變電站檢修繼電保護(hù)設(shè)備常見問題分析及處理措施

王雪冰

（國網(wǎng)山西省電力公司嵐縣供電公司，山西 呂梁 033599）

電能是現(xiàn)代社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國家建設(shè)的重要能源，不論是企業(yè)生產(chǎn)，還是人們?nèi)粘Ｉ疃茧x不開電能，保障電能穩(wěn)定性及可靠性至關(guān)重要，一旦大面積停電必然會給人們正常生活帶來影響。

1 繼電保護(hù)設(shè)備狀態(tài)檢修的關(guān)鍵技術(shù)

為了保障整個供電系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)備運(yùn)行的可靠性及穩(wěn)定性，狀態(tài)檢修必不可少，只有這樣才能提高設(shè)備可用率，保障設(shè)備可靠性。威布爾的浴盆曲線（Bathtub Curve）法（圖1）是對電力設(shè)備進(jìn)行可靠性評估的最常用方法。

通過圖1曲線可以看出，故障階段大致可分為三種類型：第一類早期；第二類偶然；第三類損耗性。狀態(tài)檢修主要是為了提高設(shè)備可用率，降低設(shè)備的失效率，但定期檢修卻不能有效的達(dá)到這一目的。我們在計劃檢修的條件下進(jìn)行多次的常規(guī)檢測，為狀態(tài)檢修工作的開展和落實(shí)積累實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。綜合考慮設(shè)備的本身情況，將一些較容易發(fā)生故障的設(shè)備視為重點(diǎn)檢測對象，然后再列出一些重點(diǎn)測試項(xiàng)目，在此基礎(chǔ)上綜合、合理、科學(xué)的對設(shè)備進(jìn)行分析并做出評價。

圖1 浴盆曲線

要使?fàn)顟B(tài)檢修得到推廣，需強(qiáng)化以下幾方面：

1.1 在線監(jiān)測技術(shù)

在線監(jiān)測技術(shù)是狀態(tài)檢修開展的基礎(chǔ)，通過在線監(jiān)測技術(shù)能夠及時有效的發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷并以此來確定何時進(jìn)行檢修。

1.2 提高人員技術(shù)水準(zhǔn)

變電站和發(fā)電廠的大范圍運(yùn)用，使得很多設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)測都能夠依靠計算機(jī)來進(jìn)行，然而即使是再智能的計算機(jī)都依舊需要人來操作和控制。純計劃檢修和狀態(tài)檢修對操作人員的素質(zhì)要求大不相同。操作人員如只進(jìn)行純計劃檢修那么只需單個專業(yè)面知識即可。狀態(tài)檢修則有著很大差異，要求操作人員不僅具備專業(yè)知識，還要有獨(dú)立處理事故和解決事故的能力，這樣就可以在設(shè)備的運(yùn)行或檢修等環(huán)節(jié)中降低由于人為原因造成的損失，從而保障企業(yè)效益。

1.3 有效的信息傳遞

要使?fàn)顟B(tài)檢測的功能得到最大化發(fā)揮，使檢測工作落到實(shí)處，就需要對現(xiàn)場進(jìn)行檢測，并將相關(guān)的后臺數(shù)據(jù)傳給分析人員從而確保及時掌握設(shè)備狀態(tài)并及時處理。檢測裝置通過數(shù)據(jù)接口和后臺分析檢修中心的局域網(wǎng)相連，從而使得檢修中心能夠及時獲取檢測所得到的數(shù)據(jù)。光纜是變電站的主要傳輸媒介，除此之外無線應(yīng)用協(xié)議WAP（Wireless Aplication Protocol）也被采用來進(jìn)行一些數(shù)字信號的傳輸。

2 繼電保護(hù)裝置最佳檢修周期

繼電保護(hù)裝置可靠性研究具有重要意義，對其研究和分析的目標(biāo)是找出對繼電保護(hù)裝置可靠性造成影響的因素，便于確定維護(hù)時間和維護(hù)計劃及措施，來避免繼電保護(hù)裝置故障的發(fā)生。傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置由于技術(shù)相對落后，內(nèi)部并沒有設(shè)置檢測模塊，所以并不具備自我檢測功能，故障時也無法發(fā)出警報以及提示。對于這類繼電保護(hù)裝置要加強(qiáng)維護(hù)和檢修，若發(fā)現(xiàn)問題或故障必須立即處理，避免影響正常供電，造成更大的影響和損失。

繼電保護(hù)裝置可靠性分析方法有：故障樹、概率法、馬爾科夫模型法。

隨著科技的不斷發(fā)展，新型繼電保護(hù)系統(tǒng)自身不僅具備了自檢功能，更具有一定的自我修復(fù)功能，所以并不完全適用概率法進(jìn)行分析，為了保障分析的科學(xué)性及合理性，選取馬爾科夫狀態(tài)模型法對繼電保護(hù)裝置故障發(fā)生幾率進(jìn)行分析。

3 繼電保護(hù)設(shè)備的各種狀態(tài)

通常情況下，保護(hù)裝置主要有誤動、拒動這兩種故障類型。而究其產(chǎn)生原因則是多種多樣的，除了人為因素之外也存在裝置中硬件本身故障的因素［1］。應(yīng)用自動檢測技術(shù)便能夠?qū)崟r監(jiān)控故障，進(jìn)而降低設(shè)備故障率。

我們選取馬爾科夫模型來對保護(hù)裝置可靠性進(jìn)行深入分析，并利用狀態(tài)空間法來做進(jìn)一步判斷，具體狀態(tài)空間模型見圖2。

P設(shè)備定期檢修的修復(fù)率為RDQ，則狀態(tài)9向狀態(tài)1的轉(zhuǎn)移率RDS＝γDRDQ；狀態(tài)9向狀態(tài)6的轉(zhuǎn)移率FFS＝（1－γD）γzRDQ。

另一方面，假設(shè)采用FD法對可靠性進(jìn)行研究，就必須把各種可能發(fā)生的狀況及轉(zhuǎn)移關(guān)系都考慮在內(nèi)［2］。運(yùn)用狀態(tài)空間模型來分析可靠性時則需將所有情況列入考慮范圍。

在分析微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行可能出現(xiàn)的狀態(tài)時，需仔細(xì)考慮以下幾個實(shí)質(zhì)性問題：

圖2 保護(hù)裝置狀態(tài)空間模型

a.維修、定期檢修P時，停運(yùn)P；

b.設(shè)備的維修并不代表全部故障的排除；

c.一般情況下，都能夠?qū)⒋嬖诘墓收铣晒π迯?fù)，但是定期檢修并不能保證將所有潛在故障一并掃除，甚至可能出現(xiàn)原本完好的元件遭到破壞。

微機(jī)繼電保護(hù)裝置的自檢功能能夠發(fā)現(xiàn)b、c兩種問題，并且在發(fā)現(xiàn)問題及故障時，便能夠?qū)崟r發(fā)出警報和提示，并將故障數(shù)據(jù)傳輸?shù)秸{(diào)度中心，調(diào)度中心便可根據(jù)接收到的故障數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)［3］。

微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)存在多種狀態(tài)，具體如圖2所示：該圖中，C是被保護(hù)元件：CL是鄰近C的元件；P是保護(hù)裝置：UP是C或者P的正常運(yùn)行情況；DN是C或者P出現(xiàn)故障；ISO是C處于隔離狀態(tài)，由于檢修或者故障已經(jīng)斷開系統(tǒng)；INS是P的定期檢修狀態(tài)；REP是P正進(jìn)行維修［4］。狀態(tài)1是C、P均正常運(yùn)行；狀態(tài)6是區(qū)外、反方向出現(xiàn)故障，但P已經(jīng)正確反應(yīng)；狀態(tài)7是P誤動導(dǎo)致完好的C被隔離；狀態(tài)8是擴(kuò)大了故障范圍，也就是未發(fā)現(xiàn)P已經(jīng)存在故障，其后C發(fā)生故障，兩者都無法運(yùn)行，但是P無法正常運(yùn)行就擴(kuò)大了故障范圍，為及時采取后備保護(hù)將C隔離；狀態(tài)9是定期檢修繼電保護(hù)設(shè)備［5］。

3.1 繼電保護(hù)系統(tǒng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)移率

以RP、RC表示P、C的修復(fù)率；以FP、FC表示P、C的硬件故障率；當(dāng)P出現(xiàn)故障，C停運(yùn)，其故障率是FPC；人為過失（P整定錯誤、接線錯誤）造成區(qū)外故障，P出現(xiàn)誤動的故障率是PQW；區(qū)外、反向故障時，P啟動無誤動；當(dāng)C正常運(yùn)行，那么P誤動轉(zhuǎn)移率是FSW；P定期修復(fù)率是RDQ；P啟動以至于最終的整組復(fù)歸，對應(yīng)轉(zhuǎn)移率是RFG。

3.2 檢修因素對微機(jī)繼電保護(hù)可靠性模型的影響

通過分析不難看出影響微機(jī)繼電保護(hù)可靠性的因素很多，檢修因素就是其中最為關(guān)鍵的影響因素之一。判斷檢修因素的影響可通過檢修成功系數(shù)以及維修系數(shù)來判斷。檢修成功系數(shù)的定義是，定期檢修P時發(fā)現(xiàn)并及時排除的故障數(shù)，以yD表示；故障維修系數(shù)的定義是，成功修復(fù)P所出現(xiàn)故障的概率，以ya表示。在故障發(fā)生時，系統(tǒng)會做出相應(yīng)反應(yīng)，例如發(fā)出警報和信號，傳輸故障數(shù)據(jù)、進(jìn)行故障提示等，這便于工作人員對故障點(diǎn)的辨別。那么設(shè)定故障維修系數(shù)yG為一個常數(shù)，當(dāng)然這也是與實(shí)際生產(chǎn)相吻合的。

4 總 結(jié)

本文通過對狀態(tài)檢測及在線監(jiān)測技術(shù)的分析，進(jìn)一步對繼電保護(hù)設(shè)備可靠性進(jìn)行了分析，對設(shè)備故障自檢維修系數(shù)進(jìn)行了計算。最后通過分析和計算結(jié)果，對設(shè)備自檢系數(shù)進(jìn)行判斷，了解系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性。研究結(jié)果表明該系數(shù)提高時，設(shè)備失效率較低，設(shè)備可靠性會明顯提高，但會增加維護(hù)工作量。計算出微機(jī)繼電保護(hù)設(shè)備的最佳檢修時間，使設(shè)備可靠性的動態(tài)評估成為現(xiàn)實(shí)，奠定了最終實(shí)現(xiàn)利用可靠性進(jìn)行檢修的基礎(chǔ)。

［1］ 劉偉良，敖 非，李 剛，等.智能變電站檢修及數(shù)據(jù)異常處理機(jī)制與試驗(yàn)驗(yàn)證［J］.湖南電力，2013，（z1）：87－89.

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［5］ 金 丹，徐春營，岳鑫桂，等.我國電力系統(tǒng)中在線輸電線路低頻失真校正技術(shù)［J］.電力系統(tǒng)自動化，2013，（22）：96－100.