繼電保護(hù)狀態(tài)檢修及實(shí)際應(yīng)用

姜 濤，吳 靖，戴水東

（1.衢州電力局，浙江 衢州 324002；2．杭州電力局，浙江 杭州 310009；3.杭州之江開(kāi)關(guān)股份有限公司，浙江 杭州 311234）

繼電保護(hù)狀態(tài)檢修及實(shí)際應(yīng)用

姜 濤1，吳 靖2，戴水東3

（1.衢州電力局，浙江 衢州 324002；2．杭州電力局，浙江 杭州 310009；3.杭州之江開(kāi)關(guān)股份有限公司，浙江 杭州 311234）

介紹了繼電保護(hù)設(shè)備的檢修現(xiàn)狀，指出了目前存在的問(wèn)題，分析了影響二次設(shè)備正常運(yùn)行的原因。針對(duì)保護(hù)狀態(tài)檢修中備品備件管理問(wèn)題，提出了相應(yīng)的建議與意見(jiàn)，并結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，整理出了保障二次設(shè)備可靠運(yùn)行的措施。

繼電保護(hù)；狀態(tài)檢修；狀態(tài)評(píng)估；備品備件

由于微機(jī)保護(hù)裝置的可靠性和各方面的性能比電磁型保護(hù)裝置都有了大幅度提高，繼電保護(hù)微機(jī)保護(hù)裝置已全面取代電磁型保護(hù)裝置，從而不必根據(jù)傳統(tǒng)的定檢周期對(duì)二次設(shè)備進(jìn)行定期檢修。

狀態(tài)檢修是在了解設(shè)備健康狀態(tài)的前提下通過(guò)檢查、維護(hù)、修理甚至更新，以最小的代價(jià)保持或恢復(fù)系統(tǒng)及設(shè)備固有的可靠性水平。通過(guò)一段時(shí)間的試點(diǎn)和摸索，繼電保護(hù)狀態(tài)檢修已逐漸在全電網(wǎng)內(nèi)實(shí)施。但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，仍有一些問(wèn)題困擾著繼電保護(hù)專業(yè)技術(shù)人員。

1 設(shè)備缺陷統(tǒng)計(jì)分析

為研究分析微機(jī)成套保護(hù)裝置發(fā)生缺陷的分布及規(guī)律，減少保護(hù)校驗(yàn)的盲目性和增強(qiáng)校驗(yàn)的針對(duì)性，首先對(duì)衢州電力局下屬35kV及以下微機(jī)保護(hù)裝置在運(yùn)行和定校中發(fā)現(xiàn)的缺陷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

2000年下半年，衢州電力局開(kāi)始對(duì)35kV變電站進(jìn)行大規(guī)模自動(dòng)化改造，至2004年基本上更換為微機(jī)成套保護(hù)裝置。2005—2008年，保護(hù)裝置問(wèn)題最多的是液晶面板缺陷，其中損壞僅1次，其余均為花屏；操作板缺陷1次，為操作板上的TBJ常閉接點(diǎn)接觸不良；MMI板缺陷2次，為版本過(guò)舊引起，之后進(jìn)行了更換。相對(duì)其輔助裝置、其他二次回路及元器件，微機(jī)成套保護(hù)裝置上發(fā)現(xiàn)的缺陷較少，可靠性較高，運(yùn)行較為穩(wěn)定。而且微機(jī)成套保護(hù)裝置本身具有在線自診斷功能，能實(shí)時(shí)顯示及傳送各種運(yùn)行狀態(tài)及數(shù)據(jù)，便于遠(yuǎn)方巡檢，對(duì)CT斷線、PT斷線、控制回路斷線、TWJ異常、彈簧未儲(chǔ)能、過(guò)負(fù)荷等均可進(jìn)行及時(shí)報(bào)警。微機(jī)成套保護(hù)裝置還可對(duì)裝置本身的硬件故障，如定值出錯(cuò)、電源故障等發(fā)裝置故障信號(hào)，并閉鎖整套保護(hù)。

微機(jī)保護(hù)裝置的缺陷次數(shù)在整個(gè)設(shè)備缺陷組成中僅占很小部分，平均不到5%；同時(shí)缺陷次數(shù)也并未隨著保護(hù)裝置數(shù)量的增加而增加，而是主要取決于新投產(chǎn)設(shè)備的產(chǎn)品質(zhì)量和安裝質(zhì)量。

針對(duì)不同廠家產(chǎn)品質(zhì)量的差異，對(duì)同型號(hào)保護(hù)裝置的缺陷分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，再根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果對(duì)不同型號(hào)的設(shè)備制定不同的檢驗(yàn)計(jì)劃。在考慮“同型號(hào)裝置缺陷”時(shí)，必須考慮該型號(hào)裝置的安裝套數(shù)和投入運(yùn)行的時(shí)間，否則將會(huì)無(wú)法正確比較不同型號(hào)保護(hù)之間的缺陷情況。不同廠家同型號(hào)保護(hù)裝置缺陷情況如表1所示。

表1 2005-2008年同型號(hào)裝置缺陷統(tǒng)計(jì)

在對(duì)以往的繼電保護(hù)設(shè)備事故及障礙進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，保護(hù)裝置在事故發(fā)生時(shí)拒動(dòng)和誤動(dòng)很多是由裝置本身的缺陷引起的，而且這些缺陷按常規(guī)試驗(yàn)方法并不能發(fā)現(xiàn)，因此大多無(wú)法在正常的定期校驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)。

如，2006年大洲變RCS-9611A裝置V3.20以前版本的程序，重合閘投檢無(wú)壓方式，在重合閘動(dòng)作的實(shí)際延時(shí)超過(guò)6.8s且重合成功時(shí)，后加速保護(hù)會(huì)在下次故障時(shí)提前動(dòng)作。而上述程序的后加速保護(hù)在下列任一情況下不存在問(wèn)題：

(1) 上次重合閘動(dòng)作，重合于故障，后加速已動(dòng)作(不論重合閘動(dòng)作實(shí)際延時(shí)是否超過(guò)6.8s）；

(2) 上次重合閘動(dòng)作實(shí)際延時(shí)小于6.8s(不論重合是否成功）；

(3) 裝置上次重合閘動(dòng)作后復(fù)位或重新上電；(4) 后加速功能未投。

在實(shí)際校驗(yàn)時(shí)，常規(guī)模擬的情況恰恰是不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題的幾種情況。在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，只有裝置發(fā)生不正確動(dòng)作后，才能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

對(duì)由干擾引起的事故，正常運(yùn)行時(shí)毫無(wú)征兆，按常規(guī)試驗(yàn)方法同樣無(wú)法發(fā)現(xiàn)，防不勝防。因此減少此類(lèi)事故的有效方法只能是全面做好相關(guān)的抗干擾措施。對(duì)大多數(shù)由二次回路引起的事故，若在常規(guī)校驗(yàn)中試驗(yàn)到位，應(yīng)能夠發(fā)現(xiàn)隱患。因此，在檢驗(yàn)時(shí)，在注重定值校驗(yàn)的同時(shí)，更應(yīng)注意二次回路和相關(guān)輔助設(shè)備的檢查。

2 電氣二次設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)

數(shù)字式保護(hù)裝置本身具備狀態(tài)檢修的實(shí)施基礎(chǔ)，但狀態(tài)檢修范疇不能局限在裝置本身。作為電網(wǎng)安全屏障的繼電保護(hù)除裝置本身，還包含直流回路、交流回路、操作控制回路等部分。為了使?fàn)顟B(tài)檢修可能在實(shí)際應(yīng)用中得到推廣，對(duì)于保護(hù)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)還應(yīng)包含交流回路、直流回路、操作回路等，保護(hù)的狀態(tài)檢修也必須作為一個(gè)系統(tǒng)性的問(wèn)題來(lái)考慮。

因此，電氣二次設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)對(duì)象主要有:直流操作、信號(hào)系統(tǒng)，交流測(cè)量系統(tǒng)，通信系統(tǒng)，屏蔽接地系統(tǒng)，邏輯判斷系統(tǒng)等。直流系統(tǒng)包括直流動(dòng)力、操作及信號(hào)回路絕緣良好，回路完整；交流測(cè)量系統(tǒng)包括TA、TV二次回路絕緣良好，回路完整,測(cè)量元件完好；邏輯判斷系統(tǒng)包括硬件邏輯判斷回路和軟件功能。

電氣二次設(shè)備可分為保護(hù)(或自動(dòng))裝置和電氣二次回路。目前，保護(hù)裝置的微機(jī)化，裝置本身容易實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)，但由于電氣二次回路是由若干繼電器和連接各個(gè)設(shè)備的電纜組成的，點(diǎn)多、分散，要通過(guò)在線監(jiān)測(cè)繼電器觸點(diǎn)的狀況、回路接線的正確性很困難，也不夠經(jīng)濟(jì)，這可能是保護(hù)裝置遲遲未能有效推進(jìn)狀態(tài)檢修的主要原因之一。對(duì)電氣二次回路應(yīng)首先重點(diǎn)從設(shè)備管理方面著手(如設(shè)備的驗(yàn)收管理、離線檢修資料管理)，結(jié)合在線監(jiān)測(cè)，來(lái)診斷其狀態(tài)。

3 設(shè)備狀態(tài)評(píng)估

設(shè)備狀態(tài)評(píng)估主要指設(shè)備狀態(tài)的技術(shù)評(píng)估，根據(jù)設(shè)備運(yùn)行工況、負(fù)荷數(shù)據(jù)、各類(lèi)狀態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)、缺陷信息、故障和事故信息、檢修數(shù)據(jù)等綜合狀態(tài)信息，依據(jù)規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)、設(shè)備廠家技術(shù)指標(biāo)等判據(jù)，對(duì)設(shè)備的狀態(tài)信息進(jìn)行量化評(píng)分，從而判斷評(píng)估設(shè)備的實(shí)際狀態(tài)。

設(shè)備狀態(tài)一般可以分為4種：

(1) A—正常狀態(tài)，指設(shè)備的資料齊全，運(yùn)行及各種試驗(yàn)數(shù)據(jù)正常，容許個(gè)別數(shù)據(jù)稍有偏差，但變化趨勢(shì)穩(wěn)定，沒(méi)有運(yùn)行安全隱患。

(2) B—可疑狀態(tài)，指設(shè)備存在不明原因的缺陷或某些試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明設(shè)備可能有異常，但仍有某些不確定因素。

(3) C—可靠性下降狀態(tài)，指設(shè)備存在比較嚴(yán)重的缺陷，或試驗(yàn)結(jié)果分析存在問(wèn)題，且已基本確定隱患部位及原因，同時(shí)確認(rèn)該隱患在短期內(nèi)不會(huì)發(fā)展成事故。

(4) D—危險(xiǎn)狀態(tài)，指設(shè)備存在嚴(yán)重缺陷，或根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)、運(yùn)行狀況表明隨時(shí)有發(fā)生事故的可能。

要確定設(shè)備的狀態(tài)就要有合適、科學(xué)的評(píng)估手段。常見(jiàn)的診斷方法可概括為綜合法和比較法，包括下列內(nèi)容:

(1) 與設(shè)備歷年(次)試驗(yàn)結(jié)果相比較。因?yàn)楸Ｗo(hù)設(shè)備在投產(chǎn)后都進(jìn)行過(guò)校驗(yàn)，與投產(chǎn)時(shí)數(shù)據(jù)、年校時(shí)數(shù)據(jù)、上次校驗(yàn)數(shù)據(jù)相比，如果有顯著性的差異，則說(shuō)明該裝置可能有缺陷。

(2) 與同類(lèi)型、同廠家設(shè)備試驗(yàn)結(jié)果相互比較。因?yàn)榫屯活?lèi)型及同一廠家的設(shè)備而言，其裝置結(jié)構(gòu)相同，在相同的運(yùn)行和氣候條件下，其測(cè)試結(jié)果應(yīng)大致相同。若兩者懸殊很大，則說(shuō)明該裝置可能有缺陷。

(3) 同一設(shè)備各相間的試驗(yàn)結(jié)果相互比較。因?yàn)橥辉O(shè)備，各相的運(yùn)行情況應(yīng)當(dāng)基本一樣，如果有一相試驗(yàn)結(jié)果與另兩相比較差異明顯，說(shuō)明該相可能有缺陷。

(4) 與檢驗(yàn)規(guī)程規(guī)定的允許偏差范圍相互比較。對(duì)有些試驗(yàn)項(xiàng)目，檢驗(yàn)規(guī)程規(guī)定了允許的偏差范圍，若測(cè)量偏差超過(guò)允許范圍，應(yīng)認(rèn)真分析，查找原因，或結(jié)合其他試驗(yàn)項(xiàng)目來(lái)查找缺陷。

(5) 不同試驗(yàn)項(xiàng)目結(jié)果的綜合。只有綜合多參數(shù)判別的結(jié)果，才能得到全面、準(zhǔn)確的結(jié)論。

故障和征兆之間不存在簡(jiǎn)單的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，這造成了故障診斷的困難性。由于設(shè)備故障與征兆之間關(guān)系的復(fù)雜性和設(shè)備故障的復(fù)雜性，形成了設(shè)備故障診斷探索性的反復(fù)試驗(yàn)的特點(diǎn)。故障診斷過(guò)程是復(fù)雜的，采用的數(shù)學(xué)診斷方法又各有優(yōu)缺點(diǎn)，研究故障診斷的方法就成為設(shè)備故障診斷技術(shù)這一學(xué)科的重點(diǎn)和難點(diǎn)。因此，不能采用單一的方法進(jìn)行診斷，而應(yīng)將多種方法結(jié)合起來(lái)，以期得到最正確、最接近事實(shí)的診斷結(jié)果，這也是今后診斷方法發(fā)展的方向。

4 備品備件管理

合理完善的備品備件管理為繼電保護(hù)裝置的可靠運(yùn)行提供了保障，可以有效縮短由于繼電保護(hù)備件不足、無(wú)法及時(shí)更換造成的設(shè)備停電時(shí)間，對(duì)提高供電可靠性很有幫助。因此，合理的備品備件管理對(duì)更好地實(shí)施狀態(tài)檢修有著重要的作用。

要設(shè)計(jì)一種不但能全面反映備品備件數(shù)量、類(lèi)型、入庫(kù)情況、出庫(kù)情況，而且有智能提醒功能的備品備件管理信息存儲(chǔ)和檢索系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)班組倉(cāng)庫(kù)的綜合管理。該系統(tǒng)必須能夠?yàn)槔^電保護(hù)設(shè)備狀態(tài)檢修提供充足的信息，提供快速的查詢手段，有利于備品備件的集中管理，同時(shí)提高管理人員的工作效率，節(jié)約開(kāi)支。此外，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將備品備件管理系統(tǒng)的信息聯(lián)網(wǎng)后，在變電站發(fā)生缺陷進(jìn)行搶修需要備品備件時(shí)，搶修人員可利用變電站的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，登錄備品備件管理系統(tǒng)，遠(yuǎn)程查詢備品備件的信息，直接進(jìn)行備件出庫(kù)申請(qǐng)，然后由班組的庫(kù)房管理人員進(jìn)行出庫(kù)，減少中間溝通環(huán)節(jié)，提高備品備件的準(zhǔn)確性，縮短檢修時(shí)間。

5 總結(jié)和建議

在微機(jī)保護(hù)選型時(shí)要嚴(yán)格把好設(shè)備選型關(guān)，保障二次設(shè)備的可靠運(yùn)行。應(yīng)注意以下問(wèn)題：

(1) 電源的冗余度和穩(wěn)定性；

(2) 裝置組成元器件的工業(yè)化程度，特別是I/O器件的工藝和線路板的整體質(zhì)量水平；

(3) 插件插接的可靠性，特別是端子和拔插連接部位是否接觸可靠；

(4) 對(duì)環(huán)境的耐受能力，如對(duì)溫度、濕度、絕緣耐壓、電磁干擾等的耐受能力；

(5) 在軟件措施方面，采用數(shù)字信號(hào)傳輸，每間隔內(nèi)裝置之間增設(shè)互檢功能；

(6) 提高裝置的抗干擾能力。

對(duì)繼電保護(hù)設(shè)備的巡檢周期：

(1) 繼電保護(hù)設(shè)備每半年巡檢1次，有條件的還可以縮短；

(2) 相關(guān)遠(yuǎn)動(dòng)后臺(tái)設(shè)備每3個(gè)月巡檢1次，保證通訊狀態(tài)及時(shí)準(zhǔn)確；

(3) 利用微機(jī)保護(hù)信息管理系統(tǒng)，不定期地對(duì)保護(hù)設(shè)備的運(yùn)行工況進(jìn)行遠(yuǎn)方監(jiān)測(cè)。

每年均進(jìn)行繼電保護(hù)設(shè)備的狀態(tài)評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)時(shí)綜合考慮以下幾個(gè)方面：

(1) 定期校驗(yàn)是否如期進(jìn)行，檢驗(yàn)項(xiàng)目是否全面，并提交相應(yīng)的檢修試驗(yàn)報(bào)告；

(2) 繼電保護(hù)設(shè)備是否存在缺陷；

(3) 繼電保護(hù)設(shè)備的正確動(dòng)作率；

(4) 繼電保護(hù)設(shè)備的技術(shù)資料、圖紙檔案是否完備；

(5) 上級(jí)下達(dá)的反措任務(wù)是否已經(jīng)執(zhí)行。

新安裝的保護(hù)裝置1年內(nèi)進(jìn)行1次全部校驗(yàn)，以后每6年進(jìn)行1次全部校驗(yàn)，每3年進(jìn)行1次部分校驗(yàn)，期間取消每年的部分檢驗(yàn)。根據(jù)狀態(tài)評(píng)估結(jié)果按照設(shè)備的實(shí)際情況安排檢修。

微機(jī)繼電保護(hù)裝置的使用期限一般為10～12年。當(dāng)運(yùn)行時(shí)間超過(guò)10年，應(yīng)縮短對(duì)保護(hù)裝置運(yùn)行情況的評(píng)估分析周期，必要時(shí)進(jìn)行檢修或更換。對(duì)于在1年內(nèi)同一保護(hù)裝置累計(jì)發(fā)生5次及以上缺陷的，應(yīng)針對(duì)缺陷原因制定相應(yīng)的校驗(yàn)項(xiàng)目對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行一次檢驗(yàn)。對(duì)于在1年內(nèi)在同一型號(hào)保護(hù)裝置累計(jì)發(fā)生3次以上類(lèi)似缺陷的，要采取必要的糾正預(yù)防措施，防止類(lèi)似缺陷的再次發(fā)生。

總之，隨著數(shù)字化變電站技術(shù)的發(fā)展，新的要求會(huì)一直推動(dòng)狀態(tài)檢修領(lǐng)域的持續(xù)進(jìn)步，狀態(tài)檢修作為一種新型的檢修策略，是企業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。狀態(tài)檢修涉及到管理工作的各個(gè)方面，要從設(shè)計(jì)、選型、安裝、調(diào)試、驗(yàn)收、檢修等各個(gè)環(huán)節(jié)的全過(guò)程管理抓起，把好設(shè)備初始狀態(tài)關(guān)。同時(shí)，狀態(tài)檢修還需要有先進(jìn)的檢測(cè)手段和高水平的綜合判定能力作依靠，這樣才能真正把握設(shè)備的狀態(tài)，制定出科學(xué)合理的檢修策略，這樣指導(dǎo)繼電保護(hù)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2009-09-25)