及分值

第二，改进型状态量。作为反映间隔设备状况的状态量，改进型状态量及其分值如表5所示。

表5 改进型状态量的评价内容及分值

第三，可靠性状态量。由于继电保护设备型号相对较为简单，同型号整体可靠度在评价周期内，某生产厂家同型号产品的故障率高，故障性质严重，这意味着其产品的同型号整体可靠度差，可靠性状态量分值低（满分为100分）[6]。

2.3 继电保护设备状态的评价

继电保护设备状态评价分值的计算公式如下：

某一保护装置本体及二次回路评分值=（检测型状态量×A1+可靠性状态量×A2）×改进型状态量

式中，A1、A2为加权因子，分别为0.7和0.3。根据计算结果，可最终确定继电保护设备的状态（如表6所示）。

表6 继电保护设备评价分值与状态的关系

3 地区电网继电保护设备状态检修策略的制定

3.1 继电保护设备状态检修的业务流程

在对继电保护设备状态进行评价的基础上，根据不同评价结果来制定相应的检修方式，这其中涉及到多个部门的共同合作，大致流程如图1所示。在对继电保护设备运行状态及风险进行评估后，运行人员将评估结果上报至生产设备部的相关负责人；生产设备部对设备状况及检修成本进行会审，根据设备状态来判断需要采取何种检修措施，即如果设备需要进行更换改造，那么进行设备技改修理工作立项并纳入项目库进行管理；如果设备需要加强监视，那么将意见反馈给运行部门，由运行部门来具体执行；如果设备需要进行检修并需要报送检修计划，那么开展相关审批及下达工作；如果设备需要进行检修但不需要报修理计划，那么安排运行部门更新月度运维工作计划。

图1 地区电网继电保护设备状态检修的业务流程

3.2 继电保护设备状态检修策略的制定

根据是否需要停电，可以将继电保护设备状态检修划分为不停电检修（D类）和停电检修（A类、B类和C类检修）。在对继电保护设备状态进行评价后，需要根据状态评价结果来制定适宜的检修策略，具体如表7所示。

3.3 继电保护设备状态检修的后评价

现阶段地区电网继电保护设备状态检修的开展尚属于摸索阶段，实施过程中存在诸多不确定因素，因此需要通过事后评价来进一步提高其执行水平和管理水平：状态量的获得是否准确可靠且具有一定的实时性，其中是否存在不良数据；各状态量的评价准则是否科学合理，是否针对具体继电保护设备来制定评价准则；状态检修的执行流程是否符合相关标准，包括运行状态信息采集、信息处理、状态评价、检修策略制定等所有流程都必须规范化[7,8]；在对继电保护设备进行状态评估后，所制定的检修策略是否科学合理，判断是否与实际的设备运行状态相吻合；在状态检修策略执行过程中，检修人员的操作是否规范；在执行状态检修策略后，继电保护设备的可靠性和整体性能是否满足规定要求；根据相应标准来对检修人员和管理人员进行绩效考核，对检修策略的合理性、有效性和目标实现度进行评估（图2为地区电网继电保护设备状态检修的绩效评价流程）。况下，研究如何根据继电保护设备的状态评估结果来针对性制定状态检修策略，对于避免失当检修和盲目检修具有十分重要的现实意义。

表7 继电保护设备的状态检修策略

图2 地区电网继电保护设备状态检修的绩效评价流程

4 结束语

随着地区电网的不断发展，调管范围内继电保护装置数量不断增加，运维人员长期处于疲劳工作状态存在较大的安全隐患。在人员短缺、设备检修工作量大的情

[1]王从威，吕飞鹏，古昕．考虑故障风险和维修效用的继电保护维修策略[J]．电力系统及其自动化学报，2016，28（9）：106-111．

[2]薛斌，谢宏杰，唐卓贞．继电保护状态检修辅助管理系统的研究与应用[J]．电网与清洁能源，2015，31（4）：20-24．

[3]Shien H E, Suonan J, Kang X, et al. Impacts of Largescale Wind Power Grid Integration on Relay Protection and Countermeasures[J]. Dianli Xitong Zidonghua/automation of Electric Power Systems, 2012, 36(8):136-142.

[4]黄传颂．惠州电网继电保护状态检修的研究与应用[D].广州：华南理工大学，2015．

[5]毕凤成．对于继电保护状态检修的相关问题研究[C].软科学论坛——工程管理与技术应用研讨会，2015．

[6]生赵捷．继电保护状态检修研究与探索[D]．上海：上海交通大学，2015．

[7]曹海欧，张沛超，高翔．基于模糊支持向量机的继电保护状态在线评价[J]．电力系统保护与控制，2016，44（20）：70-74．

[8]姚念征．继电保护状态评估方法的研究与其应用[D].上海：上海应用技术学院，2015．

2017-07-03）