繼電保護(hù)狀態(tài)檢修的實用化探討

李群軍

(四川省電力公司廣安電業(yè)局，四川 廣安 638000)

在電力系統(tǒng)中，繼電保護(hù)正常動作控制決定著整個電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，對保障電網(wǎng)正常輸電起著至關(guān)重要的作用。我國對電氣設(shè)備的在線監(jiān)測及其狀態(tài)檢修技術(shù)研究和應(yīng)用始于1990-1999年，也即是說以繼電器狀態(tài)檢修為代表的電氣設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)在我國的發(fā)展歷史遠(yuǎn)遠(yuǎn)晚于西方工業(yè)國家，這使得我國在繼電器狀態(tài)檢修的研究和應(yīng)用方面與西方國家比還存在明顯差距。

繼電保護(hù)狀態(tài)檢修的目的是減少設(shè)備運行過程中的檢修停電，釋放保護(hù)裝置的可用率潛力，保障供電的穩(wěn)定可靠，同時壓縮基地保護(hù)校驗的工作量。開展繼電保護(hù)狀態(tài)檢修已成為電網(wǎng)發(fā)展的必然要求。目前我國繼電保護(hù)檢修方式基本還是以人工定期檢驗為主，這種方式雖然在一定程度上可以解決一些常見問題，消除一般的安全隱患，但隨著電力系統(tǒng)及其設(shè)備本身的日益復(fù)雜化，面對日趨復(fù)雜化的機(jī)電檢修對象，人工檢修方式“人工”特點決定了其必然帶有一定的盲目性，極易兩次或多次檢修間隔期間的故障發(fā)生，從而導(dǎo)致出現(xiàn)重復(fù)維修、過度維修。此外，由于部分回路尚未有監(jiān)測手段，導(dǎo)致設(shè)備狀態(tài)無法進(jìn)行實時技術(shù)分析判斷，形成了保護(hù)監(jiān)控回路中的空白點。分析目前電氣設(shè)備狀態(tài)檢修發(fā)展趨勢，以不斷電檢修和一次設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)帶來設(shè)備檢修但停電時間進(jìn)一步縮短的革命，二次設(shè)備采用新的檢修方式成了當(dāng)期研究的重點。

1 繼電保護(hù)狀態(tài)檢修概念介紹

先了解狀態(tài)檢修概念，電力范疇的狀態(tài)檢修就是以當(dāng)前電氣設(shè)備工作狀況為檢修依據(jù)，借助一套狀態(tài)監(jiān)測方案來診斷設(shè)備健康狀況，判定設(shè)備是否需要檢修或需要檢修的最佳時機(jī)。狀態(tài)檢修目的和意義就是縮短設(shè)備間停時間，增加設(shè)備可靠性，改善設(shè)備運行性能，延長其壽命，降低運行檢修費用，最終提高經(jīng)濟(jì)效益。

繼電保護(hù)狀態(tài)檢修一般分為最主要的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測，其次是設(shè)備故障診斷，還有是檢修決策判斷，狀態(tài)監(jiān)測是狀態(tài)檢修的基礎(chǔ)，狀態(tài)監(jiān)測是設(shè)備診斷的依據(jù)，檢修決策就是結(jié)合在線監(jiān)測與診斷的情況，綜合設(shè)備和系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用，要求確定具體的檢修計劃或策略。我國由于繼電保護(hù)狀態(tài)概念引入時間尚短，使得我國電力系統(tǒng)長久以來一直延續(xù)著實行預(yù)防性計劃檢修的“人工”檢修手段和思路，然而近幾年來我國輸電線路和變電站數(shù)量劇增，直接導(dǎo)致繼電狀態(tài)保護(hù)檢修的工作量迅速增強(qiáng)，落后的檢查手段與工作量急劇攀升的繼電保護(hù)狀態(tài)檢修之間矛盾日益突出，使得我國狀態(tài)保護(hù)的檢驗質(zhì)量受到明顯干擾，而且繼電保護(hù)技術(shù)人員的超負(fù)荷工作使得“誤碰、誤接線、誤整定”的“三誤”事故頻發(fā)。因而，如何使繼電保護(hù)設(shè)備在檢修體制、檢修方法等方面通過合適的技術(shù)措施和手段來保證保護(hù)設(shè)備的可靠運行適應(yīng)電網(wǎng)安全運行的要求，采取有效地保護(hù)設(shè)備狀態(tài)檢修成為電力行業(yè)發(fā)展的必然要求。

2 繼電保護(hù)狀態(tài)檢修存在的難點及實際運行中存在的問題

2.1 繼電保護(hù)狀態(tài)檢修中普遍存在的難點

一是繼電保護(hù)狀態(tài)檢測存在困難。繼電保護(hù)檢測存在以下特點：①微機(jī)保護(hù)裝置本身帶有很強(qiáng)的自檢功能，具備狀態(tài)監(jiān)測的基礎(chǔ)；②繼電保護(hù)在沒有一次設(shè)備故障的情況下裝置一直處于“靜止”狀態(tài)，只有在被保護(hù)設(shè)備發(fā)生故障時才進(jìn)入“動作”狀態(tài)；③繼電保護(hù)系統(tǒng)除裝置本身，還包含交流輸入、直流回路、操作控制回路等外部回路。以上三個特點對回路檢測手段要求苛刻，但目前檢測手段還較單一，且傳統(tǒng)，這也是當(dāng)前外回路造成繼電保護(hù)不正確動作的比例相當(dāng)高的主要原因。

2.2 回路保護(hù)裝置介紹及回路設(shè)備在實際應(yīng)用中存在的問題

前面提到的繼電保護(hù)狀態(tài)檢修存在的難點引出了繼電保護(hù)設(shè)備及裝置存在的問題主要是，目前繼電保護(hù)設(shè)備的操作回路不具備自檢、在線監(jiān)測、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳功能，因此，要通過在線監(jiān)測技術(shù)完整實現(xiàn)繼電器接點的狀況、回路接線等的有效監(jiān)視比較困難。而有文獻(xiàn)提出智能操作箱的來有效推進(jìn)繼電保護(hù)狀態(tài)檢修的思路，但該理念更適合于智能變電站中的斷路器智能單元中應(yīng)用，而至于對于智能變電站的繼電保護(hù)裝置，一些文獻(xiàn)提出了遠(yuǎn)程校驗的一種實現(xiàn)方法，但針對常規(guī)變電站的繼電保護(hù)的狀態(tài)監(jiān)測還是沒有實質(zhì)性的進(jìn)展。

3 繼電保護(hù)狀態(tài)檢修實用化的思路及案例介紹

3.1 繼電保護(hù)狀態(tài)檢修實用化的大致思路

考慮到電氣二次設(shè)備不同于電氣一次設(shè)備，其狀態(tài)監(jiān)測對象不再是單一的某一元件，而是生成為某一個單元或一個大系統(tǒng)，監(jiān)測的對象面向各元件的動態(tài)性能，而在此背景下發(fā)展起來的微機(jī)保護(hù)及自動裝置具備的自診斷技術(shù)為二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測奠定了相應(yīng)的技術(shù)基礎(chǔ)。近年來微機(jī)保護(hù)裝置硬件技術(shù)經(jīng)過一系列實踐積累了成熟的運行經(jīng)驗。

基于微機(jī)保護(hù)技術(shù)下的繼電保護(hù)狀態(tài)監(jiān)測工作原理是利用微機(jī)保護(hù)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。實現(xiàn)繼電保護(hù)狀態(tài)檢修首先要利用微機(jī)保護(hù)、測控等安全自動裝置的自檢信息，建立一整套反映繼電保護(hù)設(shè)備實際狀況的監(jiān)控系統(tǒng)，來監(jiān)測保護(hù)設(shè)備的運行狀況，同時結(jié)合遠(yuǎn)程傳動以診斷保護(hù)裝置及斷路器的動作行為來確定設(shè)備是否需要檢修。狀態(tài)檢修必須建立在對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)測的基礎(chǔ)上，根據(jù)監(jiān)測和分析診斷的結(jié)果安排檢修時間和項目。繼電保護(hù)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)。因此對保護(hù)設(shè)備實行狀態(tài)檢修而言，我國目前現(xiàn)有的二次控制回路操作箱達(dá)不到要求。

3.2 案例介紹

選取的某電力公司利用基于SEL保護(hù)可編程邏輯的PLC功能實現(xiàn)微機(jī)操作箱成功案例為分析對象。該案例在實施過程中，大膽用SEL邏輯功能實現(xiàn)操作，突破了原硬件式操作箱結(jié)構(gòu)模式窠臼，使操作回路結(jié)構(gòu)只需用簡單的開關(guān)量輸入和開關(guān)量輸出即可實現(xiàn)，取消了硬件結(jié)構(gòu)上的防跳繼電器，從而大大簡化了操作回路的邏輯接線，減輕了現(xiàn)場工作人員的工作量，同時為保護(hù)實現(xiàn)狀態(tài)檢修提供了重要的應(yīng)用基礎(chǔ)。在實際操作中涉及到繼電保護(hù)狀態(tài)監(jiān)測相關(guān)信息數(shù)據(jù)，如下表1.

3.2.1 實際原因中涉及到的繼電保護(hù)狀態(tài)監(jiān)測信息統(tǒng)計一覽表1

3.2.2 遠(yuǎn)程傳動對二次回路的試驗

上文提到的遠(yuǎn)程檢驗法即遠(yuǎn)程傳動，針對檢修周期內(nèi)沒有動作過的保護(hù)裝置或無法確定該裝置出口回路是否可靠，遠(yuǎn)程傳動校驗法是良好的方案選擇。其方案具體操作是：提前向用戶發(fā)出短時停電通知，選擇在用電低谷時段進(jìn)行遠(yuǎn)程傳動試驗。在遠(yuǎn)程監(jiān)測中心對保護(hù)裝置發(fā)送一次遠(yuǎn)程傳動命令，保護(hù)裝置收到命令后，執(zhí)行一次跳閘-重合閘操作。整個過程僅需要1～2s的短時間停電，對用戶影響不大。該方法不僅檢驗了保護(hù)出口到斷路器執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的回路接線以及開入回路是否正確，還可以驗證斷路器動作的正確性。

判斷方法是：繼電保護(hù)裝置收到遠(yuǎn)程傳動試驗命令后立即以保護(hù)動作的方式出口跳閘，但不啟動失靈，同時將開入量變位情況以 SOE形式上傳監(jiān)測中心，這些開入量都是與斷路器有關(guān)的，如：合位、跳位、壓力低閉鎖合閘、壓力低閉鎖重合閘、壓力低閉鎖分閘、控制回路斷線、打壓、打壓超時等等。監(jiān)控中心記錄這些開入變位時間并與以往該保護(hù)及斷路器的傳動的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，如果差別不大則證明保護(hù)出口回路及斷路器機(jī)構(gòu)的狀態(tài)正常，如果某些值偏差太大則需要技術(shù)人員專門分析，判斷是否存在設(shè)備故障、是否需要現(xiàn)場檢修。

表1 繼電保護(hù)狀態(tài)檢測信息統(tǒng)計

結(jié)語

繼電保護(hù)裝置和二次回路的狀態(tài)監(jiān)測是開展?fàn)顟B(tài)檢修工作的關(guān)鍵，而電氣二次設(shè)備狀態(tài)檢修代表了未來電力系統(tǒng)應(yīng)用的趨勢，本文提到的微機(jī)保護(hù)自診斷技術(shù)為狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)實施奠定了基礎(chǔ)，而采用SEL保護(hù)裝置能較好地解決二次回路監(jiān)測的問題，這為有效地監(jiān)視保護(hù)系統(tǒng)的相關(guān)回路提供了可能，或者說從保護(hù)裝置的檢測拓展到相關(guān)回路的檢測，從而使繼電保護(hù)的狀態(tài)檢修具備了實施的基礎(chǔ)。從原理角度上說，繼電保護(hù)裝置狀態(tài)檢修，主要依靠保護(hù)自身的機(jī)化智能化的特點對軟硬件稍作改動而實現(xiàn)，而只需增加局部的監(jiān)測設(shè)備以提高全面診斷設(shè)備的健康性?；赟EL保護(hù)裝置狀態(tài)分析利用電流和電壓比對法與遠(yuǎn)程傳動的方法可以無縫地檢查到以往在線監(jiān)測的無法檢測到的盲區(qū)，大大提高了故障發(fā)現(xiàn)率。本文在最后對繼電保護(hù)狀態(tài)的實際應(yīng)用進(jìn)行了簡單介紹，意在說明該技術(shù)的實用化嘗試已得到了實際運行環(huán)境的檢驗，具備了進(jìn)一步推廣的條件。

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