電力系統(tǒng)繼電保護狀態(tài)檢修分析

彭立波

（重慶電力職工大學（重慶市電力公司教育培訓中心），重慶 400053）

電力系統(tǒng)繼電保護狀態(tài)檢修分析

彭立波

（重慶電力職工大學（重慶市電力公司教育培訓中心），重慶 400053）

隨著電力系統(tǒng)的高速發(fā)展和計算機技術(shù)、通信技術(shù)的進步，繼電保護技術(shù)面臨著進一步發(fā)展的趨勢。繼電保護技術(shù)的發(fā)展向計算機化、網(wǎng)絡(luò)化、一體化、智能化方向發(fā)展，這對繼電保護工作者提出了新的挑戰(zhàn)。本文闡述了繼電保護狀態(tài)檢修的優(yōu)越性，針對目前存在的問題及其解決方法進行了研究，并分析了采用SEL保護裝置能較好地解決二次回路監(jiān)測的問題。最后對繼電保護狀態(tài)檢修的實際應(yīng)用進行探討。

繼電保護；二次設(shè)備；狀態(tài)檢修

繼電保護設(shè)備狀態(tài)檢修實施的重要基礎(chǔ)就是在設(shè)備狀態(tài)特征量的采集上不能有盲區(qū)。顯然，對保護設(shè)備實行狀態(tài)檢修而言，現(xiàn)有的二次控制回路操作箱達不到要求。而利用美國SEL提供的數(shù)字仿真式繼電保護平臺可以有效地設(shè)計微機操作箱，成功解決了電氣二次回路狀態(tài)檢修問題可為實現(xiàn)保護系統(tǒng)完整的狀態(tài)監(jiān)測，為繼電保護實行狀態(tài)檢修創(chuàng)造必要的條件。

1 繼電保護狀態(tài)檢修

狀態(tài)檢修是根據(jù)設(shè)備狀態(tài)而進行的一種檢修方式，主要利用各種狀態(tài)監(jiān)測手段，結(jié)合設(shè)備歷史、現(xiàn)狀及同類設(shè)備的運行狀況等進行分析比較，識別出故障早期征兆并對故障部位的嚴重程度和發(fā)展趨勢作出判斷，從而確定設(shè)備的最佳檢修時間。因此，繼電保護狀態(tài)檢修是建立在電氣二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的基礎(chǔ)上，根據(jù)監(jiān)測和分析診斷的結(jié)果，科學地安排檢修時間和檢修項目。它能有效地避免周期性定期檢修和故障后檢修所帶來的弊端，是比較理想的檢修方式，也是今后設(shè)備檢修模式發(fā)展的趨勢，其具有如下優(yōu)越性。

狀態(tài)檢修通過對已有狀態(tài)信息進行多方位分析，更好地掌握設(shè)備的運行狀況，并根據(jù)實際狀況制定相應(yīng)的檢修維護策略，能夠有效提高設(shè)備運行的可靠性；最大限度地減少檢修人員的現(xiàn)場工作量，使設(shè)備可用程度達到最高，節(jié)省大量人力、物力；可以防患于末然，做到該修才修，通過對設(shè)備的適當維修，在減少停電時間的同時，可更好地避免不必要的預(yù)防性檢修引起故障的可能。

繼電保護狀態(tài)檢修可以分為設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、設(shè)備故障診斷、檢修決策3個環(huán)節(jié)，其中設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測是關(guān)鍵性的一個環(huán)節(jié)，只有通過各種手段準確、及時地掌握設(shè)備運行的實際狀況，才能根據(jù)設(shè)備的參數(shù)變化趨勢制定維修策略，確定最佳檢修周期。

2 繼電保護設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測

繼電保護設(shè)備有別于電氣一次設(shè)備，其狀態(tài)監(jiān)測對象不是單一的設(shè)備元件，而是一個單元或一個系統(tǒng)，因此繼電保護狀態(tài)監(jiān)測應(yīng)包括保護裝置和二次回路監(jiān)測等方面內(nèi)容。目前的微機保護裝置能對裝置自身的電源、CPU、I/O接口、A/D轉(zhuǎn)換、存儲器等插件進行巡查診斷，當保護裝置異常時，會發(fā)出告警信息提醒運行人員，因此具備了較強的自檢功能。但要實施繼電保護狀態(tài)監(jiān)測，還存在著如下的問題。

2.1 裝置動作狀況

在電氣一次設(shè)備沒有故障的情況下，繼電保護裝置處于相對靜止的狀態(tài)，只有當被保護設(shè)備發(fā)生故障的時候，保護裝置才會動作。如果在檢修周期內(nèi)裝置都未曾有過動作，那么它的動作狀況也就難以監(jiān)測到，也就無法知道其出口回路是否良好。

對此，應(yīng)采用遠程傳動進行校驗的方法。首先提前向用戶發(fā)出短時停電的通知，然后在用電低谷時段進行一次遠程傳動試驗，通過遠方監(jiān)測中心進行調(diào)控，對保護裝置發(fā)送遠程傳動的命令，讓其執(zhí)行一次跳閘與重合閘操作。這樣不僅可以檢驗保護出口到斷路器機構(gòu)之間的回路接線是否正確，還可以驗證斷路器動作的正確性，而整個過程大概需要1～2s的時間，對用戶影響不大。

2.2 二次回路的監(jiān)測

繼電保護作為電網(wǎng)安全的技術(shù)保障，除了裝置本身外，還包括電壓電流、保護控制、信號照明等電氣二次回路。它們由若干繼電器和連接各個設(shè)備的電纜所組成，接線繁雜、點多、分散，因此要通過在線監(jiān)測各個繼電器觸點的狀況、回路接線正確性等比較困難，也不經(jīng)濟，這可能是繼電保護狀態(tài)檢修一直未能有效推進的主要原因之一。

對于這個主要原因，經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，利用美國SEL基于數(shù)字仿真式繼電保護平臺設(shè)計的微機操作箱，可以較好地解決電氣二次回路的狀態(tài)監(jiān)測問題。其原理是利用SEL保護的可編程邏輯控制(PLC)來實現(xiàn)微機操作箱的功能，只需用簡單的開關(guān)量輸入和開關(guān)量輸出即可實現(xiàn)控制操作過程，使操作回路的邏輯接線得到簡化，因此可以更好地做到保護系統(tǒng)完整性的監(jiān)測。如圖1所示，利用SEL微機操作箱，能夠解決如下的問題：(1)解決了電氣二次回路點多分散、在線監(jiān)測困難的問題。圖1中，利用對SEL保護(1NlO1-IN106)輸入信號的在線監(jiān)測，可以實現(xiàn)對電氣二次回路跳合閘操作開關(guān)(1)和保護投入退出壓板(XB1-XB4)的在線監(jiān)測。(2)通過正常的跳合閘操作，實現(xiàn)對跳合閘二次回路和保護出口回路的輸入輸出結(jié)點傳動。保護動作出口(OUT101)和重合閘出口(0UT102)與正常的跳合閘操作使用同一繼電器，因此利用正常的跳合閘操作就可以對合閘和跳閘出口繼電器觸點狀況進行在線監(jiān)測。(3)在線監(jiān)測控制回路斷線狀態(tài)。利用對SEL保護(IN105和IN106)輸入信號的在線監(jiān)測，可以實現(xiàn)斷路器機構(gòu)箱輔助接點(DL)狀況的在線監(jiān)測。

圖1 微機操作箱電氣二次控制回路

2.3 電磁干擾問題

由于電氣二次設(shè)備中廣泛存在著微電子元件和高集成電路，不可避免地產(chǎn)生電磁干擾，可能會造成微機繼電保護采樣信號失真、裝置異常、保護誤動或拒動等問題。因此，對繼電保護裝置進行電磁兼容性試驗也是繼電保護狀態(tài)檢修的一項重要工作，應(yīng)該對干擾源、耦合途徑、敏感器件等進行監(jiān)測管理，如二次設(shè)備的屏蔽接地狀況、保護裝置附近的移動通信設(shè)備等等。

3 繼電保護狀態(tài)檢修應(yīng)用

對目前實施繼電保護狀態(tài)檢修過程中所存在的若干問題進行分析，要使繼電保護狀態(tài)檢修實用化，需要解決以上的若干問題，并建立電網(wǎng)繼電保護狀態(tài)檢修體系。根據(jù)以上的分析，實現(xiàn)繼電保護狀態(tài)檢修，首先需要利用微機保護、SEL保護裝置等自動裝置的監(jiān)測信息，建立一套反映繼電保護設(shè)備狀況的監(jiān)控系統(tǒng)，在線監(jiān)測保護設(shè)備的運行狀況；在這基礎(chǔ)上結(jié)合遠程傳動方法來診斷保護裝置及斷路器的動作情況，進行進一步的分析診斷，確定設(shè)備是否需要檢修；最后根據(jù)監(jiān)測和分析診斷的結(jié)果科學地安排檢修時間和項目。因此，本文構(gòu)造了地區(qū)電網(wǎng)的繼電保護狀態(tài)檢修體系結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)分3層，如圖2所示。

圖2 地區(qū)電網(wǎng)繼電保護狀態(tài)檢修體系結(jié)構(gòu)

第1層：變電站內(nèi)的繼電保護裝置。它們負責將內(nèi)部自檢信息、測量用電壓和電流值、保護用電壓和電流值、遠程傳動試驗中開關(guān)量動作等信息通過調(diào)度專網(wǎng)傳送到地區(qū)電網(wǎng)的繼電保護狀態(tài)監(jiān)測主機。

第2層：地區(qū)電網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測主機。監(jiān)測主機接收區(qū)域內(nèi)各個變電站的繼電保護狀態(tài)信息，且通過專業(yè)人員的操作，能夠?qū)^(qū)域內(nèi)允許遠程傳動的繼電保護裝置進行遠程傳動。

第3層：地區(qū)電網(wǎng)狀態(tài)檢修工程師站。工程師站與狀態(tài)監(jiān)測主機進行單向連接，通過對地區(qū)狀態(tài)監(jiān)測主機的數(shù)據(jù)信息進行綜合診斷分析，來判斷設(shè)備是否需要檢修，并根據(jù)設(shè)備狀態(tài)制定合理的檢修計劃。

通過以上3層的地區(qū)電網(wǎng)繼電保護狀態(tài)檢修體系結(jié)構(gòu)，可以有效地實行繼電保護設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測，進行科學分析診斷，合理制定出狀態(tài)檢修計劃，實現(xiàn)繼電保護的狀態(tài)檢修。

結(jié)語

隨著電力系統(tǒng)的高速發(fā)展和計算機技術(shù)、通信技術(shù)的進步，新的要求會一直推動狀態(tài)檢修領(lǐng)域的持續(xù)進步，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。狀態(tài)檢修涉及到管理工作的各個方面，要從設(shè)計、選型、安裝、調(diào)試、驗收、檢修等各個環(huán)節(jié)的全過程管理抓起，把好設(shè)備初始狀態(tài)關(guān)。同時，狀態(tài)檢修還需要有先進的檢測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)，制定出科學合理的檢修策略，保證繼電保護系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

[1]孫鑫.繼電保護隱藏故障監(jiān)測及風險分析方法研究[J].重慶大學，2009（5）.

[2]王勝濤.繼電保護隱藏故障監(jiān)測方法研究[J].重慶大學，2010（5）.

U224.4

A