繼電保護(hù)裝置的狀態(tài)檢測(cè)和維修技術(shù)研究

王威　江艦?楊偉杰

摘要：隨著電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的日益復(fù)雜，繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)的平穩(wěn)安全運(yùn)行中起到重要的作用。對(duì)繼電保護(hù)裝置的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和及時(shí)維修可以改善繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行性能，增強(qiáng)電力系統(tǒng)的平穩(wěn)性。文章對(duì)狀態(tài)檢修的意義和發(fā)展進(jìn)行了簡(jiǎn)要闡述，并詳細(xì)分析了主要的狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法和維修技術(shù)。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)裝置；狀態(tài)監(jiān)測(cè)；電力系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TM774 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）12-0136-02

繼電保護(hù)是指當(dāng)電氣系統(tǒng)中電氣部件發(fā)生故障或者不正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)或于相應(yīng)斷路器跳閘的一種自動(dòng)化的保護(hù)技術(shù)。繼電保護(hù)裝置是電力系統(tǒng)中的重要成分，是保證電氣部件安全運(yùn)行的重要裝置，能夠有效防止電氣部件損壞、電力故障范圍擴(kuò)大。對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行狀態(tài)檢測(cè)和維修能夠增加保護(hù)裝置的可靠性。

設(shè)備的檢修體制的發(fā)展主要經(jīng)歷了三個(gè)階段，包括故障后檢修、預(yù)防性檢修以及狀態(tài)檢修。前兩種都屬于傳統(tǒng)式檢修，狀態(tài)檢修是新型檢修方式。

故障后檢修。故障后檢修指設(shè)備無法正常運(yùn)行后才對(duì)故障進(jìn)行檢修，使設(shè)備恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)。這種檢修模式能夠提高設(shè)備利用率，避免許多非必須性的檢修。有效防止浪費(fèi)資源，但其弊端是沒有計(jì)劃性，故障已造成重大損失。

預(yù)防性檢修。預(yù)防性檢修中主要的檢修方式是定期檢修。定期維修對(duì)設(shè)備老化的規(guī)律進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，預(yù)先確定檢修間隔、備品備件等。這種在電力系統(tǒng)檢修中廣泛應(yīng)用。但其缺陷是需投入大量物力人力，且檢修效率不高。

狀態(tài)檢修。狀態(tài)檢修以設(shè)備狀態(tài)為根據(jù)對(duì)設(shè)備未來狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)。通過對(duì)設(shè)備日常檢查、在線監(jiān)測(cè)和故障診斷獲得設(shè)備狀態(tài)信息。在設(shè)備發(fā)生故障前進(jìn)行維修。這種檢修模式能夠提高效率，節(jié)省維修成本。

1 狀態(tài)檢修概述

目前我國(guó)電力系統(tǒng)的規(guī)模越來越大，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，系統(tǒng)中的設(shè)備種類和數(shù)量越來越多。因此相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置越來越多，導(dǎo)致設(shè)備檢修的成本和難度越來越大。隨著技術(shù)的發(fā)展，原來的電磁式繼電保護(hù)被微機(jī)繼電保護(hù)代替，保護(hù)的可靠性和性能得到提高，然而目前的檢修模式仍然以定期維修為主，在一定程度上導(dǎo)致設(shè)備的欠修和過修，檢修成本增加，可靠性降低。因此需要在設(shè)備檢修中實(shí)施狀態(tài)檢修。

狀態(tài)檢修是以效益、安全為目的，通過對(duì)設(shè)備的狀態(tài)評(píng)價(jià)、檢修決策，使得設(shè)備運(yùn)行安全可靠，且檢修成本合理的一種檢修策略。這種檢修策略各種電力系統(tǒng)如發(fā)電機(jī)、輸電線路、變壓器中得到廣泛應(yīng)用。狀態(tài)檢修實(shí)施后，提高了檢修效率，延長(zhǎng)了大修的間隔，降低了小修的頻率，防止了設(shè)備的欠修和過修，減少了事故的發(fā)生，有效降低了運(yùn)行成本。

狀態(tài)檢修根據(jù)設(shè)備實(shí)際狀態(tài)為根據(jù)，利用高科技的狀態(tài)檢測(cè)方法，發(fā)現(xiàn)故障的征兆，判斷出發(fā)生故障部位、嚴(yán)重程度，然后確定最適合的維修方法和維修時(shí)間。設(shè)備的狀態(tài)主要包括：設(shè)備的歷史運(yùn)行情況、在線檢測(cè)的狀態(tài)情況、預(yù)防性實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。設(shè)備的狀態(tài)檢修建立在對(duì)以上狀態(tài)信息的全面評(píng)價(jià)之上，客觀地確定檢修方案。狀態(tài)檢修以設(shè)備狀態(tài)為基礎(chǔ)，能夠有效提高檢修的針對(duì)性，避免了設(shè)備過修，減少了設(shè)備的不必要維修，提高檢修的質(zhì)量，有效減少了設(shè)備故障的發(fā)生。

從提出繼電保護(hù)狀態(tài)到現(xiàn)在，在狀態(tài)檢修的準(zhǔn)備和方案實(shí)施兩方面取得了一定的研究成果。許多狀態(tài)檢測(cè)的技術(shù)運(yùn)用為狀態(tài)檢修提供更加豐富的狀態(tài)量，人工智能、計(jì)算機(jī)技術(shù)在故障診斷中促進(jìn)了狀態(tài)檢修的發(fā)展。

1.1 狀態(tài)檢修的準(zhǔn)備

設(shè)備的狀態(tài)評(píng)估是設(shè)備狀態(tài)檢修的準(zhǔn)備階段，對(duì)設(shè)備的最新狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，依據(jù)評(píng)估得到的狀態(tài)信息，包括歷史故障情況，狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、設(shè)備檢修記錄和設(shè)備參數(shù)，為下一步的設(shè)備檢修方案決策提供依據(jù)。有研究提出狀態(tài)檢修應(yīng)包括收集繼電保護(hù)運(yùn)行基礎(chǔ)資料、保護(hù)狀態(tài)檢測(cè)、保護(hù)裝置維修及評(píng)價(jià)。同時(shí)有研究提出利用管理信息系統(tǒng)對(duì)繼電保護(hù)狀態(tài)進(jìn)行檢修。

1.2 狀態(tài)檢修實(shí)施方案決策

目前繼電保護(hù)裝置狀態(tài)檢修主要包括馬爾科夫模型計(jì)算檢修間隔、專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修以及實(shí)現(xiàn)二次回路的監(jiān)測(cè)。狀態(tài)檢修的初期主要通過專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠檢測(cè)因果關(guān)系不明確的故障。專家系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)故障監(jiān)測(cè)。專家系統(tǒng)結(jié)合歷史故障情況，利用狀態(tài)預(yù)測(cè)信息推理做出結(jié)論。

2 繼電保護(hù)裝置的故障及維修

2.1 繼電保護(hù)裝置的常見故障

（1）繼電保護(hù)裝置材質(zhì)不合格、精度不高，導(dǎo)致裝置的保護(hù)性能較差，引起拒動(dòng)和誤動(dòng)現(xiàn)象。若電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)部件溫度過高且降溫不及時(shí)，繼電保護(hù)裝置容易燒壞，導(dǎo)致保護(hù)功能失效。

（2）互感器回路短路、斷線、機(jī)械問題導(dǎo)致零序電壓比增大、電流增大，造成短路。互感器的二次中性點(diǎn)多次接地、接觸不良導(dǎo)致二次接地和設(shè)備電壓上的電壓，產(chǎn)生

短路。

（3）當(dāng)微機(jī)繼電保護(hù)裝置的抗干擾能力不夠強(qiáng)，一旦受到外界的通信器等干擾器的干擾容易造成邏輯器件判斷和分析錯(cuò)誤。

2.2 繼電保護(hù)裝置的維修方法

（1）直觀法。直觀法通過嗅覺、肉眼等直觀方式來判斷故障點(diǎn)位置，即若繼電保護(hù)裝置散發(fā)出燒焦氣味或內(nèi)部發(fā)黃，就需要及時(shí)查找出并替換已損壞的部件，從而排除故障，這種方法經(jīng)常用于檢修儀器無法逐點(diǎn)測(cè)試的情況下。

（2）替代法。替代法的維修原理是若某部件可能有故障的時(shí)候，利用相同的部件將可能故障部件替代，來判斷其是否故障。這種方法經(jīng)常用于微機(jī)繼電保護(hù)裝置內(nèi)部故障，其中需注意一些保護(hù)措施如電流短接、退出電源，且注意部件內(nèi)程序、跳線是否一致。

（3）參數(shù)對(duì)照法。參數(shù)對(duì)照法的工作原理是若繼電保護(hù)裝置的測(cè)試值和定值差異很大時(shí)，比較分析正常繼電保護(hù)裝置和故障繼電保護(hù)裝置的參數(shù)，從而發(fā)現(xiàn)保護(hù)裝置的故障點(diǎn)。

（4）電路拆除法。電路拆除法的工作原理是把二次回路逐個(gè)依次拆開后，對(duì)保護(hù)裝置故障進(jìn)行分析和處理之后，再重新組裝的方法。這種方法即是分析發(fā)生故障原因的方法，也是處理保護(hù)裝置故障的重要方法。

（5）短路開路法。短路開路法的工作原理是將系統(tǒng)中某一部分?jǐn)嚅_或短路，判斷故障發(fā)生在斷路范圍或短路范圍內(nèi)或者是其他地方，從而縮小故障范圍。其中斷路法主要用于檢測(cè)電流回路開路、電氣閉鎖、刀閘操作等故障，短路法主要用于應(yīng)該閉合卻未閉合的觸點(diǎn)檢測(cè)。

2.3 繼電保護(hù)裝置的狀態(tài)檢修步驟

繼電保護(hù)裝置的狀態(tài)檢修主要包括三個(gè)步驟。記錄和分析設(shè)備的初始狀態(tài)；利用高科技的在線狀態(tài)檢測(cè)手段，即除加強(qiáng)常規(guī)監(jiān)督和測(cè)試之外，利用高科技的檢測(cè)手段（紅外診斷等）及時(shí)獲得運(yùn)行設(shè)備的工作狀態(tài)；對(duì)檢測(cè)的狀態(tài)進(jìn)行分析，對(duì)設(shè)備的狀態(tài)分析是狀態(tài)檢測(cè)盒狀態(tài)檢修中至關(guān)重要的一環(huán)，對(duì)設(shè)備的狀態(tài)合理分析，及時(shí)進(jìn)行檢修從而保證電力系統(tǒng)中相關(guān)設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2.4 繼電保護(hù)狀態(tài)檢修的實(shí)現(xiàn)

（1）保護(hù)裝置自檢功能的實(shí)現(xiàn)。隨著微機(jī)保護(hù)技術(shù)的快速發(fā)展，基于現(xiàn)代信息技術(shù)和微電子技術(shù)的保護(hù)裝置已具有了狀態(tài)自檢的功能，微機(jī)型保護(hù)功能是通過程序的手段實(shí)現(xiàn)，因此微機(jī)保護(hù)的動(dòng)作特點(diǎn)是確定的，能夠?qū)崿F(xiàn)逆變電源，采樣數(shù)據(jù)合理性分析，電壓、電流輸出回路，保護(hù)的數(shù)據(jù)通信，保護(hù)的輸入、輸出節(jié)點(diǎn)，且不需要通過定期的檢測(cè)手段進(jìn)行調(diào)整。

（2）保護(hù)二次回路分析。繼電保護(hù)除了裝置自身外，還包括交流輸入、直流回路、操作控制回路等，狀態(tài)檢修范疇?wèi)?yīng)看作系統(tǒng)性的問題，除保護(hù)裝置自身外，還應(yīng)該包括直流回路、操作回路、交流輸入等構(gòu)成系統(tǒng)的所有環(huán)節(jié)。保護(hù)裝置的電氣二次回路是由若干的繼電器和連接設(shè)備的電纜組成，因?yàn)楸Ｗo(hù)系統(tǒng)主要由操作回路、直流回路。交流輸入回路構(gòu)成，所以實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修必須有效地將要監(jiān)視的所有環(huán)節(jié)進(jìn)行合理的劃分。

3 結(jié)語

目前繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行中起到的作用越發(fā)重要。對(duì)繼電保護(hù)裝置的可靠的狀態(tài)檢修能夠有效地改善保護(hù)裝置的運(yùn)行性能，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。狀態(tài)檢修以設(shè)備狀態(tài)為依據(jù)，利用高科技技術(shù)檢測(cè)設(shè)備狀態(tài)，對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行分析，從而確定保護(hù)裝置的檢修方案，保證電力系統(tǒng)的安全平穩(wěn)運(yùn)行。

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作者簡(jiǎn)介：王威（1982—），男，陜西渭南人，供職于許繼集團(tuán)有限公司，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化；江艦（1978—），男，河南許昌人，許繼集團(tuán)有限公司工程師，研究方向：電氣工程；楊偉杰，男，供職于許繼集團(tuán)國(guó)際工程有限公司。

（責(zé)任編輯：周加轉(zhuǎn)）