變電站繼電保護狀態(tài)檢修研究

宋洋

(國網(wǎng)江蘇省電力公司檢修分公司連云港運維站,江蘇連云港 222000)

變電站繼電保護狀態(tài)檢修研究

宋洋

(國網(wǎng)江蘇省電力公司檢修分公司連云港運維站,江蘇連云港 222000)

隨著現(xiàn)代電力系統(tǒng)向自動化、智能化不斷發(fā)展,應(yīng)用于電力系統(tǒng)中的設(shè)備種類和數(shù)量不斷擴大,各電力公司在提高服務(wù)質(zhì)量的同時也在考慮如何將企業(yè)利潤最大化,因而對于傳統(tǒng)電力檢修的改革已是迫在眉睫。本文在分析狀態(tài)檢修機理及相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上,研究了變電站繼電保護狀態(tài)檢修的方法及如何實現(xiàn)。

變電站 繼電保護 狀態(tài)檢修

1 引言

隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，電網(wǎng)的規(guī)模在不斷擴大，其相關(guān)技術(shù)也在不斷革新，用戶對于供電的可靠性和質(zhì)量等要求也隨之升高。供電公司除保障供配電安全運行、提高服務(wù)質(zhì)量外還需降低自身運營成本，電力檢修不僅關(guān)乎用戶供配電的可靠性，其檢修成本也占據(jù)總體費用成本很大比例，所以采用先進的檢修手段和管理方法對于提高電力系統(tǒng)安全可靠性、降低利潤成本有非常重要的現(xiàn)實意義。在提高一次設(shè)備檢修技術(shù)的基礎(chǔ)上研究二次設(shè)備的狀態(tài)檢修方法，尤其是研究作為電網(wǎng)“靜悄悄的哨兵”的繼電保護系統(tǒng)的狀態(tài)檢修技術(shù)更是重中之重。而對變電站二次設(shè)備進行檢修使其同一次設(shè)備始終保持同步，也是電力系統(tǒng)快速發(fā)展的必然性要求。

2 狀態(tài)檢修機理

2.1 狀態(tài)檢修的基本思想

圖1 狀態(tài)檢修決策流程圖

圖2 電壓和電流監(jiān)視回路

電力設(shè)備的狀態(tài)檢修通常分為以下幾個部分:檢測、分析和診斷、預(yù)測和決策、實施和評估，狀態(tài)檢修不止涉及到單個檢修對象本身，還需要聯(lián)系管理、經(jīng)營等多個方面。由于管理部分在狀態(tài)檢修中占據(jù)較大比例，因而從某個方面來說，狀態(tài)檢修方法能否成功50%取決于管理方面。美國電力研究院對于電力狀態(tài)檢修有一個直觀表述:電力系統(tǒng)中的狀態(tài)檢修其核心在于積極調(diào)動所有方面，在保障可靠性的前提下，通過先進的管理方案和技術(shù)，逐漸增加狀態(tài)檢修的作用范圍。

狀態(tài)檢修以當前涉及的工作狀態(tài)為基礎(chǔ)，通過采用信息技術(shù)辨識之前故障，對系統(tǒng)中的故障位置、故障嚴重程度及故障的未來發(fā)展做一個綜合分析，從而確定各個故障的最佳檢修時間。圖1所示為狀態(tài)檢修決策流程圖。

狀態(tài)檢測是在對設(shè)備進行電氣監(jiān)測的基礎(chǔ)上，通過對監(jiān)測的數(shù)據(jù)結(jié)果進行分析然后進行最佳的檢修時間安排。從圖1中可以看出，狀態(tài)監(jiān)測由三部分內(nèi)容組成，分別為設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測、診斷和最后的決策，也可以看出狀態(tài)監(jiān)測組成了狀態(tài)檢修的基礎(chǔ)。設(shè)備監(jiān)測以設(shè)備診斷結(jié)果為依據(jù)，而設(shè)備診斷是綜合了該設(shè)備運行過程的歷史信息，通過專家系統(tǒng)對設(shè)備的當前狀況做出評測。

設(shè)備狀態(tài)診斷的前提條件是能夠獲取充分而準確的狀態(tài)信息，設(shè)備狀態(tài)信息需要可靠的監(jiān)測技術(shù)作為保障，因而提高設(shè)備的監(jiān)測水平是狀態(tài)能否檢測成功的關(guān)鍵，所以在實際檢測方法選擇時應(yīng)重點考慮該方法是否先進及能否適用于當前現(xiàn)場。

2.2 狀態(tài)檢修主要技術(shù)

可以看出，狀態(tài)檢修是以先進的狀態(tài)監(jiān)測和診斷技術(shù)為基礎(chǔ)，通過狀態(tài)信息的判斷，反映和預(yù)測設(shè)備故障，從而根據(jù)設(shè)備的實際健康狀況確立最佳檢修方案。也就是說狀態(tài)檢修是綜合多方面技術(shù)的一個系統(tǒng)工程，目前應(yīng)用于狀態(tài)檢修的技術(shù)主要有以下幾個方面。

(1)系統(tǒng)可靠性評估方法；電力系統(tǒng)是一個復雜的多變量多目標系統(tǒng)，對其進行可靠性評估難度大，所以通常從實驗室研究的角度來分析時，須將復雜的實際系統(tǒng)簡化為金字塔模型自下而上進行逐級折算。這種方法由于簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，因而可有效的對系統(tǒng)進行分析評估，但其評估結(jié)果可靠性不高。(2)傳感器技術(shù)；設(shè)備診斷是基于監(jiān)測信息完成的，而信息需要通過傳感器獲得，所以傳感技術(shù)是數(shù)據(jù)信息處理和診斷的基礎(chǔ)，要想獲得很好的設(shè)備檢修效果，需要先進的傳感技術(shù)予以配合。(3)信息采集及處理技術(shù)；在電力系統(tǒng)中傳感器的接入不會影響狀態(tài)監(jiān)視設(shè)備的正常工作，通常所需要監(jiān)控的信息有狀態(tài)變量和效率等。而在電力系統(tǒng)中常存在的信號是電脈沖信號、超聲波和光熱等信號，不同的狀態(tài)表現(xiàn)出不同的信號，所以對于傳感器采集過來的不同信號要采用不同的信息處理技術(shù)。(4)模式識別技術(shù)；對于傳感器采集過來的數(shù)據(jù)進行分類，傳統(tǒng)的方法是通過頻譜分析法將數(shù)據(jù)信息進行譜分解從而進行辨識，但該方法只能有效用于疊加信號不多的場合，存在一定的局限性。通常采用的可以有效提取和分類故障信息的方法有小波分析法、專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及模糊技術(shù)。

3 變電站繼電保護狀態(tài)檢修實現(xiàn)

3.1 繼電保護設(shè)備狀態(tài)檢修的目標和預(yù)期成果

繼電保護設(shè)備在狀態(tài)檢修時需要完成的目標可分為以下幾部分:(1)滿足系統(tǒng)可靠性供電的要求；(2)提升設(shè)備的有效利用率；(3)確保系統(tǒng)能夠安全經(jīng)濟運行；(4)提高設(shè)備的管理水平；(5)增強工作人員的技術(shù)水平。

對于第二類隱形故障，也就是保護裝置及二次回路自身缺陷導致的故障，將是繼電保護狀態(tài)檢修的主要目標，即需著重考慮:(1)完整監(jiān)視二次回路及各保護設(shè)備等，確保不存在監(jiān)視盲區(qū)。(2)有效記錄故障信息及相應(yīng)處理動作，確保故障過程中的完整性。(3)提高對故障的正確動作率。(4)提高保護裝置對于故障的發(fā)現(xiàn)速度，快速準確處理故障。

3.2 繼電保護狀態(tài)檢修的實現(xiàn)

(1)保護自檢功能的實現(xiàn)；由于微機保護的動作是由軟件的邏輯特性決定的，所以不會因為整定值的變化而導致動作失敗。同時微機保護在理論上可以電壓電流輸出回路、數(shù)據(jù)校驗及系統(tǒng)中的通信等環(huán)節(jié)進行監(jiān)視和保護，且微機保護本身自帶自檢功能，因而在裝備微機保護的現(xiàn)代電力系統(tǒng)繼電保護裝置也具備了自檢能力。

(2)保護二次回路分析；數(shù)字化變電站保護裝置除了繼電保護裝置外還包括直流回路、交流輸入等，如果僅僅對需要保護的裝置進行檢修的話，勢必缺乏廣泛性也很難保證系統(tǒng)檢修的完整性和可靠性。所以在實際變電站繼電保護狀態(tài)檢修時應(yīng)將狀態(tài)檢修作為一個系統(tǒng)性的問題來對待，這樣才能消除系統(tǒng)檢修盲區(qū)。保護裝置的二次回路通常是由很多的繼電器和連接電纜組成的，但是有些回路缺乏自檢、數(shù)據(jù)信息遠程傳輸?shù)饶芰Γ@樣也就會影響系統(tǒng)狀態(tài)檢修的效果和進度，而應(yīng)用現(xiàn)代平臺化技術(shù)諸如PLC等能夠?qū)⒈Ｗo的范疇延伸至保護裝置外圍，提高整體檢修效果。

(3)斷路器狀態(tài)及TA、TV監(jiān)視；1)斷路器狀態(tài)監(jiān)視；斷路器在進行維護操作時確保斷路器處于正確開合狀態(tài)，還需檢查其操作機構(gòu)和開合速度等，這樣加劇了系統(tǒng)檢修力度，所以通常采用保護檢測系統(tǒng)對斷路器狀態(tài)進行監(jiān)視。2)電壓回路(TV)監(jiān)視；對于電壓回路的監(jiān)視主要體現(xiàn)在三個方面:①通過檢測零序電壓，檢查單相或兩相是否故障；②通過過流檢測器的協(xié)助，監(jiān)視充電時三相電壓消失的情況；③監(jiān)視正常負荷時三相電壓消失情況。圖2(a)所示為電壓回路監(jiān)視電路。

(4)電流回路(TA)監(jiān)視；因為電流回路在出現(xiàn)斷線故障時可能導致保護裝置誤動作，所以在繼電保護系統(tǒng)中必須設(shè)定電流監(jiān)視回路以檢測電流的異常情況。另外，對于三相五柱式和一次測接地的變壓器，通常需設(shè)置閉鎖和報警電路。圖2(b)為電流回路監(jiān)視電路。

4 結(jié)語

變電站繼電保護設(shè)備對于電網(wǎng)的安全可靠運行有非常重要的作用，本文在分析變電站狀態(tài)檢修機理及主要技術(shù)的基礎(chǔ)上，研究了繼電保護狀態(tài)檢修的實現(xiàn)方法。

[1]韓平,趙勇,李曉朋,石光,王洪濤,包偉,李健.繼電保護狀態(tài)檢修的實用化嘗試[J].電力系統(tǒng)保護與控制,2010(19):92-95+117.

[2]劉永欣,師峰,姜帥,席亞克,宋寧希,張侖山.智能變電站繼電保護狀態(tài)監(jiān)測的一種模糊評估算法[J].電力系統(tǒng)保護與控制,2014(3):37-41.

[3]朱俊杰.繼電保護狀態(tài)檢修規(guī)劃研究[D].上海交通大學,2013.

[4]宋柯,何滔,鄭焯文,童松,張海翔,呂飛鵬.繼電保護狀態(tài)檢修的研究[J].四川電力技術(shù),2013(4):62-65.

[5]葉遠波,孫月琴,黃太貴.繼電保護狀態(tài)檢修在現(xiàn)代電網(wǎng)中的應(yīng)用研究[J].華東電力,2011(8):1275-1278.